維保企業(yè)基于RFID的工具室工具管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

田智　任志強(qiáng)　周正文　高華

摘? 要：針對(duì)維保企業(yè)工具數(shù)量多、種類(lèi)繁雜，現(xiàn)有管理效率低下的問(wèn)題，文章研究了基于RFID技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的維保企業(yè)工具室工具管理系統(tǒng)，提出了以標(biāo)簽為核心的工具轉(zhuǎn)移管理的系統(tǒng)解決方案。通過(guò)該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解車(chē)間工具的使用情況，確保具有有效期工器具在有效期間使用，實(shí)現(xiàn)了維保企業(yè)工具管理信息化。該系統(tǒng)的應(yīng)用提高了企業(yè)工具管理效率，為企業(yè)全面信息化提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：RFID;工具室;工具管理系統(tǒng);維保企業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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

維保企業(yè)工人工作中所使用的工具數(shù)量多、種類(lèi)繁雜，現(xiàn)有的管理系統(tǒng)效率較低，工人借還工具耗時(shí)長(zhǎng)、工具管理員的工作強(qiáng)度大。尤其是對(duì)一些需要定期校核檢驗(yàn)的工器具，如定扭矩扳手等，人工管理更是復(fù)雜，有時(shí)甚至影響正常的車(chē)間維保作業(yè)。因此，實(shí)現(xiàn)維保企業(yè)的數(shù)字化、自動(dòng)化及信息化，工具的管理是必須要解決的核心問(wèn)題之一。本文基于物聯(lián)網(wǎng)和RFID技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了維保企業(yè)的工具室工具智能管理系統(tǒng)，作業(yè)人員領(lǐng)取工具后，能夠獲取工具借用人信息，解決盲目尋找工具的情況，同時(shí)作業(yè)完成后工具如果未歸能夠準(zhǔn)確落實(shí)工具領(lǐng)用責(zé)任人。系統(tǒng)為企業(yè)工具的高效管理提供了一種有效的解決方案。

1? 基于RFID的工具室工具管理系統(tǒng)總體方案

1.1? RFID技術(shù)概述

RFID（radio frequency identification ）技術(shù)是從20世紀(jì)80年代興起的一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用射頻信號(hào)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取其中的數(shù)據(jù)信息。與其他識(shí)別技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有識(shí)別距離遠(yuǎn)、抗污損能力強(qiáng)、一次盤(pán)存多標(biāo)簽和適用場(chǎng)所廣等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、倉(cāng)庫(kù)物流管理和交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)一般由閱讀器、標(biāo)簽和應(yīng)用系統(tǒng)組成。標(biāo)簽是貼附在被識(shí)物體上并帶有物體相關(guān)數(shù)據(jù)信息的載體，按照射頻信號(hào)的接受方式，分為主動(dòng)標(biāo)簽、被動(dòng)標(biāo)簽和半主動(dòng)標(biāo)簽。其中，被動(dòng)標(biāo)簽里面沒(méi)有電源，需要通過(guò)收到閱讀器發(fā)射過(guò)來(lái)的射頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生感應(yīng)電流，依靠感應(yīng)電流的能量來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)。在維保企業(yè)工具管理系統(tǒng)中采用RFID技術(shù)，可以快速獲取企業(yè)工具的狀態(tài)、使用頻次，提高企業(yè)管理的效率，為企業(yè)全面實(shí)現(xiàn)信息化提供技術(shù)支撐。

1.2? 工具室管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能工具管理系統(tǒng)以標(biāo)簽為核心的工具轉(zhuǎn)移管理的智能化信息系統(tǒng)，系統(tǒng)由企業(yè)工具管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、布置在各車(chē)間的智能工具柜、手持終端、帶有RFID標(biāo)簽的各種工器具，以及智能工具管理系統(tǒng)軟件組成。其中，智能工具管理系統(tǒng)軟件包括部署在工具柜工控機(jī)上的工具管理系統(tǒng)和部署在工具室計(jì)算機(jī)上的智能工具管理系統(tǒng)軟件組成。車(chē)間智能工具柜通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)/Wi-Fi與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，在車(chē)間適當(dāng)位置部署路由器，利用橋接技術(shù)擴(kuò)大無(wú)線(xiàn)信號(hào)在車(chē)間覆蓋范圍可以使分布在車(chē)間不同位置的工具柜與工具室系統(tǒng)管理進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工具的遠(yuǎn)程狀態(tài)檢測(cè)。維保企業(yè)的智能工具管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用來(lái)儲(chǔ)存全部的工具信息，及其工具柜信息。系統(tǒng)管理員可以通過(guò)登錄服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)用戶(hù)、工具及工具柜的智能化管理。

系統(tǒng)中工具上粘貼有RFID電子標(biāo)簽，通過(guò)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)工具入庫(kù)、移動(dòng)、出庫(kù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，對(duì)相關(guān)的工具進(jìn)行數(shù)量、位置、載體信息的分析，提高企業(yè)工具物流供應(yīng)鏈的完整性和高效性。

車(chē)間工具柜存放班組作業(yè)各種現(xiàn)場(chǎng)使用所需的工具，當(dāng)班組從工具室將工具領(lǐng)用后，在作業(yè)階段不需要每天將工具還到工具室，而只需將工具存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)的工具柜，工具室管理員可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查看工具柜現(xiàn)有工具的狀態(tài)。通過(guò)RFID系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)工具柜也可以實(shí)現(xiàn)工人在現(xiàn)場(chǎng)工具柜的工具借出/歸還，作業(yè)班組的管理員還可以實(shí)現(xiàn)工具柜中工具的點(diǎn)檢和盤(pán)點(diǎn)等。

手持終端，具有掃描和定位功能。掃描功能可以幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)借出/歸還工具，定位功能幫助用戶(hù)在一定范圍內(nèi)定位尋找遺失的工具。

2? 工具室工具管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

工具室工具管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，工具柜、RFID標(biāo)簽讀寫(xiě)器，RFID手持終端以及智能工具管理系統(tǒng)軟件等部分組成，工具室工具管理軟件系統(tǒng)的主要功能模塊如圖2所示。

軟件功能模塊分為兩大部分。一部分為權(quán)限管理、工具印號(hào)管理、物料管理、班組與工具柜管理、工人管理等系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，主要用于維護(hù)基礎(chǔ)對(duì)象信息，以及定義各個(gè)對(duì)象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。另一部分為工具領(lǐng)用/歸還、RFID讀寫(xiě)與綁定、工具使用記錄管理、工具領(lǐng)取記錄管理與工具盤(pán)點(diǎn)報(bào)告管理等工具使用跟蹤管理功能模塊，主要是對(duì)工具使用過(guò)程中發(fā)生的活動(dòng)進(jìn)行全程跟蹤和數(shù)據(jù)分析，為工具的采購(gòu)、維保等決策提供支持。

2.1? 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

針對(duì)維保企業(yè)業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括工具信息、工人信息、班組信息、工具柜信息、工具領(lǐng)取記錄信息、工具使用記錄信息、工具物料信息、工具印號(hào)信息、供應(yīng)商信息等模塊。其中又以工具為核心，構(gòu)成模塊間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。系統(tǒng)主要模塊關(guān)系圖如圖3所示。

基于上述模塊，系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了詳細(xì)定義，同時(shí)在程序開(kāi)發(fā)時(shí)利用Code First模式直接將定義好的類(lèi)代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表與代碼結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一。系統(tǒng)主要表的結(jié)構(gòu)定義如圖4所示。

以系統(tǒng)核心的工具表結(jié)構(gòu)為例，其中包括工具編號(hào)（Id）、工具名稱(chēng)（Name）、計(jì)量單位（Unit）、規(guī)格型號(hào)（Model）、印號(hào)（PrintedNumber）、檢驗(yàn)日期（ExpiredDate）等工具基礎(chǔ)信息，也包括工具室領(lǐng)取人員（ActReceiveWorkerId）、領(lǐng)取時(shí)間（ActReceiveTime）、車(chē)間使用人員（ActWorkerId）、使用時(shí)間（ActionTime）、是否在工具柜（IsInbox）等領(lǐng)用過(guò)程信息，同時(shí)也包含了工具領(lǐng)取次數(shù)（ReceptionTimes）、工具使用次數(shù)（TotalTimes）等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2.2? 工具室工具領(lǐng)用/歸還

工具室的工具領(lǐng)用/歸還操作也是工具室常用的功能之一。工人從工具室領(lǐng)用工具時(shí)，工具室管理人員通過(guò)指定工人信息與柜子信息將工具下發(fā)到指定班組的指定工具柜。完成領(lǐng)用/歸還操作后，系統(tǒng)即對(duì)工具室工具數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，其工具室的系統(tǒng)工具歸還流程如圖5所示。

當(dāng)工人需要從工具室領(lǐng)取工具時(shí)，工具室管理人員按工人作業(yè)任務(wù)要求從工具室選出對(duì)應(yīng)的工具，然后將工具放置于RFID讀寫(xiě)器上，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電子標(biāo)簽的感應(yīng)來(lái)自動(dòng)識(shí)別工人領(lǐng)取的工具信息，管理員確認(rèn)后自動(dòng)將工具領(lǐng)取信息下發(fā)到車(chē)間工具柜，并同步更新服務(wù)器數(shù)據(jù)以及做好工具日志信息。

同理當(dāng)工人歸還工具時(shí)，將被歸還的工具放置于RFID讀寫(xiě)器上，系統(tǒng)自動(dòng)完成工具歸還入庫(kù)操作，歸還后工具各種狀態(tài)會(huì)更新重置。

2.3? 工具狀態(tài)同步

本系統(tǒng)車(chē)間工具柜可以獨(dú)立運(yùn)行，為保持工具室工具狀態(tài)與車(chē)間工具狀態(tài)一致，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了定時(shí)同步功能，其實(shí)現(xiàn)的流程圖如圖6所示。

車(chē)間工具柜程序運(yùn)行后，自動(dòng)在后臺(tái)開(kāi)啟多個(gè)定時(shí)同步任務(wù)，當(dāng)程序從服務(wù)器發(fā)現(xiàn)有下發(fā)工具或工具退還工具室活動(dòng)時(shí)，自動(dòng)更新本地工具數(shù)據(jù)，下載新工具數(shù)據(jù)，移除已歸還的工具數(shù)據(jù)。當(dāng)本地工具狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，同步任務(wù)則及時(shí)將工具新?tīng)顟B(tài)提交到服務(wù)器，便于管理人員實(shí)時(shí)查看工具狀態(tài)。對(duì)于工具柜中工具使用所產(chǎn)生的日志信息，則用較長(zhǎng)的同步間隔進(jìn)行同步。當(dāng)車(chē)間工人下班關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)，則對(duì)所有的同步任務(wù)強(qiáng)制執(zhí)行一遍，保證數(shù)據(jù)及時(shí)提交到服務(wù)器。

2.4? 工具異常處理

車(chē)間的工人下班前，工具必須放回工具柜，工具柜通過(guò)RFID對(duì)柜內(nèi)工具進(jìn)行全面盤(pán)點(diǎn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)工具標(biāo)簽無(wú)法被感知到時(shí)，則認(rèn)為該工具處于丟失或未正常入柜等異常狀態(tài)，然后將這些異常工具通過(guò)網(wǎng)絡(luò)推送到工具室管理系統(tǒng)，提示并引導(dǎo)工具室管理人員及時(shí)進(jìn)行處理，及時(shí)消除維保作業(yè)中的安全隱患。

3? 應(yīng)用案例

某維保企業(yè)工具室管理系統(tǒng)主界面如圖7所示，默認(rèn)首頁(yè)為工具室管理系統(tǒng)中工具瀏覽界面。

主要功能包括：工具管理、工具瀏覽、班組信息與工具柜以及員工信息、歷史數(shù)據(jù)分析與查詢(xún)以及權(quán)限管理等，其中工具管理錄入工具、綁定標(biāo)簽、添加檢驗(yàn)文件、工具領(lǐng)取/歸還、工具使用查詢(xún)以及工具領(lǐng)取查詢(xún)等。

3.1? 錄入工具

當(dāng)工具室有新工具需要增加時(shí)，必須先選擇并進(jìn)入工具物料詳細(xì)界面，然后在詳細(xì)界面中輸入本次入庫(kù)個(gè)數(shù)，最后點(diǎn)擊“增加工具”菜單，則系統(tǒng)自動(dòng)完成新工具入庫(kù)。圖8為新增工具界面。以新增工具物料“1003000071”為例，在“本次入庫(kù)個(gè)數(shù)”中輸入3，然后點(diǎn)擊“增加工具”，下面的“本次入庫(kù)工具”列表會(huì)增加3個(gè)新工具，并自動(dòng)設(shè)置好編號(hào)與印號(hào)等數(shù)據(jù)。

點(diǎn)擊第一個(gè)工具，系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)航到選中工具的詳細(xì)界面，如圖9所示，根據(jù)此界面，操作人員即可方便的手動(dòng)補(bǔ)充其他信息。

3.2? 綁定標(biāo)簽

在工具界面，點(diǎn)擊“設(shè)置標(biāo)簽”可以將貼在工具上的標(biāo)簽與工具進(jìn)行綁定，如圖10所示。寫(xiě)卡器能夠?qū)⒐ぞ呔幪?hào)寫(xiě)入到標(biāo)簽的EPC區(qū)，作為關(guān)聯(lián)標(biāo)志。點(diǎn)擊標(biāo)簽“查詢(xún)”，讀取標(biāo)簽信息，選中空白標(biāo)簽，然后點(diǎn)擊“寫(xiě)”，則系統(tǒng)將工具的編號(hào)寫(xiě)入RFID的EPC區(qū)域，用來(lái)綁定標(biāo)簽與工具。寫(xiě)工具標(biāo)簽時(shí)，請(qǐng)將無(wú)關(guān)工具移開(kāi)，防止干擾。

3.3? 手動(dòng)領(lǐng)取與歸還

在手動(dòng)領(lǐng)取界面，在領(lǐng)取人中選擇工人，填寫(xiě)領(lǐng)取時(shí)間，然后執(zhí)行“手動(dòng)領(lǐng)取”即可完成手動(dòng)領(lǐng)取操作。同時(shí)，當(dāng)前領(lǐng)取人作為后續(xù)默認(rèn)領(lǐng)取人繼續(xù)領(lǐng)取而無(wú)需選擇，除非重新選擇領(lǐng)取人。

在手動(dòng)歸還界面執(zhí)行“手動(dòng)歸還”，系統(tǒng)自動(dòng)歸還工具。工具領(lǐng)取與使用信息自動(dòng)恢復(fù)初始態(tài)。

4? 結(jié)? 論

新技術(shù)的快速發(fā)展為企業(yè)的數(shù)字化、自動(dòng)化及信息化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，基于RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在企業(yè)工具的物流過(guò)程中發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。本文基于RFID技術(shù)的工具管理系統(tǒng)加強(qiáng)了企業(yè)工具管控，減少了盤(pán)點(diǎn)工作量，提高了企業(yè)工具管理的效率。該系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐可為相關(guān)企業(yè)的工具管理提供重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 褚新波.我國(guó)RFID行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)與對(duì)策分析 [D].北京：首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)，2014.

[2] 康東，石喜勤，李勇.射頻識(shí)別（RFID）想核心技術(shù)與典型應(yīng)用開(kāi)發(fā)案例 [M].北京：人民郵電出版社，2008.

[3] 黃兆牛.基于RFID的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].物流技術(shù)，2015，34（2），285-287

[4] 金作濤.一種儀表倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2011，19（11）：2742-2743+2817.

[5] 楊瑋，鄢陳，張志遠(yuǎn)，等.基于RFID的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)優(yōu)化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，31（4）：134-139.

[6] 姜景靜.倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中RFID技術(shù)的應(yīng)用研究 [J].信息記錄材料，2019，20（8）：78-79.

作者簡(jiǎn)介：田智（1986—），男，漢族，湖北黃岡人，工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：動(dòng)車(chē)組檢修;

任志強(qiáng)（1984—），男，漢族，山東青島人，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：動(dòng)車(chē)組檢修;

周正文（1986—），男，漢族，湖南婁底人，工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：動(dòng)車(chē)組檢修;

高華（1976—），男，漢族，湖北武漢人，高級(jí)工程師，學(xué)士學(xué)位，研究方向：動(dòng)車(chē)組檢修。