基于 RFID 技術的飛機維修工具管理系統

 1. 項目背景

 在中國，高昂的維修費用占航空公司的支出費用最高可達到百分之二十，這是一個十分沉重的負擔，在航

空器的使用過程中，維修成本可達整個購買費用的三分之二。目前，331 家國外/地區的維修單位，包括 35

家運輸航空公司的維修單位在的 389 家國內維修單位得到了中國民用航空器的批準。我國民用航空業的增

速較快，實現了跨越式的發展，目前我國民用航空器超過了 1300 余架，在整體維修保養方面的費用可達上

百億人民幣。航空公司的安全準點運營離不開飛機的維修保養，良好的維修保養可以大大降低航空公司的運

營成本。優秀的飛機維修團隊是一個航空公司成功的重要因素。

 基于 RFID 的飛機維修工具管理可以成為先進航空公司的重要組成部分，可以使得整體維修工作高效、快

捷，是航空公司持續安全準點的運營的重要保證。而在工具管理中，工具識別是最重要、最核心的問題。飛

機維修企業進行正常工作的物質先決條件是飛機維修工具管理。同時它也是各項維修工作順利開展和航班正

常運行的安全保證。維修工具的種類、數量都是由一個航空公司的機隊規模和維護水平決定的，飛機維修工

作的現代化管理也是各大航空公司的重要實力之一。工具、量具設備的管理是否科學，在很大程度上決定了

機務維修的可靠性與效率的高低。當前世界各國航空市場增長迅速，包括 A380、B787 等新機型陸續投入使

用，維修工具不管是數量還是種類都不斷增加，它們的使用、保養，還有各種借還記錄等工作十分繁瑣復

雜，時常出現各種差錯，工具的借出和歸還需要花大量的時間清點檢查。目前各大民航企業在工具管理上都

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

過的情況。針對這些現場，就需要有一個完善的工具管理方法來進行科學化的管理，也就是工具管理要有計

劃性、要能自動化。另外，隨著民航企業對空防安全要求的日益提高，對借出的在飛機上使用的工具進行實

時監控管理也將成為一種需要。

 在非接觸式識別技術中，除了 RFID 外，還有條碼技術，它擁有成熟的技術和標準。但是機務工作的特殊

性，應用條碼技術的話有許多不足之處。RFID 是一種新的技術用以識別不同的物品。無線射頻標簽與讀寫

器之間的信號交互，都是應用了無限射頻的識別原理。RFID 的最大優點是：物品的識別工作無需人工干

預，易于實現智能管理，屬于非接觸式，非可視識別；較遠的閱讀距離，提高了識別的速度，實現在工具間

內工具的快速借用與歸還；同時可讀取多個目標，使得大量的工具可以方便在工具間進行借用和歸還工作，

完全自動化的信息收集，盡量減少人為干預，為工具管理提供了良好的技術支持以便于它的自動、智能化。

 2. 現狀分析

 航空維修是一項精細作業，工具的質量、精度、完整性等都影響飛機維修的質量，以至于影響飛行安全。

工具的科學管理可以保證工具有效可用，并保證工具完好，不會缺失，所以要進行工具科學管理的研究。在

飛機維修過程中使用的各種工具，同資料、設備一樣，是飛機維護人員的左膀右臂。在日常的維護工作中，

經常使用成百上千件工具，它們的種類繁多、規格復雜、數量很大。因此工具的科學管理，對單位的安全生

產、提高勞動效率、改善維護質量、減小勞動強度、加速流動資金周轉，都有著十分重要的意義。

 目前，維修單位工具管理的主要任務是將合適的工具供應給各維護隊伍；做好工具的分類編號；建立健全

工具的清點制度；對需要修復、更換的工具，及時進行修復更換。但是由于缺乏足夠的信息化手段，還停留

在人工管理的初級階段，各維修單位歷來丟失的工具不在少數。

 3.技術簡介

 RFID 無線射頻識別技術是利用雷達反射原理，通過天線向電子標簽發出微波查詢信號，電子標簽被讀寫

器微波能量激活，接受到微波信號后應答并發出帶有標簽數據信息的回波信號。射頻識別技術的基本特點是

采用無線電技術實現對靜止的或移動的物體進行識別，達到確定待識別物體的身份、提取待識別物體的特征

信息（或標識信息）的目的。

 通過射頻識別系統采集到的待識別物體的特征信息通常情況下先由中間軟件進行處理，或直接將采集到的

識別信息通過計算機信息處理技術（如數據庫技術等）及計算機網絡技術（Intranet & Internet 技術）實

現信息的融合、共享、遠距離傳送等直接服務于有關的業務應用系統，如 RFID 飛機維修管理系統。

 4.系統總體規劃和設計

 本章在前面介紹的理論基礎上，分析了飛機維修工具管理的現狀，并且針對維修工具管理的需求，提出了

基于RFID的飛機維修工具管理系統的設計方案；描述了本系統的總體構架及其需求分析；還詳細地給出了

系統的軟硬件設計，并描述了工具管理操作的完整流程。

 3.1 系統總體架構

 本文的核心基礎是無線射頻識別技術。結合現有飛機維修工具管理方法的飛機維修工具管理系統主要由手

持電子標簽讀寫器、工具電子標簽、維修人員電子標簽、主機管理系統四大部分組成。系統架構圖如圖：

 系統主要有RFID發卡器、RFID固定式讀寫器、RFID手持機、應用服務器和數據服務器等構成。在航空

維修工具管理系統中，RFID發卡器完成電子標簽的初始化，固定式讀寫器來實現工具的批量出入庫管理，

在盤點的時候可以采用手持機管理。

 固定式的讀寫器安裝在工具庫門的兩側，構成掃描通道，當貼有標簽的工具通過大門時，讀寫器讀取工具

的電子標簽相關信息，把數據上傳給后臺中心數據庫，中心數據庫對相關的信息進行處理，進行記錄，從而

實現對航材的管理。

 RFID手持機是倉庫管理員用來盤點庫存工具，或者進行一些移動數據采集作業。手持機讀到的數據信息，

通過無線網絡傳到后臺中心數據庫，實現數據信息的相關交換。

 3.2 系統流程

 3.2.1 發卡系統

 發卡系統是用來將工具信息與電子標簽信息綁定，并錄入到數據庫系統中。主要方式是使用 RFID 發卡

器，將工具信息進行編碼后寫入到電子標簽中，然后將電子標簽安裝到工具上，完成綁定。基本流程如下：

 3.2.2 工具借用

 借用是工具使用的開始，是指維修人員根據實際生產情況，提出借用工具的需求，經過維修人員找到工

具、讀取工具信息進行登記、生成工具借用單、借出工具等一系列使用環節構成的操作過程。這里借出工具

主要是對工具從工具庫借出到維修人員使用而言，要對其進行查找、登記、借出等操作處理。工具借出流程

如下：

 操作流程：維修人員根據生產需求得出相應的工具需求，登錄系統查找所需工具是否在工具庫內，如果查

找結果為所需工具均有庫存，則由維修人員根據存放位置領出相應的工具，在經過庫門時，批量讀出所有借

出工具的信息并進行登記，生產工具借用單，給出提示，并由維修人員核對無誤后借出工具業務完成。

 3.2.3 工具歸還

 工具歸還主要負責登記歸還工具時的工具信息與借用單上的信息相對應，如果有工具損壞再填寫工具損壞

報告單轉入工具存儲管理流程。工具歸還必須由被授權維修人員歸還，工具管理人員在登記歸還工具時，整

張借用單上的工具均歸還到位，系統才能關閉該借用單。工具歸還流程圖如下：

 該流程操作與工具借出類似，由維修人員攜帶需歸還工具通過庫門掃描通道，系統自動讀取所有工具信

息，并在后臺與借出單核對，歸還結果交由維修人員確認后，自動關閉工具借用單，完成工具借還過程。

 3.2.3 工具盤點

 工具盤點主要是由倉管人員定期對庫存工具進行清點盤存的作業。倉管人員將系統中的庫存工具清單下載

到 RFID 手持機中，持手持設備，到相應的庫房對工具進行清點。

 3.3 關鍵設備部署

 在各存放工具的庫房門口部署 RFID 固定式讀寫器，同時根據現場環境進行射頻規劃，最多支持在左右安

裝四個天線，形成掃描通道。在安裝有電子標簽的飛機維修工具單個或批量進出各庫房大門時，系統實時統

計進出各倉庫的工具信息，實現對工具信息的實時管控。

 存放在庫房內的工具，當需要階段性資產盤點時，可通過 RFID 手持設備批量、遠距離讀取庫房內所有工

具上的電子標簽信息，快速高效的完成資產數據的統計。

 在航空業高速發展的今天，把射頻識別技術很好的應用于飛機維修工具管理上有很重要的意義。利用其對

管理維修工具的管理和控制，可以保障整個維修工作的順利開展，保證航空器運行的安全。

 5.核心設備選型

 5.1 RFID 讀寫器

 ThingMagic M6 超高頻讀寫器具備 750 標簽/秒的高速讀取能力，滿足維修工具應用對多標簽處理能力的

要求，同時，ThingMagic M6 作為四通道讀寫器，最多可同時連接 4 路天線工作，覆蓋范圍更廣，更低成

本即可實現最大量標簽的實時監控、跟蹤。ThingMagic M6 具備超強的抗干擾能力，可適應各種惡劣的工業

環境，良好的功耗和散熱雙重優化可保證設備長期不斷電穩定運行，適合飛機維修系統對設備穩定性的要

求。

 3.2 手持設備

 本系統中，手持設備主要用來進行貨物信息的快速識別、定位和盤點，其涉及到的功能比較多，應用范圍

廣，這就對設備中的 RFID 讀取模塊提出了更高的要求。

 ThingMagic M6e-Micro，一款采用超小型模組結構設計和優異的“快速搜索算法”的超高頻 RFID 模具，

可以嵌入到各種常用的手持和便攜式設備中。它對標簽的讀取速度高達 750 標簽/秒，功耗低，接收指令后

反應快速。同時，其擁有超群的多標簽防碰撞算法，特別適用于倉庫盤點；其特有的-5dbm 到+30dbm的可調

功率，可方便的應用在貨物精確定位上，對快速的查找指定貨位提供了保證。

 深圳市銓順宏科技有限公司作為 RFID 領導品牌--ThingMagic 代理商，在向各大運營商、集成商提供

ThingMagic 全系列產品的同時，公司也一直以專業的技術團隊和優質的服務，為廣大客戶提供全面的 RFID

設備解決方案建議和高質量的售后服務。公司核心技術團隊均有多年的 RFID 領域從業經驗，基ThingMagic

產品，可靈活的根據客戶需求，提供最合適的硬件選型和系統設計建議。目前，公司配合各大運營商、集成

商已成功的將 ThingMagic RFID 設備，運用在珠寶管理、生產制造、倉儲管理、航空航運、服裝零售、防

偽溯源等多個領域各種應用中。