基于RFID的汽車制造執(zhí)行系統(tǒng)設計方案

RFID(RadioFrequencyIdentification)是一種非接觸式的自動識別技術，它利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別的目的，識別工作無須人工干預，具有數(shù)據存儲量大、可讀寫、非接觸、識別距離遠、識別速度快、保密性好、穿透性強、壽命長、環(huán)境適應性好以及能同時識別多標簽等優(yōu)點，并且可工作于各種惡劣環(huán)境。

　　在離散制造業(yè)中，生產車間作為產品制造的中心場所、成品物流和供應物流的起訖節(jié)點，車間的制造能力和其內部物流能力對企業(yè)的生產能力起到了決定性的作用。制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem，MES)作為承接ERP(EnterpriseResourceSystem，企業(yè)資源計劃)系統(tǒng)、協(xié)調SCM(SupplyChainManagement，供應鏈管理)系統(tǒng)、調度底層生產控制系統(tǒng)的樞紐，在車間生產過程中起到了重要的作用。激烈的市場競爭對現(xiàn)代制造業(yè)提出了進一步的要求，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：少量多種類的生產模式，不斷縮短的生產周期，對客戶多變需求的及時響應。這些都要求現(xiàn)代制造業(yè)具備更高的自動化和信息化程度。研究應用RFID技術，探索重組企業(yè)信息流，更大限度地發(fā)揮我國制造業(yè)現(xiàn)有資源優(yōu)勢，推動企業(yè)技術進步及傳統(tǒng)制造業(yè)的升級換代的可行方案與模式，已成為當務之急。而將RFID技術融入MES系統(tǒng)之中，必定是促進傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展升級的眾多途徑之一。

　　1系統(tǒng)需求分析

　　作為離散工業(yè)生產中的典型情況，汽車的裝配生產活動具有以下特征：生產過程并行且異步，設備功能冗余度大，控制量相互獨立，生產資源管理復雜，在生產過程中的零部件處于離散狀態(tài)，車輛的生產制造主要通過物理加工和組裝來實現(xiàn)。

　　本文結合安徽省某汽車生產企業(yè)具體情況，對RFID技術在汽車總裝線上的應用模式進行研究。

　　該企業(yè)目前汽車總裝生產線上主要使用的是條碼技術，工位員工采取手動方式掃描車身VIN碼和零部件條碼進行車輛跟蹤和裝配信息采集，整個采集過程耗時相對較大。當遭遇條碼損壞、沾染污漬無法識別時，員工需手工輸入車輛VIN碼或零部件碼，出錯率高，耗時長，難以加快生產節(jié)拍。生產現(xiàn)場可視化程度有待提高，需要為工人提供實時準確的裝配指導，杜絕漏裝錯裝現(xiàn)象的發(fā)生，對生產線車輛的裝配情況也需要實時監(jiān)控。物料消耗信息反饋不及時，難以實現(xiàn)生產物料的實時拉動，導致生產物料庫存過多，影響資金流動。缺少對員工和其裝配零部件的關聯(lián)管理，導致在追溯因為人工操作導致的質量問題時難以將責任落實到人。

　　RFID技術不只是條碼技術的簡單替換，它在離散制造業(yè)中的應用將改變離散制造企業(yè)的生產經營方式。由于RFID技術具有前文所述的諸多優(yōu)勢，用其取代條形碼在汽車生產線上對車輛進行標識和跟蹤，整個過程無人工干預，可以在極大程度上降低工人的勞動強度和出錯率。現(xiàn)今已經可以利用RFID技術來實現(xiàn)自動、高速、有效的記錄，降低操作員的勞動強度，從而提高了產品下線合格率。

　　將RFID技術應用于汽車制造業(yè)，融入到MES系統(tǒng)中，可提升生產過程的管理與控制水平，有效地跟蹤、管理和控制生產所需的包括物料、設備、人力等資源；與上層管理系統(tǒng)結合，可合理地調度、管理這些資源，提高制造競爭力，改善生產組織、縮短生產周期、減少在制品數(shù)量，提高產品的質量和降低人力資源消耗。對于發(fā)展離散制造業(yè)生產制造系統(tǒng)模式和應用解決方案、提高制造過程可視化監(jiān)控與產品質量追蹤水平、促進制造行業(yè)RFID技術應用標準規(guī)范形成、帶動我國RFID技術產業(yè)化發(fā)展等方面具有重要的理論意義和應用價值。

　　2系統(tǒng)目標

　　基于以上需求分析，提出以下系統(tǒng)總目標：充分利用RFID的技術優(yōu)勢，結合總裝車間MES系統(tǒng)，解決企業(yè)現(xiàn)行ERP系統(tǒng)的計劃層與車間現(xiàn)場自動化系統(tǒng)過程控制層之間、LES(LogisticExecutionSystem，物流執(zhí)行系統(tǒng))車間內部物流層面和MES系統(tǒng)生產控制層之間、車輛質量追溯系統(tǒng)和原有MES系統(tǒng)之間信息和管理的斷層問題，實現(xiàn)制造和質量的可視化和數(shù)字化管理。具體分解為以下幾個子目標：

　?。?）將RFID技術與生產線調度系統(tǒng)進行結合，在生產線調度自動化的基礎上實現(xiàn)生產線調度智能化。

　?。?）將RFID技術與融入生產車間的裝配工位之中，利用RFID標簽標識零部件進行數(shù)據采集，時刻掌握生產線物料消耗信息，無延遲拉動供應物流，進一步滿足JIT供貨模式的需求；對重要部件進行安裝記錄，為質量追溯系統(tǒng)提供翔實可靠的數(shù)據支持。

　　（3）將RFID技術與現(xiàn)場可視化系統(tǒng)相結合，向工位工人提供實時準確的裝配指導。

　?。?）將RFID技術與車間人員管理系統(tǒng)和質量追溯系統(tǒng)相結合，除了實現(xiàn)人員管理的功能，還可以對裝配操作進行記錄，實現(xiàn)裝配責任落實到人。

　　3RFID技術在汽車總裝線上的應用方案

　　應用方案中共涉及到高頻（13.56MHz）超高頻（915MHz）兩種不同類型的RFID標簽，所選擇的RFID標簽規(guī)格如表1、表2所示。