基于RFID的汽車生產(chǎn)物流跟蹤管理系統(tǒng)分析與設(shè)計

　　伴隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化，汽車工業(yè)開放程度越來越高競爭越來越激烈C對于汽車制造企業(yè)來說為了提高競爭力，降低生產(chǎn)成本尤其是物流成本就顯得越來越重要。有數(shù)據(jù)顯示，歐美汽車制造企業(yè)的物流成本占銷售額的比例是8%左右，日本汽車廠商甚至可以達(dá)到5%，而我國汽車生產(chǎn)企業(yè)的物流成本普遍在15%以上可見，從我國汽車制造物流環(huán)節(jié)的成本有很大的降低空間。目前國內(nèi)汽車制造企業(yè)的物流信息化水平普遍不高，物流信息采集模式基本上是‘認(rèn)工+條碼泊勺方式。此方式有如下不可避免的缺陷;手工輸入方式錯誤率較高且效率低下;條碼數(shù)據(jù)包含信息量小不能及時反映產(chǎn)品需求變化信息;信息不能交互傳遞。因此要改善生產(chǎn)管理的效果，降低物流環(huán)節(jié)的成本，必須從根本的信息采集技術(shù)入手，從而改變生產(chǎn)過程中的信息傳遞方式.以提高物流信息化水平。本文針對現(xiàn)有生產(chǎn)物流中的信息采集方式和跟蹤管理方面存在的不足，提出基于RFID的物流跟蹤管理系統(tǒng)，充分利用RFID自動識別技術(shù)、JIT及MES的先進(jìn)管理理念與基本方法，通過車間生產(chǎn)物流信息的實時反饋進(jìn)行物流數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控加強(qiáng)車間物流控制，實現(xiàn)生產(chǎn)節(jié)拍、物流、信息流的同步，以降低汽車制造企業(yè)生產(chǎn)物流成本、提高綜合競爭力?；蛞苿拥奈矬w或人員的非接觸自動識別，與傳統(tǒng)的條碼自動識別技術(shù)相比有無可比擬的優(yōu)勢，如表1所示。

　　通過在物品上置入特制的微芯片(fRFD標(biāo)簽)，可以用來追蹤和管理幾乎所有的物理對象是物流管理及追蹤、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域信息化的重要手段之一。

　　RFD系統(tǒng)一般由標(biāo)簽、閱讀器和服務(wù)器系統(tǒng)三部分組成其工作原理是:閱讀器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號.當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域時，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標(biāo)簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送出自身編碼等信息;閱讀器接收到來自標(biāo)簽的載波信號對接收的信號進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計算機(jī)主機(jī)進(jìn)行處理:計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性針對不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作，如圖1所示。

　　系統(tǒng)總體描述

　　系統(tǒng)需求分析

　　基于對汽車生產(chǎn)線上沖壓、焊接、涂裝及總裝等車間的調(diào)研、分析、發(fā)現(xiàn)目前的基于條碼的物流信息采集方式大致有如下問題:

　　a)基千條碼的物流信息采集方式效率低下。雖然目前基干條碼的采集方式無論是從錄入速度、準(zhǔn)確性方面、均比人工輸入方式進(jìn)了一大步二但由于其技術(shù)本身的缺陷使該方式仍存在很大的不足，主要表現(xiàn)在可識別性因條碼標(biāo)簽表面的污染容易受到影響、仍需人工進(jìn)行操作、相當(dāng)干半自動化。在效率上以及人為因素影響方面均有進(jìn)一步改善的需要，尤其對于在物料配送過程中，對于大量的物料或盛具進(jìn)入現(xiàn)場時，條碼識別存在很大的難度，需要人工進(jìn)行干涉找到具體的標(biāo)簽。

　　b)條碼無法滿足區(qū)分批次及質(zhì)量等級的要求:為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、要求不同等級批次的原材料不能混合。事實上原材料還需經(jīng)過加工、包裝、貼標(biāo)簽等環(huán)節(jié)后保存在倉庫或臨時性倉庫、然后再運(yùn)到車間加工成半成品。為了使錯誤最小化以避免產(chǎn)品事故或損失，工人們需要去核對貼在原材料上面的標(biāo)簽。目前，在很多汽車制造企業(yè)中，所有這些操作均是由手工來完成的。由干工人很容易受到情緒、精神以及疲倦等因素的干擾錯誤很容易發(fā)生‘如將極好的原材料與過期的或是劣等的原材料混合在一起、這樣整個極好的批次就受到污染或降級，這是企業(yè)或者是客尸均不愿看到的:針對這種問題的處理條碼無能為力。

　　C)條碼的容量有限。由于條碼本身的容量有限不能記錄原材料、工位、工位負(fù)責(zé)人等相關(guān)信息所采取的信息相關(guān)技術(shù)容易導(dǎo)致記錄的不完全和數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一。當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的原材料有問題時不能及時查詢出同批次原材料的流向及供應(yīng)商的信息、當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有加工缺陷時，不能及時地查詢出相關(guān)工位負(fù)責(zé)人員。

　　基千以上分析，本文提出了基干RFID的物流跟蹤管理系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程中的物料和在制品信息進(jìn)行精確采集、整合、集成、分析和共享，為企業(yè)生產(chǎn)物資的管理與產(chǎn)品生命周期提供了基礎(chǔ)信息解決方案，同時系統(tǒng)的應(yīng)用和LJ2 P. CRM . 9CM等企業(yè)級系統(tǒng)形成良好的互補(bǔ)，有效地解決了ER P系統(tǒng)在物資和產(chǎn)品數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與實時輸入等方面的間題是實現(xiàn)企業(yè)整體信息化的樞紐信息系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　為了能夠低成本實現(xiàn)物流跟蹤管理系統(tǒng)、并且能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)存的企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫兼容于是采用了三層的體系結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、RFID閱讀器(固定式和手持式)、工作站、一定數(shù)量的應(yīng)用服務(wù)器、一臺RFID中間件服務(wù)器、一臺Web服務(wù)器和一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。持，實現(xiàn)物流作業(yè)信息的采集、分析、處理、發(fā)布、共享和利用物流信息的實時查詢與發(fā)布。

　　核心業(yè)務(wù)模塊

　　1)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊它依靠RFID DCS以及其他設(shè)備通信接口構(gòu)件與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行信息交互，同時給現(xiàn)場操作人員提供信息輸入接口，將相關(guān)的物流作業(yè)信息以及相關(guān)的生產(chǎn)制造信息全部收集在內(nèi)。數(shù)據(jù)輸入來源包括RFID系統(tǒng)、人事系統(tǒng)江位對應(yīng)及工作時間〕質(zhì)量檢驗系統(tǒng)、產(chǎn)品在各工作站的生產(chǎn)信息日志文件、人員輸入等。

　　2)庫存管理模塊包括入庫管理、在庫管理、出庫管理三個環(huán)節(jié)入庫管理主要負(fù)責(zé)檢驗核對到庫物料的質(zhì)量和數(shù)量并安排到相應(yīng)的庫位在庫管理主要負(fù)責(zé)物料的加工、分裝、盤點、采購警告等出庫管理根據(jù)先進(jìn)先出原則.負(fù)貴物料的出庫。

　　3)配送管理模塊根據(jù)生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍供應(yīng)物料或快速響應(yīng)緊急缺料呼叫。該模塊能夠根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍科學(xué)地計算出體現(xiàn)最大效益的供料節(jié)奏、供料路線、供料數(shù)量等、并能夠快速響應(yīng)突發(fā)情況出現(xiàn)的緊急缺料情況。

　　4)物料跟蹤查詢模塊所謂物料，包括零部件、外協(xié)件、替換件以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊、角、余料和廢料等生產(chǎn)材料。物料的追蹤查詢主要實現(xiàn)對物料的個體或批次在生產(chǎn)的推移、傳遞、消耗、轉(zhuǎn)換等信息的采集跟蹤、整理、分析和共享等信息管理功能、

　　5)在制品跟蹤查詢模塊該模塊提供對生產(chǎn)線正在制造產(chǎn)品狀況的跟蹤查詢。通過該模塊，管理人員可以迅速及時地了解生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況實現(xiàn)監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。后臺連接相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，可以顯示相關(guān)時段相應(yīng)工單的基本信息、看板信息、產(chǎn)品分布狀況，流程及維修狀況、詳細(xì)部件信息等，有了在制品跟蹤系統(tǒng)就可以隨時隨地了解產(chǎn)品在生產(chǎn)線的位置和具體情況防止故障堆積幫助降低在制品數(shù)量:

　　6)車體識別及跟蹤查詢該模塊能夠識別生產(chǎn)線車體的車型、顏色、檔次，并實時跟蹤車體所經(jīng)過的工位二這樣不僅能夠?qū)崟r向庫存及配送管理模塊發(fā)送工位物料需求信息，還能夠?qū)崟r查詢某些車體特別是客戶定制的車體的生產(chǎn)進(jìn)度，使生產(chǎn)管理人員對車輛的生產(chǎn)情況了如指掌，還能針對某些客戶提供高質(zhì)量的服務(wù)

　　7)生產(chǎn)過程跟蹤與管理該模塊除了能夠幫助生產(chǎn)管理者實時在線地了解生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況外通過在車間的關(guān)鍵或重要工位設(shè)置采集點，采集相關(guān)信息廖部件信息、工作人員信息、加工信息)追蹤產(chǎn)品的生產(chǎn)流動過程，能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量問題的追蹤與回溯，不僅能夠幫助企業(yè)統(tǒng)計質(zhì)量問題來源，以提高產(chǎn)品工藝水平還能夠查出質(zhì)量問題的具體責(zé)任人減少企業(yè)損失。

　　8)產(chǎn)品生命周期檔案該模塊實現(xiàn)產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的跟蹤。了解單件產(chǎn)品的整個生命周期在很多情況下非常有用產(chǎn)品追蹤是制造管理軟件必備的功能之一。它除了滿足品質(zhì)保證，統(tǒng)計分析、存貨管理等要求之外.還可以讓使用者回溯至任何一個生產(chǎn)步驟、任何一筆加工資料，即使是特別處理的加工手續(xù)也不例外。

　　9)質(zhì)量及績效分析查詢它負(fù)責(zé)原材料、在制品的質(zhì)量跟蹤，并與岌玉門連接，記錄進(jìn)料檢驗信息和供應(yīng)商質(zhì)量統(tǒng)計分析，為進(jìn)料選擇和控制做好基礎(chǔ)數(shù)據(jù)工作。這樣一旦某一批產(chǎn)品因為原材料的緣故發(fā)生質(zhì)量問題，可以迅速追溯。

　　輔助業(yè)務(wù)模塊

　　1)用戶管理根據(jù)不同的應(yīng)用崗位、層次設(shè)置不同的權(quán)限和信息粒度，方便用戶實時、直觀地獲取到相應(yīng)的物流信息。

　　2) RFID管理它負(fù)責(zé)標(biāo)簽的編碼及數(shù)據(jù)格式的設(shè)計、規(guī)劃RFD信息采集點的位置，同時負(fù)麥日常RFB系統(tǒng)的維護(hù)以及后期應(yīng)用拓展規(guī)劃。

　　3)系統(tǒng)接口管理由于RFID物流跟蹤管理系統(tǒng)上需與企業(yè)級信息系統(tǒng)相連下需與現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集設(shè)備相接，涉及到方方面面的信息，且各信息的格式又不統(tǒng)一就需要有專門的接口將各方面的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、融合使得物流各環(huán)節(jié)的信息更加準(zhǔn)確、及時和透明。

　　系統(tǒng)實施注意事項

　　雖然RFID與傳統(tǒng)的自動識別技術(shù)相比有無可比擬的優(yōu)勢，將成為汽車制造業(yè)下一階段提升企業(yè)整體競爭力所依靠的主要Cf技術(shù)17i、但由干它畢竟是一項新技術(shù)在很多方面還有待完善這就要求企業(yè)在應(yīng)用時要多加考慮，慎重選擇。

　　頻率方面

　　RFID不同的頻率有不同的特性，對應(yīng)不同的應(yīng)用范圍。RFID頻率主要分為低頻( 125~134KHz)、高頻(13.56MHz)、超高頻(860~960MHz)、微波(24, 5.8GHz)等頻段。其中，低頻主要應(yīng)用在畜牧業(yè)的管理系統(tǒng)、停車場自動收費和車輛管理系統(tǒng)、門禁和安全管理系統(tǒng)等領(lǐng)域;高頻主要應(yīng)用在圖書管理系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、醫(yī)藥物流管理系統(tǒng)等領(lǐng)域;超高頻主要應(yīng)用在供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)線自動化、集裝箱管理等領(lǐng)域。由于超高頻利用電場未傳輸能量讀取距離比較遠(yuǎn)(無源可達(dá)10m)且有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標(biāo)簽，同時相對于高頻的電子標(biāo)簽來說‘該頻段的電子標(biāo)簽無須與金屬分開。綜上所述和比較，本文選擇超高頻頻段，這個頻段是目前人們期待應(yīng)用潛力最大的頻段。

　　系統(tǒng)軟件技術(shù)方面

　　在軟件技術(shù)方面，注意評估}JA靦向服務(wù)架構(gòu)}技術(shù)對于本企業(yè)內(nèi)各軟件系統(tǒng)集成與整合的支持能力。

　　系統(tǒng)實施廠商方面

　　在選擇軟件實施廠商時需要選擇有實力、口碑好且有相關(guān)項目成功案例的企業(yè)，確保廠商有專家級人員深人到本企業(yè)對項目的實施全程支持，在項目完成之后還需有良好的維護(hù)服務(wù):

　　結(jié)束語

　　本文本著提高企業(yè)物流信息化水平、大幅度降低企業(yè)物流成本的目標(biāo)充分利用了RFD的優(yōu)勢，提出了基于RFD的物流跟蹤管理系統(tǒng)的解決方案同時針對汽車制造企業(yè)物流信息化的實際需求給出了系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計，井對核心模塊的功能進(jìn)行了詳細(xì)討論、對構(gòu)建實際高效的物流跟蹤管理系統(tǒng)有一定的指導(dǎo)意義。