飞机装配单元物料及工具管理系统设计.docx

          飞机装配单元物料及工具管理系统设计                    摘要：结合某型号飞机智能装配单元规划，为了提高装配现场管理质量，本文设计一套基于二维码识别的飞机装配单元物料工具管理系统该装配单元物料工具管理系统采用二维码识别技术，实现了物料、工具出入库的便捷管理测试表明，该系统的应用对飞机装配单元物料工具管理水平有了极大的提高关键字：管理系统；飞机装配单元；二维码识别；工具管理；物料管理1 引言对于飞机制造企业来说，装配过程中的物料、工具管理工作是影响其工作效率和装配质量的重要因素之一近年来，越来越多的航空企业已经意识到物料、工具管理的重要性，利用图像识别技术[1]、RFID技术等开发并应用了工具管理系统,然而这些研究更多集中在航空维修业中，在航空制造业中相应的研究较少在飞机装配过程中使到用的不仅仅是工具，还包括物料，即辅料和零件在装配过程中与工具相比，辅料和零件可定义为消耗品，管理办法也存在差异 智能装配单元是实现智能装配的基本生产单元，可以有效提高装配质量，其中所包含的管理模块需要实现辅料、零件、工具等的准时配送[2]为保证准时配送，需要开发配套的管理系统以实时获取辅料、零件、工具等的仓储信息，并对相应的辅料、零件、工具进行系统预约等操作，从而实现智能装配单元与管理系统的动态关联。

同时，传统的管理工作仍然采用纸质文件管理的模式，大大降低了生产效率，并会造成管理质量低等问题例如，对于出现的物料遗失等问题，处理效率低为了更好的解决生产现场的管理问题，条码技术得到了人们的广泛关注条码技术起源于上个世纪40年代，是在信息技术发展的基础上集编码、打印、数据采集、识别和处理技术于一体的系统条码是由一组规则排列的条、空及其字符组成的用于表示特定信息的图形标识符条码识别技术是在扫描阅读、光电转换、编码译出三个主要环节下实现对条码信息的识别[3]条码通常包括一维条形码和二维码条形码是按照设定的规则使宽度不同黑条与空白交叉平行排列形成包含一定信息的平行线图形标识符，主要由静区、起始字符、校验字符、终止字符组成[7]条形码由于其数据输入速度快、可靠性高、使用灵活、成本低等原因在仓储管理中应用广泛二维码又称二维条形码，相比于仅支持数字、字符编码的条形码，二维码支持包括数字、字符、汉字在内的单独及混合编码，因而包含的信息量更为丰富,且具有更强的容错纠错能力基于以上的优势，二维码与条形码已经在舰船管理、电力管理、图书管理等行业取得了广泛的应用为了解决飞机装配单元物料和工具管理问题，可以建立以二维码识别技术为基础的飞机装配单元物料工具管理系统，提高管理水平。

2 管理系统设计由于系统功能的复杂性，采用迭代式开发的方式完成系统开发，这种方式具有提高编程效率、接近真实需求、在早期环节高风险等优势基于需求分析完成飞机装配单元物料工具管理系统的设计，此系统采用4层构架，分别是数据层、应用层、界面层、终端层其系统架构如图1所示 图1管理系统架构数据层作为管理系统的底层，主要负责完成数据库的增、删、改、查等操作，保证数据的访问和存储应用层是数据层和界面层进行数据操作的桥梁，其利用封装的接口对界面层发送的数据请求进行响应，然后利用封装的接口对数据层完成相应的数据操作界面层作为用户直接使用的页面及展示的数据终端层包括用户访问系统的计算机、扫描设备、读卡设备、打印设备2.1 二维码识别设计条形码和二维码的选取是设计过程中必须考虑的问题，在初期对两者的数据结构进行了对比设计，其中工具类的条码结构设计如图2所示考虑到二维码及条形码在生产现场可能存在污染损伤问题，但条形码损污后的可读性差[4]，二维码的信息量远大于条形码，为了确保管理过程的流畅性，同时考虑到二维码信息容量大，最终选择二维码作为物料及工具信息承载的主体二维码采用QR Code编码方式当管理员将工具、物料的信息导入数据时，物料工具信息管理模块会根据导入的数据自动生成二维码，并存储在数据库中，并通过二维码打印设备完成打印。

图2 二维码与条形码信息结构对比对于条码信息的处理，系统遵从以下的步骤：使用扫描设备对二维码进行读取数据时，会将其包含的信息编译出，管理系统将得到的该工具的所有信息，系统根据工具信息进行精确地的零件查找，并完成出入库管理2.2 系统核心硬件选型及应用飞机装配单元物料工具管理系统的硬件主要包括条码扫描器、指纹识别设备、打印设备、计算机条码扫描器识别二维码和条形码，指纹识别设备用于识别使用者身份，打印设备用于打印物料管理报告其中，核心硬件为扫描设备，管理员或用户通过手持扫描设备读取相应的物料、工具信息，并完成相应的出入库和查询操作，其性能直接影响管理系统操作的稳定性本系统采用DataMan 8050型条码扫描器，该扫描器兼容性强，读取速度快，能够识别二维码和条形码，满足设计的使用要求其可识别条码如下表1所示表1 DataMan 8050型扫描器可识别条码可识别条码条形码Codebar, Code 39, Code 128, Code 93, Interleaved 2 of 5 , Pharma,GS1 DataBar, Postal, UPC/EAN/JAN, DataBar二维码Data MatrixTM, QR Code, microQR Code, RSS/CS, PDF 417, microPDF 417该型条码扫描器技术参数如表2所示。

表2 DataMan 8050型扫描器技术参数技术指标参数重量400g操作温度0~45℃存储温度-10~60℃最大数度95%防护等级IP65协议等级IEC 61340-5-1经过调试，COGNEX DataMan 8050型条码扫描器可以满足使用要求，在使用过程中性能稳定，其设备参数符合应用需求2.3系统功能模块设计系统功能模块的合理划分为并行开发提供了必要条件，同时也能贴合了用户的业务操作习惯，增强系统的实用性[5]该系统的模块主要包括基本信息管理模块、入库管理模块、出库管理模块、预约管理模块、记录查询与反馈模块1）基本信息管理模块：对管理员信息进行设置，并赋予相应的权限；对员工的信息进行配置和管理，实现仓库员工信息的增、删、改、查；对已入库的物料信息进行修改、删除、查询2）入库管理模块：完成物料的入库操作，入库操作又分为新增物料工具入库、使用或维修归还入库和入库故障标记，操作形式分为批量入库和单件入库3）出库管理模块：完成物料及工具的出库操作，工具类出库操作分为出库使用和出库维修，其中出库使用分为工具类出库使用和消耗类出库4）预约管理模块：使用人员可以通过预约申请到相关物料的优先使用；进行违约记录管理，生成违约记录单。

5）记录查询与反馈模块：通过查询物料使用记录，对使用过程中出现问题的相关责任人进行追责；对异常物料进行反馈，如超期未归还等2.4 系统业务流程设计物料工具管理系统的业务流程如图4所示图4 业务流程3 系统实现及测试图5 系统工具信息管理界面根据系统的需求分析、功能结构、数据库等的设计，使用java、vue.js技术对基于条码识别的飞机装配单元物料工具管理系统进行开发该物料仓库管理系统采用Spring MVC设计模式进行开发，数据库采用MySQL设计并完成对系统数据的管理开发完成的物料管理系统工具信息管理界面如图5所示对物料仓库管理系统进行系统测试，检验系统的应用效果及稳定性通过现场应用测试检验应用效果，测试方案为对500件随机物料分别使用传统手工管理和物料系统管理，针对测试结果进行对比分析，对比结果如表3所示表3 纸质管理与物料系统管理对比结果对500件物料出入库操作传统纸质管理物料管理系统入库时间/h1.60.3出库时间/h2.00.4盘点时间/h2.40.2盘点误差率1.4%0.20%从表3显示的结果可以看出，物料管理系统的应用使出入库时间分别降低了80.0%和81.25%，盘点时间和盘点误差率分别降低了91.7%和85.71%。

可以看出采用物料仓库管理系统与传统的纸质手工记录相比工作效率大幅提高，出错率显著降低测试表明，基于条码识别的物料仓库管理系统在实际的生产过程中对于仓库管理的效率有显著地提高在出入库管理过程中，需要人工干预的环节很少，出错率明显降低同时，在系统的指引下可以快速定位物料，为物料查询节约了时间最后，对于在使用过程中不当操作造成的物料损伤或浪费能够更好的溯源4 结束语本文将条码识别技术应用于飞机装配时物料仓库的管理中，设计了一套集基本信息管理、入库管理、出库管理、预约管理、日志查询等为一体的物料仓库管理系统，该系统利用条码识别技术对出入库操作进行了优化，减少了人工干预；由于系统设置了条形码和二维码双重识别机制，避免了条码污染损伤造成的操作延误等问题；通过查询能够快速定位物料，节约了查找时间；在盘点仓库过程中出现的物料损伤异常或消耗异常问题，可以通过查询使用日志进行溯源目前，仓库管理系统常常采用RFID技术，一方面考虑到较多的物料属于消耗品，另一方面考虑到成本等原因，因此本文的物料工具管理系统并没有使用RFID功能在此研究后可考虑开发基于条码与RFID的飞机装配工具仓库管理系统，可采用无线扫码技术与RFID技术结合突破时间与空间的限制，进一步提高工具管理效率，提高企业的仓库管理水平,解决只能在PC端进行仓库管理的弊端。

参考文献1. 毕杨,宋飞,王轩.一种航空维修工具智能管理系统的设计与实现[J].计算机技术与发展,2020,30(07):199-203.2. 王宇星,王星州,尚金秋.基于物联网的民航维修工具管理系统[J].航空维修与工程,2019(05):51-54.3. 刘英,谢家雨.智能化航空维修工具管理系统的研究[J].科技视界,2016(10):72+120.4. 李西宁,蒋博,支劭伟,王守川.飞机智能装配单元构建技术研究[J].航空制造技术,2018,61(Z1):62-67.5. 苏霆锋.基于条码识别的科技馆智能仓库管理系统的研究[J].信息系统工程,2020(03):42-43.  -全文完-。