RFID技術(shù)在汽車工業(yè)的應用

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展被提高到國家戰(zhàn)略層面，國家重大信息化工程的深入推動，RFID作為無線通信和自動識別技術(shù)的一種完美結(jié)合，在生產(chǎn)、物流、交通、公共管理等行業(yè)有著廣泛的應用前景。在制造企業(yè)中，RFID業(yè)已應用到物流追蹤、生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控、質(zhì)量追溯、自動化生產(chǎn)、倉儲管理、資產(chǎn)管理等環(huán)節(jié)。在海馬轎車有限公司公司汽車制造過程監(jiān)控與管理中，RFID主要利用了其數(shù)據(jù)采集快速、準確、實時地特點，主要應用在涂裝車間車身自動識別與追蹤系統(tǒng)中以及焊裝車間車身儲存區(qū)WBS和總裝車間車身儲存區(qū)PBS的車身調(diào)度管理系統(tǒng)中，通過RFID的科學應用，提高公司汽車制造技術(shù)水平與工藝水平。

　　1 RFID在涂裝的應用

　　RFID在我公司涂裝車間，主要應用在AVI (Automatic Vehicle Identification )車輛自動識別系統(tǒng)中。

　　1.1 涂裝車間車體識別系統(tǒng)概述

　　涂裝車間車體識別系統(tǒng)(AVI)采用 RFID 無線射頻識別和條形碼識別技術(shù)，主要的目的是為車間機運系統(tǒng)提供車身基礎數(shù)據(jù)以及控制路由信息。

　　1.2 AVI 系統(tǒng)的架構(gòu)圖

　　1.3 AVI 系統(tǒng)主要功能：

　　為車間機運控制系統(tǒng)提供車身信息和路由信息;

　　通過 AVI 中控系統(tǒng)的畫面可以監(jiān)控 AVI 系統(tǒng)的運行情況; AVI 系統(tǒng)所配置的人機接口可以監(jiān)視并修改車體信息;

　　記錄各個 AVI 站點的車身基礎數(shù)據(jù)及路由信息，并形成報表。 為分色存儲區(qū)提供分色路由功能。 向機器人噴涂系統(tǒng)提供車身顏色、車型信息。

　　1.4 AVI 系統(tǒng)構(gòu)成

　　AVI 系統(tǒng)為 Server/Client 架構(gòu)。整個系統(tǒng)硬件包括如下幾個主要組成部分，主要包括10個RFID讀寫天線、4個自動條碼掃描槍、4個AVI操作員站、4臺VersaView觸摸屏、6套機運系統(tǒng)PLC、1臺AVI服務器和1臺AVI客戶端。

　　軟件系統(tǒng)含Windows Server 2003，SQL Server 2003，CIMPLICITY HMI以及RSLinx等。

　　AVI系統(tǒng)與AB ControlLogix L61/L62 PLC通信，RFID天線、條碼掃描槍、AVI操作員站之間是通過現(xiàn)場總線DeviceNet通訊;機運個區(qū)PLC、操作站觸摸屏與AVI服務器、AVI客戶端之間都通過以太網(wǎng)通訊。

　　1臺AVI服務器

　　AVI 服務器主要功能是通過以太網(wǎng)從機運 PLC 采集 AVI 站點的車體信息、報警等信息，并 建立 AVI 監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫;這些數(shù)據(jù)將經(jīng)后臺處理和運算后，發(fā)送到客戶端畫面上去。

　　AVI系統(tǒng)服務器采用IBM X3650-7979-R05機架式安裝服務器，四核至強 X5420/2G內(nèi)存，配置2X146G硬盤鏡像硬盤。

　　數(shù)據(jù)服務器

　　AVI 系統(tǒng)與 PMC 系統(tǒng)、ANDON 系統(tǒng)共享一個數(shù)據(jù)庫服務器，以實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù) 庫的管理、用于記錄歷史數(shù)據(jù)，供歷史報表查詢等。SQL數(shù)據(jù)服務器采用IBM X3650-7979-R05機架式安裝服務器，四核至強 X5420/2G內(nèi)存，配置2X146G硬盤鏡像硬盤。

　　AVI 客戶機

　　實時監(jiān)控，圖形化顯示 AVI 系統(tǒng)的配置及運行情況;系統(tǒng)報警錄入及查看報警歷史記錄; 涂裝車間各 AVI 站點車輛信息記錄。

　　AVI系統(tǒng)客戶端采用Dell計算機，PⅣ/3.0G/512M內(nèi)存/160G/50DVD，19寸液晶顯示器。

　　讀寫天線站即RFID系統(tǒng)

　　讀取當前橇體上的載碼體信息，獲取車身信息。

　　RFID系統(tǒng)采用Datalogic Automation公司COBALT HF RFID產(chǎn)品，包括Cobalt HF控制器、Cobalt HF天線、HF高溫標簽以及相關附件。

　　COBALT HF RFID系統(tǒng)憑借堅固的外殼、易連接等特性，為工廠的自動識別應用提供了易集成且經(jīng)濟的解決方案。該系統(tǒng)的防塵、防潮特點，使其能在惡劣環(huán)境中持續(xù)地、穩(wěn)定地工作。

　　串行通信連接方式選用DeviceNet™，確保了與AB公司PLC系統(tǒng)的DeviceNe網(wǎng)絡快速集成功能。

　　高頻13.56兆赫控制器支持多個RFID空中協(xié)議標準，包括ISO15693和ISO14443A標準，能夠與許多類型的標簽以及供應商的產(chǎn)品配套使用。

　　被動式UHF讀/寫標簽不需要電池，能提供多達2KB的用戶可訪問的內(nèi)存。當工作溫度高達200℃時，高溫的產(chǎn)品型號也能確保在使用中可靠、準確地保存數(shù)據(jù)。對于標準溫度的應用，耐用的ABS塑料封裝在惡劣的工作環(huán)境中也可以保證標簽的完整性。

　　人機界面 HMI

　　人機接口 HMI 為現(xiàn)場的操作人員提供 AVI 系統(tǒng)人機交互操作，通過網(wǎng)絡與 PLC 控制系統(tǒng)進行通訊。通過人機接口可實現(xiàn)的主要功能包括：車身信息顯示、運行監(jiān)控、故障報警提示 和故障維護、人工數(shù)據(jù)輸入。

　　耐高溫載碼體 掛接于橇體上，主要用于存儲裝載在橇體上的車身車體信息。

　　條形碼掃描槍

　　用于掃描車身上的條形碼車身信息，并將此信息傳遞給 PLC，PLC 將此信息寫入載碼。

　　質(zhì)量按鈕箱

　　在質(zhì)量檢查工位，操作人員通過操作質(zhì)量按鈕箱對當前的車身選擇路由信息，AVI系統(tǒng)根據(jù)操作人員輸入的路由信息，控制車身的工藝路徑，進行車體分流。

　　1.5 RFID 站點

　　安裝在車間內(nèi)各關鍵識別點，具體如下下表：

　　1.6 AVI 系統(tǒng)的一個RFID 站點的工作過程

　　● 機運提供車體到位信號;

　　● 自動掃描槍掃描條碼號，如果掃描不成功，系統(tǒng)報警進行人工干預手動輸入;同時系統(tǒng)對條碼號的合法性進行檢查：如果掃描到的條碼信息不合法，觸摸屏顯示提醒信息，需再次掃描或輸入條碼信息，直到條碼信息正確為止;

　　● 系統(tǒng)接收掃描到的條碼號，同時在觸摸屏上顯示當前的條碼號;

　　● 系統(tǒng)將把掃描到正確信息寫入到Tag中，如果寫入錯誤或故障，系統(tǒng)將報警，提示進行人工干預;

　　● AVI模塊向機運提供發(fā)車信號;

　　● 機運系統(tǒng)提供車體已經(jīng)離開信號;

　　● 系統(tǒng)發(fā)送信息至上位系統(tǒng)，信息包括：掃描點位置編號、掃描時間、橇號、條碼號和備注;

　　● 上位系統(tǒng)將備份以上信息到本地數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

　　1.7 AVI所用條碼規(guī)則

　　為便于各生產(chǎn)車間內(nèi)部和車間之間車身信息的識別和傳遞，根據(jù)我公司車型和車間實際情況，規(guī)定車身條碼總位數(shù)為16位，各位代表含義如下：

　　車身條碼(16位)：0123456789ABCDEF

　　● 位“0”: 代表這個車體來自哪條生產(chǎn)線(或哪個車間);

　　● 位“123”: 代表車型;

　　● 位“4”: 代表年;

　　● 位“5”: 代表月;

　　● 位“6789AB”:代表生產(chǎn)流水號;

　　● 位“CD”: 代表車體顏色;

　　● 位“E”: 代表這個車體要送往哪個生產(chǎn)車間;

　　● 位“F”: 代表校驗位。

　　1.8 RFID涂裝車間應用的幾點說明

　　“不依靠人力，而是通過包含硬件、軟件在內(nèi)的設備來自動讀取RFID系統(tǒng)、條形碼、二維碼、指紋、聲紋、虹膜等信息媒體的信息并識別其內(nèi)容的技術(shù)，稱作自動識別。這種讀取“人與物的信息”并進行識別的系統(tǒng)即所謂ID系統(tǒng)(Identification System)。

　　● 本系統(tǒng)中，RFID和條形碼完美共存

　　自動化流程中單獨使用RFID并沒有問題，但是在有人參與的制造過程中與“可視條形碼”共存是最好的方法。

　　● RFID可以提高質(zhì)量、可以追溯，能夠進行信息化管理，但需要上位組態(tài)軟件的有利支撐。

　　● RFID技術(shù)具有很多的明顯，但其優(yōu)勢主要建立在信息的采集以及信息的共享之上。

　　2 RFID在焊裝、總裝的應用

　　RFID在公司焊裝、總裝的應用，主要是應用在這兩個車間的WBS存儲區(qū)和PBS存儲區(qū)，類似于涂裝車間面漆前分色區(qū)的路由選擇應用。

　　2.1 儲存線功能簡介

　　儲存線設有排序倒庫通道，可根據(jù)生產(chǎn)計劃進行排序出庫?？焖傧戮€通道用于滿足應急生產(chǎn)要求，可直接將車身送到涂裝線上件點。車身落入涂裝線后，空吊具將返回焊裝上件處，空吊具也可直接進入儲存庫，以便在節(jié)假日停產(chǎn)時，剩余空吊具可全部入庫儲存。從車身儲存輸送鏈調(diào)出的空吊具也可不進入涂裝車間，而直接進入上件處。

　　2.2 庫區(qū)管理功能

　　WBS(或PBS)在上件點設置車型錄入電腦，正常情況下由工人將當前轉(zhuǎn)掛的車身信息輸入電腦中，通過工業(yè)以太網(wǎng)將該信息傳輸?shù)轿鏖T子PLC，PLC通過PROFIBUS DP總線將信息傳給讀寫頭，讀寫頭將信息寫入載碼體中保存。在入庫點讀寫頭將信息讀出，并根據(jù)入庫規(guī)則將車身輸送到相應的庫區(qū)。在出庫點讀寫頭將信息讀出，并根據(jù)出庫規(guī)則將相應的車身輸出。

　　當車型錄入電腦或以太網(wǎng)出現(xiàn)故障或需要關機維護時，為了不影響生產(chǎn)，在上件點設置操作盒，通過選擇撥碼開關，可在該操作盒上實現(xiàn)人工將車身信息寫入PLC，從而繼續(xù)完成自動出入庫。

　　在入庫點和出庫點設置HMI，將讀出的車身信息和當前的出、入庫規(guī)則顯示出來，可人工判斷是否正確并可進行修改。

　　3.3 監(jiān)控系統(tǒng)

　　現(xiàn)場監(jiān)控工控機通過WINCC組態(tài)軟件，做出動態(tài)畫面隨機監(jiān)視摩擦線系統(tǒng)各主要轉(zhuǎn)掛工位，工位儲存段的運行情況.并作為機修和調(diào)試的工具?，F(xiàn)場的各種控制信號及執(zhí)行元件均通過現(xiàn)場總線模塊接入PLC，由PLC控制全線的動作，現(xiàn)場監(jiān)控工控機以畫面的形式分頁顯示摩擦線的工藝運行狀況、車身存儲情況(分車型顯示儲存數(shù)量)、顯示各工位傳感器及控制元件的工作狀態(tài)，每個I/O信號當前狀態(tài)將采用表格形式顯示。通過上位機可以修改相關數(shù)據(jù)，保持整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與庫內(nèi)實際情況一致。根據(jù)生產(chǎn)計劃設置各存儲線出入的車型顏色、優(yōu)先級和禁入禁出順序。根據(jù)生產(chǎn)計劃控制進出涂裝區(qū)的車型和數(shù)量。

　　3.4 和涂裝車間RFID的區(qū)別

　　● 功能完全一樣的，只不過系統(tǒng)小一些。

　　● 選用品牌不同

　　RFID系統(tǒng)采用倍加福公司的產(chǎn)品，通信總線采用PROFIBUS DP總線，PLC采用西門子公司S7-300產(chǎn)品，組態(tài)軟件采用西門子WINCC組態(tài)軟件。

　　3 企業(yè)如何正確選擇和使用RFID

　　雖然RFID技術(shù)有著許多優(yōu)點，但RFID廠商參差不齊，企業(yè)對RFID概念理解存在偏差，RFID系統(tǒng)的應用難免會步入一些誤區(qū)，劍走偏鋒。所以，選擇最適合自己企業(yè)狀況的RFID解決方案才為上中上之策。

　　RFID標簽通常置于物料、設備、以及需要采集的物體對象上，讀寫器對標簽上的數(shù)據(jù)進行識別，而識別之后的采集、實時上傳給上位機軟件如生產(chǎn)管理軟件、MES系統(tǒng)等，需要公司內(nèi)部規(guī)劃、部署自己的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

　　公司需要了解RFID系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，根據(jù)應用環(huán)節(jié)的不同，如生產(chǎn)管理、員工管理、倉儲管理、物流管理領域的不同，相應選擇不同的實施方案，避免信息系統(tǒng)一味求好、硬件配置過高，過分追求國際名品，殺雞用牛刀，造成不必要的高額投資。

　　企業(yè)實施RFID系統(tǒng)既要順勢而為，更要量力而為，恰如其分。

　　4 RFID應用系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

　　● 系統(tǒng)的高頻化

　　超高頻射頻識別系統(tǒng)所具有識別距離遠、無法偽造、可重復讀寫、體積小巧的優(yōu)點，超高頻射頻識別系統(tǒng)得應用越來越廣泛。

　　● 系統(tǒng)的網(wǎng)絡化

　　不同應用場合需要 將不同系統(tǒng)得數(shù)據(jù)集中統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡化成為必然。

　　● 系統(tǒng)的高兼容性

　　RFID領域生產(chǎn)廠商越來越多，實現(xiàn)其產(chǎn)品之間兼容性，能夠處理多家廠商的產(chǎn)品成為一種趨勢。

　　● 系統(tǒng)更高的數(shù)據(jù)量要求

　　未來RFID系統(tǒng)將會處理更大量的數(shù)據(jù)，因此，RFID系統(tǒng)需要具有更大的數(shù)據(jù)存儲能力以及數(shù)據(jù)處理能力。