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RFID在汽車總裝車間的實踐分享

作者：Hanthink 發(fā)布時間：2023-05-31 16:32:44 3082
01
導語

隨著我國汽車市場的蓬勃發(fā)展

，汽車生產企業(yè)的競爭日益激烈，中國的汽車工業(yè)得到了長足的發(fā)展
。為了提高汽車生產線管理水平
，制造出更多更好的汽車，汽車生產過程中的信息采集
、信息利用以及現(xiàn)場目標產品的控制和跟蹤變得越來越重要
。

在傳統(tǒng)的制造生產中，通常只是通過手工錄入或者條碼技術采集信息

，無法實現(xiàn)實時的有效控制
，并且信息利用率也非常低，管理人員無法及時
、透明了解產線實際進度
。如今各車企汽車產品型號急劇增加，產品配置越來越精細復雜
，為了在JIT（JUST IN TIME
，準時化）的生產模式下
，通過信息化的手段改善生產線的管理水平，汽車生產線需要引入RFID技術
。

RFID技術經(jīng)過近些年的不斷發(fā)展

，技術日益成熟，硬件成本不斷降低
。將RFID技術與現(xiàn)有的生產線管理執(zhí)行系統(tǒng)相結合
，能為執(zhí)行系統(tǒng)提供快捷可靠的數(shù)據(jù)信息，有效提高汽車生產線的管理水平
。本文結合漢思的落地案例對RFID在汽車總裝車間的應用進行分享
。

02
項目概況

漢思為某新能源車廠定制化開發(fā)MES系統(tǒng)，本文主要結合總裝車間RFID與MES的集成進行分享

。

總裝車間需求

生產隊列生成

（1）MES系統(tǒng)根據(jù)車身在PBS的排序自動生成隊列

，并以此為生產隊列的基礎。車身在總裝內飾線首工位上線后
，MES系統(tǒng)需將其與生產隊列進行匹配
，同時將VIN（車身識別碼）寫入到RFID標簽，便于后續(xù)車輛的跟蹤
，防錯
，生產指導等；

（2）線邊的設備（擰緊機

，涂膠機
，輪胎設備，座椅設備等）以及各裝配工位人員的操作
，都將依據(jù)MES提供的生產隊列來完成
。

車輛識別

（1）在總裝車間各條生產線首位（內飾線，地盤線

，最終線等）以及關鍵工位需要通過RFID對車輛進行識別
，能夠通過RFID信息查詢其完整的訂單信息；

（2）MES系統(tǒng)需要根據(jù)工廠實際布局建立完整的總裝工廠模型

，根據(jù)識別到的車輛RFID信息
，在各工位顯示屏上準確的展示出當前工位車輛信息及工位任務；

（3）RFID與MES的集成需要建立報警糾錯機制

，在車輛RFID識別失敗或與MES系統(tǒng)匹配失敗時
，系統(tǒng)需要進行報警并阻止車輛移動。

AVI過點信息采集

MES需要將RFID在各站點的過點信息采集到數(shù)據(jù)庫

，通過MES系統(tǒng)后臺的篩選處理后
，實時展示到AVI站點的顯示器上，反饋當前的生產進度。

車輛查詢

MES系統(tǒng)將生產中的所有信息進行了匯總處理

，如車輛的訂單號
、流水號、BOM信息
、VIN碼
、RFID過點信息、關鍵件批次號等
。用戶可在MES客戶端根據(jù)這些信息進行車輛的精確查詢
。

總裝車間布局

該車廠總裝車間主線由內飾線、底盤線和最終線構成

。漢思實施團隊根據(jù)需求對RFID的功能布局如下：

圖.總裝車間硬件功能布局

車輛從內飾一上線

，在上線點需安裝RFID讀寫裝置和RFID標簽置放臺，將MES下發(fā)的VIN寫入RFID標簽
，RFID標簽將隨車到下線站點；在關鍵AVI站點（內飾二上下線
、底盤一上線
、底盤二上線、底盤三上下線
、最終一上線和最終二上線）只需安裝RFID讀取裝置
，實時讀取過點車輛RFID標簽信息，監(jiān)控車輛的生產進度
；最后在下線點
，即最終二下線處需安裝RFID讀取裝置和RFID標簽置放臺，成功讀取車輛在下線點的過點信息后
，員工會將RFID進行回收
，進行循環(huán)使用。RFID具體功能清單如下：

圖 總裝RFID功能清單

03
實施方案

采用RFID技術進行生產線管理

，具體方式是利用RFID讀寫器自動或觸發(fā)式采集生產線上的RFID標簽信息
，通過以太網(wǎng)等方式將采集到的標簽信息傳輸?shù)椒掌骱笈_軟件系統(tǒng)進行進一步的數(shù)據(jù)分析處理。

針對該車廠對總裝車間的需求

，理論上對于高頻RFID和超高頻RFID都可以選用
，但對現(xiàn)場布局及工藝進行了解以及漢思以往的項目實施經(jīng)驗，決定選用超高頻RFID
。

高頻RFID

工作頻率為13.56MHZ

，讀寫距離20CM左右。

相關硬件安裝示意圖如下：

圖 高頻RFID安裝位置

其局限性很明顯：

（1）標簽與讀寫器基本在其極限讀取距離工作

，易漏讀
；

（2）安裝調試難度大，后期維修極不方便；

（3）內飾線

、底盤線和最終線線體之間存在車輛換撬的環(huán)節(jié)
，車輛VIN需要多次進行讀取寫入操作，中間環(huán)節(jié)過多
，數(shù)據(jù)丟失風險巨大
；

（4）底盤線需要懸空進行零件裝配，高頻RFID沒有合適位置進行安裝

。

超高頻RFID

工作頻率為860MHZ-960 MHZ

，讀寫距離典型情況為4米?6米，最大可達10米以上
。

相關硬件安裝圖如下：

圖.超高頻RFID安裝位置

圖.RFID標簽隨車到底盤線

其優(yōu)勢巨大：

（1）可滿足不同讀寫距離和安裝尺寸的需求

，與載碼體實現(xiàn)高效快速的數(shù)據(jù)交換；

（2）支持動態(tài)讀取

，不受線體運動影響;

（3）載碼體可隨車流動

，信息傳遞可實現(xiàn)一碼到底，不受現(xiàn)場輸送形式切換(如由懸掛鏈轉到滑撬)的影響
；

（4）靈活程度高

，可避免大量的產線改造，設備更迭
、維護更方便
。

超高頻RFID能夠更好的適用于總裝生產線：

● 在車輛上線前，操工把即將上線的車輛信息寫入到初始化的RFID載碼體中

，根據(jù)工藝需求
，將RFID載碼體吸附在車體側面；

● 在后續(xù)過點工位

，超高頻讀寫器自動讀取車輛信息
，實時跟蹤車輛在線狀態(tài)；

● 在下線工位

，超高頻讀寫器讀取車輛載碼體
，系統(tǒng)檢查裝配信息，工作人員取下RFID載碼體
，循環(huán)使用
。

應用架構

圖.RFID基本架構

超高頻RFID可通過TCP/IP協(xié)議直接集成在MES當中，所有數(shù)據(jù)均可追溯

。

實施要素

● 超高頻讀寫器選型

（1）讀寫器應用場景

。要根據(jù)現(xiàn)場使用場景在固定式讀寫器和移動便攜式讀寫器中確定合適的設備類型；

（2）最大讀寫距離

。對于不同的讀寫距離
，設備選擇有著非常大的區(qū)別
，主要體現(xiàn)于讀寫器的最大工作頻率上。在總裝生產線上
，要充分考慮到獲取車輛標簽信息時
，對車輛識別的距離范圍，該距離既不能過近而可能導致“群讀”現(xiàn)象
，又不能過遠而產生漏讀錯讀現(xiàn)象
；

（3）配置靈活度。在不同的業(yè)務場景

，需要對讀寫器進行不同方式的觸發(fā)調用
，這就需要選用的讀寫器本身要有一定的配置靈活度，支持不同程度的開發(fā)調用
，需要預留反饋接口
、各數(shù)據(jù)調用接口等等。

（4）成本

。要考慮讀寫器的硬件價格
、開發(fā)工具的成本、應用軟件開發(fā)過程中的隱性成本
，以及產品投入使用后的維護成本
；

（5）防護等級。較高的防護等級能夠保證讀寫器在惡劣的行業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運行

，保證其工作效率；

（6）供應商實力和口碑

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？诒墙⒃诋a品質量和服務上的，選擇供應商也需了解其產品的品質和售后服務
。

● 超高頻RFID標簽選型

（1）標簽儲存容量

。根據(jù)實際業(yè)務數(shù)據(jù)儲存需要，再加上預留數(shù)據(jù)空間
，來確定最終所需儲存容量
；

（2）工作頻率。標簽工作頻率需與所選讀寫器相匹配

；

（3）安裝方式

。根據(jù)現(xiàn)場使用環(huán)境，需選擇合適的安裝方式
，安裝方式?jīng)Q定了選用標簽的材料和外形
；

（4）防護等級。較高的防護等級能夠保證標簽在惡劣的行業(yè)環(huán)境中被穩(wěn)定的寫入讀取

。

● 安裝實施

（1）安裝位置選擇

。要根據(jù)現(xiàn)場實際業(yè)務需求來選定讀寫器的安裝位置
，一般安裝在各產線首位及關鍵工位的上方，既不影響員工的操作和設備的運轉
，同時便于后期調試維護
；

（2）超高頻RFID天線角度調整。超高頻RFID的工作原理：超高頻讀寫器通過其天線向外發(fā)送一定頻率的電磁波

；當RFID標簽進入到發(fā)射天線的工作范圍內后其內部產生感應電流而被激活
，于是將其存儲的信息通過內部天線發(fā)送出來；讀寫器的天線接收到來自電子標簽的載波信號
，將其傳送給讀寫器
；讀寫器對接收到的信號進行解調與解碼處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位服務器
。所以要依據(jù)RFID標簽的放置范圍來調整RFID天線的朝向
，最好是讓RFID標簽正對RFID天線中心位置，保證RFID標簽能夠收到質量較高的電磁波
，保證數(shù)據(jù)讀寫的穩(wěn)定性
。

（3）超高頻讀寫器功率調整。需要在現(xiàn)場進行實車測試

，調整讀寫器功率來控制讀寫范圍
，確保讀取范圍內可存在標簽數(shù)量滿足要求，避免出現(xiàn)串碼
，同時信號強度又能保證讀寫效率
；

（4）建議。建議配合線體機運到位信號

、光電開關信號
、對射開關信號等來觸發(fā)超高頻RFID進行讀寫工作；可考慮與線邊ANDON及設備柱燈集成報警
；建議超高頻RFID廠家技術人員到現(xiàn)場指導安裝調試
。

漢思為該新能源車廠定制開發(fā)的MES在集成RFID后，能夠更高效

、準確地進行數(shù)據(jù)采集和處理
，對于生產效率有極大的提升，也更便于實現(xiàn)管理的標準化和高效化
。

相信隨著RFID技術的不斷發(fā)展

，RFID技術在性能方面必將會有更大的提高，成本也將逐步降低
，其安全隱患也將得到緩解
。RFID技術必將成為汽車信息化制造的主流，從而推動汽車產業(yè)的發(fā)展
。

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