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摘要：吉林机场集团利用RFID射频识别技术结合互联网信息化手段在机务维修工具设备管理领域实现了信息化和智能化，解决了机务维修工具设备管种类多、管控难、借还慢的问题，形成了全方位立体化的智慧机务管控链条，有效杜绝工具遗落丢失的问题，有效提高管理效能、释放生产力、规避安全隐患风险、降低监管延迟率。对于机务维修工具设备管理者及机务维修领域管理者均有较好的参考价值。案例推广可以快速帮助同类型单位建设信息化工具设备管理线上综合平台，有效提高其管理效能，快速释放生产力的价值。

关键词：智能化、无人库房、信息化管理

一、引言

（一）业务量激增导致工具设备维护保养难

随着国际国内经济形势的总体向好发展，航班量也随之逐年增长，根据统计数据显示航班量虽然随着疫情影响有所变化，但总体呈现逐年增长的趋势，通过多项式合计的预测方法来看，在未来更是呈现稳定增长的趋势（详见图表一）

这无疑给机场机务带来了发展的机遇，但机遇往往伴随着挑战共同出现，航班量的上涨对于机务而言就意味着业务量的激增，所谓工欲善其事必先利其器，机务特种工具就好比士兵手中的钢枪；厨师手中的食材，而对于机务特种工具的管理更是在机务维修安全管理领域占有重要地位，管理得当就可以在有效规避安全隐患的同时提高一线运行保障能力，管理失当就容易造成各类不安全事件。

（二）工具设备种类、数量激增突显管控难

我部统计了自2017年以来机务特种工具的数量（详见图表二）

不难看出，随着业务量的逐年上涨，机务的特种工具数量和种类也逐年增加，对于机务特种工具的管理也呈现出专业化、精细化、智能化的需求以应对不断浮现的盘点慢、借还难、保养贵、投入大、管控难的问题，此外随着机务维修人员数量的上涨及航班正常性压力的不断增大，机务特种工具在借还领域还出现了短时间内高并发，高时效性的要求，即会在短时间内出现大量工具借出大量工具归还的现象并且这种现象还存在潮汐性的特征（出现航班故障需要排故或交接班时段会集中出现），传统纸质记录人力管控的方法显然不能满足这种需求，还存在着较大的安全隐患，工具管理员会在一天的工作时间内存在明显的闲时和忙时，闲时几乎没有任何工作，严重浪费人力资源，忙时工作量又容易超标，无法有效保证工具受控，这样一来一种信息化、智能化的管理手段就势在必行。

（三）FOD事件揭示智慧机务全链条管控必要性

2017年5月22日，某航飞机执行北京-兰州航班任务，在兰州机场落地后，地面人员检查发现该机前起落架上悬挂一件耳机工具包，造成飞机携带外来物飞行。后经调查发现，机务维修人员违规将工具包挂在起落架上，且未执行勤务工卡中的工具“三清点”工作，导致耳机包遗忘在飞机前轮舱。

这就是一起典型的人为因素原因不安全事件，此类事件在民航业界内屡见不鲜，究其原因就是由于监管延迟率过高无法及时有效管控现场运行，导致安全风险规避失败的结果。众所周知，危险源客观存在的是不可消亡的，但是风险是主管思考，是有多种结果的，只要在REASON模型中阻断任意一个漏洞即可避免不安全事件的发生，这就意味着全链条安全管控的必要性。

想要在REASON模型中阻断危险源发展扩散的环节就需要实施对应的措施，但是人的力量是有极限的，面对大量且繁杂的工作，任何人都会出现失误，海恩法则指出：每一起严重事故的背后，必然有29次轻微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隐患，那么如何利用科技的手段将监管延伸至一线最深处，如何健全智慧机务管理领域的最后一公里，堵住漏洞，规避人为因素造成的安全风险，就成为了一个必然的课题。

二、原理介绍

（一）专业词汇解释：

1、STMS：智慧工具管理系统

2、RFID：Radio Frequency Identification 的缩写，一种非接触式的自动识别系统，它通过射频无线信号自动识别目标对象，并获取相关数据，由电子标签、读写器和计算机网络构成。射频识别系统以电子标签来标识物体，电子标签通过无线电波与读写器进行数据交换，读写器可将主机的读写命令传送到电子标签，再把电子标签返回的数据传送到主机，主机的数据交换与管理系统负责完成电子标签数据信息的存储、管理和控制。

3、BUR循环：指工具在现场使用及运行过程中必然经历的三个节点组成的循环即借出（B）使用（U）归还（R）。

4、项目介绍：本项目由吉林机场-机务工程部匠新工作室牵头研发，是一款基于RFID技术的信息化管理系统，该系统通过信息化手段，以RFID芯片为信息载体，通过手持PDA进行射频识别并通过云服务器进行大数据管理，大大降低了管理成本，提高管理效能，通过云服务器+专用数据接口进行远程告警与数据备份，实现了工具借还无人化智能管理，有效解放生产力，解决了机务维修管理领域智慧化最后一公里的问题。

三、故障分析与处理

（一）总体思路

为了锁定目标定位痛点，我部首先在运行过程中机务特种工具的管理进行了解析和分节，其大体分为三个部分并组成一个循环，也就是借出、使用、归还三个部分，简称BUR循环。

1、工具借还流程及其模拟实验

我部对机务特种工具借还、使用及管控全流程进行剖析，经过多次跟组调研，在机务特种工具短时间内大量借还时工具管理员的注意力明显下降，处理工具借还工作的效率也明显下降，随后我部召集了部分工具管理员及匠新工作室成员进行模拟实验。

详情如下：

1）实验地点：工具库房；2）实验对象：工具管理员五名，匠新工作室成员四名；3）实验用品：工具箱四个，机务常用工具若干，工具借还记录本一本

实验过程：以十分钟为一次循环，由一名工具管理员与三名匠新工作室成员（分别命名为A、B、C）模拟正常交接班工具借还过程，期间由一名匠新工作室成员（命名为D）模拟紧急情况借用工具，如若D成功在工具管理员未发现的情况下将工具在不签署记录本的情况下带出工具库房视为实验成功，否则视为实验失败。

实验结果：经过对多个工具管理员进行多次模拟模拟实验，我们发现在单次循序内，工具借还数量小于30个且借还批次小于15次时，实验均未成功；在单次循序内，工具借还数量大于30个且借还批次大于15次时，实验平均成功率提高到38.4%；在单次循序内，工具借还数量大于50个且借还批次大于21次时，实验平均成功率提高到47.8%（此前未告知所有工具管理员，存在某人要偷拿工具的实验目的）通过实验结果可以得知在借还工具请求高并发时工具管理员的注意力将随着工作数量的增多不断分散，对于机务特种工具的管控力也将不断降低，那么我们不难看出，如何处理工具借还请求高并发就是减小工具管理员注意力分散的关键。

2、现场运行中的工具设备使用及其管控难点研究

针对工具设备来说，其单次使用会经历借出、清点、转移到工作地点、再次清点、使用、三次清点清点、归还的全部流程，原有管理方法中采用人力进行清点，人力监管的手段确保工具三清点工作的实施及其清点核对效果，但是该行为的监管环节较为薄弱，监管力量无法有效延伸至所有工作一线，也就是说如果工作人员忘记清点无法确保及时发现，这无疑暴露了传统管理方法的监管延迟率过高，无法有效做到事前预防及事中阻断，这就需要借助科技的力量，也就是说如何建立全链条的智慧机务安全生态，通过强制性手段使得所有工作人员按时完成规定性动作方可避免人为因素引发的不安全事件的发生。

（二）落地实施

场景一：方向研判

经历一系列实验及研究后我们发现，在BUR循环中，借出和归还的部分均发生在工具库房中，其痛点在于如何处理潮汐式出现的高并发借还请求；使用紧随其后，其痛点在于如何提高监管力度并避免由于人为因素导致的工具遗落丢失及其伴生的FOD安全隐患，此外由于工具借还的潮汐特性也导致了工具管理员的人力资源配给不合理。

在确定了痛点问题后我部立即召集匠新工作室成员及项目组骨干针对痛点问题研讨解决方案，通过研判行业整体态势及经济大环境发展趋势并结合先前得出的研究结论我部最终决定，使用信息化的手段来代替人力，将科技创新与传统业务相结合，通过科技力量来解放生产力，开发一套信息化管理系统将工具维护、使用、监管等环节进行整合并大范围应用信息自动化技术来取代人力，将人从简单的监管工具的岗位上解放出来。

场景二：技术路线

在敲定了总体方向后，系统技术路线的选择就显得尤为重要，作为承载整个系统运行的核心技术，选定的技术路线必须具有极高的稳定性、较为全面的配套供应并符合一线使用实际需要，项目组内部也产生了多种技术路线方案，经过多轮筛选最终选出两套符合要求的技术路线分为有源和无源两种路线，详情如下：

方案一：蓝牙短波通讯技术数据交互

优点：连接稳定，可以传输并存储更多信息，可以进行较高精度的工具定位，技术较为成熟，配套供应稳定。

缺点：作为有源芯片承载的数据交互，需要在工具本体上安装电池，受制于现阶段电力储存技术的限制，续航时间较短，低温续航性能较低，设备本身体积较大不利于工具使用

方案二：RFID射频识别技术数据交互

优点：作为无源系统，无需在芯片本体上安装电池，使用射频信号作为能源即可反馈回波识别信号进行交互，体积较小，利于工具使用，技术较为成熟，配套供应稳定。

缺点：芯片内储存信息较少，只能返回固定信息。

经过对比，我部决定采用RFID射频识别技术数据交互的技术路线，仅在RFID芯片本体内储存24位特征码，并通过识别读取此特征码回传云端服务器的方式进行数据交互并支撑整个系统的运行，实现数据的集中处理，减小芯片本体需要储存的数据量规避RFID技术缺点，充分发挥其稳定性高、无需充电的优点。

STMS主要功能于2019年2月基本开发完成，2019年5月正式上线试运行，其主要功能包括工具批量借用、批量归还、借还记录、工具信息管理、快速盘点及远程监控告警模块等具体功能如下。

1、工具借用

工具借用模块通过手持式RFID射频发射器（简称PDA）发射射频信号照射工具中植入的RFID芯片并接收RFID芯片反射回的信号读取起内部储存的特征码并与后台数据库进行交互识别工具名称、编号等信息，并通过PDA将工具借出信息（包括借出时间、借出人、工具名称及工具编号等）传输至云服务器中，在数据库中将识别到的工具标记为借出状态使其可以通过电子围栏，同时在WEB端中提示工具借出信息。

2、工具归还

工具归还模块通过手持式RFID射频发射器（简称PDA）发射射频信号照射工具中植入的RFID芯片并接收RFID芯片反射回的信号读取起内部储存的特征码并与后台数据库进行交互识别工具名称、编号等信息，并通过PDA将工具归还信息（包括归还时间、归还人、工具名称及工具编号等）传输至云服务器中，在数据库中将识别到的工具标记为归还状态使其无法通过电子围栏，同时在WEB端中提示工具归还信息。

3、借还记录

通过扫描人员身份信息卡快速登录WEB端，点击借还记录按钮即可查询个人借还记录，借还记录数据保存于云端服务器中，随时可以调取查看。（注：班组长及以上权限可以查看当前所有借还记录，当前已经借出尚未归还的信息会优先显示）

4、工具信息管理

该模块可以手动录入工具信息，包含工具名称、工具编号、工具状态、使用期限等信息并自动生成工具身份码搭配桌面式扫码台即可批量录入RFID芯片。

5、快速盘点

该模块通过PDA发射射频信号照射工具中植入的RFID芯片并接收RFID芯片反射回的信号识别工具名称、编号等信息并将扫描到的工具信息显示在PDA上，可以对工具进行快速盘点，大大加快工作完成后的工具清点与核对工作，杜绝工具丢失。

6、远程监控告警与电子围栏

该模块通过智能门禁中的RFID信号发射、接收天线发射射频信号，快速识别通过门禁工具信息与后台数据进行比对判断是否有归还状态的工具通过，一旦发现非法操作（非法出入闸）就可以进行实时告警，并将告警信息传输至云服务器中，将告警信息同步推送至后台管理端，规避工具设备失控的风险。

四、成果与效应

（一）高效率

经过统计，STMS系统投入使用后，我部工具借还饱和速度由之前的每十分钟15批次30件工具提升为每十分钟50批次240件工具，且系统投入使用后交接班期间的排队等待现象基本消失，工具借还管理基本进入无人化时代。

（二）知识产权

此外我部已经为STMS系统进行了软件著作权的申请，目前已经取得了多项软件著作权，形成了有效的自主知识产权体系，为该系统在更为广泛的领域中输出效能打下了坚实基础。

（三）低成本

在硬件设备方面，通过对系统软件进行定制化开发完美适配了硬壳式RFID无源芯片，STMS在机务维修工具设备管理领域内率先实现以硬壳式RFID无源芯片作为数据载体进行交互的运行模式，规避了传统蓝牙无线通讯设备高能耗的短板及贴片式RFID无源芯片受到撞击、高温、水浸后易失效的弊端。经过测试STMS系统及其硬件可以在正负40摄氏度的范围内稳定运行，受到撞击、水浸甚至车辆碾压后仍能稳定使用，其内部储存的特征码可以实现永久保存。手持式RFID射频发射器（简称PDA）无维护寿命达到5年以上，硬壳式RFID无源芯片无维护寿命达到10年以上，大大降低了系统维护难度。

其次STMS系统可以自动收集所有工具使用的频率、使用时长等信息并进行大数据分析，为工具设备管理者提供决策参考，该系统将大水漫灌式的工具设备维修维护转变为滴灌式的精准养护，对高强度使用的工具进行精细化养护，对使用频率较低的工具进行定期检测，有效避免因工具使用强度过高导致的工具设备报废，降低重复购买工具造成的资源浪费，系统使用及维护成本仅为同类竞品的三分之一左右。

五、总结

（一）理念层面

《中共中央关于制定国民经济和第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中关于交通运输行业提到要完善综合运输大通道、综合交通枢纽的要求以及推动互联网、大数据、人工智能等同各产业深度融合的目标，此外国家主席习近平在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告中也提到：推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎的相关要求。

通过以上信息不难看出，唯有拥抱科技才是拥抱未来，科技创新才是未来的大势所趋，作为传统航空产业中的一员，唯有紧跟形式变化，将高新技术与传统业务相融合，使用科技的力量进一步解放生产力，针对运行中的难题、痛点，将创新的理念应用在更为广泛的领域中，跟随发展需要不断变革管理模式，不断提高管理效能才能更好的承载未来。

科技力量承载管理创新，智慧化管理助推长远发展，在新时代新形势下自然会面临新的挑战，只有不断吸纳新的思想新的方法才能不断应对新的挑战，跟随时代的脚步去变化才能永立不败之地。

（二）方法层面

经验总结1：

该模型展示了机务特种工具管理领域的基本行为，通过深入剖析问题本质并解读对应风险痛点，通过深入研究对比最终得出解决方案，该模型有效固化管理经验，有助于同类型单位借鉴应用。

经验总结2：

对于本案例来说，真正的痛点在于不断发展的行业形势及不断出现的新挑战与陈旧的管理方法之间的矛盾，原有管理理念和管理方法无法适应现实发展需要，势必进行变革，针对此类问题，最好的方法就是广泛收集数据，透过表象深入本质，将创新的思维融入管理理念中，将科技的力量与传统业务相结合，使用科技的手段创造智慧化的管理链条，使用科学技术解放生产力，最终将人从机械重复中解放出来，进一步追寻效率与安全的平衡点。

经验总结3：

唯物辩证法即“马克思主义辩证法”中指出：在认识世界时，由于规律隐藏在事物的内部，只有发挥主观能动性才能透过现象、把握规律；其二，在改造世界时，也要依靠主观能动性，根据实践的目的、因势利导地改变规律赖以起作用的条件，从而引导规律起作用的具体方式。

在管理创新工作中也是如此，只有透过现象把握规律才能最终引导规律起作用的具体方式，也就是说在开展创新工作的过程中必须根据实际需要深刻剖析问题本质，追寻表象背后的根本原因，探寻管理方法或科技手段的应用场景，根据实际需要去选择合适的方法，而不是说盲目的应用新的技术，不要为了创新而创新，也不要为了智慧化而智慧化，一切变革、创新都必须从实际需要出发，最终也必须解决痛点问题，始终站在长久发展的方向上，才能切实带来效能的输出。

参考文献

[1] Tao Y， Wang J， He Y， et al. An RFID-based aviation maintenance tool tracking system[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics， 2021， 17（4）： 2859-2869.

[2] Wang L， Zhang Y， Li X. Application of RFID technology in aviation maintenance logistics[J]. Journal of Air Transport Management， 2020， 89： 101875.

[3] Huang H， Luo W， Zhang S， et al. Smart aviation maintenance： An RFID-based approach for tracking and managing maintenance tools[C]//2020 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management （IEEM）. IEEE， 2020： 472-476.