基于RFID的智能化航空維修工具管理系統探索

葉耀祖 雷利

摘? 要：因人為失誤，把維修工具遺落至機艙內，會影響航空安全。以人工操作為主的航空維修管理體系非常復雜，實施難度大，弊端盡顯。加之，工具、設備種類多，增加了查詢、維護、計量難度，稍有不慎，還會發生錯漏，清點時間長。故而，需要將RFID（射頻識別）技術應用到智能化航空維修工具管理系統中，為這項工作提供輔助。文章簡要論述RFID技術應用必要性，深入探討該技術的具體應用，使航空維修工具管理呈現智能化特征。

關鍵詞：射頻識別;智能化;維修工具;管理系統

中圖分類號：V267? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）08-0191-02

Abstract： As a result of human error， leaving maintenance tools in the cabin will affect aviation safety. The aviation maintenance management system based on manual operation is very complex， difficult to implement， and the drawbacks are obvious. In addition， there are many kinds of tools and equipment， which increase the difficulty of query， maintenance and metrology， a little carelessness， but also errors and omissions， and the inventory time is long. Therefore， it is necessary to apply RFID（Radio Frequency Identification） technology to the intelligent aviation maintenance tool management system to provide assistance for this work. This paper briefly discusses the necessity of the application of RFID technology， and probes into the concrete application of this technology， which makes the management of aviation maintenance tools present the characteristics of intelligence.

Keywords： radio frequency identification; intelligence; maintenance tools; management system

前言

以往工具管理中，強調“三清點”制度，但常因工具使用年限長，或者發生腐蝕情況，增加識別難度。以RFID技術為基礎，對智能化航空維修工具管理系統加以構建，便于自動、快速存取各類工具設備數據，繼而在航空器工具管理中加以應用。然而，由于航空產品相對比較復雜，尚未完全實現生產自動化，涉及安全保密問題，使RFID技術在使用過程中存在諸多桎梏。實際操作中，依據航空維修工具管理內容及要求，在各環節對RFID技術加以應用，使工具庫房、工具箱、工具等呈現智能化特征，優化生產方式，營造良好的航空車間生產環境，并通過改造生產、維修管理系統，達到良好的工具管理效果，使之具備自動化特征。

1 RFID技術應用必要性

在航空制造執行系統、維修管理系統中，強調零部件批次序列號管理、過程記錄、壽命管理、產品構型等相關內容。該背景下，常存在數據采集、物流標識等問題。早期，航空制造業會以刻號方式，對零件進行標識，識別難度大，且缺乏便利性。之后，借助信息系統，將條形碼打印在零件合格證、過程卡上[1]。現階段，充分發揮RFID技術優勢，使航空維修工具管理系統呈現智能化、數字化特征。

數字化工廠的作用在于在虛擬環境中，對各類制造信息進行接收和反饋。目前，在數字制造、維修管理工作中，RFID因其獨特的優勢，在數字化制造和維修管理中發揮重要優勢：傳輸數據時，不需要數據線，在特定距離內，即使沒有正對探測器，也能夠達到良好的識別效果，無需人為干擾，數據采集呈現自動化特征，鮮有錯漏;探測器能夠自動探測無源RFID，監控生產運輸中的各類物品，在第一時間發現物資供應不足、生產堵塞問題。無論在數據采集，還是問題報警中，都可使用有源RFID，使信號發送更加主動;RFID具備標識物品、存儲信息、讀寫動態等性能。現階段，大容量RFID標簽在64K以上，能夠在生產、維修環節存儲大量信息。下游工序可能存在上游工序加工信息，物品從工廠離開之后，所用信息，維修過程中，還會回到工廠;RFID標簽可在高溫、腐蝕、金屬、振動等環境下應用，能夠同時讀入、識別多個RFID標簽。在零件表面或內部設置RFID標簽。一些供應商甚至還供給托盤、包裝箱等，便于內嵌RFID標簽;組合傳感器和有源RFID，進行數據發送，能夠對重點生產環節狀態進行監督[2]。RFID除了承載信息外，還能夠實現車間管控集成;RFID具備人機交互性能，把參數信息存儲到RFID標簽內，能夠把參數條件輸入手持終端，對RFID標簽進行問詢，達標后，發光或發聲。

2 基于RFID的智能化航空維修工具管理系統

以RFID為基礎的智能化航空維修工具管理系統相對比較復雜，且專業性強，設計應用過程中需要考量和兼顧的相關專業內容和技術要素比較多。主要構成內容包括：智能工具庫房、智能工具箱、智能工具。只要工具上有RFID識別，能夠隨時隨地使用和識別。相關從業者、研究人員等立足實際維修管理工作要求，對該項工作加以優化。

2.1 智能工具庫房

以往工具房管理工作中，通過人工借還工具，還要使用專門的記錄簿，對工具使用、借還狀態進行準確記錄。依托系統設置，使工具管理庫房呈現智能化特征。該工具庫房中，有專用的計算機系統，主要構成內容涵蓋RF標簽讀寫器和Zigbee收發模塊，它們通過USB接口連接。在庫房管理計算機系統中，連接有RF標簽讀寫器，工具上也有RF標簽，以此為載體，統一管理庫房中的全部智能工具。依托庫位、工具、工具箱等各類標簽采集，在電腦的中央數據庫傳遞此類數據，便于保存工具標簽。工作人員可通過數據庫搜索，及時借還工具，并在較短時間內定位工具，使借還工作圓滿完成[3]。

2.2 智能工具箱

這一智能工具箱的優勢在于發揮URF讀頭模塊優勢，進行實時監視，對象為放入、接近、進入后，距離工具箱比較遠，且攜帶RF標簽的智能工具。工具箱上攜帶的Zigbee模塊和工具庫房管理計算機上安裝的Zigbee模塊能夠進行無線通信。充分發揮算法優勢，對位于工作場所內的全部智能工具箱進行有效定位，使之顯示在庫房管理系統中。工具箱還能夠對箱內的工具進行準確識別，倘若超出識別界限，會在第一時間發出識別報警信號。結束機務工作后，在工具箱內放入工具，及時把箱門關閉，可對內部工具種類、數量等進行自動清理。倘若與箱內原本工具種類、數量等不匹配，可發揮聲光報警優勢，對機務人員進行提醒，使工具監控管理工作具備智能化特征。明確該智能化體系作用，始終保證維修工具箱與機務人員日常工作需求相符合。在該系統中，監控機務維修工具始終處于核心位置，其是否可靠及智能化程度與整體系統運行情況息息相關。

2.3 智能工具

為了滿足機務維修、地面勤務等工作要求，把開槽、開孔工藝，應用到工具表面特定位置，借助粘貼、懸掛、埋設、包覆等工藝，綜合常規RF標簽、工具、抗金屬RF標簽等，使工具強度、使用壽命等不受干擾[4]。在開槽、開孔工藝中，完成RF標簽嵌入工作之后，在回填、封裝工作中，對特殊材料進行應用。

3 現場硬件環境

采用單元化改造方式，優化車間，把成組技術融入各單元設計工作，提高工件加工效率。在生產維修工作中，此類單元非常重要，需要以高效通道為載體，對這些節點進行連接，使該制造系統更加完備。借助自動化物流傳輸系統，串接此類單元。其對手動和自動方式進行同步采用，在地面、空中進行分層運輸。

同時把人工傳送、自動傳送機構應用到地面運輸中，使之為中小型物件服務。在自動傳輸機構方面，安排操作人員對RFID標簽讀寫模塊負責，在托盤RFID標簽中，寫入生產批次信息、工作訂單號，并在外包裝位置粘貼RFID標簽。工件自動識別模塊位于傳送機構末端，對RFID標簽進行自動識別，在信息系統中導入工件訂單、生產批次信息[5]。

在中間環節，完成特定數量工件生產之后，在指定工作緩沖區放置，使下一道工序領用更加方便。RFID集成應用過程中，操作人員按照要求，在周轉箱內放入一定數量的工件，并把RFID標簽（含批次信息）設置在周轉箱上，操作人員還要攜帶與之相對應的班組卡標簽，假使其在工件緩沖區RFID探測范圍內，無論班組信息，還是工件信息卡都能夠被自動識別出來，并在信息系統中對數據進行導入。

在空中，EMS空中電動車會自動傳送中大型待裝配部件、輔助制造資源等，依據實際需求，對傳輸速率進行靈活調整。該傳輸工具功能強大，不僅能夠對物件拉動模塊相關指令進行接收，還能夠改變物件位置，將其從工位、緩沖區等搬運到所需位置。

RFID硬件設備由電子標簽、讀寫器構成，二者選型非常講究，需要考量的相關內容比較多。諸如，工作效果、性價比、識別頻率、距離、系統可擴展性、產品維護便捷性等[6]。結合實驗背景、內容、要求等，優選XCTF-5013型電子標簽，為讀寫工作提供便利，其存儲容量高達64位，無論工作標準，還是讀寫器、讀寫距離等，都符合相關標準及要求。

4 結束語

綜上所述，基于RFID的智能化航空維修工具管理系統在機務工具管理過程中，應用效果非常好，具備綜合性、智能化特征。無論相關領域研究人員，還是從業者，都要明確RFID技術在航空維修工具管理工作中應用的必要性。從智能工具庫房、智能工具箱、智能工具三個方面對該系統加以優化，兼顧現場硬件環境，使機務工具管理工作更加便捷，規避不慎遺落情況，保證維修效率，實現實時監控，保障機艙安全，營造良好的航空環境。

參考文獻：

[1]張洪濤，孟現召.航空維修中基于RFID的工具模塊化管理研究[J].中國民航飛行學院學報，2016，27（1）：17-22.

[2]劉英，謝家雨.智能化航空維修工具管理系統的研究[J].科技視界，2016（10）：72-72.

[3]黨國寶.民航維修系統建立風險管理的探索[J].軍民兩用技術與產品，2017（10）：34-35.

[4]崔利杰，祖成昊，等.基于樹莓派的航空維修質量檢查手持終端開發[J].實驗室研究與探索，2017，36（6）：278-280.

[5]朱新宇，李寶國.航空維修管理系統中RFID標簽防碰撞技術的研究[J].航空維修與工程，2016（7）：50-53.

[6]蔣平清.RFID技術在航空維修和航材管理中的應用[J].中國高新技術企業，2016（2）：53-54.