汽車制造企業(yè)RFID生產線管理系統(tǒng)成功應用案例

　　1. RFID系統(tǒng)簡介 

　　RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預。RFID的應用系統(tǒng)具有非接觸，工作距離遠，精度高，信息收集處理自動快捷及環(huán)境適應性好等一系列優(yōu)點，不僅能取代傳統(tǒng)的手工錄入方式，大大提升企業(yè)的運營效率，更由于其先進的自動識別功能，能輕易地實現(xiàn)原先人工難以完成的任務，為提高企業(yè)競爭優(yōu)勢，增強企業(yè)核心競爭力提供有力的支持。

　　最基本的RFID系統(tǒng)由以下三部分組成，原理如圖1-1所示：
　　標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象； 
　　讀寫器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式； 
　　天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。 

圖1-1：RFID系統(tǒng)原理圖 

　　電子標簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，在實際應用中，電子標簽附著在待識別物體的表面。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別物體的目的。通常讀寫器與計算機相連，所讀取的標簽信息被傳送到計算機上進行下一步處理。RFID信息處理系統(tǒng)（即后臺應用支撐軟件）整合由讀寫器收集到的標簽數(shù)據(jù)。

　　2. 現(xiàn)狀與需求分析

　　2.1 現(xiàn)狀分析

　　公司客車廠分焊裝、涂裝、總裝、完檢4個車間，車間面積約15000平方米。
　　目前，生產線信息的采集采用人工采集、手工輸入的方式。
　　人工采集、手工輸入的方式準確性不足，存在一定的錯誤率。
　　手工輸入只能定時進行，導致生產計劃按周計劃、月計劃提交，不能精確到日。
　　系統(tǒng)中生產數(shù)據(jù)無法實時更新，滯后情況嚴重，不利于生產流的順利進行，制約了產能的進一步提高。

　　2.2 需求分析 

　　根據(jù)以上現(xiàn)狀分析，我公司提出以下RFID解決方案：

　　用1000個耐高溫、防腐蝕RFID抗金屬標簽（做成可循環(huán)利用的形式）對各車間生產線上的車輛進行一對一的標識管理。

　　執(zhí)行每批生產任務之前需在生產線管理系統(tǒng)中利用電子標簽發(fā)卡器對各標簽的信息進行初始化，標簽所對應的信息應包括：生產線編碼、產品編碼、訂單號、狀態(tài)位置、計劃號、產品順序號、VIN信息等。

　　標簽使用鉚釘或其他方式固定于生產線上的車輛上，在車輛經過完檢工序后，將標簽取下便于下次重復使用。

　　在焊裝車間的焊接上線點、外蒙上線點、焊接下線點分別設置一臺超高頻RFID讀寫器，用于對進入焊裝車間生產線的車輛進行信息采集，并將信息通過以太網絡實時回傳至后臺管理系統(tǒng)。

　　在涂裝車間的涂裝上線點、涂裝下線點分別設置一臺超高頻RFID讀寫器，用于對進入涂裝車間生產線的車輛進行信息采集，并將信息通過以太網絡實時回傳至后臺管理系統(tǒng)。

　　在總裝車間的總裝上線點、總裝下線點、交檢點分別設置一臺超高頻RFID讀寫器，用于對進入涂裝車間生產線的車輛進行信息采集，并將信息通過以太網絡實時回傳至后臺管理系統(tǒng)。

　　在完檢車間的合格點設置一臺超高頻RFID讀寫器，用于對進入完檢車間的車輛進行信息采集，并將信息通過以太網絡實時回傳至后臺管理系統(tǒng)。

　　RFID生產管理系統(tǒng)需與現(xiàn)有ERP系統(tǒng)進行接口。

　　3. 系統(tǒng)組成與原理
　　
　　3.1 系統(tǒng)組成 

　　RFID生產線管理系統(tǒng)（MES）主要由基礎硬件網絡平臺、硬件接口平臺、管理軟件平臺、ERP系統(tǒng)接口平臺等組成，如圖3-1所示。

圖3-1：RFID生產線管理系統(tǒng)組成結構圖

　　基礎硬件網絡平臺：現(xiàn)場信息采集點讀寫器設備及其與后臺管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸網絡。 
　　硬件接口平臺：MES軟件中負責硬件控制管理、硬件數(shù)據(jù)采集的部分。 
　　管理軟件平臺：MES軟件中負責所有與生產執(zhí)行管理相關的業(yè)務處理，是MES系統(tǒng)的核心部分。 
　　ERP系統(tǒng)接口平臺：MES軟件中負責與ERP系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換的部分。

圖3-2：RFID生產線管理系統(tǒng)拓撲圖

　　3.2 系統(tǒng)原理

　　如圖3-3所示，在焊裝車間的焊接上線點、外蒙上線點、焊接下線點，涂裝車間的涂裝上線點、涂裝下線點，總裝車間的總裝上線點、總裝下線點、交檢點，完檢車間的合格點分別設置一臺超高頻RFID讀寫器，用于對生產線上的車輛信息進行自動采集。

圖3-3：RFID生產線管理系統(tǒng)原理示意圖

　　當貼附有電子標簽的汽車經過生產線信息采集點時，讀寫器自動采集到該汽車電子標簽的信息，并將該信息實時傳送至后臺管理系統(tǒng)中。后臺管理系統(tǒng)根據(jù)這些實時數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)對整個生產線進行各種管理。

　　4. 系統(tǒng)功能
　　本系統(tǒng)包括以下幾部分功能：

　　4.1 生產管理

　　根據(jù)生產訂單安排投產計劃，包括生產訂單導入、訂單統(tǒng)計和狀況信息拋轉、生產任務分解，任務自動指派等
　　根據(jù)投產計劃制作、發(fā)放電子標簽
　　各車間生產線采集點車輛數(shù)據(jù)采集，采集得到的數(shù)據(jù)包括：生產線編碼、產品編碼、訂單號、狀態(tài)位置、計劃號、產品順序號、VIN信息等
　　采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時傳輸至后臺管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產過程中所有操作信息都能由系統(tǒng)實時記錄下來

　　4.2 統(tǒng)計分析

　　通過數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)學分析、數(shù)據(jù)挖掘等方法，得到企業(yè)所需要的各種數(shù)據(jù)：產線即時產量、工序產出率、設備和人員的作業(yè)狀況等
　　自動產生柏拉圖、直方圖、Xbar圖等各類質量報表、圖表和報告，并反饋到在線系統(tǒng)進行性能分析和提高
　　具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)的報表和查詢功能，為高層管理人員的決策提供支持
　　
　　4.3 系統(tǒng)管理

　　系統(tǒng)的備份和恢復機制
　　系統(tǒng)操作日志
　　操作人員權限設置
　　采集終端配置與控制
　　ERP系統(tǒng)接口規(guī)則
　　數(shù)據(jù)初始化

　　4.4 數(shù)據(jù)接口

　　從現(xiàn)有ERP系統(tǒng)中獲取工程數(shù)據(jù)，為MES系統(tǒng)提供WIP信息
　　為現(xiàn)有ERP系統(tǒng)提供所需數(shù)據(jù)

　　5. 操作流程

圖5-1：操作流程圖

　　6. 設備簡介

　　6.1 硬件

　　超高頻RFID讀寫器

圖6-1：超高頻RFID讀寫器實物圖

　　內置7dBi圓極化天線，系統(tǒng)構建無需另外配置天線 
　　防雷、防水、防塵、抗干擾，適用于各種室內外應用場合
　　工作頻率：902–928 MHz（可根據(jù)需求定制）
　　空中接口標準：ISO 18000-6B/6C
　　最大穩(wěn)定讀取距離：大于等于12米
　　寫標簽距離：約為讀距離的1/3
　　數(shù)據(jù)速率：160kbps
　　工作模式：提供兩種工作模式（主從、觸發(fā)）
　　頻率模式：定頻/跳頻可選
　　通信接口：RS-232/485，RJ-45
　　IO接口：1路TTL輸入，1路TTL輸出
　　輸出功率：默認1W（30dBm），最大33 dBm，以1 dBm為間隔連續(xù)可調
　　升級：支持固件升級更新
　　電源：+6V，3A/DC 
　　適配器：110-220V/AC
　　尺寸：240mm×235mm×100mm
　　重量：約1.6kg
　　工作溫度：-20℃～+55℃
　　貯存溫度：-35℃～+70℃
　　濕度：20%～90%
　　防護等級：IP65
　　外殼材料：ABS
　　指示燈：3個
　　超高頻RFID發(fā)卡器

圖6-2：超高頻RFID發(fā)卡器實物圖

　　工作頻段：902–928 MHz（可根據(jù)需求定制）
　　空中接口標準支持：ISO/IEC-18000-6B、EPC C1G2（ISO 18000-6C）
　　讀取距離：0-1 m（與應用環(huán)境和標簽有關）
　　寫卡距離：0-0.5m(由讀寫器設置和標簽性能決定) 
　　天線：內置
　　通信接口：RJ-45/RS-232
　　電源：DC5V/5 A
　　功耗：小于9W(根據(jù)功率設定而變化) 
　　防塵防水等級：IP53
　　RFID抗金屬標簽

圖6-3：RFID抗金屬標簽實物圖

　　類型：無源，可讀寫
　　頻率：860~960MHz
　　芯片：ALIEN HIGGS2
　　芯片協(xié)議：EPC Class 1 Gen 2
　　EPC：96bits
　　工作溫度：-30℃~90℃
　　存儲溫度：-40℃~150℃
　　重量：20g
　　尺寸：95*25*3.7mm
　　防腐蝕：支持

　　6.2 軟件

　　硬件接口軟件
　　與讀寫器通信連接的建立、控制與拆除
　　讀寫器參數(shù)配置與控制
　　讀寫器數(shù)據(jù)的采集
　　管理軟件
　　采集得到數(shù)據(jù)的記錄與分析
　　生成各類質量報表、圖表和報告
　　現(xiàn)場數(shù)據(jù)的報表與查詢
　　系統(tǒng)的備份和恢復
　　系統(tǒng)操作日志 
　　操作人員權限設置 

圖6-5：管理軟件示意圖

　　ERP系統(tǒng)接口軟件
　　ERP系統(tǒng)接口規(guī)則定義與設置
　　從現(xiàn)有ERP系統(tǒng)中獲取工程數(shù)據(jù)，為MES系統(tǒng)提供WIP信息
　　為現(xiàn)有ERP系統(tǒng)提供所需數(shù)據(jù)

　　7. 項目實景圖 

　　目前，該系統(tǒng)已經在東風汽車公司成功應用。

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