應(yīng)用于RFID汽車總裝制造執(zhí)行系統(tǒng)的解決方案

1.?項目背景

隨著汽車制造業(yè)不斷的發(fā)展,傳統(tǒng)的一些制造方式和技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代汽車制造業(yè)的要求。傳統(tǒng)的汽車總裝線,通常是一條總裝線僅僅只裝配同一型號的汽車,并且每一個型號的汽車配置單一,因此總裝線裝配工人工作簡單,裝配效率高,而且不容易出現(xiàn)裝配錯誤。而如今,隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車越來越多樣化、個性化,這就要求一條汽車總裝線能夠裝配不同型號的汽車,并且同一型號的汽車配置也是多樣化的,這時,如果總裝線裝配過程信息化程度低,不能做好裝配數(shù)據(jù)采集和裝配驗證工作,就容易出現(xiàn)裝配效率低、錯誤率高、裝配情況不能及時掌握等問題。

傳統(tǒng)的汽車總裝線裝配數(shù)據(jù)的采集主要是依靠手工采集模式和條碼采集模式,裝配過程信息化主要是依靠工序看板,裝配驗證主要是依靠工人的人力判斷。這幾種裝配方式存在著裝配數(shù)據(jù)采集不及時、采集效率低、采集數(shù)據(jù)誤差大、采集技術(shù)運用難度大；工序看板信息不能及時更新、更新信息程序復(fù)雜,浪費大量的人力、物力,浪費資源,信息更新錯誤率高；裝配驗證用時多,容易出現(xiàn)驗證錯誤等問題。

為了解決汽車總裝線中存在的這些問題，應(yīng)用更為先進的RFID技術(shù)，實現(xiàn)汽車裝配過程的信息化,裝配信息的及時、準確的采集,實現(xiàn)裝配驗證功能,幫助汽車制造企業(yè)實現(xiàn)快速、準確、個性化、透明的裝配，具有重要的意義。

2.?汽車總裝制造流程分析

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

汽車制造大致經(jīng)過四大工藝流程：沖壓、焊接、涂裝和總裝。其中汽車總裝過程是指：按照一定流程與技術(shù)，將除車身之外的汽車零配件按規(guī)定的要求組裝至車身上，并經(jīng)過調(diào)試、檢驗使之成為合格汽車的過程。經(jīng)過沖壓、焊裝、涂裝三道依次工序后，形成的是帶有色漆的汽車車身，并存儲至總裝廠與涂裝廠之間的PBS（噴涂車身存儲區(qū)），等待總裝生產(chǎn)的調(diào)度。

當總裝廠開始生產(chǎn)時，吊具將待裝配的汽車車身從PBS吊進裝配生產(chǎn)線開始作業(yè)。在總裝生產(chǎn)線作業(yè)采用模塊化裝配方式，生產(chǎn)線沿線設(shè)有許多工位，各工位負責專門一道工序。車身隨著流水線向前移動時，各工位依次在車身上裝入相應(yīng)的零部件。汽車總裝涉及的主要工序有：前后橋安裝、制動控制器安全、動力總成安裝、儀器儀表及電氣線路安裝、各種溶液的加注等。

在傳統(tǒng)流程中，汽車總裝生產(chǎn)線上主要使用的是條碼技術(shù)，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(chǎn)節(jié)拍。生產(chǎn)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(dǎo)，杜絕漏裝錯裝現(xiàn)象的發(fā)生，對生產(chǎn)線車輛的裝配情況也需要實時監(jiān)控。

3．RFID技術(shù)應(yīng)用

3.1技術(shù)原理

RFID(Radio Frequency Identification)利用雷達反向散射原理在標簽和讀寫器之間傳遞信號，作為一種非接觸式的自動識別技術(shù)，具有數(shù)據(jù)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(yīng)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。

一套完整的RFID系統(tǒng)，是由RFID讀寫器（天線）與RFID電子標簽及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成，其工作原理是讀寫器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量，用以驅(qū)動電子標簽將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時讀寫器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。

3.2適用性分析

RFID技術(shù)不只是條碼技術(shù)的簡單替換，它在離散制造業(yè)中的應(yīng)用將改變離散制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營方式。RFID技術(shù)具有數(shù)據(jù)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(yīng)性好以及能同時識別多標簽等優(yōu)點，用其取代條形碼在汽車生產(chǎn)線上對車輛進行標識和跟蹤，整個過程無人工干預(yù)，可以在極大程度上降低工人的勞動強度和出錯率?，F(xiàn)今已經(jīng)可以利用RFID技術(shù)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(chǎn)品下線合格率。?

將RFID技術(shù)應(yīng)用于汽車制造業(yè)，融入到MES系統(tǒng)中，有利于將管理決策有效轉(zhuǎn)化并實時傳送至產(chǎn)品層，可提升生產(chǎn)過程的管理與控制水平，有效地跟蹤、管理和控制生產(chǎn)過程與上層管理系統(tǒng)結(jié)合，可合理地調(diào)度、管理這些資源，提高制造競爭力，改善生產(chǎn)組織、縮短生產(chǎn)周期、減少在制品數(shù)量，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低人力資源消耗。對于發(fā)展離散制造業(yè)生產(chǎn)制造系統(tǒng)模式和應(yīng)用解決方案、提高制造過程可視化監(jiān)控與產(chǎn)品質(zhì)量追蹤水平具有重要的意義和應(yīng)用價值。

4．RFID汽車總裝制造解決方案

4.1系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)利用部署在車間應(yīng)用服務(wù)器中的RFID軟件中間件對車間讀寫器網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理，并將數(shù)據(jù)實時收集、處理存儲到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，有利于屏蔽RFID設(shè)備差異性、提高RFID讀寫器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和效率，且RFID設(shè)備不依賴工位終端，無需對工位終端進行特殊配置，方便部署?；赗FID技術(shù)的汽車總裝制造執(zhí)行系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。

系統(tǒng)充分利用RFID的技術(shù)優(yōu)勢，結(jié)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、車間內(nèi)部物流層面和MES系統(tǒng)生產(chǎn)控制層之間的斷層問題，實現(xiàn)制造和質(zhì)量的可視化和數(shù)字化管理。

4.2應(yīng)用流程

總裝線為流水線工作制，所有需要組裝的車輛都需要通過總裝車架的吊具或臺板運送到指定的工位，進行零部件的組裝，并在組裝完成后，通過吊具或臺板再被運送到下一個環(huán)節(jié)，一直到完成所有的工序。

在各裝配工位安裝超高頻RFID讀寫器。在裝配工位，超高頻讀寫器讀取車輛標簽后，通過后臺獲取相應(yīng)的車輛VIN碼，并提示相應(yīng)工位的零部件安裝信息。工作人員安裝相應(yīng)零部件。系統(tǒng)獲取相應(yīng)車輛的部件安裝信息以備后期質(zhì)量跟蹤，系統(tǒng)向LES系統(tǒng)返回物料消耗信息，并刷新工位零部件安裝信息提示，直至該工位所有應(yīng)裝部件全部安裝完畢。在向生產(chǎn)線工位供貨環(huán)節(jié)中，生產(chǎn)物流部門將零部件送達工位之后，系統(tǒng)更新零部件數(shù)量信息。

4.3應(yīng)用部署

在總裝生產(chǎn)線，所有使用吊架方式進行運輸車體，并需要進行車身信息識別的點，如取數(shù)點、電動擰緊、SRS終端等，采用如下安裝的方式，部署RFID設(shè)備。

總裝線，所有使用滑橇進行車體運輸?shù)?，如左機艙線束、右機艙線束、打刻類設(shè)備等，在滑橇上安裝RFID電子標簽，在關(guān)鍵位置的滾床上安裝RFID讀寫器，對車身信息進行識別和跟蹤，并上傳給總裝線上不同的系統(tǒng)。

4.4系統(tǒng)功能

基于RFID技術(shù)的總裝線應(yīng)用，具備以下功能：

系統(tǒng)在車體上吊具時，可以自動獲取車身號，并將車身號與RFID信息進行綁定，使其和生產(chǎn)信息對應(yīng)，并當車體在吊具與臺板之間轉(zhuǎn)換時，能自動完成信息的轉(zhuǎn)移，保證車體在整個總裝線上的信息流都是正確的、連續(xù)的；

車體在達到裝配工位時，可自動獲取車身規(guī)格信息，并在工位終端顯示對應(yīng)的操作工序，并可以向裝配工人提供實時準確的裝配指導(dǎo)；

系統(tǒng)在工位完成裝配后，可以自動記錄保存裝配信息，包括裝配人員、裝配零件的信息等，以便后續(xù)的質(zhì)量追蹤；

將RFID技術(shù)現(xiàn)場可視化系統(tǒng)相結(jié)合，對生產(chǎn)中的車輛進行監(jiān)控，實時了解生產(chǎn)線情況和車輛裝配進度；

系統(tǒng)具備防錯功能，車身規(guī)格信息有對應(yīng)的零件編碼規(guī)則，在工位執(zhí)行裝配時，如零件編碼不符合，系統(tǒng)將實時報警提示；

系統(tǒng)同樣具備工序的防錯功能，當流轉(zhuǎn)到當前工位時，系統(tǒng)會自動對上一個工序進行校驗，當上一個工序沒有完成或者出錯時，會同樣在該工位進行提醒，實現(xiàn)工序的快速糾錯。

5. 結(jié)束語

基于超高頻RFID技術(shù)的汽車總裝系統(tǒng)應(yīng)用，是在對汽車總裝生產(chǎn)流程進行分析的基礎(chǔ)上，將RFID技術(shù)融入汽車生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)之中，使得企業(yè)能夠及時、準確地掌握生產(chǎn)線狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率，有利于MES系統(tǒng)和LES系統(tǒng)之間協(xié)同工作，為產(chǎn)品的質(zhì)量跟蹤提供了精確的數(shù)據(jù)保障。