基于RFID的智能化航空维修工具管理系统探索

叶耀祖 雷利

摘  要：因人为失误，把维修工具遗落至机舱内，会影响航空安全。以人工操作为主的航空维修管理体系非常复杂，实施难度大，弊端尽显。加之，工具、设备种类多，增加了查询、维护、计量难度，稍有不慎，还会发生错漏，清点时间长。故而，需要将RFID（射频识别）技术应用到智能化航空维修工具管理系统中，为这项工作提供辅助。文章简要论述RFID技术应用必要性，深入探讨该技术的具体应用，使航空维修工具管理呈现智能化特征。

关键词：射频识别;智能化;维修工具;管理系统

中图分类号：V267          文献标志码：A         文章编号：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，強调“三清点”制度，但常因工具使用年限长，或者发生腐蚀情况，增加识别难度。以RFID技术为基础，对智能化航空维修工具管理系统加以构建，便于自动、快速存取各类工具设备数据，继而在航空器工具管理中加以应用。然而，由于航空产品相对比较复杂，尚未完全实现生产自动化，涉及安全保密问题，使RFID技术在使用过程中存在诸多桎梏。实际操作中，依据航空维修工具管理内容及要求，在各环节对RFID技术加以应用，使工具库房、工具箱、工具等呈现智能化特征，优化生产方式，营造良好的航空车间生产环境，并通过改造生产、维修管理系统，达到良好的工具管理效果，使之具备自动化特征。

1 RFID技术应用必要性

在航空制造执行系统、维修管理系统中，强调零部件批次序列号管理、过程记录、寿命管理、产品构型等相关内容。该背景下，常存在数据采集、物流标识等问题。早期，航空制造业会以刻号方式，对零件进行标识，识别难度大，且缺乏便利性。之后，借助信息系统，将条形码打印在零件合格证、过程卡上[1]。现阶段，充分发挥RFID技术优势，使航空维修工具管理系统呈现智能化、数字化特征。

数字化工厂的作用在于在虚拟环境中，对各类制造信息进行接收和反馈。目前，在数字制造、维修管理工作中，RFID因其独特的优势，在数字化制造和维修管理中发挥重要优势：传输数据时，不需要数据线，在特定距离内，即使没有正对探测器，也能够达到良好的识别效果，无需人为干扰，数据采集呈现自动化特征，鲜有错漏;探测器能够自动探测无源RFID，监控生产运输中的各类物品，在第一时间发现物资供应不足、生产堵塞问题。无论在数据采集，还是问题报警中，都可使用有源RFID，使信号发送更加主动;RFID具备标识物品、存储信息、读写动态等性能。现阶段，大容量RFID标签在64K以上，能够在生产、维修环节存储大量信息。下游工序可能存在上游工序加工信息，物品从工厂离开之后，所用信息，维修过程中，还会回到工厂;RFID标签可在高温、腐蚀、金属、振动等环境下应用，能够同时读入、识别多个RFID标签。在零件表面或内部设置RFID标签。一些供应商甚至还供给托盘、包装箱等，便于内嵌RFID标签;组合传感器和有源RFID，进行数据发送，能够对重点生产环节状态进行监督[2]。RFID除了承载信息外，还能够实现车间管控集成;RFID具备人机交互性能，把参数信息存储到RFID标签内，能够把参数条件输入手持终端，对RFID标签进行问询，达标后，发光或发声。

2 基于RFID的智能化航空维修工具管理系统

以RFID为基础的智能化航空维修工具管理系统相对比较复杂，且专业性强，设计应用过程中需要考量和兼顾的相关专业内容和技术要素比较多。主要构成内容包括：智能工具库房、智能工具箱、智能工具。只要工具上有RFID识别，能够随时随地使用和识别。相关从业者、研究人员等立足实际维修管理工作要求，对该项工作加以优化。

2.1 智能工具库房

以往工具房管理工作中，通过人工借还工具，还要使用专门的记录簿，对工具使用、借还状态进行准确记录。依托系统设置，使工具管理库房呈现智能化特征。该工具库房中，有专用的计算机系统，主要构成内容涵盖RF标签读写器和Zigbee收发模块，它们通过USB接口连接。在库房管理计算机系统中，连接有RF标签读写器，工具上也有RF标签，以此为载体，统一管理库房中的全部智能工具。依托库位、工具、工具箱等各类标签采集，在电脑的中央数据库传递此类数据，便于保存工具标签。工作人员可通过数据库搜索，及时借还工具，并在较短时间内定位工具，使借还工作圆满完成[3]。

2.2 智能工具箱

这一智能工具箱的优势在于发挥URF读头模块优势，进行实时监视，对象为放入、接近、进入后，距离工具箱比较远，且携带RF标签的智能工具。工具箱上携带的Zigbee模块和工具库房管理计算机上安装的Zigbee模块能够进行无线通信。充分发挥算法优势，对位于工作场所内的全部智能工具箱进行有效定位，使之显示在库房管理系统中。工具箱还能够对箱内的工具进行准确识别，倘若超出识别界限，会在第一时间发出识别报警信号。结束机务工作后，在工具箱内放入工具，及时把箱门关闭，可对内部工具种类、数量等进行自动清理。倘若与箱内原本工具种类、数量等不匹配，可发挥声光报警优势，对机务人员进行提醒，使工具监控管理工作具备智能化特征。明确该智能化体系作用，始终保证维修工具箱与机务人员日常工作需求相符合。在该系统中，监控机务维修工具始终处于核心位置，其是否可靠及智能化程度与整体系统运行情况息息相关。

2.3 智能工具

为了满足机务维修、地面勤务等工作要求，把开槽、开孔工艺，应用到工具表面特定位置，借助粘贴、悬挂、埋设、包覆等工艺，综合常规RF标签、工具、抗金属RF标签等，使工具强度、使用寿命等不受干扰[4]。在开槽、开孔工艺中，完成RF标签嵌入工作之后，在回填、封装工作中，对特殊材料进行应用。

3 现场硬件环境

采用单元化改造方式，优化车间，把成组技术融入各单元设计工作，提高工件加工效率。在生产维修工作中，此类单元非常重要，需要以高效通道为载体，对这些节点进行连接，使该制造系统更加完备。借助自动化物流传输系统，串接此类单元。其对手动和自动方式进行同步采用，在地面、空中进行分层运输。

同时把人工传送、自动传送机构应用到地面运输中，使之为中小型物件服务。在自动传输机构方面，安排操作人员对RFID标签读写模塊负责，在托盘RFID标签中，写入生产批次信息、工作订单号，并在外包装位置粘贴RFID标签。工件自动识别模块位于传送机构末端，对RFID标签进行自动识别，在信息系统中导入工件订单、生产批次信息[5]。

在中间环节，完成特定数量工件生产之后，在指定工作缓冲区放置，使下一道工序领用更加方便。RFID集成应用过程中，操作人员按照要求，在周转箱内放入一定数量的工件，并把RFID标签（含批次信息）设置在周转箱上，操作人员还要携带与之相对应的班组卡标签，假使其在工件缓冲区RFID探测范围内，无论班组信息，还是工件信息卡都能够被自动识别出来，并在信息系统中对数据进行导入。

在空中，EMS空中电动车会自动传送中大型待装配部件、辅助制造资源等，依据实际需求，对传输速率进行灵活调整。该传输工具功能强大，不仅能够对物件拉动模块相关指令进行接收，还能够改变物件位置，将其从工位、缓冲区等搬运到所需位置。

RFID硬件设备由电子标签、读写器构成，二者选型非常讲究，需要考量的相关内容比较多。诸如，工作效果、性价比、识别频率、距离、系统可扩展性、产品维护便捷性等[6]。结合实验背景、内容、要求等，优选XCTF-5013型电子标签，为读写工作提供便利，其存储容量高达64位，无论工作标准，还是读写器、读写距离等，都符合相关标准及要求。

4 结束语

综上所述，基于RFID的智能化航空维修工具管理系统在机务工具管理过程中，应用效果非常好，具备综合性、智能化特征。无论相关领域研究人员，还是从业者，都要明确RFID技术在航空维修工具管理工作中应用的必要性。从智能工具库房、智能工具箱、智能工具三个方面对该系统加以优化，兼顾现场硬件环境，使机务工具管理工作更加便捷，规避不慎遗落情况，保证维修效率，实现实时监控，保障机舱安全，营造良好的航空环境。

参考文献：

[1]张洪涛，孟现召.航空维修中基于RFID的工具模块化管理研究[J].中国民航飞行学院学报，2016，27（1）：17-22.

[2]刘英，谢家雨.智能化航空维修工具管理系统的研究[J].科技视界，2016（10）：72-72.

[3]党国宝.民航维修系统建立风险管理的探索[J].军民两用技术与产品，2017（10）：34-35.

[4]崔利杰，祖成昊，等.基于树莓派的航空维修质量检查手持终端开发[J].实验室研究与探索，2017，36（6）：278-280.

[5]朱新宇，李宝国.航空维修管理系统中RFID标签防碰撞技术的研究[J].航空维修与工程，2016（7）：50-53.

[6]蒋平清.RFID技术在航空维修和航材管理中的应用[J].中国高新技术企业，2016（2）：53-54.