RFID在汽車總裝車間的實(shí)踐分享

隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，汽車生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，中國(guó)的汽車工業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。為了提高汽車生產(chǎn)線管理水平，制造出更多更好的汽車，汽車生產(chǎn)過(guò)程中的信息采集、信息利用以及現(xiàn)場(chǎng)目標(biāo)產(chǎn)品的控制和跟蹤變得越來(lái)越重要。

在傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)中，通常只是通過(guò)手工錄入或者條碼技術(shù)采集信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的有效控制，并且信息利用率也非常低，管理人員無(wú)法及時(shí)、透明了解產(chǎn)線實(shí)際進(jìn)度。如今各車企汽車產(chǎn)品型號(hào)急劇增加，產(chǎn)品配置越來(lái)越精細(xì)復(fù)雜，為了在JIT（JUST IN TIME，準(zhǔn)時(shí)化）的生產(chǎn)模式下，通過(guò)信息化的手段改善生產(chǎn)線的管理水平，汽車生產(chǎn)線需要引入RFID技術(shù)。

RFID技術(shù)經(jīng)過(guò)近些年的不斷發(fā)展，技術(shù)日益成熟，硬件成本不斷降低。將RFID技術(shù)與現(xiàn)有的生產(chǎn)線管理執(zhí)行系統(tǒng)相結(jié)合，能為執(zhí)行系統(tǒng)提供快捷可靠的數(shù)據(jù)信息，有效提高汽車生產(chǎn)線的管理水平。本文結(jié)合漢思的落地案例對(duì)RFID在汽車總裝車間的應(yīng)用進(jìn)行分享。

漢思為某新能源車廠定制化開(kāi)發(fā)MES系統(tǒng)，本文主要結(jié)合總裝車間RFID與MES的集成進(jìn)行分享。

總裝車間需求

生產(chǎn)隊(duì)列生成

（1）MES系統(tǒng)根據(jù)車身在PBS的排序自動(dòng)生成隊(duì)列，并以此為生產(chǎn)隊(duì)列的基礎(chǔ)。車身在總裝內(nèi)飾線首工位上線后，MES系統(tǒng)需將其與生產(chǎn)隊(duì)列進(jìn)行匹配，同時(shí)將VIN（車身識(shí)別碼）寫(xiě)入到RFID標(biāo)簽，便于后續(xù)車輛的跟蹤，防錯(cuò)，生產(chǎn)指導(dǎo)等；

（2）線邊的設(shè)備（擰緊機(jī)，涂膠機(jī)，輪胎設(shè)備，座椅設(shè)備等）以及各裝配工位人員的操作，都將依據(jù)MES提供的生產(chǎn)隊(duì)列來(lái)完成。

車輛識(shí)別

（1）在總裝車間各條生產(chǎn)線首位（內(nèi)飾線，地盤(pán)線，最終線等）以及關(guān)鍵工位需要通過(guò)RFID對(duì)車輛進(jìn)行識(shí)別，能夠通過(guò)RFID信息查詢其完整的訂單信息；

（2）MES系統(tǒng)需要根據(jù)工廠實(shí)際布局建立完整的總裝工廠模型，根據(jù)識(shí)別到的車輛RFID信息，在各工位顯示屏上準(zhǔn)確的展示出當(dāng)前工位車輛信息及工位任務(wù)；

（3）RFID與MES的集成需要建立報(bào)警糾錯(cuò)機(jī)制，在車輛RFID識(shí)別失敗或與MES系統(tǒng)匹配失敗時(shí)，系統(tǒng)需要進(jìn)行報(bào)警并阻止車輛移動(dòng)。

AVI過(guò)點(diǎn)信息采集

MES需要將RFID在各站點(diǎn)的過(guò)點(diǎn)信息采集到數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)MES系統(tǒng)后臺(tái)的篩選處理后，實(shí)時(shí)展示到AVI站點(diǎn)的顯示器上，反饋當(dāng)前的生產(chǎn)進(jìn)度。

車輛查詢

MES系統(tǒng)將生產(chǎn)中的所有信息進(jìn)行了匯總處理，如車輛的訂單號(hào)、流水號(hào)、BOM信息、VIN碼、RFID過(guò)點(diǎn)信息、關(guān)鍵件批次號(hào)等。用戶可在MES客戶端根據(jù)這些信息進(jìn)行車輛的精確查詢。

總裝車間布局

該車廠總裝車間主線由內(nèi)飾線、底盤(pán)線和最終線構(gòu)成。漢思實(shí)施團(tuán)隊(duì)根據(jù)需求對(duì)RFID的功能布局如下：

圖.總裝車間硬件功能布局

車輛從內(nèi)飾一上線，在上線點(diǎn)需安裝RFID讀寫(xiě)裝置和RFID標(biāo)簽置放臺(tái)，將MES下發(fā)的VIN寫(xiě)入RFID標(biāo)簽，RFID標(biāo)簽將隨車到下線站點(diǎn)；在關(guān)鍵AVI站點(diǎn)（內(nèi)飾二上下線、底盤(pán)一上線、底盤(pán)二上線、底盤(pán)三上下線、最終一上線和最終二上線）只需安裝RFID讀取裝置，實(shí)時(shí)讀取過(guò)點(diǎn)車輛RFID標(biāo)簽信息，監(jiān)控車輛的生產(chǎn)進(jìn)度；最后在下線點(diǎn)，即最終二下線處需安裝RFID讀取裝置和RFID標(biāo)簽置放臺(tái)，成功讀取車輛在下線點(diǎn)的過(guò)點(diǎn)信息后，員工會(huì)將RFID進(jìn)行回收，進(jìn)行循環(huán)使用。RFID具體功能清單如下：

圖 總裝RFID功能清單

采用RFID技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)線管理，具體方式是利用RFID讀寫(xiě)器自動(dòng)或觸發(fā)式采集生產(chǎn)線上的RFID標(biāo)簽信息，通過(guò)以太網(wǎng)等方式將采集到的標(biāo)簽信息傳輸?shù)椒?wù)器后臺(tái)軟件系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析處理。

針對(duì)該車廠對(duì)總裝車間的需求，理論上對(duì)于高頻RFID和超高頻RFID都可以選用，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布局及工藝進(jìn)行了解以及漢思以往的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，決定選用超高頻RFID。

高頻RFID

工作頻率為13.56MHZ，讀寫(xiě)距離20CM左右。

相關(guān)硬件安裝示意圖如下：

圖 高頻RFID安裝位置

其局限性很明顯：

（1）標(biāo)簽與讀寫(xiě)器基本在其極限讀取距離工作，易漏讀；

（2）安裝調(diào)試難度大，后期維修極不方便；

（3）內(nèi)飾線、底盤(pán)線和最終線線體之間存在車輛換撬的環(huán)節(jié)，車輛VIN需要多次進(jìn)行讀取寫(xiě)入操作，中間環(huán)節(jié)過(guò)多，數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)巨大；

（4）底盤(pán)線需要懸空進(jìn)行零件裝配，高頻RFID沒(méi)有合適位置進(jìn)行安裝。

超高頻RFID

工作頻率為860MHZ-960 MHZ，讀寫(xiě)距離典型情況為4米?6米，最大可達(dá)10米以上。

相關(guān)硬件安裝圖如下：

圖.超高頻RFID安裝位置

圖.RFID標(biāo)簽隨車到底盤(pán)線

其優(yōu)勢(shì)巨大：

（1）可滿足不同讀寫(xiě)距離和安裝尺寸的需求，與載碼體實(shí)現(xiàn)高效快速的數(shù)據(jù)交換；

（2）支持動(dòng)態(tài)讀取，不受線體運(yùn)動(dòng)影響;

（3）載碼體可隨車流動(dòng)，信息傳遞可實(shí)現(xiàn)一碼到底，不受現(xiàn)場(chǎng)輸送形式切換(如由懸掛鏈轉(zhuǎn)到滑撬)的影響；

（4）靈活程度高，可避免大量的產(chǎn)線改造，設(shè)備更迭、維護(hù)更方便。

超高頻RFID能夠更好的適用于總裝生產(chǎn)線：

應(yīng)用架構(gòu)

圖.RFID基本架構(gòu)

超高頻RFID可通過(guò)TCP/IP協(xié)議直接集成在MES當(dāng)中，所有數(shù)據(jù)均可追溯。

實(shí)施要素

● 超高頻讀寫(xiě)器選型

（1）讀寫(xiě)器應(yīng)用場(chǎng)景。要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用場(chǎng)景在固定式讀寫(xiě)器和移動(dòng)便攜式讀寫(xiě)器中確定合適的設(shè)備類型；

（2）最大讀寫(xiě)距離。對(duì)于不同的讀寫(xiě)距離，設(shè)備選擇有著非常大的區(qū)別，主要體現(xiàn)于讀寫(xiě)器的最大工作頻率上。在總裝生產(chǎn)線上，要充分考慮到獲取車輛標(biāo)簽信息時(shí)，對(duì)車輛識(shí)別的距離范圍，該距離既不能過(guò)近而可能導(dǎo)致“群讀”現(xiàn)象，又不能過(guò)遠(yuǎn)而產(chǎn)生漏讀錯(cuò)讀現(xiàn)象；

（3）配置靈活度。在不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，需要對(duì)讀寫(xiě)器進(jìn)行不同方式的觸發(fā)調(diào)用，這就需要選用的讀寫(xiě)器本身要有一定的配置靈活度，支持不同程度的開(kāi)發(fā)調(diào)用，需要預(yù)留反饋接口、各數(shù)據(jù)調(diào)用接口等等。

（4）成本。要考慮讀寫(xiě)器的硬件價(jià)格、開(kāi)發(fā)工具的成本、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的隱性成本，以及產(chǎn)品投入使用后的維護(hù)成本；

（5）防護(hù)等級(jí)。較高的防護(hù)等級(jí)能夠保證讀寫(xiě)器在惡劣的行業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，保證其工作效率；

（6）供應(yīng)商實(shí)力和口碑?？诒墙⒃诋a(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)上的，選擇供應(yīng)商也需了解其產(chǎn)品的品質(zhì)和售后服務(wù)。

● 超高頻RFID標(biāo)簽選型

（1）標(biāo)簽儲(chǔ)存容量。根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存需要，再加上預(yù)留數(shù)據(jù)空間，來(lái)確定最終所需儲(chǔ)存容量；

（2）工作頻率。標(biāo)簽工作頻率需與所選讀寫(xiě)器相匹配；

（3）安裝方式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境，需選擇合適的安裝方式，安裝方式?jīng)Q定了選用標(biāo)簽的材料和外形；

（4）防護(hù)等級(jí)。較高的防護(hù)等級(jí)能夠保證標(biāo)簽在惡劣的行業(yè)環(huán)境中被穩(wěn)定的寫(xiě)入讀取。

● 安裝實(shí)施

漢思為該新能源車廠定制開(kāi)發(fā)的MES在集成RFID后，能夠更高效、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，對(duì)于生產(chǎn)效率有極大的提升，也更便于實(shí)現(xiàn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化和高效化。

相信隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，RFID技術(shù)在性能方面必將會(huì)有更大的提高，成本也將逐步降低，其安全隱患也將得到緩解。RFID技術(shù)必將成為汽車信息化制造的主流，從而推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。