基于工业RFID读写器和定制天线的汽车制造工业系统解决方案

一、方案背景

目前汽车行业信息化程度良莠不齐，有些信息化程度很高，有些则刚刚处于起步状态，有些甚至仍然沿用完全手工操作记录的方式。但所有企业都希望能够建立识别系统来帮助整个企业的管理提升到一定的水平，整个物流环节的效率能够提高，差错率能够降低。虽然各个企业大都建立了自己的ERP系统，但每个企业都存在信息系统各自为政，信息孤岛情况严重，而且信息化程度严重的不一致，我们国内企业的信息化状况尤其落后。可是每个企业对信息化建设的投入却都是长期的，对识别系统建立的迫切性渴望性非常强烈。

汽车零部件工业是汽车工业的重要组成部分，是保证汽车工业长期稳定发展的基础。经过近几年的发展，汽车配件配套市场达2000亿元，维修市场达600亿元。不仅形成了一定的经济规模，汽车质量水平也有了很大提高。汽车零部件随着汽车的国产化的带动，初步形成比较完整成熟的零部件配套体系。

二、方案概述

RFID(无线射频识别)是近年来迅速发展的一种快速自动识别技术，通过对被识别物体的无接触识别获取资料信息，与传统条形码技术相比，具有数据容量大、无接触识别、保存时间长、耐污适应恶劣环境等特点，被广泛应用于各行业。

与其他行业相比，汽车厂商和零部件供应商面临的压力更大：一方面，他们需要不断降低成本;另一方面，他们还要保证自己的产品符合该行业尤为严格的质量标准。近年来，汽车制造商在供应链管理系统上花费了他们大量的IT预算，目的是实现透明与灵活的供应链。工业RFID识别技术在物料与产品跟踪上的作用，将对汽车供应链产生积极的影响，通过部署RFID系统，可实现供应链过程的可视化管理和制造过程的分布式控制。

典型的RFID自动识别系统由以下几部分组成：数据载体，读写器单元和接口模块，接口模块以总线方式或串口通讯方式与PLC、PC等控制单元相连。

三、系统设计

在企业车间现场建立统一中心数据库，作为物品流通的信息平台，以便于整体规范管理。在工业环节利用工业RFID识别技术为每一个在制品零部件赋予一个识别编号(ID)，也就是该部件在信息网络中的名字，通过RFID自动识别技术，将生产状态，库存情况映射到信息网络中，登记在现场中心数据库里，在传送到信息体系中(如ERP，MRP)等。

四、系统操作流程

RFID在汽车工业系统中的应用主要包括车体识别与跟踪管理、零部件与固定资产的跟踪管理、整车的物流管理等方面：

4.1整车生产中的车体跟踪识别

车体识别系统(AVI)主要是指在汽车各类生产线上实时采集生产数据、质量监控数据等信息，传送给物料管理、生产调度、质量保证以及其他相关各部门，更好地实现对原材料供应、生产调度、销售服务、质量监控以及整车的终身质量跟踪等功能。在工业RFID识别技术应用前，存储车体信息的主要是条形码，采用条码识别方式的优点是配置灵活、系统成本较低。但由于车身信息都存储在PLC或PMC数据库里，所以，对网络通信的速率、可靠性等要求很高，要求有高性能的PLC、大容量的数据库和高速度的PMC主机。

采用RFID系统后，RFID电子标签一般被放在载有车体的滑橇上，自始至终随工件运行，形成了一个随车体移动的数据，成为在整个生产流程中随身携带数据库的“智能车体”。根据工艺及生产管理需要，可在涂装车间出入口处、工件物流的分岔处、重要的工艺过程(如喷漆室、烘干室、储存区等)入口处设置YXK5超高频读写器。RFID读写器主要由工件位置检测开关、标签读写器装置、通信接口模块和人机界面所组成。基本过程为：检测开关检测到车体到位信号后，读写器装置开始自动读取安装在滑橇上的RFID电子标签中所存储的数据，并将数据发送给PLC，同时显示在人机界面上;通过PLC上传给车间生产过程监控系统PMC进行进一步的处理和运算，从而实现对整个车间工件物流的跟踪和生产过程控制。在生产线上采用工业RFID识别技术，不需要所有的RFID读写器装装置都和主数据库通信，因此与主数据库通信的失败不会导致生产的停止。经过工位后，还可以向RFID电子标签写入数据，因此，RFID在车体识别系统中的应用也越来越多。

4.2零部件与资产的跟踪管理

汽车由大量的零部件组成，做好零部件跟踪管理可以提高物流管理与质量管理水平。现在的零件跟踪主要是通过两种方法，一是标签贴在零件本身，称为硬链接。典型的例子是RFID用于轮胎的跟踪管理，这种零部件一般都具有高价值、安全性要求及零部件间容易混淆等特点，采用RFID可以有效地识别与跟踪零部件。二是将标签贴在零件的包装或运送架上。后者可以减少RFID电子标签的使用费用。但需要在已贴标签的RFID集装箱和集装箱中的零件之间保持数据库上的链接，这种方法被称为软链接或软跟踪。

4.3整车物流管理

在RFID电子标签中写有车辆智能电子标签，可以实现整车物流信息化管理，帮助解决整车生产、库存管理和销售管理等方面的问题。车辆识别代号(VIN)是车辆流通中的身份证，这个标识号可以被写入嵌在汽车内的RFID电子标签中，实现汽车电子数字牌照管理。通过读取车辆智能电子标签存储信息，大大提高了车辆信息的准确度和工作效率，解决了在汽车售后服务、产品跟踪、质量追溯等方面的问题。

4.4在汽车供应链全过程中的应用

工业RFID识别技术正在突破工厂内的限制，实现在汽车供应链全过程上的应用，丰田汽车正在计划建立这样一个跟踪车辆供应链全过程的系统。在第一阶段通过重复使用的标签在装配车间来监控车辆，到第二阶段，他们使用了可以抛弃的纸制RFID电子标签，用来跟踪零部件与整车，并在其配送中心实现了车辆的跟踪管理。第三阶段，丰田正在计划将RFID用于零售领域，RFID将被永久保留在车上，并在整个生命周期上得到使用，RFID上的信息将包括顾客信息，以及原始的生产数据。

此外，RFID还可以用作零部件的防伪标识，例如在轮胎、发动机、安全气囊、传动轴等零部件上植入RFID电子标签，利用其加密和自动识别功能，区别假冒的零部件，保障消费者合法权益。我们还在尝试使用RFID管理车辆压缩天然气车辆气瓶，将RFID电子标签贴在气瓶上，标签上存储有关气瓶生产厂家、气瓶时间、充气次数等信息，监控汽瓶的使用，及时收回过期气瓶，减少使用环节中的潜在危险。

4.5实施效益

4.5.1 防差错管理

在装配流水线上应用射频技术以尽可能大量地生产用户定制的汽车，是基于用户提出的要求式样而生产的，用户可以从上万种内部和外部选项中选定自己所需车的颜色、引擎型号还有轮胎式样等要求，这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的汽车、如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。在装配流水线上配有RFID系统，使用可重复使用的射频标签，该射频标签上可带有详细的汽车所需的所有要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置处能毫不出错地完成装配任务。

4.5.2 仓库管理

零配件管理：建立完整的供应商交货品质记录和批次信息：对每个供应商依据电子看版进入企业的零部件可以进行标签记录，了解其型号，类型，批次，生产日期等，进行入库、出库管理。

4.5.3 生产线的实时监控

对产品进入总装车间到整车终检整个生产过程进行RFID跟踪管理。

4.5.4 成本控制

利用现代物流理论改进汽车零部件、整车仓储，节约成本，节省企业中各车间的生产、临时库存的浪费。

4.5.5 产品追溯

我国正式实行汽车召回制度，对产品追溯提出了更高的要求。产品追溯要求有详细的生产现场记录，包括生产、质量、物料各个方面。

根据RFID电子标签信息可以实时查询到该车在总装车间各关键工位的生产制造信息，如生产时间、操作工、检验员、批次、系列号、质量数据、工艺数据、测试数据等，并了解制造流程的信息，如返修及处理结果等。

根据RFID电子标签信息，可以查询该车在重要工位的质量信息，包括缺陷数据和计量数据，以及工位的过程能力等各类数据;

根据RFID电子标签信息，可以追溯该车重要件和安全件的质量信息、主要配套件生产商信息、安装的具体细节等相关信息;

根据产品信息可以追溯到产品批次和关键部件批次等信息，找出同批次的其他产品;向上可追踪至材料、组件，向下可追踪至终端用户。

4.5.6 缺陷管理

整车生产以装配为主，涉及大量的部件(包括厂内自制件和外协件)，在装配过程中难免发生各种缺陷，有来自部件的，有在本工序产生的，也有上道工序产生的。为了提高质量，降低返修率，需要对每一辆车的缺陷进行实时监控，实时记录，及时采取措施。