航空領(lǐng)域射頻識別（RFID）技術(shù)應(yīng)用研究

來源：軍民通用標(biāo)準(zhǔn)化

導(dǎo)讀RFID技術(shù)可應(yīng)用于飛機(jī)制造作業(yè)與流程跟蹤領(lǐng)域,通過采用RFID技術(shù)，系統(tǒng)能夠自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)管理者提供企業(yè)業(yè)務(wù)流程所有環(huán)節(jié)的實(shí)時數(shù)據(jù)，結(jié)合各工序設(shè)備的工藝特點(diǎn)和相關(guān)的工藝、質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)，進(jìn)行各生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等生產(chǎn)信息的在線監(jiān)測和分析，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中半成品工序、成品工序的計量，倉儲的出入庫管理的自動化和信息化集成，供應(yīng)鏈的自動實(shí)時跟蹤，銷售及售后服務(wù)反饋，讓企業(yè)可實(shí)時掌握流程信息，并對企業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)督管理。通過采用RFID技術(shù)，可極大提升航空制造業(yè)的水平

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在社會各方面的創(chuàng)新性應(yīng)用。作為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ氖蠹夹g(shù)之一,RFID技術(shù)的發(fā)展帶來了巨大的市場價值。RFID技術(shù)已廣泛的應(yīng)用在了零售業(yè)、物流業(yè)、制造業(yè)等諸多領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，由于飛機(jī)制造商、零部件供應(yīng)商和航空公司的通力合作， RFID技術(shù)已經(jīng)滲透到航空領(lǐng)域供應(yīng)鏈系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，但整體上，RFID技術(shù)在航空領(lǐng)域起步較晚,在我國航空領(lǐng)域的應(yīng)用起步更晚。開展航空領(lǐng)域RFID技術(shù)研究具有重要意義。

1. 航空領(lǐng)域射頻識別技術(shù)應(yīng)用布局

RFID技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，按大類分，目前主要分為三個大的方向，包括航空制造、航空運(yùn)營與維護(hù)、機(jī)場管理等。

圖1航空領(lǐng)域RFID應(yīng)用布局

1.1在航空制造應(yīng)用

航空制造領(lǐng)域，特別是主機(jī)制造企業(yè)，零部件、工具工裝種類多，數(shù)量多;工藝路線復(fù)雜多變，生產(chǎn)周期長，成品需要經(jīng)過零部件加工、裝配等一系列環(huán)節(jié)，很多零件可能需要幾十道工序才能生產(chǎn)出來，涉及眾多車間、外協(xié)廠商。生產(chǎn)過程組成復(fù)雜。要維持生產(chǎn)，需要原材料、設(shè)備、工裝夾具、倉庫、操作人員等一系列科學(xué)配合，牽涉企業(yè)各部門和供應(yīng)商，生產(chǎn)過程組織極其復(fù)雜。

RFID技術(shù)可應(yīng)用于飛機(jī)制造作業(yè)與流程跟蹤領(lǐng)域,通過采用RFID技術(shù)，系統(tǒng)能夠自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)管理者提供企業(yè)業(yè)務(wù)流程所有環(huán)節(jié)的實(shí)時數(shù)據(jù)，結(jié)合各工序設(shè)備的工藝特點(diǎn)和相關(guān)的工藝、質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)，進(jìn)行各生產(chǎn)重要環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等生產(chǎn)信息的在線監(jiān)測和分析，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中半成品工序、成品工序的計量，倉儲的出入庫管理的自動化和信息化集成，供應(yīng)鏈的自動實(shí)時跟蹤，銷售及售后服務(wù)反饋，讓企業(yè)可實(shí)時掌握流程信息，并對企業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)督管理。通過采用RFID技術(shù)，可極大提升航空制造業(yè)的水平與效率,并且通過建立智能化的倉庫,可以實(shí)時、及時的對倉庫中的物資材料進(jìn)行檢查和核對,這對于降低人為因素造成的風(fēng)險,控制材料發(fā)生成本也具有十分重要的作用，更可以進(jìn)一步提升航空制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2在航空運(yùn)營與維護(hù)的應(yīng)用

1)航材管理

航材的品種、數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致航材管理的難度增加，復(fù)雜度增加。航材管理不同于一般的材料，價格方面相對昂貴一些，如果航材得不到充足的供應(yīng)，勢必會對航空維修造成不利影響，屆時造成的惡性循環(huán)是很難彌補(bǔ)的。航材的存儲要控制在一個理想的限度內(nèi)，航材太多勢必會導(dǎo)致航空公司的財務(wù)陷入一種混亂狀態(tài)，這將對航空事業(yè)的總體發(fā)展造成不利影響。因此，在航材的管理工作中，需要考慮到多方面的因素，完成理想的掌控。

采用RFID技術(shù)可實(shí)現(xiàn)航材的唯一標(biāo)識，航材根據(jù)名稱、型號和機(jī)件號可以唯一確定一項(xiàng)航材，航材配備的 RFID 標(biāo)簽具有唯一性，實(shí)現(xiàn)與航材的一一對應(yīng)。首先應(yīng)當(dāng)通過 RFID 讀寫設(shè)備在標(biāo)簽中錄入航材的名稱、型號、機(jī)件號、數(shù)量、存放位置等信息，最后在該航材包裝上安裝標(biāo)簽，并將該標(biāo)簽與存放位置標(biāo)簽綁定，方便以后查找。實(shí)現(xiàn)航材的入庫管理、庫存管理、出庫管理。

2)維修管理

航空事業(yè)發(fā)展過程中，維修是比較核心的部分，航空器系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了現(xiàn)代航空維修中需要使用較多的維修工具和地面支持設(shè)備，對這些工具設(shè)備的有效管控就成了維修工作得以正常進(jìn)行的物質(zhì)型先決條件，直接影響到維修的效率和效益，也體現(xiàn)了航空維修企業(yè)的維修管理能力和維修水平[1]。如何對這些工具設(shè)備進(jìn)行高效管控是航空維修企業(yè)所面臨的重大課題。將RFID技術(shù)引入航空維修工具管理方面的應(yīng)用課題研究已較為深入,相關(guān)的商業(yè)化硬件產(chǎn)品也已出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)高效的維修工具管控提供了條件。

RFID技術(shù)可用于對機(jī)務(wù)維修工具的管理，實(shí)現(xiàn)工具管理的實(shí)時可視化。在工具入庫前粘貼輸入工具信息的電子標(biāo)簽，每次借出和歸還工具時，只需讓所有工具通過閱讀器的識別區(qū)，就能完成所有工具的信息交換，可以在“工具多余物管理”方面發(fā)揮很大作用。

3)救生器材管理

氧氣發(fā)生器安裝到飛機(jī)上后，往往需要大量人工定期對其進(jìn)行例行檢查，以防止設(shè)備超期。在使用RFID技術(shù)之前，工作人員必須要打開座椅上方的面板來檢查氧氣發(fā)生器的日期，所以實(shí)際應(yīng)用中，為避免其超期，很多氧氣發(fā)生器還沒有到期時就全替換下來，這變相的降低了設(shè)備的使用壽命，增加了運(yùn)營成本。應(yīng)用RFID技術(shù)可以幫助公司知道每個氧氣發(fā)生器過期的時間。同樣，救生衣存在同樣的管控需求和管理痛點(diǎn)，通過采用RFID技術(shù)，提供了一種好的技術(shù)手段來保障救生器材的管理。

達(dá)美航空從2011年起開始采用RFID技術(shù)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。采用超高頻電子標(biāo)簽，對十架波音757飛機(jī)進(jìn)行管理。經(jīng)過實(shí)際試用對比，達(dá)美航空得出如下數(shù)據(jù)：使用RFID技術(shù)前，每次查看氧氣發(fā)生器的日期必須重復(fù)打開座椅上方的面板，對整架飛機(jī)的檢查需要一名工程師約8小時的時間對能完成。在使用RFID技術(shù)后，配合專用的手持機(jī)，可以隔著面板直接讀取氧氣發(fā)生器上標(biāo)簽內(nèi)的信息，對于整架飛機(jī)的檢查只需一名工程師2分鐘時間即可完成。

1.3在機(jī)場管理的應(yīng)用

1)機(jī)場行李物品管理

機(jī)場和航空公司正在致力于使用 RFID 來加強(qiáng)行李追蹤、分配和傳輸。與傳統(tǒng)的行李條碼化管理相比， RFID 行李管理系統(tǒng)可以遠(yuǎn)距離讀取標(biāo)簽，識別速度更快，結(jié)果更準(zhǔn)確，使機(jī)場的行李處理系統(tǒng)能夠更準(zhǔn)確地追蹤行李，幫助行李及時交付。

拉斯維加斯麥卡倫國際機(jī)場被Allegiant航空公司、西南航空公司和全美航空公司使用作重點(diǎn)樞紐，同時也是Allegiant和西南航空公司最大的營運(yùn)基地。McCarran國際機(jī)場也是美國首家使用RFID系統(tǒng)對全部的行李進(jìn)行管理的機(jī)場。

圖2 機(jī)場行李物品管理

2)電子機(jī)票

電子機(jī)票，是紙質(zhì)機(jī)票的電子形式。它將票面信息存儲在訂座系統(tǒng)中，可以像紙票一樣執(zhí)行出票、作廢、退票、改轉(zhuǎn)簽等操作。旅客無需拿到傳統(tǒng)的紙質(zhì)機(jī)票，只要憑身份證和電子機(jī)票訂單號，在飛機(jī)起飛前1小時到機(jī)場航空公司專門的柜臺，就可以直接拿到登機(jī)牌上飛機(jī)，從而避免了因機(jī)票丟失或遺忘造成的不能登機(jī)的尷尬。

3)機(jī)場內(nèi)車輛監(jiān)控指揮調(diào)度

基于GPS/BDS/GLONASS、RS、RFID、GIS、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的場內(nèi)車輛監(jiān)控指揮調(diào)度系統(tǒng)，已在國內(nèi)外大型機(jī)場得到廣泛的應(yīng)用。

特別是RFID已成功應(yīng)用于機(jī)場貨運(yùn)管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對貨物的實(shí)時、準(zhǔn)確、完整地記錄、追蹤，可以全面高效地加強(qiáng)從產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)戒N售等環(huán)節(jié)的管理，并提供各種完善易用的查詢、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析等功能。每個貨物都可在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)置完整的信息，貨物追蹤和管理的內(nèi)容、線路和日志便可以一目了然。

4)安防管理

RFID在安全防范方面的應(yīng)用主要包括：機(jī)場安全防范管理、員工管理、道口車輛管理等。通過 RFID 技術(shù)能將黑名單中的人員在通過關(guān)卡時發(fā)出警告信號，并迅速指示此人的行李所在，以便管理人員能及時準(zhǔn)確地找出行李做出相關(guān)的工作，更好地防止恐怖事件的發(fā)生。每張電子標(biāo)簽皆有一組無法修改、獨(dú)立的編號，且經(jīng)過專門的加密，可以管理傳感器和闖入偵查設(shè)備，例如新建、刪除、修改傳感器屬性和移動傳感器。機(jī)場可以根據(jù)每位工作人員的職位、身份對他們的活動范圍進(jìn)行規(guī)范，然后把以上資料的電子標(biāo)簽安放在員工的工作卡上。RFID 技術(shù)可識別該員工是否進(jìn)入了沒被授權(quán)的區(qū)域內(nèi)，以便對員工進(jìn)行更好的管理。

2. 航空領(lǐng)域RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

RFID基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)制定方面，目前主要由美國主導(dǎo)的國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC)和EPC global兩大標(biāo)準(zhǔn)化組織，已經(jīng)建立了一套相對完整的射頻識別標(biāo)準(zhǔn)體系，包括空口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議一致性測試標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)簽數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等。

航空領(lǐng)域,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在 RFID 技術(shù)的實(shí)施過程中起著至關(guān)重要的作用。RFID針對航空領(lǐng)域最主要的通用標(biāo)準(zhǔn)是由航空運(yùn)輸協(xié)會(ATA)制定的 ATA Spec 2000，適用于航材和可靠性數(shù)據(jù)交換協(xié)議。美國SAE也為航空領(lǐng)域RFID標(biāo)簽的生產(chǎn)和檢測制定了AS5678 標(biāo)準(zhǔn)，這套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)簽應(yīng)當(dāng)具備承受極端環(huán)境的能力，具體闡述了標(biāo)簽的耐溫、耐壓、抗沖擊和耐腐蝕等性能。美國國防部所制定的針對RFID資產(chǎn)唯?識別標(biāo)準(zhǔn)(IUID)，要求成本超過5000美元的資產(chǎn)都要擁有永久的唯?標(biāo)識，這?規(guī)定與ATA Spec2000同樣兼容。

我國民航RFID領(lǐng)域，也制定了MH/T 1025-2009《民用航空行李運(yùn)輸無線RFID規(guī)范》，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了民用航空行李運(yùn)輸無線RFID系統(tǒng)、標(biāo)簽、讀寫器、編碼、安全的基本要求，適用于民用航空運(yùn)輸企業(yè)的行李運(yùn)輸服務(wù)。

整體上，航空領(lǐng)域RFID標(biāo)準(zhǔn)化方面，雖不太完善，但已有一定的基礎(chǔ)，可為相關(guān)應(yīng)用的實(shí)施提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。

3. 航空領(lǐng)域RFID應(yīng)用的特殊性

不同于一般的RFID應(yīng)用，RFID在航空領(lǐng)域的應(yīng)用有一定的特殊性。首先應(yīng)用的環(huán)境不同，航空領(lǐng)域RFID需管控的物品一般以金屬或復(fù)合材料為主，因此需要專門的抗金屬電子標(biāo)簽才能滿足相關(guān)需求。其次，基于到被控物品全生命周期管理及離線使用的要求，電子標(biāo)簽的存儲容量大于其他領(lǐng)域。另外在一些特殊的場合，還具有較強(qiáng)的保密要求。

抗金屬電子標(biāo)簽

RFID應(yīng)用上，沒有“千篇一律”的標(biāo)簽,所以開發(fā)和生產(chǎn)各種用途的標(biāo)簽是解決問題的關(guān)鍵。金屬物體對超高頻標(biāo)簽性能的影響很大。抗金屬標(biāo)簽是一種專門針對金屬物體而使用的標(biāo)簽，也稱為金屬標(biāo)簽、防金屬標(biāo)或金屬附著型電子標(biāo)簽。對于普通無源超高頻標(biāo)簽,當(dāng)其貼在金屬表面時,由于標(biāo)簽天線的阻抗匹配、輻射效率、方向性都發(fā)生了改變標(biāo)簽的讀取距離迅速降低,甚至難以被讀取。因此,需要對其進(jìn)行特殊處理或采用特殊標(biāo)簽,以使其可以在金屬表面應(yīng)用。航空領(lǐng)域，特別是航空制造，需管控的物品一般都為金屬或復(fù)合材料，普通的RFID標(biāo)簽不再適用，相應(yīng)的一般有三種解決方案：采用吸波材料貼于金屬表面克服金屬的反射效果;將標(biāo)簽墊高一定高度,減小金屬的邊界條件影響;采用專門的抗金屬標(biāo)簽天線設(shè)計方法[4]。

高容量電子標(biāo)簽

RFID在快消等一般領(lǐng)域應(yīng)用,電子標(biāo)簽內(nèi)存有96-bits，可擴(kuò)大至內(nèi)存512bits。512bits通常包含95個字符或120個數(shù)字，并不適用于航空領(lǐng)域的強(qiáng)制識別標(biāo)準(zhǔn)：

制造商CAGE代碼(MFR);

產(chǎn)品序列號(SER);

原始零件編號(PNO);

構(gòu)造碼(UIC);

零部件說明(PDT);

制造日期(DMF);

國際商品代碼(ICC)。

航空領(lǐng)域則需要(1k-8k)bits的存儲量。當(dāng)后臺系統(tǒng)不能確保與資產(chǎn)的隨時連接，或者管理者有不愿與外部機(jī)構(gòu)分享的信息時，高容量 RFID 標(biāo)簽體現(xiàn)出強(qiáng)烈的價值。航空和維護(hù)公司則可以進(jìn)行更高效的維修操作記錄管理來代替目前基于紙本的記錄方式，快速定位零部件，降低航班延誤與取消率，潛在地每年可節(jié)約上億美元。目前，空客每一架飛機(jī)所需標(biāo)識的航空部件多達(dá)3000個，而其中2000個左右是 4kbits以上的高容量標(biāo)簽。

4. 我國航空領(lǐng)域RFID技術(shù)應(yīng)用

航空領(lǐng)域，無論是軍機(jī)還是支線客機(jī)、國產(chǎn)大飛機(jī)，都進(jìn)入了快速發(fā)展的軌道。RFID技術(shù)作為一種有效的信息化技術(shù)，能夠助力我國航空業(yè)的健康快速發(fā)展。RFID技術(shù)在我國航空領(lǐng)域的應(yīng)用，按照大的行業(yè)分為軍用和民用。整體上，在RFID應(yīng)用效果方面，民用大于軍用，在軍事領(lǐng)域，特別是在軍機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域，受制于保密等諸多因素，發(fā)展較慢，但RFID應(yīng)用需求迫切。民用領(lǐng)域，RFID在機(jī)場的管理方面已有一定的應(yīng)用，比如香港新機(jī)場、重慶機(jī)場T3A新航站樓、武漢天河國際機(jī)場已有一定的應(yīng)用，民機(jī)制造方面，RFID已用在工具管理方面。

我國航空業(yè)正處于高速發(fā)展階段，行業(yè)內(nèi)的信息化水平不夠，急需提高信息的識別和處理能力。應(yīng)用RFID技術(shù)于航空領(lǐng)域，必將大大促進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化，提高管理水平和效率。

5. 結(jié)論與展望

隨著RFID 技術(shù)的不斷進(jìn)步，隨著軍民融合的深入推進(jìn)，RFID 技術(shù)的應(yīng)用成本會逐漸降低，RFID應(yīng)用的障礙將越來越少，RFID在航空領(lǐng)域的應(yīng)用將會越來越深入。

未來RFID技術(shù)和智能化技術(shù)的整合,將可以在航空制造、航空運(yùn)維、航空安全、航空預(yù)警中發(fā)揮發(fā)揮重要作用，這對于進(jìn)一步推動航空企業(yè)的技術(shù)發(fā)展,確保為顧客帶來更為安全通暢的環(huán)境,增強(qiáng)人們對于航空企業(yè)發(fā)展的信心,將產(chǎn)生十分重要的作用。