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SIEMENS: 利用 RFID 技術(shù)創(chuàng)造更高效率 - RFID 技術(shù)在汽車行業(yè)內(nèi)應(yīng)用
作者：SIEMENS(中國）集團(tuán)
來源：RFID世界網(wǎng)
日期：2007-07-10 09:15:01
摘要：與其他行業(yè)相比，汽車廠商和零部件供應(yīng)商面臨的壓力更大：一方面，它們需要不斷降低成本；另一方面，它們還要保證自己的產(chǎn)品符合該行業(yè)尤為嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。射頻識別技術(shù)(RFID)可實現(xiàn)制造過程的分布式控制已經(jīng)不是什么新聞了，但是由于RFID系統(tǒng)的成就過去都集中在超高頻（UHF）領(lǐng)域，因而技術(shù)人員開始探索RFID在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用。
對于福特公司而言，僅靠一款“T型”車打天下的時代已經(jīng)過去了，競爭壓力越來越大，新車型、新技術(shù)（例如混合動力）層出不窮，質(zhì)量要求越來越高，客戶在汽車出廠前提出的越來越多的個性化要求使得零部件供應(yīng)商和汽車廠商之間的溝通必須更為準(zhǔn)確，工廠內(nèi)高效的自動化生產(chǎn)線和高度優(yōu)化的物流系統(tǒng)。而RFID技術(shù)則是迎接這一切挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。
RFID在制造過程中的控制作用
西門子作為汽車用RFID供應(yīng)商已經(jīng)有20多年的歷史了，RFID的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面。
一 是由于RFID系統(tǒng)通過無線電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因而在閱讀器和數(shù)據(jù)介質(zhì)（標(biāo)簽）之間看不到連接導(dǎo)線，這樣的話，即使數(shù)據(jù)介質(zhì)表面積累污物或安裝于保護(hù)外殼內(nèi)也不會妨礙系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。
由于RFID相對于光學(xué)系統(tǒng)（例如條碼或二維碼）的這種優(yōu)勢，因而可實現(xiàn)打印色標(biāo)的自動識別。 當(dāng)溫度超過200 °C需要對RFID標(biāo)簽采取保護(hù)性措施時，可采用專門的陶瓷－塑料外殼對其加以保護(hù)。即使在色標(biāo)制作過程中墨噴的多點少點也沒有關(guān)系。RFID相對于光學(xué)色標(biāo)的第二個優(yōu)勢是數(shù)據(jù)介質(zhì)可多次重復(fù)使用，而打印而成的條碼則只能使用一次。
由于RFID標(biāo)簽的存儲能力很大（高達(dá)32Kbyte），因而可用它來部署分布式自動化控制架構(gòu)，從而大大降低集中數(shù)據(jù)管理的成本。在使用時，可將RFID標(biāo)簽單獨貼于某一車輛或物體上利用盡可能多的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程處理。在生產(chǎn)過程中，這些數(shù)據(jù)可被單獨讀取，并由可編程邏輯控制器（比如Simatic S7）直接進(jìn)行處理。雖然產(chǎn)品數(shù)據(jù)仍然存儲于后臺的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，但是通過將最為重要的數(shù)據(jù)單獨存儲于RFID介質(zhì)內(nèi)卻可以減少數(shù)據(jù)庫的訪問量從而降低其工作負(fù)荷。
該技術(shù)很早就已經(jīng)被眾多世界知名的汽車生產(chǎn)廠商所采用。例如德國的Dürr Systems公司，該公司是一家著名的汽車涂裝和烘干設(shè)備制造商，它利用RFID系統(tǒng)來控制噴涂機(jī)器人和浸泡車間等等。這種RFID標(biāo)簽除了耐高溫以外，還有一個主要優(yōu)勢是可存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
RFID技術(shù)幫助Dürr公司實現(xiàn)了高度靈活的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使這家總部位于斯圖加特的公司獲得了很大成功：世界上百分之六十的涂裝車間來自于該公司。通過Dürr公司，西門子的RFID系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了大眾和通用等多家汽車廠商的生產(chǎn)車間內(nèi)。
內(nèi)部物流：將正確的貨物在正確的時間送達(dá)正確的地點
但是RFID不僅僅能夠幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程——工廠的內(nèi)部物流也會大大從該項技術(shù)中受益。在這一方面，我們所要作的是要把正確的物件以正確的數(shù)量在正確的時間內(nèi)輸送至正確的地點——這些物件包括集裝箱、生產(chǎn)工具、原材料、半成品等等。一旦發(fā)生錯誤，將不可避免的（至少部分的）造成停產(chǎn)事故，舉個例子來說，如果找不到相關(guān)工件的運(yùn)送工具，是無法生產(chǎn)相應(yīng)的汽車的。再者，為了降低資金的占用率，此類工件的庫存也不能過多，而解決內(nèi)部物流系統(tǒng)內(nèi)存在的此類矛盾則是汽車廠商面臨的主要挑戰(zhàn)。
寶馬集團(tuán)位于慕尼黑的1.1工廠是成功應(yīng)對這一挑戰(zhàn)例子
在制成品供貨方面，寶馬也同樣依靠了RFID系統(tǒng)，尤其在位于生產(chǎn)區(qū)和出貨區(qū)之間的中間地帶，可靠到的找到提貨車輛所在的位置成為按期交貨的重要保證之一，畢竟，如果車在戶外被雪所覆蓋或者停車時無意中記錯了停車場號碼，要在茫茫車海中找出專門為某一位客戶定制的車輛談何容易？而這正是寶馬在其位于德國各地的生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)采用Moby R射頻識別定位系統(tǒng)的原因。
該系統(tǒng)將一個有源RFID標(biāo)簽貼于車輛的后視鏡上，標(biāo)簽每隔4分鐘發(fā)射一次信號（圖3），安裝于車輛存放區(qū)域各處的天線在接收到該無線信號后，通過與時間信息相比對，可以準(zhǔn)確的查找車輛存放的位置。寶馬的工作人員只需按動按鈕就可以通過屏幕確定車輛所在的準(zhǔn)確位置。通過該套裝置，使得寶馬朝著自己確定的全球所有工廠交貨期準(zhǔn)確率達(dá)到95 %的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。
讓EPC在汽車行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用成為現(xiàn)實
近年來，新的RFID產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。
最近，由于使用了UHF頻段信號，RFID系統(tǒng)的智能標(biāo)簽成本降到只有幾歐分，信號的作用距離也得以提高（可達(dá)10米左右），從而吸引了汽車生產(chǎn)廠商的目光。汽車廠商可以讓零部件供應(yīng)商將RFID標(biāo)簽貼在所供貨物上，對整個供應(yīng)鏈進(jìn)行透明化管理，這樣作效率高、成本低，例如可以確定送貨車輛是否因為意外事件而耽誤了送貨時間。如果生產(chǎn)計劃人員提前知道了該信息，可及時采取應(yīng)對措施，避免造成停產(chǎn)事故。為此，在每個輸送單元（例如托盤）離開零部件供應(yīng)商駐地時，都需要配備一個RFID智能標(biāo)簽，這樣通過送貨車輛的GPS相關(guān)數(shù)據(jù)即可百分之百的確定貨物所處的位置。
有了該系統(tǒng)，汽車制造廠本身也可以以全自動方式對送來的貨物進(jìn)行檢測。比如，工廠內(nèi)可安裝Simatic RF600射頻識別系統(tǒng)對各送貨單元進(jìn)行檢測，利用軟件將閱讀器獲取的RFID數(shù)據(jù)與送貨單據(jù)相比對，如有問題可立即發(fā)現(xiàn)。
該過程中所用軟件的作用很大，因為供應(yīng)鏈中由于使用了RFID系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的信息。為此，西門子通過多級數(shù)據(jù)過濾器和處理規(guī)則將RFID系統(tǒng)與Simatic IT制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）進(jìn)行了集成，其目的在于通過對RFID進(jìn)行最大程度上的遠(yuǎn)程處理，降低集中控制和規(guī)劃組件的負(fù)荷。Simatic射頻管理器（RF Manager）與檢測層緊密合作，過濾多種讀取操作，收集并壓縮RFID數(shù)據(jù)。隨后，數(shù)據(jù)被送往Simatic IT生產(chǎn)建模器（Production Modeler），該組件允許使用圖形編輯器定義處理規(guī)則，例如定義一旦出現(xiàn)問題時采取何種措施。最后，處理結(jié)果將被送至不同的MES應(yīng)用程序和企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)。
目前，有好幾家汽車廠商都在搞RFID試點項目，以檢驗RFID技術(shù)在該行業(yè)供應(yīng)鏈中的作用——并取得了積極的成果。
在物流專家看來，電子產(chǎn)品代碼(EPC)的作用同樣非常重要，因為有了它，即使車輛離開工廠再長的時間也可以進(jìn)行準(zhǔn)確識別。并且計劃使用RFID標(biāo)簽作為電子銘牌，以自動確定車輛身份——不需要任何手工操作，從而避免了輸入錯誤或造假的可能性。其應(yīng)用范圍包括從服務(wù)到產(chǎn)品保修處理再到車輛的循環(huán)利用。
西門子——擁有20多年RFID系統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)驗的可靠合作伙伴
20多年來，西門子一直是RFID系統(tǒng)的供應(yīng)商，供應(yīng)的對象不僅僅是汽車行業(yè)。西門子作為技術(shù)領(lǐng)先的自動化控制系統(tǒng)供應(yīng)商，擁有完善的RFID產(chǎn)品，包括：標(biāo)簽、閱讀器以及生產(chǎn)和物流應(yīng)用軟件。在世界各地，以Moby和Simatic RF名字使用的RFID系統(tǒng)有30多萬套，它們的主要特點是可完全集成到自動化環(huán)境中，可直接連接Simatic S7系列控制器以及Simatic IT MES解決方案，所有這一切令RFID技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用變得輕松自如。
Contact Siemens AG
Email: info.rfid@siemens.com
RFID在制造過程中的控制作用
西門子作為汽車用RFID供應(yīng)商已經(jīng)有20多年的歷史了，RFID的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面。
一 是由于RFID系統(tǒng)通過無線電信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因而在閱讀器和數(shù)據(jù)介質(zhì)（標(biāo)簽）之間看不到連接導(dǎo)線，這樣的話，即使數(shù)據(jù)介質(zhì)表面積累污物或安裝于保護(hù)外殼內(nèi)也不會妨礙系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。
由于RFID相對于光學(xué)系統(tǒng)（例如條碼或二維碼）的這種優(yōu)勢，因而可實現(xiàn)打印色標(biāo)的自動識別。 當(dāng)溫度超過200 °C需要對RFID標(biāo)簽采取保護(hù)性措施時，可采用專門的陶瓷－塑料外殼對其加以保護(hù)。即使在色標(biāo)制作過程中墨噴的多點少點也沒有關(guān)系。RFID相對于光學(xué)色標(biāo)的第二個優(yōu)勢是數(shù)據(jù)介質(zhì)可多次重復(fù)使用，而打印而成的條碼則只能使用一次。
由于RFID標(biāo)簽的存儲能力很大（高達(dá)32Kbyte），因而可用它來部署分布式自動化控制架構(gòu)，從而大大降低集中數(shù)據(jù)管理的成本。在使用時，可將RFID標(biāo)簽單獨貼于某一車輛或物體上利用盡可能多的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程處理。在生產(chǎn)過程中，這些數(shù)據(jù)可被單獨讀取，并由可編程邏輯控制器（比如Simatic S7）直接進(jìn)行處理。雖然產(chǎn)品數(shù)據(jù)仍然存儲于后臺的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，但是通過將最為重要的數(shù)據(jù)單獨存儲于RFID介質(zhì)內(nèi)卻可以減少數(shù)據(jù)庫的訪問量從而降低其工作負(fù)荷。
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在制造過程或生產(chǎn)線開始時，首先給每個工件輸送裝置配以RFID標(biāo)簽，并以適合某一特定車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。在每道工序內(nèi)，該數(shù)據(jù)被PLC以遠(yuǎn)程方式讀取和處理完成相應(yīng)的操作。隨后，在工件進(jìn)入下一道工序前，PLC將質(zhì)量數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息寫入RFID標(biāo)簽。由于RFID標(biāo)簽在整個制造過程結(jié)束后仍可重新使用，因而該過程被稱為閉環(huán)應(yīng)用。在系統(tǒng)頻率和存儲能力允許的條件下，還可以使用千兆赫級高端RFID系統(tǒng)，例如Moby U，存儲能力可高達(dá)32 Kbyte。該技術(shù)很早就已經(jīng)被眾多世界知名的汽車生產(chǎn)廠商所采用。例如德國的Dürr Systems公司，該公司是一家著名的汽車涂裝和烘干設(shè)備制造商，它利用RFID系統(tǒng)來控制噴涂機(jī)器人和浸泡車間等等。這種RFID標(biāo)簽除了耐高溫以外，還有一個主要優(yōu)勢是可存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
RFID技術(shù)幫助Dürr公司實現(xiàn)了高度靈活的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使這家總部位于斯圖加特的公司獲得了很大成功：世界上百分之六十的涂裝車間來自于該公司。通過Dürr公司，西門子的RFID系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了大眾和通用等多家汽車廠商的生產(chǎn)車間內(nèi)。
內(nèi)部物流：將正確的貨物在正確的時間送達(dá)正確的地點
但是RFID不僅僅能夠幫助優(yōu)化生產(chǎn)流程——工廠的內(nèi)部物流也會大大從該項技術(shù)中受益。在這一方面，我們所要作的是要把正確的物件以正確的數(shù)量在正確的時間內(nèi)輸送至正確的地點——這些物件包括集裝箱、生產(chǎn)工具、原材料、半成品等等。一旦發(fā)生錯誤，將不可避免的（至少部分的）造成停產(chǎn)事故，舉個例子來說，如果找不到相關(guān)工件的運(yùn)送工具，是無法生產(chǎn)相應(yīng)的汽車的。再者，為了降低資金的占用率，此類工件的庫存也不能過多，而解決內(nèi)部物流系統(tǒng)內(nèi)存在的此類矛盾則是汽車廠商面臨的主要挑戰(zhàn)。
寶馬集團(tuán)位于慕尼黑的1.1工廠是成功應(yīng)對這一挑戰(zhàn)例子
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它利用RFID系統(tǒng)來控制噴涂機(jī)器人和浸泡車間等等（資料來源：Dürr AG）
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寶馬集團(tuán)依靠西門子的Moby D射頻識別系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤的完成對導(dǎo)線束的全自動識別——包括從貨物運(yùn)抵工廠到立即進(jìn)行倉儲再到車輛安裝整個過程。
在制成品供貨方面，寶馬也同樣依靠了RFID系統(tǒng)，尤其在位于生產(chǎn)區(qū)和出貨區(qū)之間的中間地帶，可靠到的找到提貨車輛所在的位置成為按期交貨的重要保證之一，畢竟，如果車在戶外被雪所覆蓋或者停車時無意中記錯了停車場號碼，要在茫茫車海中找出專門為某一位客戶定制的車輛談何容易？而這正是寶馬在其位于德國各地的生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)采用Moby R射頻識別定位系統(tǒng)的原因。
該系統(tǒng)將一個有源RFID標(biāo)簽貼于車輛的后視鏡上，標(biāo)簽每隔4分鐘發(fā)射一次信號（圖3），安裝于車輛存放區(qū)域各處的天線在接收到該無線信號后，通過與時間信息相比對，可以準(zhǔn)確的查找車輛存放的位置。寶馬的工作人員只需按動按鈕就可以通過屏幕確定車輛所在的準(zhǔn)確位置。通過該套裝置，使得寶馬朝著自己確定的全球所有工廠交貨期準(zhǔn)確率達(dá)到95 %的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。
讓EPC在汽車行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用成為現(xiàn)實
近年來，新的RFID產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。
最近，由于使用了UHF頻段信號，RFID系統(tǒng)的智能標(biāo)簽成本降到只有幾歐分，信號的作用距離也得以提高（可達(dá)10米左右），從而吸引了汽車生產(chǎn)廠商的目光。汽車廠商可以讓零部件供應(yīng)商將RFID標(biāo)簽貼在所供貨物上，對整個供應(yīng)鏈進(jìn)行透明化管理，這樣作效率高、成本低，例如可以確定送貨車輛是否因為意外事件而耽誤了送貨時間。如果生產(chǎn)計劃人員提前知道了該信息，可及時采取應(yīng)對措施，避免造成停產(chǎn)事故。為此，在每個輸送單元（例如托盤）離開零部件供應(yīng)商駐地時，都需要配備一個RFID智能標(biāo)簽，這樣通過送貨車輛的GPS相關(guān)數(shù)據(jù)即可百分之百的確定貨物所處的位置。
有了該系統(tǒng)，汽車制造廠本身也可以以全自動方式對送來的貨物進(jìn)行檢測。比如，工廠內(nèi)可安裝Simatic RF600射頻識別系統(tǒng)對各送貨單元進(jìn)行檢測，利用軟件將閱讀器獲取的RFID數(shù)據(jù)與送貨單據(jù)相比對，如有問題可立即發(fā)現(xiàn)。
該過程中所用軟件的作用很大，因為供應(yīng)鏈中由于使用了RFID系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的信息。為此，西門子通過多級數(shù)據(jù)過濾器和處理規(guī)則將RFID系統(tǒng)與Simatic IT制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）進(jìn)行了集成，其目的在于通過對RFID進(jìn)行最大程度上的遠(yuǎn)程處理，降低集中控制和規(guī)劃組件的負(fù)荷。Simatic射頻管理器（RF Manager）與檢測層緊密合作，過濾多種讀取操作，收集并壓縮RFID數(shù)據(jù)。隨后，數(shù)據(jù)被送往Simatic IT生產(chǎn)建模器（Production Modeler），該組件允許使用圖形編輯器定義處理規(guī)則，例如定義一旦出現(xiàn)問題時采取何種措施。最后，處理結(jié)果將被送至不同的MES應(yīng)用程序和企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)系統(tǒng)。
目前，有好幾家汽車廠商都在搞RFID試點項目，以檢驗RFID技術(shù)在該行業(yè)供應(yīng)鏈中的作用——并取得了積極的成果。
在物流專家看來，電子產(chǎn)品代碼(EPC)的作用同樣非常重要，因為有了它，即使車輛離開工廠再長的時間也可以進(jìn)行準(zhǔn)確識別。并且計劃使用RFID標(biāo)簽作為電子銘牌，以自動確定車輛身份——不需要任何手工操作，從而避免了輸入錯誤或造假的可能性。其應(yīng)用范圍包括從服務(wù)到產(chǎn)品保修處理再到車輛的循環(huán)利用。
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RFID技術(shù)對物流流程的優(yōu)化：實際貨物流與數(shù)據(jù)流時刻同步
西門子——擁有20多年RFID系統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)驗的可靠合作伙伴
20多年來，西門子一直是RFID系統(tǒng)的供應(yīng)商，供應(yīng)的對象不僅僅是汽車行業(yè)。西門子作為技術(shù)領(lǐng)先的自動化控制系統(tǒng)供應(yīng)商，擁有完善的RFID產(chǎn)品，包括：標(biāo)簽、閱讀器以及生產(chǎn)和物流應(yīng)用軟件。在世界各地，以Moby和Simatic RF名字使用的RFID系統(tǒng)有30多萬套，它們的主要特點是可完全集成到自動化環(huán)境中，可直接連接Simatic S7系列控制器以及Simatic IT MES解決方案，所有這一切令RFID技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用變得輕松自如。
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