维保企业基于RFID的工具室工具管理系统设计及实现

田智　任志强　周正文　高华

摘  要：针对维保企业工具数量多、种类繁杂，现有管理效率低下的问题，文章研究了基于RFID技术和物联网技术融合的维保企业工具室工具管理系统，提出了以标签为核心的工具转移管理的系统解决方案。通过该系统可以实时了解车间工具的使用情况，确保具有有效期工器具在有效期间使用，实现了维保企业工具管理信息化。该系统的应用提高了企业工具管理效率，为企业全面信息化提供了技术支撑。

关键词：RFID;工具室;工具管理系统;维保企业

中图分类号：TN929.5                 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）20-0194-05

Design and Implementation of Tool Management System in Tool Room of Maintenance Enterprise Based on RFID

TIAN Zhi REN Zhiqiang ZHOU Zhengwen GAO Hua

（1.Wuhan CRRC Sifang Maintenance Center Co.， Ltd.， Wuhan  430083， China; 2.Wuhan EMU Depot of China Railway Wuhan Bureau Group Co.， Ltd.， Wuhan  430083， China）

Abstract： Aiming at the problems of a large number of tools， complex types and low management efficiency in maintenance enterprises， this paper studies the tool management system of maintenance enterprise tool room based on the integration of RFID technology and Internet of things technology， and proposes a tool transfer management system solution with label as the core. Through this system， we can understand the use condition of workshop tools in real time， ensure that the tools and instruments with validity period are used during the validity period， and realize the informatization of tool management in maintenance enterprises. The application of this system improves the management efficiency of enterprise tools and provides technical support for comprehensive enterprises informatization.

Keywords： RFID; tool room; tool management system; maintenance enterprise

0  引  言

維保企业工人工作中所使用的工具数量多、种类繁杂，现有的管理系统效率较低，工人借还工具耗时长、工具管理员的工作强度大。尤其是对一些需要定期校核检验的工器具，如定扭矩扳手等，人工管理更是复杂，有时甚至影响正常的车间维保作业。因此，实现维保企业的数字化、自动化及信息化，工具的管理是必须要解决的核心问题之一。本文基于物联网和RFID技术，设计并实现了维保企业的工具室工具智能管理系统，作业人员领取工具后，能够获取工具借用人信息，解决盲目寻找工具的情况，同时作业完成后工具如果未归能够准确落实工具领用责任人。系统为企业工具的高效管理提供了一种有效的解决方案。

1  基于RFID的工具室工具管理系统总体方案

1.1  RFID技术概述

RFID（radio frequency identification ）技术是从20世纪80年代兴起的一种非接触的自动识别技术，利用射频信号识别目标对象并获取其中的数据信息。与其他识别技术相比，RFID技术具有识别距离远、抗污损能力强、一次盘存多标签和适用场所广等优势，广泛应用于制造业、仓库物流管理和交通运输等诸多领域。RFID系统一般由阅读器、标签和应用系统组成。标签是贴附在被识物体上并带有物体相关数据信息的载体，按照射频信号的接受方式，分为主动标签、被动标签和半主动标签。其中，被动标签里面没有电源，需要通过收到阅读器发射过来的射频信号来产生感应电流，依靠感应电流的能量来发送数据。在维保企业工具管理系统中采用RFID技术，可以快速获取企业工具的状态、使用频次，提高企业管理的效率，为企业全面实现信息化提供技术支撑。

1.2  工具室管理系统总体架构

智能工具管理系统以标签为核心的工具转移管理的智能化信息系统，系统由企业工具管理系统数据库服务器、布置在各车间的智能工具柜、手持终端、带有RFID标签的各种工器具，以及智能工具管理系统软件组成。其中，智能工具管理系统软件包括部署在工具柜工控机上的工具管理系统和部署在工具室计算机上的智能工具管理系统软件组成。车间智能工具柜通过无线局域网/Wi-Fi与系统网络联接，在车间适当位置部署路由器，利用桥接技术扩大无线信号在车间覆盖范围可以使分布在车间不同位置的工具柜与工具室系统管理进行互联，实现工具的远程状态检测。维保企业的智能工具管理系统总体结构如图1所示。

数据库服务器，用来储存全部的工具信息，及其工具柜信息。系统管理员可以通过登录服务器实现对系统用户、工具及工具柜的智能化管理。

系统中工具上粘贴有RFID电子标签，通过RFID技术实现工具入库、移动、出库的实时数据采集，对相关的工具进行数量、位置、载体信息的分析，提高企业工具物流供应链的完整性和高效性。

车间工具柜存放班组作业各种现场使用所需的工具，当班组从工具室将工具领用后，在作业阶段不需要每天将工具还到工具室，而只需将工具存储在现场的工具柜，工具室管理员可以通过网络查看工具柜现有工具的状态。通过RFID系统，现场工具柜也可以实现工人在现场工具柜的工具借出/归还，作业班组的管理员还可以实现工具柜中工具的点检和盘点等。

手持终端，具有扫描和定位功能。扫描功能可以帮助用户实现借出/归还工具，定位功能帮助用户在一定范围内定位寻找遗失的工具。

2  工具室工具管理系统设计及实现

工具室工具管理系统由数据库服务器，工具柜、RFID标签读写器，RFID手持终端以及智能工具管理系统软件等部分组成，工具室工具管理软件系统的主要功能模块如图2所示。

软件功能模块分为两大部分。一部分为权限管理、工具印号管理、物料管理、班组与工具柜管理、工人管理等系統基础数据管理，主要用于维护基础对象信息，以及定义各个对象间的关联关系。另一部分为工具领用/归还、RFID读写与绑定、工具使用记录管理、工具领取记录管理与工具盘点报告管理等工具使用跟踪管理功能模块，主要是对工具使用过程中发生的活动进行全程跟踪和数据分析，为工具的采购、维保等决策提供支持。

2.1  数据库设计

针对维保企业业务需求，系统设计的数据库主要包括工具信息、工人信息、班组信息、工具柜信息、工具领取记录信息、工具使用记录信息、工具物料信息、工具印号信息、供应商信息等模块。其中又以工具为核心，构成模块间的关联关系。系统主要模块关系图如图3所示。

基于上述模块，系统采用SQL Server数据库进行了详细定义，同时在程序开发时利用Code First模式直接将定义好的类代码转换为数据表，实现数据表与代码结构的统一。系统主要表的结构定义如图4所示。

以系统核心的工具表结构为例，其中包括工具编号（Id）、工具名称（Name）、计量单位（Unit）、规格型号（Model）、印号（PrintedNumber）、检验日期（ExpiredDate）等工具基础信息，也包括工具室领取人员（ActReceiveWorkerId）、领取时间（ActReceiveTime）、车间使用人员（ActWorkerId）、使用时间（ActionTime）、是否在工具柜（IsInbox）等领用过程信息，同时也包含了工具领取次数（ReceptionTimes）、工具使用次数（TotalTimes）等统计数据。

2.2  工具室工具领用/归还

工具室的工具领用/归还操作也是工具室常用的功能之一。工人从工具室领用工具时，工具室管理人员通过指定工人信息与柜子信息将工具下发到指定班组的指定工具柜。完成领用/归还操作后，系统即对工具室工具数据库进行更新，其工具室的系统工具归还流程如图5所示。

当工人需要从工具室领取工具时，工具室管理人员按工人作业任务要求从工具室选出对应的工具，然后将工具放置于RFID读写器上，系统通过对电子标签的感应来自动识别工人领取的工具信息，管理员确认后自动将工具领取信息下发到车间工具柜，并同步更新服务器数据以及做好工具日志信息。

同理当工人归还工具时，将被归还的工具放置于RFID读写器上，系统自动完成工具归还入库操作，归还后工具各种状态会更新重置。

2.3  工具状态同步

本系统车间工具柜可以独立运行，为保持工具室工具状态与车间工具状态一致，系统设计了定时同步功能，其实现的流程图如图6所示。

车间工具柜程序运行后，自动在后台开启多个定时同步任务，当程序从服务器发现有下发工具或工具退还工具室活动时，自动更新本地工具数据，下载新工具数据，移除已归还的工具数据。当本地工具状态发生变化时，同步任务则及时将工具新状态提交到服务器，便于管理人员实时查看工具状态。对于工具柜中工具使用所产生的日志信息，则用较长的同步间隔进行同步。当车间工人下班关闭系统时，则对所有的同步任务强制执行一遍，保证数据及时提交到服务器。

2.4  工具异常处理

车间的工人下班前，工具必须放回工具柜，工具柜通过RFID对柜内工具进行全面盘点，当发现工具标签无法被感知到时，则认为该工具处于丢失或未正常入柜等异常状态，然后将这些异常工具通过网络推送到工具室管理系统，提示并引导工具室管理人员及时进行处理，及时消除维保作业中的安全隐患。

3  应用案例

某维保企业工具室管理系统主界面如图7所示，默认首页为工具室管理系统中工具浏览界面。

主要功能包括：工具管理、工具浏览、班组信息与工具柜以及员工信息、历史数据分析与查询以及权限管理等，其中工具管理录入工具、绑定标签、添加检验文件、工具领取/归还、工具使用查询以及工具领取查询等。

3.1  录入工具

当工具室有新工具需要增加时，必须先选择并进入工具物料详细界面，然后在详细界面中输入本次入库个数，最后点击“增加工具”菜单，则系统自动完成新工具入库。图8为新增工具界面。以新增工具物料“1003000071”为例，在“本次入库个数”中输入3，然后点击“增加工具”，下面的“本次入库工具”列表会增加3个新工具，并自动设置好编号与印号等数据。

点击第一个工具，系统自动导航到选中工具的详细界面，如图9所示，根据此界面，操作人员即可方便的手动补充其他信息。

3.2  绑定标签

在工具界面，点击“设置标签”可以将贴在工具上的标签与工具进行绑定，如图10所示。写卡器能够将工具编号写入到标签的EPC区，作为关联标志。点击标签“查询”，读取标签信息，选中空白标签，然后点击“写”，则系统将工具的编号写入RFID的EPC区域，用来绑定标签与工具。写工具标签时，请将无关工具移开，防止干扰。

3.3  手动领取与归还

在手动领取界面，在领取人中选择工人，填写领取时间，然后执行“手动领取”即可完成手动领取操作。同时，当前领取人作为后续默认领取人继续领取而无需选择，除非重新选择领取人。

在手动归还界面执行“手动归还”，系统自动归还工具。工具领取与使用信息自动恢复初始态。

4  结  论

新技术的快速发展为企业的数字化、自动化及信息化提供了强有力的技术支撑，基于RFID技术的优势，在企业工具的物流过程中发挥了越来越重要的作用。本文基于RFID技术的工具管理系统加强了企业工具管控，减少了盘点工作量，提高了企业工具管理的效率。该系统应用实践可为相关企业的工具管理提供重要的参考价值。

参考文献：

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[5] 杨玮，鄢陈，张志远，等.基于RFID的自动化立体仓库优化管理系统的设计与实现 [J].陕西科技大学学报（自然科学版），2013，31（4）：134-139.

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作者简介：田智（1986—），男，汉族，湖北黄冈人，工程师，学士学位，研究方向：动车组检修;

任志强（1984—），男，汉族，山东青岛人，高级工程师，学士学位，研究方向：动车组检修;

周正文（1986—），男，汉族，湖南娄底人，工程师，学士學位，研究方向：动车组检修;

高华（1976—），男，汉族，湖北武汉人，高级工程师，学士学位，研究方向：动车组检修。