RFID在汽車總裝車間的實踐分享

隨著我國汽車市場的蓬勃發(fā)展，汽車生產(chǎn)企業(yè)的競爭日益激烈，中國的汽車工業(yè)得到了長足的發(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)過程中的信息采集、信息利用以及現(xiàn)場目標產(chǎn)品的控制和跟蹤變得越來越重要。

在傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)中，通常只是通過手工錄入或者條碼技術(shù)采集信息，無法實現(xiàn)實時的有效控制，并且信息利用率也非常低，管理人員無法及時、透明了解產(chǎn)線實際進度。如今各車企汽車產(chǎn)品型號急劇增加，產(chǎn)品配置越來越精細復雜，為了在JIT（JUST IN TIME，準時化）的生產(chǎn)模式下，通過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RFID在汽車總裝車間的應(yīng)用進行分享。

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

總裝車間需求

生產(chǎn)隊列生成

（1）MES系統(tǒng)根據(jù)車身在PBS的排序自動生成隊列，并以此為生產(chǎn)隊列的基礎(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)隊列進行匹配，同時將VIN（車身識別碼）寫入到RFID標簽，便于后續(xù)車輛的跟蹤，防錯，生產(chǎn)指導等；

（2）線邊的設(shè)備（擰緊機，涂膠機，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)隊列來完成。

車輛識別

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

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

（3）RFID與MES的集成需要建立報警糾錯機制，在車輛RFID識別失敗或與MES系統(tǒng)匹配失敗時，系統(tǒng)需要進行報警并阻止車輛移動。

AVI過點信息采集

MES需要將RFID在各站點的過點信息采集到數(shù)據(jù)庫，通過MES系統(tǒng)后臺的篩選處理后，實時展示到AVI站點的顯示器上，反饋當前的生產(chǎn)進度。

車輛查詢

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

總裝車間布局

該車廠總裝車間主線由內(nèi)飾線、底盤線和最終線構(gòu)成。漢思實施團隊根據(jù)需求對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，在上線點需安裝RFID讀寫裝置和RFID標簽置放臺，將MES下發(fā)的VIN寫入RFID標簽，RFID標簽將隨車到下線站點；在關(guān)鍵AVI站點（內(nèi)飾二上下線、底盤一上線、底盤二上線、底盤三上下線、最終一上線和最終二上線）只需安裝RFID讀取裝置，實時讀取過點車輛RFID標簽信息，監(jiān)控車輛的生產(chǎn)進度；最后在下線點，即最終二下線處需安裝RFID讀取裝置和RFID標簽置放臺，成功讀取車輛在下線點的過點信息后，員工會將RFID進行回收，進行循環(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)進行生產(chǎn)線管理，具體方式是利用RFID讀寫器自動或觸發(fā)式采集生產(chǎn)線上的RFID標簽信息，通過以太網(wǎng)等方式將采集到的標簽信息傳輸?shù)椒?wù)器后臺軟件系統(tǒng)進行進一步的數(shù)據(jù)分析處理。

針對該車廠對總裝車間的需求，理論上對于高頻RFID和超高頻RFID都可以選用，但對現(xiàn)場布局及工藝進行了解以及漢思以往的項目實施經(jīng)驗，決定選用超高頻RFID。

高頻RFID

工作頻率為13.56MHZ，讀寫距離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）標簽與讀寫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需要多次進行讀取寫入操作，中間環(huán)節(jié)過多，數(shù)據(jù)丟失風險巨大；

（4）底盤線需要懸空進行零件裝配，高頻RFID沒有合適位置進行安裝。

超高頻RFID

工作頻率為860MHZ-960 MHZ，讀寫距離典型情況為4米?6米，最大可達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標簽隨車到底盤線

其優(yōu)勢巨大：

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

（2）支持動態(tài)讀取，不受線體運動影響;

（3）載碼體可隨車流動，信息傳遞可實現(xiàn)一碼到底，不受現(xiàn)場輸送形式切換(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TCP/IP協(xié)議直接集成在MES當中，所有數(shù)據(jù)均可追溯。

實施要素

● 超高頻讀寫器選型

（1）讀寫器應(yīng)用場景。要根據(jù)現(xiàn)場使用場景在固定式讀寫器和移動便攜式讀寫器中確定合適的設(shè)備類型；

（2）最大讀寫距離。對于不同的讀寫距離，設(shè)備選擇有著非常大的區(qū)別，主要體現(xiàn)于讀寫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簽信息時，對車輛識別的距離范圍，該距離既不能過近而可能導致“群讀”現(xiàn)象，又不能過遠而產(chǎn)生漏讀錯讀現(xiàn)象；

（3）配置靈活度。在不同的業(yè)務(wù)場景，需要對讀寫器進行不同方式的觸發(fā)調(diào)用，這就需要選用的讀寫器本身要有一定的配置靈活度，支持不同程度的開發(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。要考慮讀寫器的硬件價格、開發(fā)工具的成本、應(yīng)用軟件開發(fā)過程中的隱性成本，以及產(chǎn)品投入使用后的維護成本；

（5）防護等級。較高的防護等級能夠保證讀寫器在惡劣的行業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運行，保證其工作效率；

（6）供應(yīng)商實力和口碑?？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標簽選型

（1）標簽儲存容量。根據(jù)實際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)儲存需要，再加上預(yù)留數(shù)據(jù)空間，來確定最終所需儲存容量；

（2）工作頻率。標簽工作頻率需與所選讀寫器相匹配；

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

（4）防護等級。較高的防護等級能夠保證標簽在惡劣的行業(yè)環(huán)境中被穩(wěn)定的寫入讀取。

● 安裝實施

漢思為該新能源車廠定制開發(fā)的MES在集成RFID后，能夠更高效、準確地進行數(shù)據(jù)采集和處理，對于生產(chǎn)效率有極大的提升，也更便于實現(xiàn)管理的標準化和高效化。

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，從而推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。