基于RFID及二維碼技術的航空維修工具管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

鄭有根 王云平 魯濤

摘要：隨著航空業(yè)的快速發(fā)展，維修工具的管理成為確保飛行安全和提高運營效率的關鍵。在此背景下，本文設計并實現(xiàn)了基于RFID及二維碼技術的航空維修工具管理系統(tǒng)。經測試得出，本設計通過構建完善的架構體系，實現(xiàn)了工具入庫與分發(fā)、追蹤與定位、數據分析與優(yōu)化以及系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性保障等核心功能，有效降低了工具的管控風險，提升了保障能力、運營效率和生產效率，進而實現(xiàn)了該系統(tǒng)朝著信息化和智能化的方向發(fā)展。

關鍵詞：RFID；二維碼技術；航空維修；工具管理系統(tǒng)

引言

隨著航空業(yè)的飛速發(fā)展，航空器的安全性、運行效率以及維修質量受到了社會各界的普遍關注。然而傳統(tǒng)的工具管理方法，如人工記錄、紙質標簽等，不僅效率低下，而且容易出錯，難以滿足現(xiàn)代航空維修的高標準，并表現(xiàn)出因維修工具及備件品種繁雜、規(guī)格不一，難以精準管理且管理煩瑣；借還流程冗長、辦理效率低下；工具使用無法實施動態(tài)監(jiān)管，工具管理、工具丟失等責任劃分不清等問題。因此，積極引入先進技術，對工具的采購、存儲、標識、記錄、使用與歸還，以及定期檢查、維護等環(huán)節(jié)進行全流程跟蹤，防止工具遺失、誤放、被濫用或惡意破壞，提高維修工作效率和質量，以保證空防安全，是推動航空業(yè)高質量發(fā)展的必然趨勢。

其中，無線射頻識別（RFID）技術和二維碼技術因其廣泛的應用場景受到行業(yè)關注。RFID技術作為一種非接觸自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。而二維碼技術是一種依據特定的幾何圖形，在二維方向上按一定規(guī)律分布圖形，由此記錄數據符號信息的技術。兩者相互融合，可借助RFID技術自動識別目標對象，并獲取相關數據信息，再借助二維碼技術做好高密度的編碼，由此提高航空維修工具管理系統(tǒng)的管理效率、數據準確性、安全性[1]。

基于以上背景，本文以甘肅省民航機場集團飛機維修公司部署后臺管理軟件及相應硬件為例，基于RFID技術及二維碼技術對其航空維修工具管理系統(tǒng)展開設計，旨在提升其信息化辦公水平，實現(xiàn)工具的實時追蹤、保養(yǎng)提醒、庫存管理、使用記錄等功能，為該機場的維修決策提供關鍵數據支持。

1. 航空維修工具管理系統(tǒng)建設原則

1.1 先進性和成熟性

隨著航空維修業(yè)務與互聯(lián)網技術的深度融合，政策規(guī)定和服務需求呈現(xiàn)出更加多元化、個性化的特點。系統(tǒng)建設必須緊跟時代步伐，充分利用云計算、大數據、物聯(lián)網等先進技術，確保系統(tǒng)的先進性。同時，在追求技術先進性的同時，也要注重技術的成熟性和穩(wěn)定性，避免盲目追求新技術，而忽視實際應用效果。通過引入成熟的技術手段和標準化產品，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效地運行，滿足航空維修工具管理的實際需求。

此外，系統(tǒng)建設還需要充分考慮與互聯(lián)網平臺的對接和整合，實現(xiàn)與外部系統(tǒng)的無縫連接和數據共享。通過構建開放、可擴展的系統(tǒng)架構，支持多種應用接入和靈活的業(yè)務調整，以適應未來業(yè)務發(fā)展的變化和需求。

1.2 標準性與開放性

在總體框架的設計上，各部分應嚴格遵循國家標準、行業(yè)標準以及相關的技術規(guī)范和要求。這不僅可以確保系統(tǒng)的合規(guī)性和互操作性，還有助于提升系統(tǒng)的整體質量和性能。同時，為了更好地適應互聯(lián)網環(huán)境下的應用需求，系統(tǒng)應具備良好的開放性[2]。這意味著系統(tǒng)能夠支持多種技術平臺的接入，實現(xiàn)與不同廠商、不同系統(tǒng)的數據交換和共享。這種開放性的設計思路有助于打破信息孤島，提升數據的利用價值和系統(tǒng)的整體效能。

1.3 系統(tǒng)的可擴展性

隨著航空維修業(yè)務的不斷發(fā)展和互聯(lián)網技術的持續(xù)創(chuàng)新，系統(tǒng)必須具備良好的可擴展性。這要求系統(tǒng)在設計之初就充分考慮到未來業(yè)務增長和技術升級的可能性，采用模塊化、組件化的設計思路，方便后續(xù)的功能擴展和性能提升。同時，系統(tǒng)還應支持多種應用接入方式，如API接口、Web服務等，以滿足不同應用場景下的需求[3]。這種可擴展性的設計思路有助于保護用戶的投資，延長系統(tǒng)的使用壽命。

1.4 應用的可適應性

在互聯(lián)網時代，用戶需求的變化速度越來越快，這就要求系統(tǒng)具有很強的可適應性。具體來說，系統(tǒng)應能夠根據不同的用戶需求和業(yè)務場景進行靈活配置和調整，如支持自定義的工作流程、數據報表等。同時，在面對復雜多變的應用環(huán)境時，系統(tǒng)還應具備故障分析與恢復能力以及容錯能力，確保在任何情況下都能提供穩(wěn)定可靠的服務。為實現(xiàn)這一目標，需要在安全體系建設、復雜環(huán)節(jié)解決方案以及系統(tǒng)切換等方面進行全面考慮和周密設計。

1.5 安全及易管理性

在互聯(lián)網環(huán)境下，系統(tǒng)的安全性尤為重要。因此，在系統(tǒng)設計時，必須將安全性放在首位，采取多種措施確保信息資源的保密性、完整性和可用性，包括嚴格的訪問控制、操作權限設置以及健全的備份和恢復策略等。同時，為了方便用戶對系統(tǒng)進行實時控制和管理，還需要提供直觀、易用的管理界面和工具，降低系統(tǒng)的維護難度和成本。此外，系統(tǒng)還應支持遠程管理和監(jiān)控功能，方便管理人員隨時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并進行必要的調整和優(yōu)化。

2. 航空維修工具管理系統(tǒng)架構設計

2.1 總體架構

本系統(tǒng)基于云平臺部署，采用統(tǒng)一的安全保障體系、運維管理體系、管理制度與標準規(guī)范體系。如圖1所示，本設計主要分為以下幾層：（1）界面層，包括臺式機、一體機、筆記本、移動設備、其他智能終端等；（2）應用層，包括資產管理平臺、機務維修工具管理平臺、基礎運維管理系統(tǒng)、移動APP、系統(tǒng)對接，（3）支撐層：包括應用開發(fā)框架、支撐工具組件、應用集成框架、基礎插件支撐、安全服務支撐框架等；（4）數據層，包括結構化數據和非結構化數據，結構化數據有基礎信息數據、流程數據、業(yè)務數據、系統(tǒng)數據等，非結構化數據有文件、圖片、系統(tǒng)數據等；（5）基礎設施層，包括服務器、存儲設備、備份設備、網絡設備等；（6）安全保障體系，包括安全防護、安全基礎設施、信任服務體系、安全管理體系。

2.2 業(yè)務架構

通過RFID打印機打印標簽綁定工具設備，給設備設定唯一身份標識，可以通過RFID手持機、RFID智能柜讀取RFID標簽信息，實現(xiàn)設備借用歸還、工具房盤點等核心業(yè)務功能。通過RFID的標簽，可以實現(xiàn)工具借出歸還、庫房管理、資產定位、貴重資產標記、車輛定位、資產預警等功能。同時，本設計的工具場景主要由工具上架、利用手持設備掃標簽借還工具、利用智能柜借用工具、工具庫房人工盤點組成。具體流程如下：

第一，工具上架。在工具入庫前，需要庫管員驗收。其中，驗收不合格不簽收入庫，驗收合格工具入庫，上傳相應合格證、質量證明文件和圖片等附件證明材料。庫管員將入庫工具上架到指定貨架位置，并對相應工具進行貼標簽綁定信息。

第二，工具掃標簽借用。借用人可以通過APP預約工具，預約之后現(xiàn)場核對身份信息，確認是本人后，庫管員打印工具清單和工具包一起給借用人當面核實，如工具和清單一致借用流程結束；如不一致庫管員更換工具重新打印清單，結束流程。

第三，智能柜借工具。借用人可以通過APP預約工具在手機上查看智能柜里面有哪些工具，選擇預約，如果想要的工具在智能柜中不存在，可以給管理員發(fā)送需求信息，管理員選擇空位上架相應工具并發(fā)送信息給借用人，借用人收到信息后在預約時間內到指定智能柜門，打印工具清單，核實工具，結束流程。如在預約時間內沒有取走工具，系統(tǒng)自動取消預約信息，預約人可以選擇重新預約或者不預約。如借用人不通過APP預約可以現(xiàn)場到工具柜上借用，綁定身份信息后，在智能柜中選擇需要的工具，打印工具清單，結束流程。

第四，工具歸還流程。工具歸還，本項目考慮工具當面檢查、歸還，因考慮到工具的破損遺失等情況，歸還時需要庫管員對工具進行使用狀態(tài)核實，必須是借用人本人歸還，現(xiàn)場核實身份、借用清單和歸還工具是否一致。如不一致現(xiàn)場處理，如一致檢查工具是否正常，如工具正常確認歸還，如耗材工具需要報廢，如損壞需要報修，如航材工具報廢、維修需要管理確認后線下處理。

第五，工具庫房人工盤點。人工盤點是庫管員通過手持設備在RFID標簽的感應距離內掃描一圈RFID工具，掃描信息傳輸到后臺系統(tǒng)，庫管員可以在系統(tǒng)里面查看盤點記錄信息?？紤]到成本問題，本項目選擇人工盤點方式。

2.3 技術架構

考慮到資產管理后期，可以管理有形資產和無形資產，因此，本文設計針對資產進行多維度的擴散展開分析，并結合公司財務部門和采購部門的支出、預算情況提供支持，對無形資產進行統(tǒng)計維護報廢提醒。針對資產管理的頂層規(guī)劃設計如圖2所示，主要有庫房管理、資產管理、設備管理、工具二維碼管理。

按照以上設計思路，本文工具二維碼平臺設計的目標在于解決機務維修工具管理工作、機場備件管理調度、物品進出庫管理的人工填寫、登記造冊的傳統(tǒng)人工管理手段，從效率低下到運用現(xiàn)代信息化技術，進一步提高物資的使用效益。

3. 航空維修工具管理系統(tǒng)應用實現(xiàn)

3.1 工具入庫與分發(fā)

經實際應用測試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)支持通過掃描工具上的RFID標簽或條形碼，自動將工具信息錄入數據庫，并分配唯一的標識符。并且，庫管員還可以通過系統(tǒng)界面查看工具的詳細信息，包括庫房管理、資產管理、設備管理等細節(jié)，并借助二維碼進行相應的工具預約、借還及故障檢測等操作。例如，在借還流程中，當維修人員通過工具二維碼進行借用工具時，系統(tǒng)就可以根據其權限和工具的可用性進行智能分發(fā)，并記錄分發(fā)信息，以供后續(xù)追蹤。

3.2 工具追蹤與定位

經測試發(fā)現(xiàn)，本文設計利用物聯(lián)網技術，在基于RFID智能設備后，可以讓系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)控工具的位置和使用狀態(tài)。例如，通過在機場內部署傳感器網絡，系統(tǒng)可以精確追蹤工具的移動軌跡，確保工具在機場內的安全使用。而當工具超出預設的安全區(qū)域時，系統(tǒng)則會觸發(fā)警報并通知相關人員。

3.3 數據分析與優(yōu)化

經實際應用操作后，發(fā)現(xiàn)本文設計系統(tǒng)具備收集并分析工具的使用功能，能對包括使用頻率、時長、故障率等數據進行客觀評價，在Spring Boot、Spring Cloud、Java8、VUE、RFID等技術支持下，極大地提升了評估工具的性能和可靠性，并為操作人員提供優(yōu)化建議，如調整庫存水平、更換更高效的工具等，以降低維修成本，提高工作效率。

3.4 系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性保障

在二維碼技術支持下，系統(tǒng)數據層在數據庫集群、文件存儲、數據緩存等方面都顯現(xiàn)出較為先進的安全技術，如數據加密、身份驗證、訪問控制等，確保數據的安全性和隱私保護。并且通過部署冗余服務器和備份設備，經測試發(fā)現(xiàn)，本文設計系統(tǒng)還可以實現(xiàn)高可用性和災難恢復能力，確保在意外情況下仍能保持正常運行。同時，本文設計在后續(xù)還可以確保系統(tǒng)能定期進行安全漏洞掃描和性能測試，及時發(fā)現(xiàn)和修復潛在的安全風險。

結語

綜上所述，本文設計通過信息化和智能化的管理手段，借助RFID及二維碼技術對工具管理流程進行了優(yōu)化，明顯降低工具的管控風險，保障了空防安全，提升了運營能力和生產效率，為集團公司的發(fā)展壯大奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]湯文順，王祖良.基于RFID的動車運用所工具安全管理系統(tǒng)設計[J].物聯(lián)網技術，2023，13（8）：115-118.

[2]張?zhí)靿?，劉銘，程慈?基于RFID的分布式工具監(jiān)管系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].物聯(lián)網技術，2022，12（11）：4-8.

[3]劉珈妤.基于RFID技術的檔案管理系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[J].信息記錄材料，2023，24（6）：160-162.

作者簡介：鄭有根，大專，高級工程師，研究方向：民航信息化建設；王云平，本科，工程師，研究方向：民航信息化建設；魯濤，本科，高級工程師，研究方向：民航信息化建設。