基于射頻識別技術(shù)的設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)

楊菊輝 謝 德

(中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900)

基于射頻識別技術(shù)的設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)

楊菊輝 謝 德

(中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900)

針對傳統(tǒng)單一故障診斷方法診斷能力弱、某些情況準(zhǔn)確率較低的不足，利用計算機網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)和射頻識別技術(shù)提出一種基于設(shè)備維修的信息化管理方法。系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器模式作為PC端，Android為手持終端架構(gòu)。給出了系統(tǒng)具體設(shè)計方式和設(shè)計過程中技術(shù)難點的解決辦法。利用數(shù)據(jù)庫信息化管理技術(shù)有效提高了設(shè)備故障診斷效率，降低了維修成本，更重要的是同事間能夠互相吸取工作經(jīng)驗和思維方式，更好地為設(shè)備管理提供技術(shù)支持。

設(shè)備管理系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 射頻識別技術(shù) 數(shù)據(jù)庫信息管理 故障診斷

炸藥、火藥、火工藥劑和高分子材料的科研生產(chǎn)設(shè)備的性能狀態(tài)，不僅涉及企業(yè)的科研和生產(chǎn)能力，還涉及人身和國家財產(chǎn)安全[1～3]。而傳統(tǒng)的單一故障診斷方法的診斷能力弱，某些情況下準(zhǔn)確率也較低，因此，研究新的方式用于設(shè)備性能狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測是非常有必要的[4～8]。

維修性是產(chǎn)品質(zhì)量的重要組成部分，是產(chǎn)品設(shè)計所賦予的固有屬性，直接關(guān)系到產(chǎn)品開發(fā)周期、成本和維護(hù)費用。在設(shè)計階段考慮維修性對設(shè)備使用、維護(hù)等影響，從維修性角度改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計并確定產(chǎn)品總體布局，以提高產(chǎn)品的綜合性能。在危險作業(yè)過程中，設(shè)備故障將潛藏嚴(yán)重的安全隱患，創(chuàng)建設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)之后，使設(shè)備故障診斷由事后處理變成事前診斷成為可能，將設(shè)備故障率降到最低。對設(shè)備維修實行信息化管理，提高故障診斷效率、降低維修費用，更重要的是技術(shù)人員能夠互相吸取工作經(jīng)驗和思維方式，更好地為設(shè)備管理提供技術(shù)支持[9～15]。為此，筆者基于射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)和計算機網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)設(shè)計了化工行業(yè)的設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計思路

設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)模式分為PC機管理系統(tǒng)和手持設(shè)備機管理系統(tǒng)(圖1)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖

這兩套系統(tǒng)既可獨立使用也可聯(lián)合使用。PC機采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)結(jié)構(gòu)，手持設(shè)備采用Android作為整體架構(gòu)。系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、手持設(shè)備、計算機、服務(wù)器和兩套非標(biāo)研發(fā)的應(yīng)用軟件組成。

首先在每臺設(shè)備上安裝一個電子標(biāo)簽，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，技術(shù)人員可利用手持設(shè)備直接掃描電子標(biāo)簽獲取設(shè)備編號，根據(jù)設(shè)備編號現(xiàn)場獲取該臺設(shè)備的歷史維修保養(yǎng)記錄，協(xié)助現(xiàn)場人員維修、保養(yǎng)。若有多臺相同或相似設(shè)備，技術(shù)人員也可不用掃描電子標(biāo)簽直接利用設(shè)備維修保養(yǎng)歷史信息協(xié)助現(xiàn)場維修保養(yǎng)。若設(shè)備出現(xiàn)新的故障現(xiàn)象或采用了新的技術(shù)進(jìn)行檢修保養(yǎng)，并解決了現(xiàn)場故障問題，技術(shù)人員在現(xiàn)場可直接利用手持設(shè)備機上的《設(shè)備保養(yǎng)維修管理系統(tǒng)》軟件將設(shè)備編號、設(shè)備名稱、故障現(xiàn)場及解決措施等相關(guān)信息記錄下來，以協(xié)助下次遇到相同故障時進(jìn)行故障排除。技術(shù)人員回到辦公室后，可直接利用手持設(shè)備機上的數(shù)據(jù)同步功能與PC機上的設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。將新增設(shè)備編號、設(shè)備名稱、故障現(xiàn)象和解決方法直接上傳到PC機系統(tǒng)。同理，如果PC機系統(tǒng)錄入了新的記錄信息而手持設(shè)備機上沒有錄入，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時如果技術(shù)人員想利用PC機上的維修保養(yǎng)信息協(xié)助現(xiàn)場維修保養(yǎng)，同樣可以利用PC機上的數(shù)據(jù)同步功能直接將PC機上的系統(tǒng)信息下載到手持設(shè)備機中。

2 硬件部分

設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)的硬件部分主要由四大部分組成，即電子標(biāo)簽、手持設(shè)備、計算機和服務(wù)器。計算機和手持設(shè)備臺數(shù)使用不受限制，電子標(biāo)簽使用個數(shù)也不受限制。硬件平臺信息交換原理如圖2所示。

3 軟件部分

3.1設(shè)備故障預(yù)警

設(shè)備故障預(yù)警功能是該系統(tǒng)設(shè)計的核心部分，負(fù)責(zé)對設(shè)備的性能狀態(tài)、運行穩(wěn)定和可靠性進(jìn)行預(yù)警。其邏輯原理為：在一定時間段內(nèi)，設(shè)備維修保養(yǎng)頻率越高，表示設(shè)備性能狀態(tài)越不穩(wěn)定，其運行穩(wěn)定性和可靠性相應(yīng)越差。當(dāng)維修保養(yǎng)頻率超過管理者或使用者預(yù)設(shè)的最大次數(shù)時，說明該套設(shè)備故障率非常高，已經(jīng)超過了管理者或使用者能夠接受的最大程度。為了給科研生產(chǎn)者提供一個安全的工作環(huán)境，設(shè)備管理者或使用者需根據(jù)系統(tǒng)預(yù)警對相應(yīng)設(shè)備制定檢修或保養(yǎng)計劃，并組織專業(yè)技術(shù)人員對設(shè)備進(jìn)行全套檢修保養(yǎng)，以恢復(fù)設(shè)備運行性能。若無法恢復(fù)設(shè)備性能，就必須進(jìn)行設(shè)備改造或淘汰處理。

圖2 硬件平臺信息交換原理

該系統(tǒng)重點從3個可變參數(shù)、1個查詢功能按鈕、1個表格顯示控件進(jìn)行設(shè)計。3個可變參數(shù)為：類型、創(chuàng)建時間和界限次數(shù)。當(dāng)用戶在選擇完類型和創(chuàng)建時間段后，只需錄入界限次數(shù)或直接接受默認(rèn)次數(shù)，并點擊“查詢”按鈕即可自動激活系統(tǒng)預(yù)警功能。

類型，包括保養(yǎng)和維修，其表現(xiàn)形式是類型：?保養(yǎng)○維修。保養(yǎng)前面的圓圈內(nèi)有點表示對設(shè)備保養(yǎng)進(jìn)行預(yù)警，同理維修前面的圓圈內(nèi)有點表示對設(shè)備維修進(jìn)行預(yù)警。使用時，用戶只需選擇維修或保養(yǎng)即可。

創(chuàng)建時間，包括預(yù)警的起始時間和結(jié)束時間，表示使用者需對起止時間段內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行維修預(yù)警或保養(yǎng)預(yù)警，該時間段任意可調(diào)，使用者只需點擊表格中的彩色按鈕即可選擇所需的預(yù)警時間。

界限次數(shù)，表示設(shè)備管理者或使用者對設(shè)備在一定時間段內(nèi)能夠接受的最大維修或保養(yǎng)次數(shù)。當(dāng)設(shè)備維修保養(yǎng)次數(shù)超過預(yù)設(shè)最大界限次數(shù)時，系統(tǒng)自動做出預(yù)警，并以表格形式顯示設(shè)備編號、設(shè)備名稱、次數(shù)和操作。點擊“操作”按鈕即可具體顯示設(shè)備的維修日期、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、安裝地點、維修單位、維修人員、聯(lián)系電話、故障現(xiàn)象、更換部件、設(shè)備情況和解決辦法。同理保養(yǎng)預(yù)警顯示具體設(shè)備的保養(yǎng)日期、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、安裝地點、保養(yǎng)單位、保養(yǎng)人員、聯(lián)系電話、保養(yǎng)部位、更換部件、設(shè)備情況和保養(yǎng)方法。

3.2軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

軟件系統(tǒng)分為服務(wù)器/PC機軟件系統(tǒng)和手持設(shè)備機軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，隨著時間的延長，軟件功能逐步完善，功能逐漸增強。服務(wù)器/PC機系統(tǒng)軟件在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方都可直接使用，因此設(shè)計時重點對設(shè)備綜合管理、故障診斷、設(shè)備保養(yǎng)、系統(tǒng)統(tǒng)計、系統(tǒng)預(yù)警、計劃管理、信息發(fā)布、用戶管理及數(shù)據(jù)管理等功能模塊進(jìn)行了全面布局設(shè)計。它可用于對設(shè)備性能狀態(tài)、設(shè)備維修保養(yǎng)情況、設(shè)備故障頻率及設(shè)備更換零部件等情況做出較為準(zhǔn)確的判斷。手持設(shè)備主要用于沒有網(wǎng)絡(luò)的地方，它具有體積小、重量輕和方便攜帶的特點。手持設(shè)備主要用于設(shè)備現(xiàn)場的維護(hù)，因此重點只對用戶登錄、設(shè)備維修管理、設(shè)備保養(yǎng)管理、設(shè)備檔案管理和數(shù)據(jù)信息同步方面進(jìn)行了功能設(shè)計，以滿足現(xiàn)場的使用需求。

服務(wù)器/PC機軟件設(shè)計主體結(jié)構(gòu)如圖3所示。該套軟件主要包括10個大的功能模塊，分別為設(shè)備綜合管理模塊、故障診斷模塊、設(shè)備保養(yǎng)模塊、系統(tǒng)統(tǒng)計模塊、系統(tǒng)預(yù)警模塊、計劃管理模塊、信息發(fā)布模塊、用戶管理、數(shù)據(jù)管理和其他功能模塊。

圖3 服務(wù)器/PC機軟件系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)框圖

手持設(shè)備機軟件采用RFID技術(shù)，系統(tǒng)軟件采用Android作為整體架構(gòu)，其設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖4所示。包括系統(tǒng)登錄、設(shè)備管理、保養(yǎng)管理、維修管理和數(shù)據(jù)管理。

圖4 手持設(shè)備機軟件系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)框圖

3.3軟件系統(tǒng)信息采集結(jié)構(gòu)規(guī)劃

針對化工行業(yè)設(shè)備維修現(xiàn)狀，軟件系統(tǒng)的信息采集結(jié)構(gòu)規(guī)劃以金字塔型為主，信息由下到上逐步集中。系統(tǒng)信息采集結(jié)構(gòu)規(guī)劃如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)信息采集結(jié)構(gòu)規(guī)劃

新引進(jìn)設(shè)備。系統(tǒng)信息采集以各科研室為單位分別進(jìn)行，新引進(jìn)設(shè)備重點采集設(shè)備入所時間、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、廠家名稱、廠家聯(lián)系電話、廠家技術(shù)支持人員、技術(shù)支持人員聯(lián)系電話、技術(shù)資料及資料管理員等信息。設(shè)備引進(jìn)時廠家所給資料直接影響到后續(xù)的設(shè)備維修維護(hù)。資料統(tǒng)計得越全面和細(xì)致，對提高后續(xù)設(shè)備維修維護(hù)的效率越有利。

過去引進(jìn)設(shè)備。對過去引進(jìn)的設(shè)備重點采集設(shè)備維修保養(yǎng)信息資料，設(shè)備維修信息采集主要采集維修日期、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、安裝地點、維修單位、維修人員、聯(lián)系電話、故障現(xiàn)象、更換部件、設(shè)備情況及解決辦法等相關(guān)信息，為將來的再次維修提供歷史信息資料。設(shè)備保養(yǎng)信息采集主要采集保養(yǎng)日期、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、安裝地點、保養(yǎng)單位、保養(yǎng)人員、聯(lián)系電話、保養(yǎng)部位、更換部件、設(shè)備情況及保養(yǎng)方法等相關(guān)信息，為將來的再次保養(yǎng)提供歷史信息資料。

器材采購。器材采購重點采集器材名稱、型號、廠家名稱、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、價格及申報人等相關(guān)信息，為將來設(shè)備出現(xiàn)零部件損壞需重新購買相關(guān)器件時提供方便快捷的購買途徑。維修人員可快速準(zhǔn)確地找到購買器材的相關(guān)廠家，以節(jié)約查詢資料的大量時間。

3.4軟件系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)

軟件系統(tǒng)功能模塊的實現(xiàn)采用逐步完善、逐步增強的方式。

前期重點開發(fā)“重點設(shè)備現(xiàn)場維護(hù)管理系統(tǒng)”。前期實現(xiàn)設(shè)備綜合管理模塊、故障診斷模塊和設(shè)備保養(yǎng)模塊功能，并將這些模塊組建成一套完整的重點設(shè)備現(xiàn)場維護(hù)管理系統(tǒng)。該套系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的添加、查詢、統(tǒng)計及報表打印等功能，它可以單獨作為一套完整的管理軟件使用，以協(xié)助現(xiàn)場維修，并留下二次軟件開發(fā)接口，以便再次開發(fā)時直接利用以前的歷史數(shù)據(jù)。

后期開發(fā)狀態(tài)檢修決策支持系統(tǒng)軟件。在重點設(shè)備現(xiàn)場維護(hù)管理系統(tǒng)開發(fā)完成并使用一段時間后，再利用前段時間采集到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行理論分析，并利用這些理論分析指導(dǎo)完成狀態(tài)檢修決策支持系統(tǒng)軟件開發(fā)。規(guī)劃為四大模塊，分別為統(tǒng)計管理和數(shù)據(jù)分析模塊、系統(tǒng)預(yù)警模塊、編制檢修計劃模塊、維修保養(yǎng)信息發(fā)布模塊。當(dāng)前期開發(fā)和后期開發(fā)都全部完成后構(gòu)建成一套完整的設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)。

4 技術(shù)難點和解決辦法

設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)研制的技術(shù)難點是如何利用歷史維修信息實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析與自動預(yù)警功能，并在此基礎(chǔ)上編制檢修計劃，實現(xiàn)內(nèi)部維修保養(yǎng)信息發(fā)布。

系統(tǒng)設(shè)計采用逐步完善方式，先開發(fā)數(shù)據(jù)庫信息管理軟件，在信息管理軟件開發(fā)成功并使用一段時間后，再對信息管理軟件中采集的歷史信息進(jìn)行分析處理，并進(jìn)行二次開發(fā)，二次軟件開發(fā)完成后實現(xiàn)設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)的全部功能。

5 結(jié)束語

設(shè)備維修信息化管理系統(tǒng)已全部設(shè)計完成并通過應(yīng)用程序的可靠性、穩(wěn)定性驗證，現(xiàn)已投入使用。該套系統(tǒng)在提高設(shè)備維修、保養(yǎng)效率、診斷設(shè)備性能狀態(tài)、實時在線掌握設(shè)備維修及保養(yǎng)的具體情況等方面具有很好的實際應(yīng)用價值。為科研工作者和技術(shù)維修人員提供了一個廣闊的信息共享、交互平臺。各類技術(shù)人員既可以成為信息的共享者也可以成為信息的提供者，它搭建了設(shè)備使用者、設(shè)備管理者、設(shè)備維修、維護(hù)技術(shù)人員、設(shè)備生產(chǎn)廠家間的信息交互平臺。不僅可有效提高設(shè)備故障的診斷效率，降低維修成本，更重要的是技術(shù)人員之間能夠互相吸取對方的工作經(jīng)驗和思維方式，更好地為企業(yè)的設(shè)備管理提供技術(shù)支持。

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EquipmentMaintenanceInformationManagementSystemBasedonRFIDTechnology

YANG Ju-hui,XIE De

(InstituteofChemicalMaterials,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)

Considering poor diagnosibility and precision of traditional fault diagnosis method, making use of computer network information technology and RFID technology to work out an equipment maintenance information management method was proposed. The system takes B/S mode as PC side and Android for handheld terminal architecture. The system design approach and the technological difficulty in the design process as well as the solutions to them were presented. Adopting database information management technology can improve efficiency of fault diagnosis, reduce maintenance costs, benefit the exchange of work experience and ways of thinking among colleagues so as to provide technical support for the equipment management.

equipment management system, computer network technology, RFID technology, database information management, fault diagnosis

TH865

B

1000-3932(2016)03-0300-05

2015-05-22(修改稿)

中國工程物理研究院設(shè)備信息化管理能力提升課題資助項目