張 敏

(中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司 西安機(jī)車檢修段，陜西 西安710027)

隨著我國現(xiàn)代綜合交通裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，制造設(shè)備的種類、數(shù)量以及設(shè)備復(fù)雜度也隨之增加。與此同時(shí)，設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)工作也變得更加復(fù)雜，所需的維修工具數(shù)量和種類也不斷增加。在該種情況下，若維修工作人員對工具借還、保養(yǎng)不當(dāng)，不僅會造成其他相關(guān)維修工作無法進(jìn)行，也會使工具管理陷入混亂。傳統(tǒng)的工具管理方式主要通過人工登記的方式進(jìn)行管理，不僅效率低下，耗費(fèi)大量的人力。同時(shí)，也會出現(xiàn)工具登記遺漏、重復(fù)等問題[1-5]。

為此，本文設(shè)計(jì)了一種移動式智能工具車。該工具車集機(jī)械、電氣、軟件技術(shù)為一體，具有形跡管理、自動形成工具借還記錄、工具借出超期報(bào)警等特點(diǎn)。可以進(jìn)行工具集中化、自動化管理，即在生產(chǎn)現(xiàn)場放置智能工具柜，具有方便存放常用工具、自動存取、計(jì)算機(jī)管理的功能。以提高生產(chǎn)效率，減少工人存取、盤點(diǎn)的勞動量。對工具實(shí)施實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測，最大限度確保工具處于可控狀態(tài)，盡量減少工具遺失，從而降低由于工具失控原因而造成的事故。

1 工具車設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的移動式智能工具車[6-8]主要由柜體、平板電腦、身份識別單元、支架、滾輪等組成，如圖1所示。平板電腦用于可視化界面顯示以及觸控操作，其通過支架固定在柜體的頂部。柜體為多層抽屜，根據(jù)功能可劃分為控制抽屜和工具抽屜?？刂瞥閷蟽?nèi)設(shè)置有蓄電池和控制單元，控制單元、平板電腦與身份識別單元電聯(lián)接，其通過機(jī)械鎖鎖住，只有維修人員才可打開，蓄電池能夠滿足工具車8小時(shí)的移動工作需求；工具抽屜通過電控彈力鎖鎖定在柜體上，工具抽屜內(nèi)放置有若干工具，每個(gè)工具下方設(shè)置有接近開關(guān)，接近開關(guān)通過信號傳輸線與所述的控制單元電聯(lián)接。身份識別單元通過讀取IC卡信息，來識別使用者的信息。

圖1 智能移動工具車結(jié)構(gòu)示意圖

移動式智能工具車系統(tǒng)，采用自動識別、自動檢測、計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)管理員日常管理、工具借用、歸還管理、數(shù)據(jù)更新等日常管理功能。依照使用人員的使用權(quán)限及要求開啟電子鎖，在存、取工具后能自動形成工具借出、歸還記錄。計(jì)算機(jī)通過監(jiān)控IO控制模塊中工具放置槽的接觸開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)工具型號的自動識別。

1.1 硬件電路設(shè)計(jì)

移動智能工具車的硬件電路主要由主板、485模塊、繼電器模塊、傳感器、平板電腦、光敏開關(guān)等組成，如圖2所示。

圖2 移動智能工具車電路原理圖

按下平板電腦的開機(jī)按鈕，485模塊開始處于待機(jī)狀態(tài)，指示燈發(fā)光；光敏開關(guān)接收到485模塊發(fā)出指示燈光后開始工作，此時(shí)所有的設(shè)備均會處于正常通電狀態(tài)；平板電腦會在啟動后自動進(jìn)入智能工具車專用操作軟件，軟件數(shù)據(jù)庫開始與485模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，此后操作員可以開始存取、查詢等動作，智能工具車專用軟件開始正常工作；操作員通過點(diǎn)擊抽屜按鈕可查詢每層抽屜相對應(yīng)的工具，工具存在則界面顯示工具實(shí)物圖片，不存在則顯示灰色，并在此圖片上顯示借此工具人的工號、姓名、電話等信息，方便追蹤；操作員通過IC卡識別登錄后，可以正常借還工具；操作員點(diǎn)擊所需工具的抽屜按鈕，在點(diǎn)擊打開抽屜按鈕，動作會通過485模塊和IO主板進(jìn)行動作的數(shù)據(jù)傳輸，IO板接收到命令后開始工作，控制電磁鎖工作，自動彈開對應(yīng)抽屜，抽屜按鈕則顯示紅色，表示抽屜已彈開；操作員取走抽屜內(nèi)的工具后，通過傳感器反饋給操作系統(tǒng)，此時(shí)工具圖片顯示灰色，并顯示操作員的聯(lián)系信息，系統(tǒng)會自動生成數(shù)據(jù)庫，最后關(guān)閉抽屜。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

移動智能工具車的軟件工作流程，如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

首先是設(shè)備開啟，打開電源開關(guān)，并按下電腦的電源按鈕，工作指示燈亮起。經(jīng)過一段時(shí)間待電腦啟動完成，雙擊移動式智能工具車管理軟件圖標(biāo)，即設(shè)備開啟完畢。

然后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，根據(jù)需求設(shè)定操作員信息、系統(tǒng)提示時(shí)間和超期時(shí)間，并依據(jù)工具類別或抽屜編號設(shè)定工具位置信息。

之后工作人員刷卡，將能識別操作員身份的ID卡，放置于射頻閱讀口，如掃描成功，則會發(fā)出響聲，同時(shí)要求輸入密碼；電腦自動生成刷卡記錄；如操作員身份的ID卡識別失敗，則返回刷卡。

工作人員對存取工具位置尋找，依據(jù)設(shè)定的工具類別或存放抽屜編號在觸摸屏上查詢工具；然后依據(jù)查詢結(jié)果選擇工具，點(diǎn)擊打開工具所在的抽屜，并將工具放入與工具相對應(yīng)的存儲位置或取出所需的工具。一次可以取用、歸還同一抽屜內(nèi)的多件工具，同時(shí)記錄存、取信息；

最后，操作員在規(guī)定時(shí)限內(nèi)完成存、取工具后，關(guān)閉抽屜完成操作。超出規(guī)定時(shí)限工具柜自動發(fā)出報(bào)警并生成記錄，退出系統(tǒng)，返回刷卡界面。

1.3 工具車聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)

如圖4所示，若干臺通過無線局域網(wǎng)內(nèi)互聯(lián)的移動工具車，可組成智能工具使用管理系統(tǒng)。每臺車獨(dú)立操作使用，通過每臺車上的平板電腦可以查詢本車及其他車輛的工具在位及借出情況。管理者還可通過該無線局域網(wǎng)內(nèi)的終端設(shè)備實(shí)時(shí)掃描每臺移動車的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采集匯總并進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理與處理。此外，通過APP軟件，使用者可在手持移動終端設(shè)備上鍵入移動式工具車的編號進(jìn)行多條件分類精細(xì)查詢。

圖4 多臺工具車聯(lián)網(wǎng)示意圖

2 實(shí)驗(yàn)測試

本文對所設(shè)計(jì)的移動智能工具車進(jìn)行測試，其實(shí)物圖如圖5所示。

圖5 移動智能工具車實(shí)物圖

圖6為移動智能工具車可視化管理界面，其包括抽屜選擇菜單和工具選擇菜單。抽屜選擇菜單位于可視化管理界面的左端，表示軟件界面上顯示的是哪一層抽屜。顯示區(qū)域所在的抽屜層則采取不同顏色或高亮的顯示方式，以清楚的提醒使用者，并可通過觸摸的方式進(jìn)行抽屜更換。工具選擇菜單位于管理界面的右側(cè)，其采用工具實(shí)物照片顯示工具所在的區(qū)域，當(dāng)工具取走時(shí)則顯示空位，并顯示取走人的姓名和電話；當(dāng)工具歸還時(shí)，軟件界面中此工具的實(shí)物圖片又會重新顯示。圖中分別給出了工具在位時(shí)的示意和工具不在位顯示形式，該方式直觀、簡潔，便于用戶操作。

圖6 移動智能工具車可視化管理界面

3 結(jié)束語

針對目前現(xiàn)代綜合交通裝備制造與維修行業(yè)，在日常工器具管理使用中存在的人工效率低下、工器具遺漏嚴(yán)重、安全隱患失察、工器具狀態(tài)信息失控等諸多問題。同時(shí)降低了工器具的使用效率，缺乏對工器具狀態(tài)管理的控制，工器具的采購和更新缺乏大數(shù)據(jù)的信息支持，滿足不了對工器具標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管理的要求，文中開發(fā)設(shè)計(jì)了移動式智能工具車。其立足于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線WiFi技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了軟硬件相結(jié)合，以移動終端智能工具車為載體，專門管理日常工具的一款智能化移動工具車。其提供了工具入庫、出庫、盤點(diǎn)、統(tǒng)計(jì)查詢等功能模塊，可以滿足各類制造檢修場所工具倉儲管理者的需求，實(shí)現(xiàn)了工具管理的智能化。

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