跳開關(guān)上鎖掛牌流程優(yōu)化研究

李振輝

摘要：傳統(tǒng)的上鎖掛牌（LOTO）是進行飛機維修保養(yǎng)工作的安全施工程序，但也帶來了諸多問題。本研究引入RFID技術(shù)來管理跳開關(guān)夾，并配合電子式警示掛牌系統(tǒng)，以打造更加符合飛機維修實際需求的LOTO流程。

關(guān)鍵詞：飛機維修；RFID；跳開關(guān)；鎖定；掛牌警告

Keywords：aircraft maintenance；RFID；circuit breaker；lock-out；tag-out

0 引言

跳開關(guān)（CB）廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，主要功能是合上和斷開回路。20世紀40年代以來，隨著飛機電氣系統(tǒng)的完善，飛機配電器件也實現(xiàn)了系列化，大型飛機的發(fā)展使配電系統(tǒng)使用了上千個跳開關(guān)，用來控制和分配電流到不同系統(tǒng)的電氣設(shè)備中，如燃油、液壓、空調(diào)、導航系統(tǒng)等。

飛機維修過程中，應根據(jù)維修手冊要求進行有效的系統(tǒng)隔離，才能夠避免人員傷亡或設(shè)備損壞。有效的系統(tǒng)隔離包括上鎖（Lock-out）和掛牌（Tag-out），簡稱LOTO。上鎖是指使用工具對系統(tǒng)或動力源進行機械鎖定，包括采用機械鎖、安全插銷、旁通插銷或其他物理隔離裝置。掛牌是指采取有效的視覺警告，以警告工作人員避免對系統(tǒng)或系統(tǒng)控制進行誤操作。對于跳開關(guān)而言，有效的系統(tǒng)隔離方式是安裝跳開關(guān)夾（CB Collar）并懸掛警示掛簽。典型的跳開關(guān)夾及警示掛簽如圖1所示。

1 跳開關(guān)夾和警示掛簽的使用以及存在的問題

1.1 日常使用

飛機維修人員根據(jù)手冊要求領(lǐng)用跳開關(guān)夾，斷開跳開關(guān)，安裝跳開關(guān)夾并填寫警示掛簽，懸掛于跳開關(guān)夾上。當下一個維修人員需要斷開同一個跳開關(guān)時，需要填寫警示掛簽，并懸掛于同一個跳開關(guān)夾上。

維修工作結(jié)束后，飛機維修人員根據(jù)手冊要求，移除跳開關(guān)夾上的警示掛簽。僅當同一個跳開關(guān)夾上的警示掛簽都已被全部移除時才能夠拆下跳開關(guān)夾，并閉合跳開關(guān)。

1.2存在的問題

1）效率低下

2）影響維修質(zhì)量

飛機維護環(huán)境存在各種死角，如無法接近的狹窄區(qū)域等，一旦跳開關(guān)夾意外掉落或遺失，即使拆除蓋板也難以尋回，造成外來物殘留，影響維修質(zhì)量。

3）影響維修安全

在飛機的電路設(shè)計中，成百上千個跳開關(guān)密集排布在僅有的幾個跳開關(guān)面板上。出于對飛機外來物的管控，跳開關(guān)夾上需要安裝紅色警示飄帶，提醒飛機維修人員在飛機離場前移除這些外來物，而且每個跳開關(guān)夾帶有若干個警示掛簽，容易阻擋維修人員的視線，導致錯誤操作跳開關(guān)，進而影響到飛機、設(shè)備和人員的安全。

4）與節(jié)約環(huán)保的理念相悖

用于掛牌警告的警示掛簽一般按需取用，用完之后丟棄，屬于消耗品，只能單次使用，不夠環(huán)保，可能造成浪費。

2 技術(shù)解決方案

通過無線射頻識別（RFID）技術(shù)實現(xiàn)對跳開關(guān)夾的批量借還并開發(fā)相應的配套軟件，稱作電子式上鎖掛牌系統(tǒng)（eLOTO系統(tǒng)），用于信息紀錄與查詢。電子化的全面控制和管理大大簡化了使用跳開關(guān)夾的借還操作流程，能夠提升倉庫管理和維護人員的工作效率，降低成本，進一步提高管理透明度、真實度和無紙化運作程度。

1）用條狀RFID芯片代替跳開關(guān)夾上的布質(zhì)飄帶

不同于布質(zhì)飄帶需要足夠大的尺寸以增強人眼識別，RFID芯片體積小，用其替代布質(zhì)飄帶可以使跳開關(guān)面板簡潔明了，防止誤操作，提高安全性和維修質(zhì)量。RFID芯片還可通過配套的平板天線設(shè)備進行批量讀取，使借還流程更加高效。

2）用電子式的上鎖掛牌（eLOTO）系統(tǒng)代替紙質(zhì)警示掛簽

取消紙質(zhì)警示掛簽的使用，通過電子式上鎖掛牌系統(tǒng)，維修人員對需要拔出的跳開關(guān)進行電子式標注。不同的維修人員可對同一個跳開關(guān)進行不同的電子式標注，實現(xiàn)了跳開關(guān)信息同步共享，便于查詢跳開關(guān)的狀態(tài)和對應的警示信息，提高工作效率，并有助于提高多人同時操作同一個跳開關(guān)的安全性和便利性。

3）用掃碼即查代替現(xiàn)場查看

RFID芯片上有一個唯一的編號二維碼，通過掃碼即可跳轉(zhuǎn)到相應飛機的跳開關(guān)狀態(tài)和警示信息界面，實現(xiàn)快速查詢。

4）用RFID搜尋設(shè)備代替人眼進行搜尋

傳統(tǒng)的帶飄帶的跳開關(guān)夾掉落在飛機上只能靠人眼尋找，費時費力。帶RFID芯片的跳開關(guān)夾掉落在飛機上，通過RFID搜尋設(shè)備，能夠在相當短的時間內(nèi)對其定位，省時少力，提高搜尋效率。

3 實現(xiàn)過程

3.1 軟硬件改造

硬件改造包括以下步驟：

1）跳開關(guān)夾加裝RFID標簽（見圖2）；

2）新增用于批量借出/歸還/管理跳開關(guān)夾的RFID讀取設(shè)備，如平板天線或門禁通道設(shè)備；

3）新增用于跳開關(guān)夾查找的RFID查找設(shè)備（手持設(shè)備）；

4）新增用于讀取、改寫、加密EPC碼的RFID發(fā)卡器。

軟件改造包括：改進庫房管理平臺，以適應RFID技術(shù)；開發(fā)電子式上鎖掛牌（eLOTO）系統(tǒng)，用于原有的警示掛簽。

3.2 電子化的掛牌流程設(shè)計

1）在工作單數(shù)據(jù)庫中加入涉及的跳開關(guān)信息，包括所屬的跳開關(guān)面板、位置、名稱等信息，如表1所示。

2）飛機維修人員在工作前通過手持終端查看電子派工系統(tǒng)，需查看所分派的工作單涉及跳開關(guān)的狀態(tài)和警示掛簽，包括不同工作單所涉及的同一個跳開關(guān)的警示掛簽，以確保正在進行的不同工作對跳開關(guān)狀態(tài)的要求沒有沖突，如表2所示。

3）在工作中，維修人員需要按工作單或維修手冊要求增加或移除警示掛簽。維修人員只需選擇要操作的跳開關(guān)進行操作即可，警示掛簽的數(shù)量也同步增減。

4）只有當跳開關(guān)上警示掛簽的數(shù)量為0時，維修人員才能閉合跳開關(guān)。相關(guān)人員可以查看不同維修人員填寫的警示掛簽信息，對警示掛簽的內(nèi)容或必要性有疑問時應聯(lián)系當事人，如表3所示。

5）為方便對飛機整體情況的查詢，除按工作單查看/操作警示掛簽外，還提供按飛機查看的方式，具體方法與工作單類似。

4 效果驗證

經(jīng)過一年以上的持續(xù)運行和不斷完善，上述方案達到了預期的效果。

以波音777飛機一個典型的D檢工作包為例：

1）利用RFID的可群讀性，批量進行借用/歸還上鎖裝置操作，可以減少95%的跳開關(guān)夾借/還操作時間，極大提高了生產(chǎn)效率；

2）跳開關(guān)夾僅設(shè)有一個識別標簽，為維護人員提供了一個清晰明朗的工作視野，不僅不會遮蔽到其他跳開關(guān)的操作狀態(tài)，還避免了誤操作的發(fā)生；

3）使用電子警示掛簽系統(tǒng)，實現(xiàn)批量填寫警示信息，效率提升78%；

4）RFID手持查找設(shè)備具有穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明材質(zhì)進行穿透性通信的能力，如果跳開關(guān)夾被覆蓋，維護人員仍然能夠依靠RFID手持查找設(shè)備掃描飛機相應區(qū)域甚至是無法目視檢查的區(qū)域，無需拆除面板等覆蓋物即可在飛機上迅速定位遺失的跳開關(guān)夾，節(jié)省71%的查找時間，規(guī)避了遺漏的風險，使飛機維護更加可靠，保證了離場后飛機的飛行安全；

5）使用電子系統(tǒng)作為警示信息的傳遞介質(zhì)，除能提升安全和效率外，還能消除傳統(tǒng)紙質(zhì)掛簽隨意丟棄帶來的外來物污染問題，具有環(huán)保效益。

5 總結(jié)

上鎖掛牌是目前許多飛機維修企業(yè)應用的安全作業(yè)標準之一。在飛機維修過程中，用跳開關(guān)夾隔離和鎖定危險能量，可避免飛機維修人員與危險能量的直接接觸，并配以警示掛簽來警告其他人員。引入RFID技術(shù)來管理跳開關(guān)夾，配合電子式的上鎖掛牌系統(tǒng)，能夠打造更加符合飛機維修實際需求的上鎖掛牌流程，有效防止維修人員接觸危險能源，消除隱患，減少事故的發(fā)生。