基于RFID的航空維修工具管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

崔利杰 甘 露 陳浩然* 叢繼平

1(空軍工程大學(xué)裝備管理與無(wú)人機(jī)工程學(xué)院 陜西 西安 710051) 2(中國(guó)人民解放軍95665部隊(duì) 四川 成都 611530)

0 引 言

目前大多數(shù)機(jī)務(wù)單位對(duì)工具管理仍采取傳統(tǒng)的手工登記管理模式，日常工作中堅(jiān)持“工具三清點(diǎn)”的規(guī)定[1]，即工作開展前清點(diǎn)、工作轉(zhuǎn)移時(shí)清點(diǎn)、工作結(jié)束后清點(diǎn)，但是在實(shí)際中工具丟失的現(xiàn)象仍然屢次發(fā)生，特別是近幾年以來(lái)發(fā)生的因?yàn)楣ぞ咔妩c(diǎn)遺漏造成的系列飛行事故及飛行事故癥候?；谶@一點(diǎn)，通過(guò)充分分析當(dāng)前機(jī)務(wù)工具管理中存在的問(wèn)題，針對(duì)給定的部隊(duì)工具情況，分析其特點(diǎn)提出不同的RFID標(biāo)簽標(biāo)記方法，設(shè)計(jì)系統(tǒng)具體布局，開發(fā)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合目前應(yīng)用廣泛的手機(jī)終端對(duì)工具管理進(jìn)行交互管理，最大程度地緩解管理壓力和方便機(jī)務(wù)部隊(duì)工具管理。

許多學(xué)者針對(duì)國(guó)內(nèi)維修業(yè)工具管理系統(tǒng)進(jìn)行了細(xì)致的研究。郎軍成等[2]認(rèn)為空軍航空兵部隊(duì)工具倉(cāng)庫(kù)管理效率普遍較低；袁錫藩等[3]認(rèn)為工具管理應(yīng)用體現(xiàn)維修企業(yè)維修水平的一個(gè)重要標(biāo)志，民航維修業(yè)工具管理實(shí)踐中存在參與流程遲、管理效率低、工具管理存在盲點(diǎn)、職能規(guī)劃不合理、系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題；劉英等[4]對(duì)智能化航空維修工具管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，利用RFID技術(shù)設(shè)計(jì)工具箱來(lái)實(shí)現(xiàn)工具快速存取、定位和監(jiān)控；張儀哲[5]指出將信息化工程引入到民航維修企業(yè)工具管理過(guò)程中是工具管理效率的關(guān)鍵；潘群[6]利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)采集、核對(duì)及糾錯(cuò)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息流和實(shí)物流的統(tǒng)一；楊麗[7]將RFID技術(shù)與高鐵工具管理系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高鐵檢修工具管理的部分功能；張倫彥[8]對(duì)原型功能進(jìn)行了試驗(yàn)，驗(yàn)證了RFID結(jié)合航空工業(yè)的可行性；Cardoso等[9]將超高頻(UHF)電子標(biāo)簽應(yīng)用與智能交通系統(tǒng)結(jié)合。

上述文獻(xiàn)對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行介紹，也提供了關(guān)于RFID技術(shù)的新思路，但主要是針對(duì)技術(shù)理論的闡述，與當(dāng)前航空兵機(jī)務(wù)部隊(duì)實(shí)際有所差距。結(jié)合當(dāng)前研究理論及成果，在此基礎(chǔ)上將RFID技術(shù)應(yīng)用于機(jī)務(wù)維修工具設(shè)備管理的各個(gè)環(huán)節(jié)需要立足當(dāng)前機(jī)務(wù)工具管理實(shí)際來(lái)進(jìn)行完善。

1 工具管理現(xiàn)狀分析

1.1 傳統(tǒng)工具管理現(xiàn)狀

通過(guò)資料的搜集整理，將當(dāng)前工具管理現(xiàn)狀歸納為以下四點(diǎn)。

(1) 工具種類、數(shù)量繁雜，每日清點(diǎn)工具工作量巨大。通過(guò)調(diào)研了解到，僅在機(jī)務(wù)部隊(duì)一個(gè)中隊(duì)的日常性工具交接清單就達(dá)到332項(xiàng)，其中工具項(xiàng)目名稱、編號(hào)、數(shù)量、單位、貨架號(hào)等各不相同。在日常工具的清點(diǎn)工作上，工具管理人員需要針對(duì)每一件工具信息進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的核對(duì)，否則會(huì)造成管理失控和極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。可見，在日常的工具清點(diǎn)中存在難于清點(diǎn)問(wèn)題，工具種類、數(shù)量的繁多會(huì)給一線機(jī)務(wù)部隊(duì)增加巨大的工作量。

(2) 工具使用難以定位。根據(jù)飛機(jī)放飛“十不準(zhǔn)”規(guī)定，在工作清點(diǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)工具丟失、遺漏之后，工具遺失未找到時(shí)不能放飛，所有機(jī)務(wù)人員會(huì)停止工作尋找工具。工具難以定位會(huì)浪費(fèi)大量的人力與時(shí)間，造成潛在的安全隱患。

(3) 工具借還時(shí)間集中。工具的借還通常集中于工作開展、結(jié)束和交接班這幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，這幾個(gè)時(shí)間段內(nèi)，工具管理人員面臨著巨大的壓力。同時(shí)，大量人員的聚集交談容易轉(zhuǎn)移工具管理人員的注意力，一方面導(dǎo)致工具借還效率不高，另一方面可能出現(xiàn)工具管理的錯(cuò)漏。

(4) 工具不能進(jìn)行合理調(diào)配規(guī)劃。在工具管理上都不同程度存在重視前期配備、輕視后期管理的現(xiàn)象，只有部分工具使用頻繁，甚至有少量工具存在從未使用過(guò)的情況[10]，并且無(wú)法及時(shí)統(tǒng)計(jì)需要修復(fù)、更換的工具。

傳統(tǒng)手工登記模式已逐漸適應(yīng)不了現(xiàn)階段機(jī)務(wù)維修工具管理的新形勢(shì)，在當(dāng)前機(jī)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)和信息化建設(shè)中，對(duì)結(jié)合RFID技術(shù)的工具管理模式技術(shù)升級(jí)才是大勢(shì)所趨。

1.2 機(jī)務(wù)維修工具特點(diǎn)

(1) 按內(nèi)場(chǎng)外場(chǎng)分類。在機(jī)務(wù)部隊(duì)一般使用工具場(chǎng)所分為外場(chǎng)與內(nèi)場(chǎng)(修理廠)，由于在不同工作地點(diǎn)擔(dān)任不同維修保障任務(wù)，工具的使用分類存在區(qū)別。在外場(chǎng)一般使用工具進(jìn)行飛機(jī)起飛前、降落后的簡(jiǎn)單日常性維修保障活動(dòng)；在內(nèi)場(chǎng)(修理廠)工具的使用更為多樣復(fù)雜，維修程度更加深入，會(huì)在修理間或者是機(jī)庫(kù)進(jìn)行飛機(jī)定時(shí)檢修或者飛機(jī)部件的修理。

(2) 按專用通用分類。當(dāng)前隨著新機(jī)型的列裝部隊(duì)，機(jī)務(wù)部隊(duì)專業(yè)機(jī)組進(jìn)行了整合。以目前較為普遍的機(jī)械專業(yè)、軍械專業(yè)、特設(shè)專業(yè)、電子專業(yè)為例(專業(yè)具體按部隊(duì)機(jī)型而定)，各個(gè)專業(yè)機(jī)組擁有其專用的維修工具，專業(yè)間不能跨專業(yè)使用工具權(quán)限，在專業(yè)內(nèi)仍繼續(xù)細(xì)分為專業(yè)通用和專用工具箱，此類工具大多存放于機(jī)庫(kù)附近的工具間。同樣，在日常維修活動(dòng)中的拆卸通用零件時(shí)，機(jī)務(wù)專業(yè)有其通用工具需要借用，如開口扳手、一字解刀、十字解刀等，此類工具大多存放于工具房。

總而言之，在日常機(jī)務(wù)維修之中，機(jī)務(wù)人員需要使用大量工具，其特點(diǎn)為種類繁雜、數(shù)量巨大、規(guī)格各不相同，所以保證工具使用的可管可控非常重要。當(dāng)前機(jī)務(wù)部隊(duì)堅(jiān)持“三清點(diǎn)”制度，對(duì)每類工具乃至螺帽都要進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致檢查清點(diǎn)，一一分類編碼，并在清點(diǎn)的時(shí)候確保工具編碼與數(shù)量與工具單相符合。

編碼的原則需要體現(xiàn)其所屬專業(yè)、物理特性或用途，保證其簡(jiǎn)單性的同時(shí)要確保其專業(yè)與物理一致。機(jī)械專業(yè)、軍械專業(yè)、特設(shè)專業(yè)、電子專業(yè)四個(gè)專業(yè)分別對(duì)應(yīng)字母“F”“J”“T”“D”，而通用工具以字母以“Q”為開頭。以開口扳手為例，對(duì)其編號(hào)表示為“F-KKBS-001”表示機(jī)械專業(yè)001號(hào)開口扳手，由“專業(yè)代號(hào)+工具字母縮寫+序列號(hào)”表示，體現(xiàn)了編號(hào)規(guī)則的易辨識(shí)性和唯一性。按照實(shí)際，具體編號(hào)方法按照各部隊(duì)具體情況而不同。針對(duì)工具的合理有效管理可以確保飛行安全，防止了“帶工具上天”此類人為差錯(cuò)，對(duì)部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力提升和安全性保證有著極其重要意義。

1.3 方法對(duì)比

條碼技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)管理之中有著非常成熟和廣泛的應(yīng)用，當(dāng)前部分單位開始進(jìn)行條碼倉(cāng)儲(chǔ)管理，但是RFID技術(shù)相比基于光學(xué)識(shí)別的條碼技術(shù)有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。RFID技術(shù)與條形碼主要性能比較如表1所示。

表1 RFID標(biāo)簽與條形碼對(duì)比表

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)需求分析

2.1.1用戶分析

管理員：機(jī)務(wù)部隊(duì)工具房之中的管理人員，日常工作中要將工具借出、歸還、入庫(kù)、出庫(kù)記錄登記在冊(cè)以備查驗(yàn)；將不同種類、編號(hào)的工具、設(shè)備分區(qū)分類存放，要求整齊有序；日常清點(diǎn)工作中要保證所有工具的在位完好，定期進(jìn)行清洗、維護(hù)，在遇到工具損壞或遺失的情況要及時(shí)報(bào)告上級(jí)。

機(jī)務(wù)人員：機(jī)務(wù)人員是保障飛機(jī)的主要力量，負(fù)責(zé)排除飛機(jī)常見故障，完成上級(jí)賦予的飛行維修保障任務(wù)，并及時(shí)登記和匯報(bào)飛機(jī)狀況。機(jī)務(wù)人員在借用與歸還工具前要認(rèn)真做好清點(diǎn)工作，保證工具無(wú)錯(cuò)誤遺漏，配合工具管理員進(jìn)行登記工作。

檢查員：檢查員通查是指擔(dān)任檢查監(jiān)督職責(zé)的部分人員，包括大隊(duì)長(zhǎng)、安監(jiān)員等。檢查員對(duì)工具登統(tǒng)計(jì)記錄進(jìn)行檢查，對(duì)出現(xiàn)的管理問(wèn)題要及時(shí)指出糾正，工具管理員能夠向檢查員直觀清晰地匯報(bào)工具管理情況。

2.1.2管理對(duì)象分析

根據(jù)部隊(duì)機(jī)務(wù)中隊(duì)工具清單分析得出，可將工具主要?jiǎng)澐忠韵聨最悾?/p>

(1) 各專業(yè)工具箱類：機(jī)械專業(yè)1 ∶1專用工具箱、軍械專業(yè)1 ∶1專用工具箱、特設(shè)專業(yè)通用工具箱、雷達(dá)工具箱、航電專業(yè)工具箱、駐訓(xùn)安檢工具箱、基本維護(hù)工具箱等。

(2) 扳手類：梅花開口扳手、開口扳手、活動(dòng)扳手、軍械掛架專用棘輪扳手、航炮裝彈扳手、火箭彈專用扳手等。

(3) 解刀類：一字解刀、十字解刀。

(4) 工具鉗：平口鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗。

(5) 檢查儀器：熱電偶檢查儀、火警檢查儀、絕緣電路檢查儀、雷達(dá)通用氣密性檢查儀、武器系統(tǒng)綜合檢查儀、ICNI系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備、充氣及壓力檢查裝置、燃油箱壓力檢查裝置等。

(6) 工具車：滑油車、座椅拖車、液壓油車、發(fā)動(dòng)機(jī)油泵車、氣瓶運(yùn)輸車等。

(7) 其他：防噪聲耳機(jī)、膠木板、線輪、桶刷、風(fēng)斗等。

工具箱類工具特點(diǎn)為形狀規(guī)則、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，能夠存放多種功能工具，一般而言航空裝備維修工具箱會(huì)對(duì)工具進(jìn)行卡槽匹配確保工具的放置正確，此類只需要對(duì)工具箱進(jìn)行貼標(biāo)管理即可；扳手類、解刀類、工具鉗類及其他類工具管理較為分散，也是極易出現(xiàn)遺漏的工具，針對(duì)此類工具需要對(duì)每件工具進(jìn)行RFID貼標(biāo)管理，但需要根據(jù)具體工具形狀材質(zhì)確定標(biāo)簽類型；工具車一般體積較大且形狀不規(guī)則，此類需針對(duì)工具車進(jìn)行對(duì)應(yīng)貼標(biāo)管理，一般不干膠式RFID標(biāo)簽并不適用于此類工具。

2.1.3業(yè)務(wù)分析

系統(tǒng)主體與客體間聯(lián)系主要是由各種日常工作需求組成，以部隊(duì)飛行日或工作日圍繞工具的各項(xiàng)操作為例，主要分為五項(xiàng)：

(1) 新工具入庫(kù)：對(duì)于新進(jìn)工具的入庫(kù)需要工具管理人員與入庫(kù)單一一核對(duì)，確保工具的數(shù)量與型號(hào)規(guī)格無(wú)誤，如果不符合要了解原因并且解決；對(duì)工具質(zhì)量情況進(jìn)行審核，對(duì)已損壞故障的工具及時(shí)上報(bào)與請(qǐng)求更換；待檢查無(wú)誤之后對(duì)工具進(jìn)行編碼，并且擺放至預(yù)設(shè)的工具區(qū)。

(2) 舊工具報(bào)廢：工具報(bào)廢要形成報(bào)廢單報(bào)告上級(jí)，待領(lǐng)導(dǎo)審批核查完畢后方能進(jìn)行工具報(bào)廢操作。待報(bào)廢工具應(yīng)當(dāng)記錄其編號(hào)、數(shù)量、所在位置等信息，將其統(tǒng)一保存在特定的待報(bào)廢區(qū)域，工具管理人員將待報(bào)廢工具在工具總清單上進(jìn)行刪除記錄并且備注。

(3) 工具借出：工具管理人員根據(jù)當(dāng)日下發(fā)的工作任務(wù)卡片，對(duì)所需的工具進(jìn)行預(yù)先準(zhǔn)備，工具管理員檢查完畢后在工具借用單上記錄所借工具清單，機(jī)務(wù)人員領(lǐng)受工具借用單后進(jìn)行工具的核查，對(duì)缺漏或損壞及時(shí)報(bào)告，檢查無(wú)誤之后在工具借還登記本上簽署負(fù)責(zé)人姓名。

(4) 工具歸還：機(jī)務(wù)人員在歸還工具前首先進(jìn)行清點(diǎn)工作，在確保無(wú)遺漏的情況之下送至工具房，工具管理人員進(jìn)行清點(diǎn)確保無(wú)問(wèn)題之后，機(jī)務(wù)人員填寫工具借還登記本上簽名，機(jī)務(wù)管理人員將工具按規(guī)定放置于工具房原位置。

(5) 工具盤點(diǎn)：工具清點(diǎn)工作是工具管理員日常性工作，分為日常盤點(diǎn)和隨機(jī)盤點(diǎn)。飛行日工作結(jié)束之后工具管理員對(duì)工具房?jī)?nèi)所有工具進(jìn)行仔細(xì)清點(diǎn)工作，主要是明確工具的在位情況，防止工具的遺漏、丟失或損壞的情況發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)工具遺漏失控問(wèn)題，應(yīng)查找問(wèn)題源頭直至徹底解決，遇到不能解決問(wèn)題及時(shí)上報(bào)。隨機(jī)盤點(diǎn)是在上級(jí)來(lái)檢查時(shí)、飛行或維修現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)或其他需要即時(shí)盤點(diǎn)時(shí)進(jìn)行的盤點(diǎn)工作。

2.2 功能模塊分解

功能模塊主要包括系統(tǒng)管理模塊、人員查詢模塊、工具管理模塊、工具操作模塊四個(gè)功能模塊。如圖1所示。

圖1 功能模塊分解圖

1) 系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理模塊是為方便管理人員進(jìn)行人員、工具信息管理的平臺(tái)。通過(guò)指定的擁有權(quán)限的管理員ID和密碼可以進(jìn)入該界面。該模塊主要分為工具管理與人員管理兩個(gè)部分。

2) 人員查詢模塊。人員查詢模塊是面向管理員與機(jī)務(wù)維修人員的信息顯示窗口。該模塊可以顯示當(dāng)前工具房工具整體情況和對(duì)工具借用未歸還和已歸還情況。界面設(shè)計(jì)應(yīng)有良好的交互能力與可操作性，方便使用人員快速查詢存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的工具信息。目的為進(jìn)行工具系統(tǒng)的監(jiān)控和痕跡管理，方便日常工具管控，要求查詢模塊應(yīng)該根據(jù)人員職責(zé)進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，達(dá)到系統(tǒng)最大的實(shí)用性和簡(jiǎn)約性。

3) 工具清點(diǎn)模塊。工具清點(diǎn)是管理員管理工具房的日常性工作，該模塊作為管理系統(tǒng)的子功能起到非常重要的作用。管理員利用安裝在基于Android平臺(tái)的RFID手持機(jī)對(duì)全部工具進(jìn)行掃描收集信息，通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)或者上傳服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。對(duì)當(dāng)前工具庫(kù)房的所有工具信息進(jìn)行分析，對(duì)未能按要求在位的工具進(jìn)行告警，對(duì)當(dāng)日未按時(shí)歸還工具的人員進(jìn)行逾期提醒。

4) 工具操作模塊。機(jī)務(wù)人員在登錄系統(tǒng)界面之后，實(shí)現(xiàn)日常對(duì)于工具的借出歸還的基本操作，能夠錄入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。工具操作模塊可再劃分為以下四個(gè)子功能：

(1) 工具入庫(kù)管理：操作人員選擇工具入庫(kù)功能掃描工具對(duì)應(yīng)RFID標(biāo)簽，錄入工具信息與之匹配，確定后上傳數(shù)據(jù)庫(kù)等待借用。

(2) 工具出庫(kù)管理：當(dāng)工具管理員得到工具報(bào)廢信息時(shí)，將出庫(kù)工具移至出庫(kù)區(qū)，選擇手持機(jī)出庫(kù)功能，掃描需出庫(kù)的所有工具。點(diǎn)擊確定后，出庫(kù)工具將標(biāo)記為出庫(kù)狀態(tài)無(wú)法進(jìn)行借用。

(3) 工具借出管理：操作人員選擇借出功能，將待借出工具放置與掃描區(qū)，確保讀取到待借出所有工具RFID標(biāo)簽信息后點(diǎn)擊確定，工具在數(shù)據(jù)庫(kù)中更新為借出狀態(tài)并對(duì)應(yīng)機(jī)務(wù)人員生成工具借出清單。

(4) 工具歸還管理：機(jī)務(wù)人員歸還工具時(shí)，手持機(jī)采集工具信息并且讀取到對(duì)應(yīng)借出清單，當(dāng)前歸還工具與工具清單核對(duì)無(wú)誤后方可完成歸還操作，否則告警提示工具管理員。

2.3 SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

對(duì)于機(jī)務(wù)工具管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是管理信息系統(tǒng)的主要技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，提供良好的數(shù)據(jù)模型與處理模式的邏輯設(shè)計(jì)，以及確定良好的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法的物理設(shè)計(jì)，從而建立起既能反映現(xiàn)實(shí)世界信息和聯(lián)系，滿足用戶數(shù)據(jù)和處理要求，又能被某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)所接受[11]，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)并能有效地存取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將需求轉(zhuǎn)化為信息世界中的實(shí)體及其聯(lián)系，用概念模型描述。概念模型的設(shè)計(jì)是不依賴于任何數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的，它是對(duì)用戶需求的歸納，能夠方便、準(zhǔn)確地表示出信息世界的常用概念，與具體的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境無(wú)關(guān)。

在基于RFID的機(jī)務(wù)工具管理系統(tǒng)中涉及的實(shí)體包括工具、機(jī)務(wù)人員、管理員、入庫(kù)單、借出單五個(gè)實(shí)體，工具、機(jī)務(wù)人員、管理員都是相對(duì)獨(dú)立的實(shí)體單位。以工具的流動(dòng)作為系統(tǒng)的核心，包括入庫(kù)、報(bào)廢、借出、歸還操作，并且對(duì)于整個(gè)流程需要做到監(jiān)控，所以需要相應(yīng)入庫(kù)表、出庫(kù)表和庫(kù)存清點(diǎn)表來(lái)記錄入庫(kù)出庫(kù)和庫(kù)存實(shí)時(shí)情況。E-R圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 總體布局規(guī)劃

基于RFID的機(jī)務(wù)維修工具管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)功能模塊對(duì)工具房進(jìn)行區(qū)域劃分以達(dá)到優(yōu)化效果，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)布局規(guī)劃圖

(1) 工具存放區(qū)：主要是用于工具的存放，要求應(yīng)滿足機(jī)務(wù)維修工具保管及存放規(guī)定。工具存放主要按照現(xiàn)目前部隊(duì)工具房存放原則，按照工具規(guī)格主要分為整件管理、組箱管理、散件管理三種管理方式。每件工具上貼好RFID標(biāo)簽，工具房管理人員利用RFID進(jìn)行讀取標(biāo)簽信息進(jìn)行清點(diǎn)工作。

(2) 出庫(kù)入庫(kù)區(qū)：出庫(kù)入庫(kù)區(qū)主要是對(duì)入庫(kù)與報(bào)廢/出庫(kù)工具進(jìn)行操作與存放的區(qū)域。管理員針對(duì)新工具進(jìn)行核查、質(zhì)檢及登記貼標(biāo)等工作，待完畢之后按工具位置要求將工具正式轉(zhuǎn)移到工具存放區(qū)。

(3) 信息系統(tǒng)區(qū)：系統(tǒng)區(qū)主要包括主機(jī)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)、讀寫器以及天線和連接器等，負(fù)責(zé)處理讀寫器通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)或線路傳遞給主機(jī)服務(wù)器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行過(guò)濾解析等操作，從而進(jìn)行相應(yīng)控制與反饋。

(4) 借還管理通道：借還管理通道主要是針對(duì)機(jī)務(wù)人員日常借還工具所劃定區(qū)域，要求與其他管理區(qū)域互不干擾，機(jī)務(wù)人員攜帶其工具通過(guò)通道時(shí)RFID掃描器會(huì)收集RFID標(biāo)簽信息傳輸至信息系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的借用歸還操作。

3.2 Android手持機(jī)端

Android手持機(jī)主要作為數(shù)據(jù)采集平臺(tái)以及簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，上傳數(shù)據(jù)需要通過(guò)API傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行相應(yīng)操作。系統(tǒng)開發(fā)采用前后端分離的方式集成超高頻模塊，以達(dá)到一種高效率的開發(fā)使用。RFID手持機(jī)系統(tǒng)中已內(nèi)置了當(dāng)前RFID使用的服務(wù)。引入專用于Android平臺(tái)下基于Android系統(tǒng)下編譯RFIDSDK.jar開發(fā)包。在服務(wù)啟動(dòng)、模塊連接成功之后可正常使用其接口方法，RFIDSDK.jar就是服務(wù)與客戶應(yīng)用之間的媒介。服務(wù)框架如圖4所示。

DataListener(數(shù)據(jù)監(jiān)聽器)封裝在其第三方庫(kù)中，開發(fā)階段只需要直接調(diào)用便可以實(shí)現(xiàn)其功能，通過(guò)對(duì)RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)監(jiān)聽，將收集的RFID標(biāo)簽中的EPC碼列表轉(zhuǎn)化為JSON格式通過(guò)中間件傳輸?shù)椒?wù)器端。根據(jù)手持機(jī)端進(jìn)行的不同操作意圖，后臺(tái)API調(diào)用相對(duì)應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作。

由于中間件沒有明確的定義，可將此API理解為中間件一個(gè)重要部分。該課題中間件主要實(shí)現(xiàn)功能是進(jìn)行手持端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互功能。API采用Python的Flask框架進(jìn)行開發(fā)，搭建簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳輸接口對(duì)Android端傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)聽[12-13]。并且API之中封裝好各類函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行直接操作，從而可以反饋相應(yīng)信息到手持機(jī)上。

3.3 電腦端

3.3.1管理員

根據(jù)人員職責(zé)不同設(shè)置不同功能劃分，管理員負(fù)責(zé)日常工具房運(yùn)行維護(hù)工作，擁有對(duì)系統(tǒng)人員和工具的報(bào)廢、新增、清點(diǎn)，以及人員的刪除操作等權(quán)限。

(1) 人員刪除。管理員通過(guò)點(diǎn)擊人員刪除按鈕，能夠彈出系統(tǒng)登記在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所有普通機(jī)務(wù)人員的列表，管理員能夠選擇人員進(jìn)行刪除操作。

(2) 工具添加。對(duì)于工具庫(kù)內(nèi)新增工具，在質(zhì)檢無(wú)問(wèn)題及生成對(duì)應(yīng)編碼之后，管理員需要輸入工具的工具名、工具號(hào)、位置等信息，同時(shí)能夠檢測(cè)如果有未填寫信息會(huì)對(duì)人員發(fā)出提示，人員填寫完備后點(diǎn)擊添加按鈕即可完成工具入庫(kù)操作。

(3) 工具報(bào)廢。對(duì)于工具庫(kù)內(nèi)報(bào)廢或出庫(kù)工具，對(duì)其輸入工具號(hào)及數(shù)量的信息，其他信息會(huì)自動(dòng)匹配到數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)容，點(diǎn)擊確定即可完成工具出庫(kù)操作。

3.3.2一般使用人員

一般使用人員通常為機(jī)務(wù)人員，因此系統(tǒng)對(duì)其功能進(jìn)行了區(qū)分，主要是體現(xiàn)其自主借還工具與查找工具的便利性。

(1) 人員注冊(cè)。人員注冊(cè)功能在系統(tǒng)登錄界面左上角菜單欄里可以調(diào)用，點(diǎn)擊后彈出人員注冊(cè)界面，人員需要輸入自身工號(hào)(要求其唯一性)、姓名、密碼并二次確認(rèn)密碼進(jìn)行防差錯(cuò)。點(diǎn)擊注冊(cè)按鈕，會(huì)審查上述文本框是否為空，如果為空則彈出提示重新輸入；反之則提示注冊(cè)成功，錄入人員數(shù)據(jù)庫(kù)之中。

(2) 修改密碼。人員修改密碼功能在系統(tǒng)登錄界面左上角菜單欄里可調(diào)用，點(diǎn)擊后顯示人員修改密碼界面，人員輸入工號(hào)、原密碼、新密碼并二次輸入新密碼進(jìn)行防差錯(cuò)。點(diǎn)擊確定修改按鈕后同樣會(huì)判斷文本是否為空，如無(wú)問(wèn)題則修改密碼成功，更新人員數(shù)據(jù)庫(kù)中的密碼。

(3) 工具借用。一般使用人員使用賬號(hào)登錄系統(tǒng)后，人員點(diǎn)擊界面左側(cè)工具借用按鈕彈出借用工具界面。人員通過(guò)RFID掃描器或正確輸入其工具號(hào)，點(diǎn)擊確定借用按鈕則可以生成借用單進(jìn)行借用操作。

(4) 工具歸還。工具歸還操作同樣人員通過(guò)RFID掃描或手工輸入工具號(hào)，系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前賬號(hào)下的工具借用單進(jìn)行核對(duì)，如果當(dāng)前歸還工具與工具借用單不匹配，則彈出提示窗口，如果完全匹配則順利完成工具歸還操作。

(5) 工具視窗查詢。工具視窗查詢?yōu)楣芾韱T與一般使用人員共有功能，主要是針對(duì)工具借用前對(duì)工具狀態(tài)的查詢。查詢方式設(shè)置為按工具名查詢、按工具號(hào)查詢、按位置查詢、按專業(yè)查詢、按單位查詢五種。在界面上部文本框內(nèi)輸入關(guān)鍵字，點(diǎn)擊文本框右側(cè)的查詢按鈕則可以進(jìn)行查詢操作，如圖5所示。該查詢邏輯按照文本匹配的模糊查詢，即可以查詢與關(guān)鍵字相關(guān)的系列工具，提高了工具查詢的效率，同時(shí)未歸還窗口和已歸還窗口會(huì)顯示當(dāng)前沒歸還和已歸還的工具清單。

3.4 功能實(shí)現(xiàn)流程

首先在工具入庫(kù)前，將電子標(biāo)簽粘貼或懸掛在工具上，并錄入工具名、工具號(hào)、專業(yè)、入庫(kù)時(shí)間等歷史數(shù)據(jù)作為基本信息，并劃分工具類別，錄入及分類完成后將工具擺放到庫(kù)房相應(yīng)位置，并做好位置記錄。在借工具時(shí)，機(jī)務(wù)人員接收到當(dāng)天工作任務(wù)卡片后，對(duì)其工具需求進(jìn)行分析后羅列工具清單，通過(guò)系統(tǒng)查找工具的在庫(kù)狀況，系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄其借用記錄并生成工具借用單，以此作為工具歸還依據(jù)。工具管理人員在對(duì)工具進(jìn)行出庫(kù)操作時(shí)，首先對(duì)出庫(kù)報(bào)廢工具清單信息進(jìn)行羅列并備注原因，上報(bào)報(bào)廢工具清單待上級(jí)確定，當(dāng)報(bào)廢命令確定之后進(jìn)行工具信息核對(duì)，如無(wú)問(wèn)題則對(duì)其標(biāo)簽進(jìn)行滅活且將其更新工具信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將工具轉(zhuǎn)移至相應(yīng)的工具出庫(kù)區(qū)域。歸還工具時(shí)，機(jī)務(wù)人員先對(duì)照工具借用單進(jìn)行清點(diǎn)工作，如無(wú)問(wèn)題則送至工具房，通過(guò)RFID系統(tǒng)采取所有工具信息并與工具借用單進(jìn)行對(duì)比，如果歸還工具與工具借用單對(duì)應(yīng)則完成歸還工具操作，最后關(guān)閉工具借用單完成工具歸還流程，形成完整的工作流程。

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 工具入庫(kù)/綁定

進(jìn)入工具入庫(kù)功能后，手持機(jī)掃描綁定有工具的RFID標(biāo)簽，讀取到其EPC碼后自動(dòng)傳輸至后端服務(wù)器。服務(wù)器接收到其EPC碼信息后，管理員輸入對(duì)應(yīng)的工具名及相關(guān)信息，點(diǎn)擊確定按鈕后可以在查詢視窗中看到剛?cè)霂?kù)的工具信息，如圖6與圖7所示。

4.2 工具出庫(kù)/報(bào)廢

進(jìn)入工具出庫(kù)功能，手持機(jī)掃描對(duì)應(yīng)工具RFID標(biāo)簽得到EPC碼。系統(tǒng)根據(jù)EPC碼對(duì)工具信息進(jìn)行查找，點(diǎn)擊確定后工具出庫(kù)成功，界面與入庫(kù)類似。

4.3 工具清點(diǎn)

進(jìn)入工具清點(diǎn)功能，手持機(jī)對(duì)當(dāng)前所有工具RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描得到其EPC碼列表，如圖8所示。因EPC碼列表與數(shù)據(jù)庫(kù)工具信息對(duì)應(yīng)且無(wú)遺漏，彈窗顯示“清點(diǎn)完畢，工具齊全！”，如圖9所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

機(jī)務(wù)維修工具的安全、高效管理對(duì)保證基層機(jī)務(wù)工作安全開展有著非常重要的作用，本文初步設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的機(jī)務(wù)維修工具管理系統(tǒng)，總結(jié)如下：

(1) 對(duì)當(dāng)前RFID技術(shù)進(jìn)行了理論研究，在分析總結(jié)傳統(tǒng)人工管理模式上進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)的需求性分析，對(duì)系統(tǒng)總體架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，明確了軟硬件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)開發(fā)系統(tǒng)能夠縮短機(jī)務(wù)人員、工具管理人員的工作周期，提高工作效率，減少因人為差錯(cuò)導(dǎo)致工具遺失的事故可能。

(2) 對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)一步分解，梳理了系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)表進(jìn)行創(chuàng)建，搭建了服務(wù)器平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)操作過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用，利用RFID技術(shù)手段可以對(duì)針對(duì)工具的借出歸還、出庫(kù)入庫(kù)、日常清點(diǎn)進(jìn)行痕跡管理，防止工具狀態(tài)與人員責(zé)任不明確。

(3) 進(jìn)行相關(guān)硬件設(shè)備初步編程調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了部分主要系統(tǒng)功能。對(duì)Android手持機(jī)終端和電腦端界面開發(fā)，初步構(gòu)建了后端以Flask框架的服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)交互，能夠初步實(shí)現(xiàn)工具管理自動(dòng)化。