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(yùn)營(yíng)效率的關(guān)鍵。在此背景下，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于RFID及二維碼技術(shù)的航空維修工具管理系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)試得出，本設(shè)計(jì)通過(guò)構(gòu)建完善的架構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)了工具入庫(kù)與分發(fā)、追蹤與定位、數(shù)據(jù)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(fēng)險(xiǎn)，提升了保障能力、運(yùn)營(yíng)效率和生產(chǎn)效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)朝著信息化和智能化的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：RFID；二維碼技術(shù)；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(yùn)行效率以及維修質(zhì)量受到了社會(huì)各界的普遍關(guān)注。然而傳統(tǒng)的工具管理方法，如人工記錄、紙質(zhì)標(biāo)簽等，不僅效率低下，而且容易出錯(cuò)，難以滿足現(xiàn)代航空維修的高標(biāo)準(zhǔn)，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(zhǔn)管理且管理煩瑣；借還流程冗長(zhǎng)、辦理效率低下；工具使用無(wú)法實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)管，工具管理、工具丟失等責(zé)任劃分不清等問(wèn)題。因此，積極引入先進(jìn)技術(shù)，對(duì)工具的采購(gòu)、存儲(chǔ)、標(biāo)識(shí)、記錄、使用與歸還，以及定期檢查、維護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)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(zhì)量，以保證空防安全，是推動(dòng)航空業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢(shì)。

其中，無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)和二維碼技術(shù)因其廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景受到行業(yè)關(guān)注。RFID技術(shù)作為一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。而二維碼技術(shù)是一種依據(jù)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(shù)據(jù)符號(hào)信息的技術(shù)。兩者相互融合，可借助RFID技術(shù)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，再借助二維碼技術(shù)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(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、安全性[1]。

基于以上背景，本文以甘肅省民航機(jī)場(chǎng)集團(tuán)飛機(jī)維修公司部署后臺(tái)管理軟件及相應(yīng)硬件為例，基于RFID技術(shù)及二維碼技術(shù)對(duì)其航空維修工具管理系統(tǒng)展開(kāi)設(shè)計(jì)，旨在提升其信息化辦公水平，實(shí)現(xiàn)工具的實(shí)時(shí)追蹤、保養(yǎng)提醒、庫(kù)存管理、使用記錄等功能，為該機(jī)場(chǎng)的維修決策提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。

1. 航空維修工具管理系統(tǒng)建設(shè)原則

1.1 先進(jìn)性和成熟性

隨著航空維修業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，政策規(guī)定和服務(wù)需求呈現(xiàn)出更加多元化、個(gè)性化的特點(diǎn)。系統(tǒng)建設(shè)必須緊跟時(shí)代步伐，充分利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，確保系統(tǒng)的先進(jìn)性。同時(shí)，在追求技術(shù)先進(jìn)性的同時(shí)，也要注重技術(shù)的成熟性和穩(wěn)定性，避免盲目追求新技術(shù)，而忽視實(shí)際應(yīng)用效果。通過(guò)引入成熟的技術(shù)手段和標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，滿足航空維修工具管理的實(shí)際需求。

此外，系統(tǒng)建設(shè)還需要充分考慮與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的對(duì)接和整合，實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)的無(wú)縫連接和數(shù)據(jù)共享。通過(guò)構(gòu)建開(kāi)放、可擴(kuò)展的系統(tǒng)架構(gòu)，支持多種應(yīng)用接入和靈活的業(yè)務(wù)調(diào)整，以適應(yīng)未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展的變化和需求。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)性與開(kāi)放性

在總體框架的設(shè)計(jì)上，各部分應(yīng)嚴(yán)格遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的技術(shù)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(zhì)量和性能。同時(shí)，為了更好地適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的應(yīng)用需求，系統(tǒng)應(yīng)具備良好的開(kāi)放性[2]。這意味著系統(tǒng)能夠支持多種技術(shù)平臺(tái)的接入，實(shí)現(xiàn)與不同廠商、不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和共享。這種開(kāi)放性的設(shè)計(jì)思路有助于打破信息孤島，提升數(shù)據(jù)的利用價(jià)值和系統(tǒng)的整體效能。

1.3 系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

隨著航空維修業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新，系統(tǒng)必須具備良好的可擴(kuò)展性。這要求系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就充分考慮到未來(lái)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)和技術(shù)升級(jí)的可能性，采用模塊化、組件化的設(shè)計(jì)思路，方便后續(xù)的功能擴(kuò)展和性能提升。同時(shí)，系統(tǒng)還應(yīng)支持多種應(yīng)用接入方式，如API接口、Web服務(wù)等，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的需求[3]。這種可擴(kuò)展性的設(shè)計(jì)思路有助于保護(hù)用戶的投資，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。

1.4 應(yīng)用的可適應(yīng)性

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，用戶需求的變化速度越來(lái)越快，這就要求系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可適應(yīng)性。具體來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)不同的用戶需求和業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行靈活配置和調(diào)整，如支持自定義的工作流程、數(shù)據(jù)報(bào)表等。同時(shí)，在面對(duì)復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境時(shí)，系統(tǒng)還應(yīng)具備故障分析與恢復(fù)能力以及容錯(cuò)能力，確保在任何情況下都能提供穩(wěn)定可靠的服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要在安全體系建設(shè)、復(fù)雜環(huán)節(jié)解決方案以及系統(tǒng)切換等方面進(jìn)行全面考慮和周密設(shè)計(jì)。

1.5 安全及易管理性

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，系統(tǒng)的安全性尤為重要。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，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(yán)格的訪問(wèn)控制、操作權(quán)限設(shè)置以及健全的備份和恢復(fù)策略等。同時(shí)，為了方便用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(hù)難度和成本。此外，系統(tǒng)還應(yīng)支持遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控功能，方便管理人員隨時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并進(jìn)行必要的調(diào)整和優(yōu)化。

2. 航空維修工具管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

本系統(tǒng)基于云平臺(tái)部署，采用統(tǒng)一的安全保障體系、運(yùn)維管理體系、管理制度與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。如圖1所示，本設(shè)計(jì)主要分為以下幾層：（1）界面層，包括臺(tái)式機(jī)、一體機(jī)、筆記本、移動(dòng)設(shè)備、其他智能終端等；（2）應(yīng)用層，包括資產(chǎn)管理平臺(tái)、機(jī)務(wù)維修工具管理平臺(tái)、基礎(chǔ)運(yùn)維管理系統(tǒng)、移動(dòng)APP、系統(tǒng)對(duì)接，（3）支撐層：包括應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架、支撐工具組件、應(yīng)用集成框架、基礎(chǔ)插件支撐、安全服務(wù)支撐框架等；（4）數(shù)據(jù)層，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)有基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、流程數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)有文件、圖片、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等；（5）基礎(chǔ)設(shè)施層，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、備份設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等；（6）安全保障體系，包括安全防護(hù)、安全基礎(chǔ)設(shè)施、信任服務(wù)體系、安全管理體系。

2.2 業(yè)務(wù)架構(gòu)

通過(guò)RFID打印機(jī)打印標(biāo)簽綁定工具設(shè)備，給設(shè)備設(shè)定唯一身份標(biāo)識(shí)，可以通過(guò)RFID手持機(jī)、RFID智能柜讀取RFID標(biāo)簽信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)備借用歸還、工具房盤(pán)點(diǎn)等核心業(yè)務(wù)功能。通過(guò)RFID的標(biāo)簽，可以實(shí)現(xiàn)工具借出歸還、庫(kù)房管理、資產(chǎn)定位、貴重資產(chǎn)標(biāo)記、車輛定位、資產(chǎn)預(yù)警等功能。同時(shí)，本設(shè)計(jì)的工具場(chǎng)景主要由工具上架、利用手持設(shè)備掃標(biāo)簽借還工具、利用智能柜借用工具、工具庫(kù)房人工盤(pán)點(diǎn)組成。具體流程如下：

第一，工具上架。在工具入庫(kù)前，需要庫(kù)管員驗(yàn)收。其中，驗(yàn)收不合格不簽收入庫(kù)，驗(yàn)收合格工具入庫(kù)，上傳相應(yīng)合格證、質(zhì)量證明文件和圖片等附件證明材料。庫(kù)管員將入庫(kù)工具上架到指定貨架位置，并對(duì)相應(yīng)工具進(jìn)行貼標(biāo)簽綁定信息。

第二，工具掃標(biāo)簽借用。借用人可以通過(guò)APP預(yù)約工具，預(yù)約之后現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)身份信息，確認(rèn)是本人后，庫(kù)管員打印工具清單和工具包一起給借用人當(dāng)面核實(shí)，如工具和清單一致借用流程結(jié)束；如不一致庫(kù)管員更換工具重新打印清單，結(jié)束流程。

第三，智能柜借工具。借用人可以通過(guò)APP預(yù)約工具在手機(jī)上查看智能柜里面有哪些工具，選擇預(yù)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(yīng)工具并發(fā)送信息給借用人，借用人收到信息后在預(yù)約時(shí)間內(nèi)到指定智能柜門(mén)，打印工具清單，核實(shí)工具，結(jié)束流程。如在預(yù)約時(shí)間內(nèi)沒(méi)有取走工具，系統(tǒng)自動(dòng)取消預(yù)約信息，預(yù)約人可以選擇重新預(yù)約或者不預(yù)約。如借用人不通過(guò)APP預(yù)約可以現(xiàn)場(chǎng)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(jié)束流程。

第四，工具歸還流程。工具歸還，本項(xiàng)目考慮工具當(dāng)面檢查、歸還，因考慮到工具的破損遺失等情況，歸還時(shí)需要庫(kù)管員對(duì)工具進(jìn)行使用狀態(tài)核實(shí)，必須是借用人本人歸還，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)身份、借用清單和歸還工具是否一致。如不一致現(xiàn)場(chǎng)處理，如一致檢查工具是否正常，如工具正常確認(rèn)歸還，如耗材工具需要報(bào)廢，如損壞需要報(bào)修，如航材工具報(bào)廢、維修需要管理確認(rèn)后線下處理。

第五，工具庫(kù)房人工盤(pán)點(diǎn)。人工盤(pán)點(diǎn)是庫(kù)管員通過(guò)手持設(shè)備在RFID標(biāo)簽的感應(yīng)距離內(nèi)掃描一圈RFID工具，掃描信息傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)，庫(kù)管員可以在系統(tǒng)里面查看盤(pán)點(diǎn)記錄信息?？紤]到成本問(wèn)題，本項(xiàng)目選擇人工盤(pán)點(diǎn)方式。

2.3 技術(shù)架構(gòu)

考慮到資產(chǎn)管理后期，可以管理有形資產(chǎn)和無(wú)形資產(chǎn)，因此，本文設(shè)計(jì)針對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行多維度的擴(kuò)散展開(kāi)分析，并結(jié)合公司財(cái)務(wù)部門(mén)和采購(gòu)部門(mén)的支出、預(yù)算情況提供支持，對(duì)無(wú)形資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)維護(hù)報(bào)廢提醒。針對(duì)資產(chǎn)管理的頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)如圖2所示，主要有庫(kù)房管理、資產(chǎn)管理、設(shè)備管理、工具二維碼管理。

按照以上設(shè)計(jì)思路，本文工具二維碼平臺(tái)設(shè)計(jì)的目標(biāo)在于解決機(jī)務(wù)維修工具管理工作、機(jī)場(chǎng)備件管理調(diào)度、物品進(jìn)出庫(kù)管理的人工填寫(xiě)、登記造冊(cè)的傳統(tǒng)人工管理手段，從效率低下到運(yùn)用現(xiàn)代信息化技術(shù)，進(jìn)一步提高物資的使用效益。

3. 航空維修工具管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

3.1 工具入庫(kù)與分發(fā)

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)支持通過(guò)掃描工具上的RFID標(biāo)簽或條形碼，自動(dòng)將工具信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，并分配唯一的標(biāo)識(shí)符。并且，庫(kù)管員還可以通過(guò)系統(tǒng)界面查看工具的詳細(xì)信息，包括庫(kù)房管理、資產(chǎn)管理、設(shè)備管理等細(xì)節(jié)，并借助二維碼進(jìn)行相應(yīng)的工具預(yù)約、借還及故障檢測(cè)等操作。例如，在借還流程中，當(dāng)維修人員通過(guò)工具二維碼進(jìn)行借用工具時(shí)，系統(tǒng)就可以根據(jù)其權(quán)限和工具的可用性進(jìn)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(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在基于RFID智能設(shè)備后，可以讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控工具的位置和使用狀態(tài)。例如，通過(guò)在機(jī)場(chǎng)內(nèi)部署傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以精確追蹤工具的移動(dòng)軌跡，確保工具在機(jī)場(chǎng)內(nèi)的安全使用。而當(dāng)工具超出預(yù)設(shè)的安全區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)觸發(fā)警報(bào)并通知相關(guān)人員。

3.3 數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用操作后，發(fā)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)具備收集并分析工具的使用功能，能對(duì)包括使用頻率、時(shí)長(zhǎng)、故障率等數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，在Spring Boot、Spring Cloud、Java8、VUE、RFID等技術(shù)支持下，極大地提升了評(píng)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(diào)整庫(kù)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(shù)支持下，系統(tǒng)數(shù)據(jù)層在數(shù)據(jù)庫(kù)集群、文件存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)緩存等方面都顯現(xiàn)出較為先進(jìn)的安全技術(shù)，如數(shù)據(jù)加密、身份驗(yàn)證、訪問(wèn)控制等，確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)。并且通過(guò)部署冗余服務(wù)器和備份設(shè)備，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)高可用性和災(zāi)難恢復(fù)能力，確保在意外情況下仍能保持正常運(yùn)行。同時(shí)，本文設(shè)計(jì)在后續(xù)還可以確保系統(tǒng)能定期進(jìn)行安全漏洞掃描和性能測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文設(shè)計(jì)通過(guò)信息化和智能化的管理手段，借助RFID及二維碼技術(shù)對(duì)工具管理流程進(jìn)行了優(yōu)化，明顯降低工具的管控風(fēng)險(xiǎn)，保障了空防安全，提升了運(yùn)營(yíng)能力和生產(chǎn)效率，為集團(tuán)公司的發(fā)展壯大奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：鄭有根，大專，高級(jí)工程師，研究方向：民航信息化建設(shè)；王云平，本科，工程師，研究方向：民航信息化建設(shè)；魯濤，本科，高級(jí)工程師，研究方向：民航信息化建設(shè)。