基于RFID技術的汽車總裝制造執(zhí)行系統(tǒng)

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　　車間的制造能力和其內(nèi)部物流能力對企業(yè)的生產(chǎn)能力起到了決定性的作用，制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)作為承接ERP(Enterprise Resource System，企業(yè)資源計劃) 系統(tǒng)、協(xié)調(diào)SCM(Supply Chain Management，供應鏈管理)系統(tǒng)、調(diào)度底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)的樞紐。激烈的市場競爭對現(xiàn)代制造業(yè)提出了進一步的要求，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：少量多種類的生產(chǎn)模式，不斷縮短的生產(chǎn)周期，對客戶多變需求的及時響應。這些都要求現(xiàn)代制造業(yè)具備更高的自動化和信息化程度。研究應用RFID技術，探索重組企業(yè)信息流，更大限度地發(fā)揮我國制造業(yè)現(xiàn)有資源優(yōu)勢，推動企業(yè)技術進步及傳統(tǒng)制造業(yè)的升級換代的可行方案與模式，已成為當務之急。而將RFID技術融入MES系統(tǒng)之中，必定是促進傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)展升級的眾多途徑之一。

　　1 系統(tǒng)需求分析

　　作為離散工業(yè)生產(chǎn)中的典型情況，汽車的裝配生產(chǎn)活動具有以下特征：生產(chǎn)過程并行且異步，設備功能冗余度大，控制量相互獨立，生產(chǎn)資源管理復雜，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)。

　　RFID技術不只是條碼技術的簡單替換，它在離散制造業(yè)中的應用將改變離散制造企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營方式。由于RFID技術具有前文所述的諸多優(yōu)勢，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，可以在極大程度上降低工人的勞動強度和出錯率。現(xiàn)今已經(jīng)可以利用RFID技術來實現(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技術應用于汽車制造業(yè)，融入到MES系統(tǒng)中，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)所需的包括物料、設備、人力等資源;與上層管理系統(tǒng)結合，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、促進制造行業(yè)RFID技術應用標準規(guī)范形成、帶動我國RFID技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等方面具有重要的理論意義和應用價值。

　　2 系統(tǒng)目標

　　基于以上需求分析，提出以下系統(tǒng)總目標：充分利用RFID的技術優(yōu)勢，結合總裝車間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、LES(Logistic Execution System，物流執(zhí)行系統(tǒng))車間內(nèi)部物流層面和MES系統(tǒng)生產(chǎn)控制層之間、車輛質(zhì)量追溯系統(tǒng)和原有MES 系統(tǒng)之間信息和管理的斷層問題，實現(xiàn)制造和質(zhì)量的可視化和數(shù)字化管理。具體分解為以下幾個子目標：

　　(1)將RFID技術與生產(chǎn)線調(diào)度系統(tǒng)進行結合，在生產(chǎn)線調(diào)度自動化的基礎上實現(xiàn)生產(chǎn)線調(diào)度智能化。

　　(2)將RFID技術與融入生產(chǎn)車間的裝配工位之中，利用RFID標簽標識零部件進行數(shù)據(jù)采集，時刻掌握生產(chǎn)線物料消耗信息，無延遲拉動供應物流，進一步滿足JIT供貨模式的需求;對重要部件進行安裝記錄，為質(zhì)量追溯系統(tǒng)提供翔實可靠的數(shù)據(jù)支持。

　　(3)將RFID技術與現(xiàn)場可視化系統(tǒng)相結合，向工位工人提供實時準確的裝配指導。

　　(4)將RFID技術與車間人員管理系統(tǒng)和質(zhì)量追溯系統(tǒng)相結合，除了實現(xiàn)人員管理的功能，還可以對裝配操作進行記錄，實現(xiàn)裝配責任落實到人。

　　3 RFID技術在汽車總裝線上的應用方案

　　應用方案中共涉及到高頻(13.56MHz)超高頻(915MHz)兩種不同類型的RFID標簽，所選擇的RFID標簽規(guī)格如表1、表2 所示。

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　　其中人員配備高頻RFID標簽，標簽內(nèi)存放員工ID和基本信息;每個零部件料箱中放置一枚高頻RFID標簽，標簽內(nèi)存放零部件號;每臺車輛上放置一枚超高頻RFID標簽，標簽內(nèi)存放車輛唯一標識碼(VIN 碼)。車輛標簽采用膠磁封裝，方便吸附于車體表面。

　　在車輛上線之前，工作人員將初始化的標簽安裝在車體前部引擎蓋上表面。

　　生產(chǎn)線員工需在工位上的高頻讀卡器上刷卡，完成上崗認證，系統(tǒng)記錄當前工位員工上崗狀態(tài)信息。

　　在車輛上線前，工作人員掃描車身VIN條碼，超高頻讀寫器將VIN碼信息寫入其天線場強范圍內(nèi)的車輛RFID標簽，后續(xù)工位通過讀寫車身RFID標簽來完成生產(chǎn)線車輛監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集等工作。

　　在裝配工位，超高頻讀寫器讀取車輛標簽后，提示相應工位的零部件安裝信息。工作人員安裝相應零部件，并在高頻讀寫器上刷相應零部件料箱中的高頻RFID標簽。系統(tǒng)獲取相應車輛的部件安裝信息和工作人員信息以備后期質(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。

　　在下線工位，超高頻讀寫器讀取車輛標簽，系統(tǒng)檢查裝配信息，工作人員取下RFID標簽，循環(huán)使用。