跳開關上鎖掛牌流程優化研究

李振輝

摘要：傳統的上鎖掛牌（LOTO）是進行飛機維修保養工作的安全施工程序，但也帶來了諸多問題。本研究引入RFID技術來管理跳開關夾，并配合電子式警示掛牌系統，以打造更加符合飛機維修實際需求的LOTO流程。

關鍵詞：飛機維修；RFID；跳開關；鎖定；掛牌警告

Keywords：aircraft maintenance；RFID；circuit breaker；lock-out；tag-out

0 引言

跳開關（CB）廣泛應用于工業生產和日常生活中，主要功能是合上和斷開回路。20世紀40年代以來，隨著飛機電氣系統的完善，飛機配電器件也實現了系列化，大型飛機的發展使配電系統使用了上千個跳開關，用來控制和分配電流到不同系統的電氣設備中，如燃油、液壓、空調、導航系統等。

飛機維修過程中，應根據維修手冊要求進行有效的系統隔離，才能夠避免人員傷亡或設備損壞。有效的系統隔離包括上鎖（Lock-out）和掛牌（Tag-out），簡稱LOTO。上鎖是指使用工具對系統或動力源進行機械鎖定，包括采用機械鎖、安全插銷、旁通插銷或其他物理隔離裝置。掛牌是指采取有效的視覺警告，以警告工作人員避免對系統或系統控制進行誤操作。對于跳開關而言，有效的系統隔離方式是安裝跳開關夾（CB Collar）并懸掛警示掛簽。典型的跳開關夾及警示掛簽如圖1所示。

1 跳開關夾和警示掛簽的使用以及存在的問題

1.1 日常使用

飛機維修人員根據手冊要求領用跳開關夾，斷開跳開關，安裝跳開關夾并填寫警示掛簽，懸掛于跳開關夾上。當下一個維修人員需要斷開同一個跳開關時，需要填寫警示掛簽，并懸掛于同一個跳開關夾上。

維修工作結束后，飛機維修人員根據手冊要求，移除跳開關夾上的警示掛簽。僅當同一個跳開關夾上的警示掛簽都已被全部移除時才能夠拆下跳開關夾，并閉合跳開關。

1.2存在的問題

1）效率低下

2）影響維修質量

飛機維護環境存在各種死角，如無法接近的狹窄區域等，一旦跳開關夾意外掉落或遺失，即使拆除蓋板也難以尋回，造成外來物殘留，影響維修質量。

3）影響維修安全

在飛機的電路設計中，成百上千個跳開關密集排布在僅有的幾個跳開關面板上。出于對飛機外來物的管控，跳開關夾上需要安裝紅色警示飄帶，提醒飛機維修人員在飛機離場前移除這些外來物，而且每個跳開關夾帶有若干個警示掛簽，容易阻擋維修人員的視線，導致錯誤操作跳開關，進而影響到飛機、設備和人員的安全。

4）與節約環保的理念相悖

用于掛牌警告的警示掛簽一般按需取用，用完之后丟棄，屬于消耗品，只能單次使用，不夠環保，可能造成浪費。

2 技術解決方案

通過無線射頻識別（RFID）技術實現對跳開關夾的批量借還并開發相應的配套軟件，稱作電子式上鎖掛牌系統（eLOTO系統），用于信息紀錄與查詢。電子化的全面控制和管理大大簡化了使用跳開關夾的借還操作流程，能夠提升倉庫管理和維護人員的工作效率，降低成本，進一步提高管理透明度、真實度和無紙化運作程度。

1）用條狀RFID芯片代替跳開關夾上的布質飄帶

不同于布質飄帶需要足夠大的尺寸以增強人眼識別，RFID芯片體積小，用其替代布質飄帶可以使跳開關面板簡潔明了，防止誤操作，提高安全性和維修質量。RFID芯片還可通過配套的平板天線設備進行批量讀取，使借還流程更加高效。

2）用電子式的上鎖掛牌（eLOTO）系統代替紙質警示掛簽

取消紙質警示掛簽的使用，通過電子式上鎖掛牌系統，維修人員對需要拔出的跳開關進行電子式標注。不同的維修人員可對同一個跳開關進行不同的電子式標注，實現了跳開關信息同步共享，便于查詢跳開關的狀態和對應的警示信息，提高工作效率，并有助于提高多人同時操作同一個跳開關的安全性和便利性。

3）用掃碼即查代替現場查看

RFID芯片上有一個唯一的編號二維碼，通過掃碼即可跳轉到相應飛機的跳開關狀態和警示信息界面，實現快速查詢。

4）用RFID搜尋設備代替人眼進行搜尋

傳統的帶飄帶的跳開關夾掉落在飛機上只能靠人眼尋找，費時費力。帶RFID芯片的跳開關夾掉落在飛機上，通過RFID搜尋設備，能夠在相當短的時間內對其定位，省時少力，提高搜尋效率。

3 實現過程

3.1 軟硬件改造

硬件改造包括以下步驟：

1）跳開關夾加裝RFID標簽（見圖2）；

2）新增用于批量借出/歸還/管理跳開關夾的RFID讀取設備，如平板天線或門禁通道設備；

3）新增用于跳開關夾查找的RFID查找設備（手持設備）；

4）新增用于讀取、改寫、加密EPC碼的RFID發卡器。

軟件改造包括：改進庫房管理平臺，以適應RFID技術；開發電子式上鎖掛牌（eLOTO）系統，用于原有的警示掛簽。

3.2 電子化的掛牌流程設計

1）在工作單數據庫中加入涉及的跳開關信息，包括所屬的跳開關面板、位置、名稱等信息，如表1所示。

2）飛機維修人員在工作前通過手持終端查看電子派工系統，需查看所分派的工作單涉及跳開關的狀態和警示掛簽，包括不同工作單所涉及的同一個跳開關的警示掛簽，以確保正在進行的不同工作對跳開關狀態的要求沒有沖突，如表2所示。

3）在工作中，維修人員需要按工作單或維修手冊要求增加或移除警示掛簽。維修人員只需選擇要操作的跳開關進行操作即可，警示掛簽的數量也同步增減。

4）只有當跳開關上警示掛簽的數量為0時，維修人員才能閉合跳開關。相關人員可以查看不同維修人員填寫的警示掛簽信息，對警示掛簽的內容或必要性有疑問時應聯系當事人，如表3所示。

5）為方便對飛機整體情況的查詢，除按工作單查看/操作警示掛簽外，還提供按飛機查看的方式，具體方法與工作單類似。

4 效果驗證

經過一年以上的持續運行和不斷完善，上述方案達到了預期的效果。

以波音777飛機一個典型的D檢工作包為例：

1）利用RFID的可群讀性，批量進行借用/歸還上鎖裝置操作，可以減少95%的跳開關夾借/還操作時間，極大提高了生產效率；

2）跳開關夾僅設有一個識別標簽，為維護人員提供了一個清晰明朗的工作視野，不僅不會遮蔽到其他跳開關的操作狀態，還避免了誤操作的發生；

3）使用電子警示掛簽系統，實現批量填寫警示信息，效率提升78%；

4）RFID手持查找設備具有穿透紙張、木材和塑料等非金屬或非透明材質進行穿透性通信的能力，如果跳開關夾被覆蓋，維護人員仍然能夠依靠RFID手持查找設備掃描飛機相應區域甚至是無法目視檢查的區域，無需拆除面板等覆蓋物即可在飛機上迅速定位遺失的跳開關夾，節省71%的查找時間，規避了遺漏的風險，使飛機維護更加可靠，保證了離場后飛機的飛行安全；

5）使用電子系統作為警示信息的傳遞介質，除能提升安全和效率外，還能消除傳統紙質掛簽隨意丟棄帶來的外來物污染問題，具有環保效益。

5 總結

上鎖掛牌是目前許多飛機維修企業應用的安全作業標準之一。在飛機維修過程中，用跳開關夾隔離和鎖定危險能量，可避免飛機維修人員與危險能量的直接接觸，并配以警示掛簽來警告其他人員。引入RFID技術來管理跳開關夾，配合電子式的上鎖掛牌系統，能夠打造更加符合飛機維修實際需求的上鎖掛牌流程，有效防止維修人員接觸危險能源，消除隱患，減少事故的發生。