航空領域射頻識別（RFID）技術應用研究

來源：軍民通用標準化

導讀RFID技術可應用于飛機制造作業與流程跟蹤領域,通過采用RFID技術，系統能夠自動采集生產數據和設備狀態數據，為生產管理者提供企業業務流程所有環節的實時數據，結合各工序設備的工藝特點和相關的工藝、質量指標參數，進行各生產重要環節的工藝參數和設備運行參數等生產信息的在線監測和分析，幫助企業實現生產過程中半成品工序、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，供應鏈的自動實時跟蹤，銷售及售后服務反饋，讓企業可實時掌握流程信息，并對企業業務進行監督管理。通過采用RFID技術，可極大提升航空制造業的水平

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術是現代科學技術在社會各方面的創新性應用。作為21世紀最具發展潛力的十大技術之一,RFID技術的發展帶來了巨大的市場價值。RFID技術已廣泛的應用在了零售業、物流業、制造業等諸多領域。在航空領域，由于飛機制造商、零部件供應商和航空公司的通力合作， RFID技術已經滲透到航空領域供應鏈系統的各個環節，但整體上，RFID技術在航空領域起步較晚,在我國航空領域的應用起步更晚。開展航空領域RFID技術研究具有重要意義。

1. 航空領域射頻識別技術應用布局

RFID技術在航空領域的應用，按大類分，目前主要分為三個大的方向，包括航空制造、航空運營與維護、機場管理等。

圖1航空領域RFID應用布局

1.1在航空制造應用

航空制造領域，特別是主機制造企業，零部件、工具工裝種類多，數量多;工藝路線復雜多變，生產周期長，成品需要經過零部件加工、裝配等一系列環節，很多零件可能需要幾十道工序才能生產出來，涉及眾多車間、外協廠商。生產過程組成復雜。要維持生產，需要原材料、設備、工裝夾具、倉庫、操作人員等一系列科學配合，牽涉企業各部門和供應商，生產過程組織極其復雜。

RFID技術可應用于飛機制造作業與流程跟蹤領域,通過采用RFID技術，系統能夠自動采集生產數據和設備狀態數據，為生產管理者提供企業業務流程所有環節的實時數據，結合各工序設備的工藝特點和相關的工藝、質量指標參數，進行各生產重要環節的工藝參數和設備運行參數等生產信息的在線監測和分析，幫助企業實現生產過程中半成品工序、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，供應鏈的自動實時跟蹤，銷售及售后服務反饋，讓企業可實時掌握流程信息，并對企業業務進行監督管理。通過采用RFID技術，可極大提升航空制造業的水平與效率,并且通過建立智能化的倉庫,可以實時、及時的對倉庫中的物資材料進行檢查和核對,這對于降低人為因素造成的風險,控制材料發生成本也具有十分重要的作用，更可以進一步提升航空制造企業的經濟效益。

1.2在航空運營與維護的應用

1)航材管理

航材的品種、數量不斷增加，導致航材管理的難度增加，復雜度增加。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，勢必會對航空維修造成不利影響，屆時造成的惡性循環是很難彌補的。航材的存儲要控制在一個理想的限度內，航材太多勢必會導致航空公司的財務陷入一種混亂狀態，這將對航空事業的總體發展造成不利影響。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技術可實現航材的唯一標識，航材根據名稱、型號和機件號可以唯一確定一項航材，航材配備的 RFID 標簽具有唯一性，實現與航材的一一對應。首先應當通過 RFID 讀寫設備在標簽中錄入航材的名稱、型號、機件號、數量、存放位置等信息，最后在該航材包裝上安裝標簽，并將該標簽與存放位置標簽綁定，方便以后查找。實現航材的入庫管理、庫存管理、出庫管理。

2)維修管理

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

RFID技術可用于對機務維修工具的管理，實現工具管理的實時可視化。在工具入庫前粘貼輸入工具信息的電子標簽，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，就能完成所有工具的信息交換，可以在“工具多余物管理”方面發揮很大作用。

3)救生器材管理

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

達美航空從2011年起開始采用RFID技術進行試點應用。采用超高頻電子標簽，對十架波音757飛機進行管理。經過實際試用對比，達美航空得出如下數據：使用RFID技術前，每次查看氧氣發生器的日期必須重復打開座椅上方的面板，對整架飛機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技術后，配合專用的手持機，可以隔著面板直接讀取氧氣發生器上標簽內的信息，對于整架飛機的檢查只需一名工程師2分鐘時間即可完成。

1.3在機場管理的應用

1)機場行李物品管理

機場和航空公司正在致力于使用 RFID 來加強行李追蹤、分配和傳輸。與傳統的行李條碼化管理相比， RFID 行李管理系統可以遠距離讀取標簽，識別速度更快，結果更準確，使機場的行李處理系統能夠更準確地追蹤行李，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樞紐，同時也是Allegiant和西南航空公司最大的營運基地。McCarran國際機場也是美國首家使用RFID系統對全部的行李進行管理的機場。

圖2 機場行李物品管理

2)電子機票

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

3)機場內車輛監控指揮調度

基于GPS/BDS/GLONASS、RS、RFID、GIS、網絡技術和數據庫技術的場內車輛監控指揮調度系統，已在國內外大型機場得到廣泛的應用。

特別是RFID已成功應用于機場貨運管理，進而實現了對貨物的實時、準確、完整地記錄、追蹤，可以全面高效地加強從產品的生產、運輸到銷售等環節的管理，并提供各種完善易用的查詢、統計、數據分析等功能。每個貨物都可在網絡內部設置完整的信息，貨物追蹤和管理的內容、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用主要包括：機場安全防范管理、員工管理、道口車輛管理等。通過 RFID 技術能將黑名單中的人員在通過關卡時發出警告信號，并迅速指示此人的行李所在，以便管理人員能及時準確地找出行李做出相關的工作，更好地防止恐怖事件的發生。每張電子標簽皆有一組無法修改、獨立的編號，且經過專門的加密，可以管理傳感器和闖入偵查設備，例如新建、刪除、修改傳感器屬性和移動傳感器。機場可以根據每位工作人員的職位、身份對他們的活動范圍進行規范，然后把以上資料的電子標簽安放在員工的工作卡上。RFID 技術可識別該員工是否進入了沒被授權的區域內，以便對員工進行更好的管理。

2. 航空領域RFID技術標準化現狀

RFID基礎標準制定方面，目前主要由美國主導的國際標準(ISO/IEC)和EPC global兩大標準化組織，已經建立了一套相對完整的射頻識別標準體系，包括空口協議標準、協議一致性測試標準、標簽數據標準等。

航空領域,行業標準在 RFID 技術的實施過程中起著至關重要的作用。RFID針對航空領域最主要的通用標準是由航空運輸協會(ATA)制定的 ATA Spec 2000，適用于航材和可靠性數據交換協議。美國SAE也為航空領域RFID標簽的生產和檢測制定了AS5678 標準，這套標準規定標簽應當具備承受極端環境的能力，具體闡述了標簽的耐溫、耐壓、抗沖擊和耐腐蝕等性能。美國國防部所制定的針對RFID資產唯?識別標準(IUID)，要求成本超過5000美元的資產都要擁有永久的唯?標識，這?規定與ATA Spec2000同樣兼容。

我國民航RFID領域，也制定了MH/T 1025-2009《民用航空行李運輸無線RFID規范》，該標準規定了民用航空行李運輸無線RFID系統、標簽、讀寫器、編碼、安全的基本要求，適用于民用航空運輸企業的行李運輸服務。

整體上，航空領域RFID標準化方面，雖不太完善，但已有一定的基礎，可為相關應用的實施提供標準支撐。

3. 航空領域RFID應用的特殊性

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

抗金屬電子標簽

RFID應用上，沒有“千篇一律”的標簽,所以開發和生產各種用途的標簽是解決問題的關鍵。金屬物體對超高頻標簽性能的影響很大。抗金屬標簽是一種專門針對金屬物體而使用的標簽，也稱為金屬標簽、防金屬標或金屬附著型電子標簽。對于普通無源超高頻標簽,當其貼在金屬表面時,由于標簽天線的阻抗匹配、輻射效率、方向性都發生了改變標簽的讀取距離迅速降低,甚至難以被讀取。因此,需要對其進行特殊處理或采用特殊標簽,以使其可以在金屬表面應用。航空領域，特別是航空制造，需管控的物品一般都為金屬或復合材料，普通的RFID標簽不再適用，相應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簽天線設計方法[4]。

高容量電子標簽

RFID在快消等一般領域應用,電子標簽內存有96-bits，可擴大至內存512bits。512bits通常包含95個字符或120個數字，并不適用于航空領域的強制識別標準：

制造商CAGE代碼(MFR);

產品序列號(SER);

原始零件編號(PNO);

構造碼(UIC);

零部件說明(PDT);

制造日期(DMF);

國際商品代碼(ICC)。

航空領域則需要(1k-8k)bits的存儲量。當后臺系統不能確保與資產的隨時連接，或者管理者有不愿與外部機構分享的信息時，高容量 RFID 標簽體現出強烈的價值。航空和維護公司則可以進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，潛在地每年可節約上億美元。目前，空客每一架飛機所需標識的航空部件多達3000個，而其中2000個左右是 4kbits以上的高容量標簽。

4. 我國航空領域RFID技術應用

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

我國航空業正處于高速發展階段，行業內的信息化水平不夠，急需提高信息的識別和處理能力。應用RFID技術于航空領域，必將大大促進產業信息化，提高管理水平和效率。

5. 結論與展望

隨著RFID 技術的不斷進步，隨著軍民融合的深入推進，RFID 技術的應用成本會逐漸降低，RFID應用的障礙將越來越少，RFID在航空領域的應用將會越來越深入。

未來RFID技術和智能化技術的整合,將可以在航空制造、航空運維、航空安全、航空預警中發揮發揮重要作用，這對于進一步推動航空企業的技術發展,確保為顧客帶來更為安全通暢的環境,增強人們對于航空企業發展的信心,將產生十分重要的作用。