基于 RFID 技术的飞机维修工具管理系统

 1. 项目背景

 在中国，高昂的维修费用占航空公司的支出费用最高可达到百分之二十，这是一个十分沉重的负担，在航

空器的使用过程中，维修成本可达整个购买费用的三分之二。目前，331 家国外/地区的维修单位，包括 35

家运输航空公司的维修单位在的 389 家国内维修单位得到了中国民用航空器的批准。我国民用航空业的增

速较快，实现了跨越式的发展，目前我国民用航空器超过了 1300 余架，在整体维修保养方面的费用可达上

百亿人民币。航空公司的安全准点运营离不开飞机的维修保养，良好的维修保养可以大大降低航空公司的运

营成本。优秀的飞机维修团队是一个航空公司成功的重要因素。

 基于 RFID 的飞机维修工具管理可以成为先进航空公司的重要组成部分，可以使得整体维修工作高效、快

捷，是航空公司持续安全准点的运营的重要保证。而在工具管理中，工具识别是最重要、最核心的问题。飞

机维修企业进行正常工作的物质先决条件是飞机维修工具管理。同时它也是各项维修工作顺利开展和航班正

常运行的安全保证。维修工具的种类、数量都是由一个航空公司的机队规模和维护水平决定的，飞机维修工

作的现代化管理也是各大航空公司的重要实力之一。工具、量具设备的管理是否科学，在很大程度上决定了

机务维修的可靠性与效率的高低。当前世界各国航空市场增长迅速，包括 A380、B787 等新机型陆续投入使

用，维修工具不管是数量还是种类都不断增加，它们的使用、保养，还有各种借还记录等工作十分繁琐复

杂，时常出现各种差错，工具的借出和归还需要花大量的时间清点检查。目前各大民航企业在工具管理上都

不同程度存在重视前期配备、轻视后期管理的现象，只有部分工具使用频繁，甚至有少量工具存在从未使用

过的情况。针对这些现场，就需要有一个完善的工具管理方法来进行科学化的管理，也就是工具管理要有计

划性、要能自动化。另外，随着民航企业对空防安全要求的日益提高，对借出的在飞机上使用的工具进行实

时监控管理也将成为一种需要。

 在非接触式识别技术中，除了 RFID 外，还有条码技术，它拥有成熟的技术和标准。但是机务工作的特殊

性，应用条码技术的话有许多不足之处。RFID 是一种新的技术用以识别不同的物品。无线射频标签与读写

器之间的信号交互，都是应用了无限射频的识别原理。RFID 的最大优点是：物品的识别工作无需人工干

预，易于实现智能管理，属于非接触式，非可视识别；较远的阅读距离，提高了识别的速度，实现在工具间

内工具的快速借用与归还；同时可读取多个目标，使得大量的工具可以方便在工具间进行借用和归还工作，

完全自动化的信息收集，尽量减少人为干预，为工具管理提供了良好的技术支持以便于它的自动、智能化。

 2. 现状分析

 航空维修是一项精细作业，工具的质量、精度、完整性等都影响飞机维修的质量，以至于影响飞行安全。

工具的科学管理可以保证工具有效可用，并保证工具完好，不会缺失，所以要进行工具科学管理的研究。在

飞机维修过程中使用的各种工具，同资料、设备一样，是飞机维护人员的左膀右臂。在日常的维护工作中，

经常使用成百上千件工具，它们的种类繁多、规格复杂、数量很大。因此工具的科学管理，对单位的安全生

产、提高劳动效率、改善维护质量、减小劳动强度、加速流动资金周转，都有着十分重要的意义。

 目前，维修单位工具管理的主要任务是将合适的工具供应给各维护队伍；做好工具的分类编号；建立健全

工具的清点制度；对需要修复、更换的工具，及时进行修复更换。但是由于缺乏足够的信息化手段，还停留

在人工管理的初级阶段，各维修单位历来丢失的工具不在少数。

 3.技术简介

 RFID 无线射频识别技术是利用雷达反射原理，通过天线向电子标签发出微波查询信号，电子标签被读写

器微波能量激活，接受到微波信号后应答并发出带有标签数据信息的回波信号。射频识别技术的基本特点是

采用无线电技术实现对静止的或移动的物体进行识别，达到确定待识别物体的身份、提取待识别物体的特征

信息（或标识信息）的目的。

 通过射频识别系统采集到的待识别物体的特征信息通常情况下先由中间软件进行处理，或直接将采集到的

识别信息通过计算机信息处理技术（如数据库技术等）及计算机网络技术（Intranet & Internet 技术）实

现信息的融合、共享、远距离传送等直接服务于有关的业务应用系统，如 RFID 飞机维修管理系统。

 4.系统总体规划和设计

 本章在前面介绍的理论基础上，分析了飞机维修工具管理的现状，并且针对维修工具管理的需求，提出了

基于RFID的飞机维修工具管理系统的设计方案；描述了本系统的总体构架及其需求分析；还详细地给出了

系统的软硬件设计，并描述了工具管理操作的完整流程。

 3.1 系统总体架构

 本文的核心基础是无线射频识别技术。结合现有飞机维修工具管理方法的飞机维修工具管理系统主要由手

持电子标签读写器、工具电子标签、维修人员电子标签、主机管理系统四大部分组成。系统架构图如图：

 系统主要有RFID发卡器、RFID固定式读写器、RFID手持机、应用服务器和数据服务器等构成。在航空

维修工具管理系统中，RFID发卡器完成电子标签的初始化，固定式读写器来实现工具的批量出入库管理，

在盘点的时候可以采用手持机管理。

 固定式的读写器安装在工具库门的两侧，构成扫描通道，当贴有标签的工具通过大门时，读写器读取工具

的电子标签相关信息，把数据上传给后台中心数据库，中心数据库对相关的信息进行处理，进行记录，从而

实现对航材的管理。

 RFID手持机是仓库管理员用来盘点库存工具，或者进行一些移动数据采集作业。手持机读到的数据信息，

通过无线网络传到后台中心数据库，实现数据信息的相关交换。

 3.2 系统流程

 3.2.1 发卡系统

 发卡系统是用来将工具信息与电子标签信息绑定，并录入到数据库系统中。主要方式是使用 RFID 发卡

器，将工具信息进行编码后写入到电子标签中，然后将电子标签安装到工具上，完成绑定。基本流程如下：

 3.2.2 工具借用

 借用是工具使用的开始，是指维修人员根据实际生产情况，提出借用工具的需求，经过维修人员找到工

具、读取工具信息进行登记、生成工具借用单、借出工具等一系列使用环节构成的操作过程。这里借出工具

主要是对工具从工具库借出到维修人员使用而言，要对其进行查找、登记、借出等操作处理。工具借出流程

如下：

 操作流程：维修人员根据生产需求得出相应的工具需求，登录系统查找所需工具是否在工具库内，如果查

找结果为所需工具均有库存，则由维修人员根据存放位置领出相应的工具，在经过库门时，批量读出所有借

出工具的信息并进行登记，生产工具借用单，给出提示，并由维修人员核对无误后借出工具业务完成。

 3.2.3 工具归还

 工具归还主要负责登记归还工具时的工具信息与借用单上的信息相对应，如果有工具损坏再填写工具损坏

报告单转入工具存储管理流程。工具归还必须由被授权维修人员归还，工具管理人员在登记归还工具时，整

张借用单上的工具均归还到位，系统才能关闭该借用单。工具归还流程图如下：

 该流程操作与工具借出类似，由维修人员携带需归还工具通过库门扫描通道，系统自动读取所有工具信

息，并在后台与借出单核对，归还结果交由维修人员确认后，自动关闭工具借用单，完成工具借还过程。

 3.2.3 工具盘点

 工具盘点主要是由仓管人员定期对库存工具进行清点盘存的作业。仓管人员将系统中的库存工具清单下载

到 RFID 手持机中，持手持设备，到相应的库房对工具进行清点。

 3.3 关键设备部署

 在各存放工具的库房门口部署 RFID 固定式读写器，同时根据现场环境进行射频规划，最多支持在左右安

装四个天线，形成扫描通道。在安装有电子标签的飞机维修工具单个或批量进出各库房大门时，系统实时统

计进出各仓库的工具信息，实现对工具信息的实时管控。

 存放在库房内的工具，当需要阶段性资产盘点时，可通过 RFID 手持设备批量、远距离读取库房内所有工

具上的电子标签信息，快速高效的完成资产数据的统计。

 在航空业高速发展的今天，把射频识别技术很好的应用于飞机维修工具管理上有很重要的意义。利用其对

管理维修工具的管理和控制，可以保障整个维修工作的顺利开展，保证航空器运行的安全。

 5.核心设备选型

 5.1 RFID 读写器

 ThingMagic M6 超高频读写器具备 750 标签/秒的高速读取能力，满足维修工具应用对多标签处理能力的

要求，同时，ThingMagic M6 作为四通道读写器，最多可同时连接 4 路天线工作，覆盖范围更广，更低成

本即可实现最大量标签的实时监控、跟踪。ThingMagic M6 具备超强的抗干扰能力，可适应各种恶劣的工业

环境，良好的功耗和散热双重优化可保证设备长期不断电稳定运行，适合飞机维修系统对设备稳定性的要

求。

 3.2 手持设备

 本系统中，手持设备主要用来进行货物信息的快速识别、定位和盘点，其涉及到的功能比较多，应用范围

广，这就对设备中的 RFID 读取模块提出了更高的要求。

 ThingMagic M6e-Micro，一款采用超小型模组结构设计和优异的“快速搜索算法”的超高频 RFID 模具，

可以嵌入到各种常用的手持和便携式设备中。它对标签的读取速度高达 750 标签/秒，功耗低，接收指令后

反应快速。同时，其拥有超群的多标签防碰撞算法，特别适用于仓库盘点；其特有的-5dbm 到+30dbm的可调

功率，可方便的应用在货物精确定位上，对快速的查找指定货位提供了保证。

 深圳市铨顺宏科技有限公司作为 RFID 领导品牌--ThingMagic 代理商，在向各大运营商、集成商提供

ThingMagic 全系列产品的同时，公司也一直以专业的技术团队和优质的服务，为广大客户提供全面的 RFID

设备解决方案建议和高质量的售后服务。公司核心技术团队均有多年的 RFID 领域从业经验，基ThingMagic

产品，可灵活的根据客户需求，提供最合适的硬件选型和系统设计建议。目前，公司配合各大运营商、集成

商已成功的将 ThingMagic RFID 设备，运用在珠宝管理、生产制造、仓储管理、航空航运、服装零售、防

伪溯源等多个领域各种应用中。