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基于RFID技術的汽車制造工業系統解決方案
文章出處:兆麟條碼RFID
發表時間：2017-07-18 15:22
一、方案背景
目前汽車行業信息化程度良莠不齊，有些信息化程度很高，有些則剛剛處于起步狀態，有些甚至仍然沿用完全手工操作記錄的方式。但所有企業都希望能夠建立識別系統來幫助整個企業的管理提升到一定的水平，整個物流環節的效率能夠提高，差錯率能夠降低。雖然各個企業大都建立了自己的ERP系統，但每個企業都存在信息系統各自為政，信息孤島情況嚴重，而且信息化程度嚴重的不一致，我們國內企業的信息化狀況尤其落后。可是每個企業對信息化建設的投入卻都是長期的，對識別系統建立的迫切性渴望性非常強烈。
汽車零部件工業是汽車工業的重要組成部分，是保證汽車工業長期穩定發展的基礎。經過近幾年的發展，汽車配件配套市場達2000億元，維修市場達600億元。不僅形成了一定的經濟規模，汽車質量水平也有了很大提高。汽車零部件隨著汽車的國產化的帶動，初步形成比較完整成熟的零部件配套體系。
二、方案概述
RFID（無線射頻識別）是近年來迅速發展的一種快速識別技術，通過對被識別物體的無接觸識別獲取資料信息，與傳統條形碼技術相比，具有數據容量大、無接觸識別、保存時間長、耐污適應惡劣環境等特點，被廣泛應用于各行業。
與其他行業相比，汽車廠商和零部件供應商面臨的壓力更大：一方面，他們需要不斷降低成本；另一方面，他們還要保證自己的產品符合該行業尤為嚴格的質量標準。近年來，汽車制造商在供應鏈管理系統上花費了他們大量的IT預算，目的是實現透明與靈活的供應鏈。RFID技術在物料與產品跟蹤上的作用，將對汽車供應鏈產生積極的影響，通過部署RFID系統，可實現供應鏈過程的可視化管理和制造過程的分布式控制。
典型的RFID自動識別系統由以下幾部分組成：數據載體，讀/寫單元和接口模塊，接口模塊以總線方式或串口通訊方式與PLC、PC等控制單元相連。
三、系統設計
在企業車間現場建立統一中心數據庫，作為物品流通的信息平臺，以便于整體規范管理。在工業環節利用RFID技術為每一個在制品零部件賦予一個識別編號（ID），也就是該部件在信息網絡中的名字，通過RFID 技術，將生產狀態，庫存情況映射到信息網絡中，登記在現場中心數據庫里，在傳送到信息體系中（如ERP，MRP）等。
四、系統操作流程
RFID在汽車工業系統中的應用主要包括車體識別與跟蹤管理、零部件與固定資產的跟蹤管理、整車的物流管理等方面：
4.1整車生產中的車體跟蹤識別
車體識別系統（AVI）主要是指在汽車各類生產線上實時采集生產數據、質量監控數據等信息，傳送給物料管理、生產調度、質量保證以及其他相關各部門，更好地實現對原材料供應、生產調度、銷售服務、質量監控以及整車的終身質量跟蹤等功能。在RFID技術應用前，存儲車體信息的主要是條形碼，采用條碼識別方式的優點是配置靈活、系統成本較低。但由于車身信息都存儲在PLC或PMC數據庫里，所以，對網絡通信的速率、可靠性等要求很高，要求有高性能的PLC、大容量的數據庫和高速度的PMC主機。
采用RFID系統后，電子標簽一般被放在載有車體的滑橇上，自始至終隨工件運行，形成了一個隨車體移動的數據，成為在整個生產流程中隨身攜帶數據庫的“智能車體”。根據工藝及生產管理需要，可在涂裝車間出入口處、工件物流的分岔處、重要的工藝過程（如噴漆室、烘干室、儲存區等）入口處設置讀/寫器。讀/寫站主要由工件位置檢測開關、標簽讀/寫裝置、通信接口模塊和人機界面所組成。基本過程為：檢測開關檢測到車體到位信號后，讀/寫裝置開始自動讀取安裝在滑橇上的標簽中所存儲的數據，并將數據發送給PLC，同時顯示在人機界面上；通過PLC上傳給車間生產過程監控系統PMC進行進一步的處理和運算，從而實現對整個車間工件物流的跟蹤和生產過程控制。在生產線上采用RFID技術，不需要所有的讀/寫裝裝置都和主數據庫通信，因此與主數據庫通信的失敗不會導致生產的停止。經過工位后，還可以向標簽寫入數據，因此，RFID在車體識別系統中的應用也越來越多。
4.2零部件與資產的跟蹤管理
汽車由大量的零部件組成，做好零部件跟蹤管理可以提高物流管理與質量管理水平。現在的零件跟蹤主要是通過兩種方法，一是標簽貼在零件本身，稱為硬鏈接。典型的例子是RFID用于輪胎的跟蹤管理，這種零部件一般都具有高價值、安全性要求及零部件間容易混淆等特點，采用RFID可以有效地識別與跟蹤零部件。二是將標簽貼在零件的包裝或運送架上。后者可以減少RFID的使用費用。但需要在已貼標簽的RFID集裝箱和集裝箱中的零件之間保持數據庫上的鏈接，這種方法被稱為軟鏈接或軟跟蹤。
4.3整車物流管理
在RFID標簽中寫有車輛智能電子標簽，可以實現整車物流信息化管理，幫助解決整車生產、庫存管理和銷售管理等方面的問題。車輛識別代號（VIN）是車輛流通中的身份證，這個標識號可以被寫入嵌在汽車內的RFID標簽中，實現汽車電子數字牌照管理。通過讀取車輛智能電子標簽存儲信息，大大提高了車輛信息的準確度和工作效率，解決了在汽車售后服務、產品跟蹤、質量追溯等方面的問題。
4.4在汽車供應鏈全過程中的應用
RFID技術正在突破工廠內的限制，實現在汽車供應鏈全過程上的應用，豐田汽車正在計劃建立這樣一個跟蹤車輛供應鏈全過程的系統。在第一階段通過重復使用的標簽在裝配車間來監控車輛，到第二階段，他們使用了可以拋棄的紙制RFID標簽，用來跟蹤零部件與整車，并在其配送中心實現了車輛的跟蹤管理。第三階段，豐田正在計劃將RFID用于零售領域，RFID將被永久保留在車上，并在整個生命周期上得到使用，RFID上的信息將包括顧客信息，以及原始的生產數據。
此外，RFID還可以用作零部件的防偽標識，例如在輪胎、發動機、安全氣囊、傳動軸等零部件上植入電子標簽，利用其加密和自動識別功能，區別假冒的零部件，保障消費者合法權益。我們還在嘗試使用RFID管理車輛壓縮天然氣車輛氣瓶，將RFID標簽貼在氣瓶上，標簽上存儲有關氣瓶生產廠家、氣瓶時間、充氣次數等信息，監控汽瓶的使用，及時收回過期氣瓶，減少使用環節中的潛在危險。
4.5實施效益
4.5.1 防差錯管理
在裝配流水線上應用射頻技術以盡可能大量地生產用戶定制的汽車，是基于用戶提出的要求式樣而生產的，用戶可以從上萬種內部和外部選項中選定自己所需車的顏色、引擎型號還有輪胎式樣等要求，這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的汽車、如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。在裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻標簽，該射頻標簽上可帶有詳細的汽車所需的所有要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置處能毫不出錯地完成裝配任務。
4.5.2 倉庫管理
零配件管理：建立完整的供應商交貨品質記錄和批次信息：對每個供應商依據電子看版進入企業的零部件可以進行標簽記錄，了解其型號，類型，批次，生產日期等，進行入庫、出庫管理。
4.5.3 生產線的實時監控
對產品進入總裝車間到整車終檢整個生產過程進行RFID跟蹤管理。
4.5.4 成本控制
利用現代物流理論改進汽車零部件、整車倉儲，節約成本，節省企業中各車間的生產、臨時庫存的浪費。
4.5.5 產品追溯
我國正式實行汽車召回制度，對產品追溯提出了更高的要求。產品追溯要求有詳細的生產現場記錄，包括生產、質量、物料各個方面。
根據RFID標簽信息可以實時查詢到該車在總裝車間各關鍵工位的生產制造信息，如生產時間、操作工、檢驗員、批次、系列號、質量數據、工藝數據、測試數據等，并了解制造流程的信息，如返修及處理結果等。
根據RFID標簽信息，可以查詢該車在重要工位的質量信息，包括缺陷數據和計量數據，以及工位的過程能力等各類數據；
根據RFID標簽信息，可以追溯該車重要件和安全件的質量信息、主要配套件生產商信息、安裝的具體細節等相關信息；
根據產品信息可以追溯到產品批次和關鍵部件批次等信息，找出同批次的其他產品；向上可追蹤至材料、組件，向下可追蹤至終端用戶。
4.5.6 缺陷管理
整車生產以裝配為主，涉及大量的部件（包括廠內自制件和外協件），在裝配過程中難免發生各種缺陷，有來自部件的，有在本工序產生的，也有上道工序產生的。為了提高質量，降低返修率，需要對每一輛車的缺陷進行實時監控，實時記錄，及時采取措施。
五、主要設備部署
電子標簽
超高頻手持終端
RFID固定讀寫器
目前汽車行業信息化程度良莠不齊，有些信息化程度很高，有些則剛剛處于起步狀態，有些甚至仍然沿用完全手工操作記錄的方式。但所有企業都希望能夠建立識別系統來幫助整個企業的管理提升到一定的水平，整個物流環節的效率能夠提高，差錯率能夠降低。雖然各個企業大都建立了自己的ERP系統，但每個企業都存在信息系統各自為政，信息孤島情況嚴重，而且信息化程度嚴重的不一致，我們國內企業的信息化狀況尤其落后。可是每個企業對信息化建設的投入卻都是長期的，對識別系統建立的迫切性渴望性非常強烈。
汽車零部件工業是汽車工業的重要組成部分，是保證汽車工業長期穩定發展的基礎。經過近幾年的發展，汽車配件配套市場達2000億元，維修市場達600億元。不僅形成了一定的經濟規模，汽車質量水平也有了很大提高。汽車零部件隨著汽車的國產化的帶動，初步形成比較完整成熟的零部件配套體系。
二、方案概述
RFID（無線射頻識別）是近年來迅速發展的一種快速識別技術，通過對被識別物體的無接觸識別獲取資料信息，與傳統條形碼技術相比，具有數據容量大、無接觸識別、保存時間長、耐污適應惡劣環境等特點，被廣泛應用于各行業。
與其他行業相比，汽車廠商和零部件供應商面臨的壓力更大：一方面，他們需要不斷降低成本；另一方面，他們還要保證自己的產品符合該行業尤為嚴格的質量標準。近年來，汽車制造商在供應鏈管理系統上花費了他們大量的IT預算，目的是實現透明與靈活的供應鏈。RFID技術在物料與產品跟蹤上的作用，將對汽車供應鏈產生積極的影響，通過部署RFID系統，可實現供應鏈過程的可視化管理和制造過程的分布式控制。
典型的RFID自動識別系統由以下幾部分組成：數據載體，讀/寫單元和接口模塊，接口模塊以總線方式或串口通訊方式與PLC、PC等控制單元相連。
三、系統設計
在企業車間現場建立統一中心數據庫，作為物品流通的信息平臺，以便于整體規范管理。在工業環節利用RFID技術為每一個在制品零部件賦予一個識別編號（ID），也就是該部件在信息網絡中的名字，通過RFID 技術，將生產狀態，庫存情況映射到信息網絡中，登記在現場中心數據庫里，在傳送到信息體系中（如ERP，MRP）等。
四、系統操作流程
RFID在汽車工業系統中的應用主要包括車體識別與跟蹤管理、零部件與固定資產的跟蹤管理、整車的物流管理等方面：
4.1整車生產中的車體跟蹤識別
車體識別系統（AVI）主要是指在汽車各類生產線上實時采集生產數據、質量監控數據等信息，傳送給物料管理、生產調度、質量保證以及其他相關各部門，更好地實現對原材料供應、生產調度、銷售服務、質量監控以及整車的終身質量跟蹤等功能。在RFID技術應用前，存儲車體信息的主要是條形碼，采用條碼識別方式的優點是配置靈活、系統成本較低。但由于車身信息都存儲在PLC或PMC數據庫里，所以，對網絡通信的速率、可靠性等要求很高，要求有高性能的PLC、大容量的數據庫和高速度的PMC主機。
采用RFID系統后，電子標簽一般被放在載有車體的滑橇上，自始至終隨工件運行，形成了一個隨車體移動的數據，成為在整個生產流程中隨身攜帶數據庫的“智能車體”。根據工藝及生產管理需要，可在涂裝車間出入口處、工件物流的分岔處、重要的工藝過程（如噴漆室、烘干室、儲存區等）入口處設置讀/寫器。讀/寫站主要由工件位置檢測開關、標簽讀/寫裝置、通信接口模塊和人機界面所組成。基本過程為：檢測開關檢測到車體到位信號后，讀/寫裝置開始自動讀取安裝在滑橇上的標簽中所存儲的數據，并將數據發送給PLC，同時顯示在人機界面上；通過PLC上傳給車間生產過程監控系統PMC進行進一步的處理和運算，從而實現對整個車間工件物流的跟蹤和生產過程控制。在生產線上采用RFID技術，不需要所有的讀/寫裝裝置都和主數據庫通信，因此與主數據庫通信的失敗不會導致生產的停止。經過工位后，還可以向標簽寫入數據，因此，RFID在車體識別系統中的應用也越來越多。
4.2零部件與資產的跟蹤管理
汽車由大量的零部件組成，做好零部件跟蹤管理可以提高物流管理與質量管理水平。現在的零件跟蹤主要是通過兩種方法，一是標簽貼在零件本身，稱為硬鏈接。典型的例子是RFID用于輪胎的跟蹤管理，這種零部件一般都具有高價值、安全性要求及零部件間容易混淆等特點，采用RFID可以有效地識別與跟蹤零部件。二是將標簽貼在零件的包裝或運送架上。后者可以減少RFID的使用費用。但需要在已貼標簽的RFID集裝箱和集裝箱中的零件之間保持數據庫上的鏈接，這種方法被稱為軟鏈接或軟跟蹤。
4.3整車物流管理
在RFID標簽中寫有車輛智能電子標簽，可以實現整車物流信息化管理，幫助解決整車生產、庫存管理和銷售管理等方面的問題。車輛識別代號（VIN）是車輛流通中的身份證，這個標識號可以被寫入嵌在汽車內的RFID標簽中，實現汽車電子數字牌照管理。通過讀取車輛智能電子標簽存儲信息，大大提高了車輛信息的準確度和工作效率，解決了在汽車售后服務、產品跟蹤、質量追溯等方面的問題。
4.4在汽車供應鏈全過程中的應用
RFID技術正在突破工廠內的限制，實現在汽車供應鏈全過程上的應用，豐田汽車正在計劃建立這樣一個跟蹤車輛供應鏈全過程的系統。在第一階段通過重復使用的標簽在裝配車間來監控車輛，到第二階段，他們使用了可以拋棄的紙制RFID標簽，用來跟蹤零部件與整車，并在其配送中心實現了車輛的跟蹤管理。第三階段，豐田正在計劃將RFID用于零售領域，RFID將被永久保留在車上，并在整個生命周期上得到使用，RFID上的信息將包括顧客信息，以及原始的生產數據。
此外，RFID還可以用作零部件的防偽標識，例如在輪胎、發動機、安全氣囊、傳動軸等零部件上植入電子標簽，利用其加密和自動識別功能，區別假冒的零部件，保障消費者合法權益。我們還在嘗試使用RFID管理車輛壓縮天然氣車輛氣瓶，將RFID標簽貼在氣瓶上，標簽上存儲有關氣瓶生產廠家、氣瓶時間、充氣次數等信息，監控汽瓶的使用，及時收回過期氣瓶，減少使用環節中的潛在危險。
4.5實施效益
4.5.1 防差錯管理
在裝配流水線上應用射頻技術以盡可能大量地生產用戶定制的汽車，是基于用戶提出的要求式樣而生產的，用戶可以從上萬種內部和外部選項中選定自己所需車的顏色、引擎型號還有輪胎式樣等要求，這樣一來，汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的汽車、如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。在裝配流水線上配有RFID系統，使用可重復使用的射頻標簽，該射頻標簽上可帶有詳細的汽車所需的所有要求，在每個工作點處都有讀寫器，這樣可以保證汽車在各個流水線位置處能毫不出錯地完成裝配任務。
4.5.2 倉庫管理
零配件管理：建立完整的供應商交貨品質記錄和批次信息：對每個供應商依據電子看版進入企業的零部件可以進行標簽記錄，了解其型號，類型，批次，生產日期等，進行入庫、出庫管理。
4.5.3 生產線的實時監控
對產品進入總裝車間到整車終檢整個生產過程進行RFID跟蹤管理。
4.5.4 成本控制
利用現代物流理論改進汽車零部件、整車倉儲，節約成本，節省企業中各車間的生產、臨時庫存的浪費。
4.5.5 產品追溯
我國正式實行汽車召回制度，對產品追溯提出了更高的要求。產品追溯要求有詳細的生產現場記錄，包括生產、質量、物料各個方面。
根據RFID標簽信息可以實時查詢到該車在總裝車間各關鍵工位的生產制造信息，如生產時間、操作工、檢驗員、批次、系列號、質量數據、工藝數據、測試數據等，并了解制造流程的信息，如返修及處理結果等。
根據RFID標簽信息，可以查詢該車在重要工位的質量信息，包括缺陷數據和計量數據，以及工位的過程能力等各類數據；
根據RFID標簽信息，可以追溯該車重要件和安全件的質量信息、主要配套件生產商信息、安裝的具體細節等相關信息；
根據產品信息可以追溯到產品批次和關鍵部件批次等信息，找出同批次的其他產品；向上可追蹤至材料、組件，向下可追蹤至終端用戶。
4.5.6 缺陷管理
整車生產以裝配為主，涉及大量的部件（包括廠內自制件和外協件），在裝配過程中難免發生各種缺陷，有來自部件的，有在本工序產生的，也有上道工序產生的。為了提高質量，降低返修率，需要對每一輛車的缺陷進行實時監控，實時記錄，及時采取措施。
五、主要設備部署
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