基于RFID的智能工具柜系統(tǒng)設(shè)計

田 智，任志強，周正文，高 華

（武漢中車四方維保中心有限公司，湖北 武漢 430083）

0 引 言

在制造業(yè)尤其是高鐵維保企業(yè)中，工具種類多、數(shù)量大且管理復(fù)雜，傳統(tǒng)的工具管理方式為人工管理，車間班組從企業(yè)的工具室領(lǐng)用后放置在車間的普通工具柜中，每天領(lǐng)用或歸還工具時都需要在紙單上簽字登記，但不能直觀地知道工具是否被借出，導(dǎo)致其他作業(yè)人員在借用同一工具時需要花費較多時間找工具，工作效率低。此外，傳統(tǒng)的工具管理方式繁瑣，信息化程度低，工具盤點及查詢也不方便，增加了管理難度，易造成工具丟失而不容易發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。鑒于上述情況，本文研發(fā)了一種智能工具柜系統(tǒng)，實現(xiàn)工具的智能管理，降低管理強度，提高工作效率。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

智能工具柜系統(tǒng)由工具柜機械本體和工具柜管理系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能工具柜結(jié)構(gòu)

工具柜由若干層組成，每一層隔板上安裝RFID天線用于讀取該層內(nèi)帶有RFID標簽工具的信息。為防止串讀標簽，工具柜每層空間制作成獨立的電磁屏蔽空間，每層柜門通過電磁鎖控制柜門開關(guān)，門腔上裝有微動開關(guān)，用以感應(yīng)門的開關(guān)狀態(tài)，此外每層內(nèi)有抽屜方便工具取出和放置[1]。

智能工具柜上層為控制單元，其內(nèi)布置有工控機、觸控顯示屏、多通道RFID讀寫器、IO控制器、身份識別的IC卡讀卡器以及指靜脈識別模塊等，每層柜門裝有電磁鎖及相應(yīng)的門狀態(tài)感應(yīng)開關(guān)，同時工具柜頂部裝有監(jiān)控攝像頭及聲光報警器。智能工具柜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 智能工具柜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 上位機程序設(shè)計

智能工具柜用于存放貼有FRID芯片標簽的工具，通過身份辨識后即可打開柜門，進行工具領(lǐng)用或歸還操作。借助FRID射頻技術(shù)，管理系統(tǒng)可自動確定抽屜內(nèi)的工具是否取用或歸還，實現(xiàn)工具自動盤點等，同時可以通過系統(tǒng)監(jiān)控模塊實時監(jiān)測柜門的開關(guān)狀態(tài)，當出現(xiàn)門異常開啟時啟動報警功能模塊進行報警。

2.1 用戶登錄模塊

登錄模塊采用賬號密碼登錄、刷卡（員工IC卡）以及指靜脈登錄3種方式。賬號登錄方式通過將用戶輸入的有效賬號和密碼發(fā)送給系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，由數(shù)據(jù)庫進行查詢匹配，匹配成功后即可登錄系統(tǒng)，指靜脈登錄是由現(xiàn)場實時采集操作人員的指靜脈信息與存儲在數(shù)據(jù)庫中的信息進行匹配，匹配成功后即可登錄系統(tǒng)，刷卡登錄則是通過卡內(nèi)的賬號實現(xiàn)和用戶賬號的匹配然后進行登錄。

新零售徹底顛覆了傳統(tǒng)零售的經(jīng)營理念，轉(zhuǎn)變了人們的生活方式。傳統(tǒng)零售出售的是實體商品，新零售則是向市場輸出消費體驗和生活方式。新零售的本質(zhì)就是從商品屬性到經(jīng)營內(nèi)容，都進行了一次徹底的轉(zhuǎn)變。在新零售模式下，企業(yè)可以通過大數(shù)據(jù)分析，對消費者及商品信息進行提取并精準分析，使各方面合作過程中的流通損耗不斷降低，從而對傳統(tǒng)零售的價值鏈進行徹底變革。新零售不但是本行業(yè)適應(yīng)經(jīng)濟新常態(tài)的一次業(yè)態(tài)創(chuàng)新，更是實現(xiàn)各行業(yè)有效供給的重要橋梁，對實現(xiàn)我國供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革具有重大意義。

2.2 工具功能模塊

用戶登錄系統(tǒng)后即可進行工具瀏覽，查詢工具柜所有的工具狀態(tài)，查看個人用戶的工具領(lǐng)用情況，查詢需要檢修的工具，實現(xiàn)工具跟蹤檢查，進行工具領(lǐng)用或歸還操作，在完成操作后系統(tǒng)進行核對此次用戶對工具的操作結(jié)果，并將其記錄到數(shù)據(jù)庫。同時，系統(tǒng)還可以完成工具的盤點和匯總統(tǒng)計等。圖3為工具領(lǐng)用/歸還操作界面。

圖3 工具領(lǐng)用/歸還操作界面

2.3 通信模塊

系統(tǒng)運行過程中涉及大量數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)的CRUD操作由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持，上位機程序通過對象關(guān)系映射層（ORM）與數(shù)據(jù)庫通信，無需直接編寫傳統(tǒng)SQL代碼，在降低了系統(tǒng)開發(fā)復(fù)雜度的同時又增加程序的柔性，支持后期按需切換不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。圖4為數(shù)據(jù)庫通信結(jié)構(gòu)。

圖4 數(shù)據(jù)庫通信結(jié)構(gòu)

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

工具柜系統(tǒng)主要實現(xiàn)對人員與工具的智能化管理，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計也圍繞這兩個方面展開[2]。根據(jù)企業(yè)管理實際需求，數(shù)據(jù)庫由工具信息（Tool）、工人信息（Worker）、班組信息（Team）、工具領(lǐng)還記錄（LogWorkerTool）以及用戶操作記錄（LogWorkerAction）等組成，主要結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

4 結(jié) 論

本文研究的智能工具柜系統(tǒng)結(jié)合RFID技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)對工具柜內(nèi)工具的實時監(jiān)測，進行工具的全自動追蹤，有效提高了工具管理的精準性和效率。下一步可以將系統(tǒng)連接到企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)企業(yè)工具的全信息化智能化管理。