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*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。
RFID飞机维修工具管理,RFID资产管理,RFID库房盘点
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。
RFID飞机维修工具管理 工作原理图
4. 系统总体规划和设计
铨顺宏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。
4.1 系统总体架构本文的核心基础是无线射频识别技术。铨顺宏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：
RFID飞机维修工具管理 系统架构图
系统主要采用有铨顺宏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。
4.2 系统流程
4.2.1 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：
RFID 发卡器,电子标签绑定到工具流程
4.2.2 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：
RFID工具借出 流程
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。
4.2.3 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：
RFID工具归还流 程图
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。
4.2.3 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。
RFID手持机,库房,工具盘点
4.3 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。
RFID固定式读写器,天线,RFID电子标签,工具仓库信息统计
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。
RFID手持机,RFID库房,工具,RFID资产盘点
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
FU-M6-A 是一款以ThingMagic优异的M6e-A模组为核心集成的工业级的四通道固定式读写器。采用优质钣金外壳，提供4路 TNC天线接口，支持4路独立天线，提供工业专用的通信及电源接口，外观小巧，安装便捷。IP56防护等级适应各类工业和商业环境使用，满足高低温恶劣工作环境。
广泛适应于医疗、酒店洗涤、智慧仓储、新零售等各类工业和商业环境下使用。
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5.1.1 FU-M6-A 充分发挥了Thingmagic RFID模组算法优势，其优异的标签芯片兼容性，支持Alien H3 、Impinj M系列、NXP G2x* & G2i*系列 、ID Cool Log标签芯片，标签兼容性行业唯一性。 支持多协议包括EPC Gen2 &ISO 18000-6C、EPC ISO 18000-6B、IP-X 多种RFID协议标准。
5.1.2 FU-M6-A全面支持ThingMagic Mercury API 嵌入式操作系统，提供.NET和Java 的SDK ，可以轻松的自定义接口，从而对阅读器进行所需要的控制。
5.1.3 FU-M6-A支持通过网络和串口进行固件升级，并支持二次开发。
5.2 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。
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*RFID手持机密集档案读取演示视频，请点击：https://v.qq.com/x/page/i0969wfsv2g.html
W6100 RFID智能手持机是一款基于安卓系统开发，集 1D 或 2D 条形码扫描、4G 全网通、GPRS 、 WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一体的便携式智能数据采集设备；界面友好，操作简便，集成 ThingMagic 高性能模组，具备高效盘点、远程扫描、精准读取等优势；
适应于仓储物流、珠宝门店、档案图书等多场景应用。
5.3 RFID盘点箱
超高频RFID盘点箱是一款基于无线射频识别RFID技术，专为珠宝首饰、贵金属快速盘点打造的，以自动识别和信息化管理为目标的智能化设备。该设备搭载ThingMagic高性能的M6e模组，接收灵敏度高、识别速度快，多标签处理能力强。
箱体内接四路天线，空间全覆盖，识别无死角，同时采用金属壳体，充分利用材料特性，最大限度的提升设备的读取能力，克服珠宝、贵金属等物品本身材料带来识别困难的问题，并能从容应对小标签、弱标签的读取挑战，使RFID盘点箱具备整箱单次盘存超过400PCS物品的能力，为珠宝、贵金属等行业提供高效、简便的资产盘存新方式，大幅提升盘点效率，缩短盘点时间，提高资产的保全能力。
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四大核心优势
高性能读取核心 ——基于嵌入式内嵌ThingMagic-M6e高性能模组，具备读取速度快、灵敏度高，多标签读取能力强等典型特征；
大容量支持更大盘存量——盘点箱拥有超过350x250mm的内部空间，配合ThingMaic高性能模组，可提供单次超过400PCS的盘点量。
便携式设计——盘点箱采用便携式把手设计，不受时间空间的限制，满足任何场景下的盘存需求。
全金属磁吸式屏蔽帘——采用金属纤维编织屏蔽帘，内部逢制磁铁片，屏蔽帘放下可自动吸附在金属壁上。操作便捷，屏蔽效果优良。 |
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