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漢思原創(chuàng)

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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 3086
01
導語

隨著我國汽車市場的蓬勃發(fā)展

，汽車生產(chǎn)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(chǎn)線管理水平
，制造出更多更好的汽車
，汽車生產(chǎn)過程中的信息采集、信息利用以及現(xiàn)場目標產(chǎn)品的控制和跟蹤變得越來越重要
。

在傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)中

，通常只是通過手工錄入或者條碼技術(shù)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(chǎn)線實際進度
。如今各車企汽車產(chǎn)品型號急劇增加
，產(chǎn)品配置越來越精細復雜，為了在JIT（JUST IN TIME
，準時化）的生產(chǎn)模式下
，通過信息化的手段改善生產(chǎn)線的管理水平，汽車生產(chǎn)線需要引入RFID技術(shù)
。

RFID技術(shù)經(jīng)過近些年的不斷發(fā)展

，技術(shù)日益成熟，硬件成本不斷降低
。將RFID技術(shù)與現(xiàn)有的生產(chǎn)線管理執(zhí)行系統(tǒng)相結(jié)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(chǎn)線的管理水平
。本文結(jié)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(jié)合總裝車間RFID與MES的集成進行分享

。

總裝車間需求

生產(chǎn)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(chǎn)隊列的基礎(chǔ)。車身在總裝內(nèi)飾線首工位上線后
，MES系統(tǒng)需將其與生產(chǎn)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(chǎn)指導等
；

（2）線邊的設(shè)備（擰緊機，涂膠機

，輪胎設(shè)備
，座椅設(shè)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(chǎn)隊列來完成
。

車輛識別

（1）在總裝車間各條生產(chǎn)線首位（內(nèi)飾線

，地盤線，最終線等）以及關(guān)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(chǎn)進度。

車輛查詢

MES系統(tǒng)將生產(chǎn)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(guān)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(nèi)飾線、底盤線和最終線構(gòu)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(nèi)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(guān)鍵AVI站點（內(nèi)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(chǎn)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(shù)進行生產(chǎn)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(chǎn)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(guān)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(diào)試難度大

，后期維修極不方便；

（3）內(nèi)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(guān)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(zhuǎn)到滑撬)的影響
；

（4）靈活程度高

，可避免大量的產(chǎn)線改造
，設(shè)備更迭、維護更方便
。

超高頻RFID能夠更好的適用于總裝生產(chǎn)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(cè)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(gòu)

圖.RFID基本架構(gòu)

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(shè)備類型
；

（2）最大讀寫距離。對于不同的讀寫距離

，設(shè)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(chǎn)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(chǎn)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(diào)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(diào)用
，需要預留反饋接口
、各數(shù)據(jù)調(diào)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(chǎn)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

?div id="jfovm50" class="index-wrap">？诒墙⒃诋a(chǎn)品質(zhì)量和服務上的
，選擇供應商也需了解其產(chǎn)品的品質(zhì)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(chǎn)線首位及關(guān)鍵工位的上方，既不影響員工的操作和設(shè)備的運轉(zhuǎn)
，同時便于后期調(diào)試維護
；

（2）超高頻RFID天線角度調(diào)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(nèi)后其內(nèi)部產(chǎn)生感應電流而被激活
，于是將其存儲的信息通過內(nèi)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(diào)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(diào)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(zhì)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(diào)整。需要在現(xiàn)場進行實車測試，調(diào)整讀寫器功率來控制讀寫范圍

，確保讀取范圍內(nèi)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(guān)信號
、對射開關(guān)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(shè)備柱燈集成報警；建議超高頻RFID廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場指導安裝調(diào)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(chǎn)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(shù)的不斷發(fā)展

，RFID技術(shù)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(shù)必將成為汽車信息化制造的主流
，從而推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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