基于射頻識別技術的設備維修信息化管理系統

楊菊輝 謝 德

(中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900)

基于射頻識別技術的設備維修信息化管理系統

楊菊輝 謝 德

(中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621900)

針對傳統單一故障診斷方法診斷能力弱、某些情況準確率較低的不足，利用計算機網絡信息化技術和射頻識別技術提出一種基于設備維修的信息化管理方法。系統采用瀏覽器/服務器模式作為PC端，Android為手持終端架構。給出了系統具體設計方式和設計過程中技術難點的解決辦法。利用數據庫信息化管理技術有效提高了設備故障診斷效率，降低了維修成本，更重要的是同事間能夠互相吸取工作經驗和思維方式，更好地為設備管理提供技術支持。

設備管理系統 計算機網絡技術 射頻識別技術 數據庫信息管理 故障診斷

炸藥、火藥、火工藥劑和高分子材料的科研生產設備的性能狀態，不僅涉及企業的科研和生產能力，還涉及人身和國家財產安全[1～3]。而傳統的單一故障診斷方法的診斷能力弱，某些情況下準確率也較低，因此，研究新的方式用于設備性能狀態的動態監測是非常有必要的[4～8]。

維修性是產品質量的重要組成部分，是產品設計所賦予的固有屬性，直接關系到產品開發周期、成本和維護費用。在設計階段考慮維修性對設備使用、維護等影響，從維修性角度改進產品設計并確定產品總體布局，以提高產品的綜合性能。在危險作業過程中，設備故障將潛藏嚴重的安全隱患，創建設備維修信息化管理系統之后，使設備故障診斷由事后處理變成事前診斷成為可能，將設備故障率降到最低。對設備維修實行信息化管理，提高故障診斷效率、降低維修費用，更重要的是技術人員能夠互相吸取工作經驗和思維方式，更好地為設備管理提供技術支持[9～15]。為此，筆者基于射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)和計算機網絡信息化技術設計了化工行業的設備維修信息化管理系統。

1 系統設計思路

設備維修信息化管理系統按結構模式分為PC機管理系統和手持設備機管理系統(圖1)。

圖1 系統結構原理框圖

這兩套系統既可獨立使用也可聯合使用。PC機采用瀏覽器/服務器(B/S)結構，手持設備采用Android作為整體架構。系統由電子標簽、手持設備、計算機、服務器和兩套非標研發的應用軟件組成。

首先在每臺設備上安裝一個電子標簽，當設備出現故障時，技術人員可利用手持設備直接掃描電子標簽獲取設備編號，根據設備編號現場獲取該臺設備的歷史維修保養記錄，協助現場人員維修、保養。若有多臺相同或相似設備，技術人員也可不用掃描電子標簽直接利用設備維修保養歷史信息協助現場維修保養。若設備出現新的故障現象或采用了新的技術進行檢修保養，并解決了現場故障問題，技術人員在現場可直接利用手持設備機上的《設備保養維修管理系統》軟件將設備編號、設備名稱、故障現場及解決措施等相關信息記錄下來，以協助下次遇到相同故障時進行故障排除。技術人員回到辦公室后，可直接利用手持設備機上的數據同步功能與PC機上的設備維修信息化管理系統進行信息交互。將新增設備編號、設備名稱、故障現象和解決方法直接上傳到PC機系統。同理，如果PC機系統錄入了新的記錄信息而手持設備機上沒有錄入，當設備出現故障時如果技術人員想利用PC機上的維修保養信息協助現場維修保養，同樣可以利用PC機上的數據同步功能直接將PC機上的系統信息下載到手持設備機中。

2 硬件部分

設備維修信息化管理系統的硬件部分主要由四大部分組成，即電子標簽、手持設備、計算機和服務器。計算機和手持設備臺數使用不受限制，電子標簽使用個數也不受限制。硬件平臺信息交換原理如圖2所示。

3 軟件部分

3.1設備故障預警

設備故障預警功能是該系統設計的核心部分，負責對設備的性能狀態、運行穩定和可靠性進行預警。其邏輯原理為：在一定時間段內，設備維修保養頻率越高，表示設備性能狀態越不穩定，其運行穩定性和可靠性相應越差。當維修保養頻率超過管理者或使用者預設的最大次數時，說明該套設備故障率非常高，已經超過了管理者或使用者能夠接受的最大程度。為了給科研生產者提供一個安全的工作環境，設備管理者或使用者需根據系統預警對相應設備制定檢修或保養計劃，并組織專業技術人員對設備進行全套檢修保養，以恢復設備運行性能。若無法恢復設備性能，就必須進行設備改造或淘汰處理。

圖2 硬件平臺信息交換原理

該系統重點從3個可變參數、1個查詢功能按鈕、1個表格顯示控件進行設計。3個可變參數為：類型、創建時間和界限次數。當用戶在選擇完類型和創建時間段后，只需錄入界限次數或直接接受默認次數，并點擊“查詢”按鈕即可自動激活系統預警功能。

類型，包括保養和維修，其表現形式是類型：?保養○維修。保養前面的圓圈內有點表示對設備保養進行預警，同理維修前面的圓圈內有點表示對設備維修進行預警。使用時，用戶只需選擇維修或保養即可。

創建時間，包括預警的起始時間和結束時間，表示使用者需對起止時間段內的設備進行維修預警或保養預警，該時間段任意可調，使用者只需點擊表格中的彩色按鈕即可選擇所需的預警時間。

界限次數，表示設備管理者或使用者對設備在一定時間段內能夠接受的最大維修或保養次數。當設備維修保養次數超過預設最大界限次數時，系統自動做出預警，并以表格形式顯示設備編號、設備名稱、次數和操作。點擊“操作”按鈕即可具體顯示設備的維修日期、設備編號、設備名稱、安裝地點、維修單位、維修人員、聯系電話、故障現象、更換部件、設備情況和解決辦法。同理保養預警顯示具體設備的保養日期、設備編號、設備名稱、安裝地點、保養單位、保養人員、聯系電話、保養部位、更換部件、設備情況和保養方法。

3.2軟件系統總體結構

軟件系統分為服務器/PC機軟件系統和手持設備機軟件系統。軟件系統采用模塊化結構，隨著時間的延長，軟件功能逐步完善，功能逐漸增強。服務器/PC機系統軟件在任何有網絡的地方都可直接使用，因此設計時重點對設備綜合管理、故障診斷、設備保養、系統統計、系統預警、計劃管理、信息發布、用戶管理及數據管理等功能模塊進行了全面布局設計。它可用于對設備性能狀態、設備維修保養情況、設備故障頻率及設備更換零部件等情況做出較為準確的判斷。手持設備主要用于沒有網絡的地方，它具有體積小、重量輕和方便攜帶的特點。手持設備主要用于設備現場的維護，因此重點只對用戶登錄、設備維修管理、設備保養管理、設備檔案管理和數據信息同步方面進行了功能設計，以滿足現場的使用需求。

服務器/PC機軟件設計主體結構如圖3所示。該套軟件主要包括10個大的功能模塊，分別為設備綜合管理模塊、故障診斷模塊、設備保養模塊、系統統計模塊、系統預警模塊、計劃管理模塊、信息發布模塊、用戶管理、數據管理和其他功能模塊。

圖3 服務器/PC機軟件系統主體結構框圖

手持設備機軟件采用RFID技術，系統軟件采用Android作為整體架構，其設計結構如圖4所示。包括系統登錄、設備管理、保養管理、維修管理和數據管理。

圖4 手持設備機軟件系統主體結構框圖

3.3軟件系統信息采集結構規劃

針對化工行業設備維修現狀，軟件系統的信息采集結構規劃以金字塔型為主，信息由下到上逐步集中。系統信息采集結構規劃如圖5所示。

圖5 系統信息采集結構規劃

新引進設備。系統信息采集以各科研室為單位分別進行，新引進設備重點采集設備入所時間、設備編號、設備名稱、廠家名稱、廠家聯系電話、廠家技術支持人員、技術支持人員聯系電話、技術資料及資料管理員等信息。設備引進時廠家所給資料直接影響到后續的設備維修維護。資料統計得越全面和細致，對提高后續設備維修維護的效率越有利。

過去引進設備。對過去引進的設備重點采集設備維修保養信息資料，設備維修信息采集主要采集維修日期、設備編號、設備名稱、安裝地點、維修單位、維修人員、聯系電話、故障現象、更換部件、設備情況及解決辦法等相關信息，為將來的再次維修提供歷史信息資料。設備保養信息采集主要采集保養日期、設備編號、設備名稱、安裝地點、保養單位、保養人員、聯系電話、保養部位、更換部件、設備情況及保養方法等相關信息，為將來的再次保養提供歷史信息資料。

器材采購。器材采購重點采集器材名稱、型號、廠家名稱、聯系人、聯系電話、價格及申報人等相關信息，為將來設備出現零部件損壞需重新購買相關器件時提供方便快捷的購買途徑。維修人員可快速準確地找到購買器材的相關廠家，以節約查詢資料的大量時間。

3.4軟件系統功能模塊實現

軟件系統功能模塊的實現采用逐步完善、逐步增強的方式。

前期重點開發“重點設備現場維護管理系統”。前期實現設備綜合管理模塊、故障診斷模塊和設備保養模塊功能，并將這些模塊組建成一套完整的重點設備現場維護管理系統。該套系統能夠實現信息的添加、查詢、統計及報表打印等功能，它可以單獨作為一套完整的管理軟件使用，以協助現場維修，并留下二次軟件開發接口，以便再次開發時直接利用以前的歷史數據。

后期開發狀態檢修決策支持系統軟件。在重點設備現場維護管理系統開發完成并使用一段時間后，再利用前段時間采集到的歷史數據進行理論分析，并利用這些理論分析指導完成狀態檢修決策支持系統軟件開發。規劃為四大模塊，分別為統計管理和數據分析模塊、系統預警模塊、編制檢修計劃模塊、維修保養信息發布模塊。當前期開發和后期開發都全部完成后構建成一套完整的設備維修信息化管理系統。

4 技術難點和解決辦法

設備維修信息化管理系統研制的技術難點是如何利用歷史維修信息實現數據統計、分析與自動預警功能，并在此基礎上編制檢修計劃，實現內部維修保養信息發布。

系統設計采用逐步完善方式，先開發數據庫信息管理軟件，在信息管理軟件開發成功并使用一段時間后，再對信息管理軟件中采集的歷史信息進行分析處理，并進行二次開發，二次軟件開發完成后實現設備維修信息化管理系統的全部功能。

5 結束語

設備維修信息化管理系統已全部設計完成并通過應用程序的可靠性、穩定性驗證，現已投入使用。該套系統在提高設備維修、保養效率、診斷設備性能狀態、實時在線掌握設備維修及保養的具體情況等方面具有很好的實際應用價值。為科研工作者和技術維修人員提供了一個廣闊的信息共享、交互平臺。各類技術人員既可以成為信息的共享者也可以成為信息的提供者，它搭建了設備使用者、設備管理者、設備維修、維護技術人員、設備生產廠家間的信息交互平臺。不僅可有效提高設備故障的診斷效率，降低維修成本，更重要的是技術人員之間能夠互相吸取對方的工作經驗和思維方式，更好地為企業的設備管理提供技術支持。

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EquipmentMaintenanceInformationManagementSystemBasedonRFIDTechnology

YANG Ju-hui,XIE De

(InstituteofChemicalMaterials,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China)

Considering poor diagnosibility and precision of traditional fault diagnosis method, making use of computer network information technology and RFID technology to work out an equipment maintenance information management method was proposed. The system takes B/S mode as PC side and Android for handheld terminal architecture. The system design approach and the technological difficulty in the design process as well as the solutions to them were presented. Adopting database information management technology can improve efficiency of fault diagnosis, reduce maintenance costs, benefit the exchange of work experience and ways of thinking among colleagues so as to provide technical support for the equipment management.

equipment management system, computer network technology, RFID technology, database information management, fault diagnosis

TH865

B

1000-3932(2016)03-0300-05

2015-05-22(修改稿)

中國工程物理研究院設備信息化管理能力提升課題資助項目