基于RFID技術(shù)的備件管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：針對(duì)目前備件管理存在的信息采集、處理手段落后的問題，提出了一種基于RFID技術(shù)的備件管理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，給出了備件管理系統(tǒng)信息化管理及數(shù)據(jù)處理的實(shí)現(xiàn)方法。該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)備件全方位的監(jiān)控和管理，降低備件信息處理的差錯(cuò)率，提高備件管理的數(shù)據(jù)分析能力，為備件管理者提供了可靠的信息數(shù)據(jù)支持。
關(guān)鍵詞：RFID；備件管理；數(shù)據(jù)分析；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

0 引言
    備件是維修故障設(shè)備時(shí)，用于替換故障部位的零部件。備件是設(shè)備維修的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，及時(shí)的備件供應(yīng)，可以縮短設(shè)備維修時(shí)間、減少停機(jī)損失；供應(yīng)質(zhì)量?jī)?yōu)良的備件，可以保證維修質(zhì)量和維修周期，提高設(shè)備的可靠性。要做到對(duì)設(shè)備的及時(shí)維修和保養(yǎng)，必須保證有足夠的備件作基礎(chǔ)，備件管理會(huì)直接影響到設(shè)備完好性和壽命周期費(fèi)用。備件儲(chǔ)備過多，會(huì)造成積壓，影響企業(yè)流動(dòng)資金周轉(zhuǎn)，增加產(chǎn)品成本，還會(huì)增加庫(kù)房面積和保管費(fèi)用；備件儲(chǔ)備過少，供應(yīng)不及時(shí)，就會(huì)帶來風(fēng)險(xiǎn)，增加停機(jī)時(shí)間，使企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)效益遭受損失。因此實(shí)現(xiàn)備件的合理管理對(duì)提高設(shè)備工作效率、降低企業(yè)成本具有十分重要的意義。
    現(xiàn)代企業(yè)備件涉及大量的產(chǎn)品，要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，就必須對(duì)備件管理提出更高的要求：提高備件查詢的準(zhǔn)確性、改善盤點(diǎn)作業(yè)的質(zhì)量、提高庫(kù)存安全性、提高備件出入庫(kù)效率，這些都是備件管理中應(yīng)該做到的。然而，大多數(shù)單位現(xiàn)有的備件管理方式主要有2種。一是人工記憶與卡片相結(jié)合的方法。主要應(yīng)用在備件種類少的企業(yè)，這種方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易出錯(cuò)，使得備件管理效率低下，給企業(yè)帶來較大的損失；二是通過實(shí)施現(xiàn)代的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，采用條碼技術(shù)作為倉(cāng)庫(kù)管理中貨物流和信息流同步的方法，而且條碼具有成本低、能有效進(jìn)行備件分類和傳達(dá)眾多物品信息等優(yōu)點(diǎn)。但隨著企業(yè)對(duì)信息化要求的不斷提高，條碼技術(shù)的缺點(diǎn)也逐漸表現(xiàn)出來：信息無法更改、存儲(chǔ)容量小、讀取信息不方便等，為快速、有效的數(shù)據(jù)采集帶來不便，也對(duì)后期數(shù)據(jù)分析增加了難度。

1 RFID技術(shù)介紹
    射頻標(biāo)識(shí)(Radio Frequency Identification，RFID)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它是利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目標(biāo)的技術(shù)。RFID技術(shù)最早出現(xiàn)于二戰(zhàn)時(shí)期英國(guó)空軍的敵我識(shí)別系統(tǒng)(Identificat-ion Frlend and Foe，IFF)。RFID技術(shù)自誕生以來，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，逐漸被廣泛應(yīng)用于工商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制、物流倉(cāng)庫(kù)管理等領(lǐng)域。將RFID技術(shù)引入備件管理系統(tǒng)能夠滿足企業(yè)對(duì)備件管理信息化、自動(dòng)化、現(xiàn)代化的要求，實(shí)現(xiàn)備件狀態(tài)的可視化，使備件管理更加有效地為設(shè)備正常工作服務(wù)，同時(shí)還可以提高倉(cāng)庫(kù)資源的利用率。
1．1 RFID組成及原理介紹
    RFID系統(tǒng)一般有4部分組成：電子標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，附著在物體上，用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼(EPC)；閱讀器(Reader)：讀取(有時(shí)還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，分為手持式和固定式；天線(Antenna)：在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號(hào)；數(shù)據(jù)分析、處理系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的分析和處理。RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和環(huán)境，系統(tǒng)的組成會(huì)有所不同。RFID的工作原理：當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息，即無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽(Passive Tag)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽(Active Tag)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至后臺(tái)信息處理系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理，這就完成了RFID系統(tǒng)的工作過程。
1．2 RFID技術(shù)特點(diǎn)
    RFID技術(shù)具有條碼技術(shù)所沒有的許多優(yōu)點(diǎn)。
    (1)讀取速度快、距離遠(yuǎn)。RFID閱讀器可同時(shí)辨讀多個(gè)RFID標(biāo)簽，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取。條形碼技術(shù)只能處在特定的環(huán)境下一次掃描一個(gè)條形碼；
    (2)能夠準(zhǔn)確標(biāo)示單一物品。電子標(biāo)簽?zāi)軌蛭┮粯?biāo)示單一物品而與其他物品區(qū)分開來，條碼技術(shù)中每一個(gè)條碼只能標(biāo)示一類物品不能對(duì)單一物品進(jìn)行跟蹤。
    (3)體積小、形狀多。RFID在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，也可根據(jù)需要向小型化與多樣化發(fā)展；
    (4)物理性能優(yōu)越?？梢詢?chǔ)存永久性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更新，反復(fù)使用，使用壽命長(zhǎng)，耐高低溫，能適應(yīng)各種工作環(huán)境，尤其是油污、粉塵、放射等惡劣環(huán)境；
    (5)具有穿透性和無屏障閱讀能力。在被覆蓋的情況下，能夠穿透紙張、木材和塑料等非金屬非透明的材質(zhì)進(jìn)行穿透性通信。而條形碼技術(shù)必須在近距離且沒有阻擋的情況下，才可以辨讀條碼；
    (6)記憶容量大。RFID的容量隨著記憶載體的發(fā)展，有不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)。而條形碼最大的容量也只可儲(chǔ)存3 000個(gè)字符；
    (7)安全性高。由于RFID承載的是電子式信息，其數(shù)據(jù)內(nèi)容由密碼保護(hù)，使其不易被偽造。
    正是由于RFID技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)使其在備件管理中具有廣泛的研究與應(yīng)用前景。

2 RFID在備件管理中的設(shè)計(jì)應(yīng)用
    因?yàn)殡娮訕?biāo)簽具有讀寫方向無關(guān)性、不易損壞性、可遠(yuǎn)距離讀取、多物品同時(shí)一起讀取等特點(diǎn)，可以大大提高備件信息的記錄采集速度，減少人為失誤率，因而被廣泛地運(yùn)用于庫(kù)存管理中。
    備件管理系統(tǒng)運(yùn)用平臺(tái)化設(shè)計(jì)思路，底層的固定式和手持式閱讀器采集備件信息、并實(shí)時(shí)在終端上顯示備件的基本信息；中間層通過無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)，將單臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新并在用戶終端上顯示備件變動(dòng)情況；頂層的信息綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，用戶可以對(duì)采集到的信息綜合利用。系統(tǒng)具有模塊化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，便于維護(hù)、監(jiān)控，易于管理。運(yùn)用RFID技術(shù)的備件管理系統(tǒng)可以在備件管理中將備件的整體情況更加精確地量化，達(dá)到可視化的效果。無論是在備件入庫(kù)，還是出庫(kù)方面，都可以通過信息管理平臺(tái)對(duì)備件進(jìn)行跟蹤處理。圖1是根據(jù)某單位備件管理實(shí)際要求，提出的基于RFID技術(shù)備件管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。

2．1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
    系統(tǒng)基于B／S架構(gòu)，具有開放性，客戶終端環(huán)境簡(jiǎn)單，升級(jí)部署簡(jiǎn)便，便于實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的集成并具有嚴(yán)格精細(xì)的數(shù)據(jù)權(quán)限控制。采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的J2EE體系架構(gòu)，具有開放性和靈活性的特點(diǎn)?？蛻魬?yīng)用可以根據(jù)需求不同部署在不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)上，便于在需求深化發(fā)展時(shí)，軟硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。系統(tǒng)基于中間件技術(shù)屏蔽數(shù)據(jù)庫(kù)之間的差異，支持Oracle等主流數(shù)據(jù)庫(kù)，滿足不同用戶的需求。系統(tǒng)用Oracle 10g數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件及Java技術(shù)實(shí)現(xiàn)，便于部署實(shí)施，方便日后功能擴(kuò)充。在總體設(shè)計(jì)方法依據(jù)設(shè)計(jì)原則，首先對(duì)企業(yè)需求進(jìn)行深入分析，得出系統(tǒng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)劃分，在業(yè)務(wù)架構(gòu)基礎(chǔ)上，合理劃分應(yīng)用域和應(yīng)用組，針對(duì)不同用戶的特定需求，形成各終端的應(yīng)用模式，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行軟件功能模塊研制。最后，將軟件功能模塊予以抽取組合，形成備件管理系統(tǒng)。
2．2 數(shù)據(jù)管理
    主要完成數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，包括備件目錄、管理人員，倉(cāng)庫(kù)設(shè)置、備件儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)、手持機(jī)信息、供應(yīng)廠商、使用單位等基本設(shè)置，主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、更新等操作。
2．3 數(shù)據(jù)查詢
    查詢統(tǒng)計(jì)主要對(duì)備件庫(kù)存、臺(tái)帳、庫(kù)存明細(xì)帳、備件消耗、備件供應(yīng)商、物資增加憑單、物資消耗憑單、備件和出入庫(kù)等常用數(shù)據(jù)進(jìn)行精確或模糊查詢。
2．4 日常管理
    主要應(yīng)用RFID技術(shù)，按照備件配套體系，實(shí)現(xiàn)備件的入庫(kù)、出庫(kù)、盤庫(kù)、貨位等庫(kù)存管理。主要任務(wù)按功能模塊劃分，主要包括：備件入庫(kù)管理、備件出庫(kù)管理、備件盤庫(kù)管理。
    (1)入庫(kù)管理。對(duì)備件從啟封、登記、生成標(biāo)簽到入庫(kù)上架過程的管理。備件庫(kù)入庫(kù)操作管理流程如圖2所示。

    (2)出庫(kù)管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)備件從出庫(kù)單的確認(rèn)、位置查詢、分發(fā)和出庫(kù)過程的管理。操作管理流程如圖3所示。

    (3)盤庫(kù)管理。能夠完成盤庫(kù)單擬制，生成盤庫(kù)明細(xì)信息并根據(jù)盤庫(kù)單列表信息進(jìn)行盤庫(kù)結(jié)果分析。盤庫(kù)主要利用手持機(jī)遍歷盤點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)的方式實(shí)現(xiàn)，操作管理流程如圖4所示。

2．5 數(shù)據(jù)分析
    主要完成對(duì)備件消耗量統(tǒng)計(jì)、備件庫(kù)存統(tǒng)計(jì)、備件積壓量統(tǒng)計(jì)、備件經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì)等主要參數(shù)進(jìn)行分析，并以電子表格的形式輸出，按用戶要求形成統(tǒng)計(jì)表格。
2．6 輔助決策
    主要對(duì)歷年備件統(tǒng)計(jì)結(jié)果建模分析、相關(guān)備件的優(yōu)劣情況比較、備件庫(kù)存限額分析等進(jìn)行輔助決策，包括技術(shù)把關(guān)、故障診斷、性能評(píng)估、測(cè)試數(shù)據(jù)分析、故障規(guī)律分析、備件消耗分析等，為備件訂購(gòu)提供理論依據(jù)。同時(shí)還具有報(bào)警提示功能，能對(duì)備件保養(yǎng)、最低庫(kù)存、壽命等進(jìn)行提醒。
2．7 系統(tǒng)管理
    主要完成用戶權(quán)限設(shè)置、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)和系統(tǒng)幫助等功能。

3 結(jié)語
    本文就基于RFID技術(shù)的備件管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了相應(yīng)闡述，討論了RFID技術(shù)在備件管理系統(tǒng)中應(yīng)用的便利性，描述了系統(tǒng)的整個(gè)工作流程及備件管理數(shù)據(jù)分析的設(shè)計(jì)。隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展和電子標(biāo)簽價(jià)格逐步降低，其技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)與使用價(jià)值勢(shì)必將改變備件管理的面貌，給備件管理帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。