隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，再加上公路建設(shè)的高速發(fā)展，推動了我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展．汽車消費市場也迅速膨脹，由此，汽車制造企業(yè)也迎來了發(fā)展的機遇。面對國外汽車企業(yè)搶灘中國市場的強勁勢頭，國內(nèi)汽車企業(yè)如何根據(jù)汽車制造的特點選擇適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)模式，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，是中國汽車企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
汽車制造具有生產(chǎn)管理難度大、環(huán)境較為惡劣、數(shù)據(jù)采集實時性差、生產(chǎn)管理信息化程度低等特點，欲提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，就必須時刻了解生產(chǎn)過程中每一個工位的生產(chǎn)情況，并進行實時數(shù)據(jù)采集，因此要對汽車生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。
目前，國內(nèi)汽車生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)開始對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，其中大多使用條碼技術(shù)，但現(xiàn)有的條碼技術(shù)只能對生產(chǎn)過程的起始和終止進行監(jiān)控，不能對整個生產(chǎn)過程中的每一個工位進行監(jiān)控，也不能做到數(shù)據(jù)的實時采集。RFID技術(shù)作為一項新型技術(shù)正好可以實現(xiàn)汽車生產(chǎn)過程監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)采集，彌補了現(xiàn)有監(jiān)控技術(shù)的不足。因此，本文提出將RFID技術(shù)應(yīng)用于汽車制造企業(yè)，并對其在物流監(jiān)控和生產(chǎn)管理中的應(yīng)用進行了研究。
1 汽車物流監(jiān)控現(xiàn)狀及發(fā)展
汽車制造具有生產(chǎn)管理難度大、環(huán)境較為惡劣、數(shù)據(jù)采集實時性差、生產(chǎn)管理信息化程度低等的特點，對汽車生產(chǎn)過程進行監(jiān)控可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時數(shù)據(jù)采集、可視化監(jiān)控和優(yōu)化調(diào)度管理，從而對整個生產(chǎn)過程進行有效管理。所以現(xiàn)在的汽車生產(chǎn)企業(yè)開始應(yīng)用先進的物流監(jiān)控技術(shù)對汽車生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，以提高生產(chǎn)效率。
目前應(yīng)用于汽車物流監(jiān)控的技術(shù)主要有：GPS、GSM、條碼、RFID等技術(shù)，其中GPS和GSM技術(shù)主要應(yīng)用于整車銷售物流在途監(jiān)控，而本文主要研究整車生產(chǎn)過程物流監(jiān)控，因此，以下主要介紹條碼技術(shù)和RFID技術(shù)。
1.1 條碼技術(shù)
條形碼(簡稱條碼)技術(shù)是在計算機技術(shù)和信息技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門集編碼、印刷、數(shù)據(jù)采集于一體的新興技術(shù)。條碼作為一種圖形識別技術(shù)與其他識別技術(shù)相比，有制作容易、操作簡單、信息采集速度快、采集信息量大、可靠性高、自由度大、靈活、實用、成本低等特點。因此，近20年間在實際應(yīng)用中得到了飛速發(fā)展。在我國，該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、衛(wèi)生醫(yī)療事業(yè)以及圖書出版業(yè)等方面。
1.2 RFID技術(shù)
RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別技術(shù))，是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，對目標(biāo)加以識別并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)可以標(biāo)識每個物體，能非接觸遠距離地同時對多個物體進行識讀，存儲信息量非常大，可以快速掃描，體型小型化，形狀多樣化，抗污染能力強，可重復(fù)使用，具有穿透性和無屏障閱讀，安全性能好。RFID技術(shù)涉及計算機、無線數(shù)字通信、集成電路、電磁場等眾多學(xué)科，是一個新興的融合多種技術(shù)的領(lǐng)域。
1.3 汽車物流監(jiān)控未來發(fā)展趨勢
汽車制造業(yè)生產(chǎn)管理難度大、環(huán)境較為惡劣，要有效管理生產(chǎn)線上的物料(零部件)、搬運容器等，必須實時監(jiān)控其移動和分布狀況，在激烈的市場競爭壓力下，傳統(tǒng)的條碼技術(shù)已不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)發(fā)展的需要，企業(yè)急需新的生產(chǎn)管理手段。RFID技術(shù)作為一項新興技術(shù)，其自動快速識別的特性及良好的環(huán)境適應(yīng)能力，正好迎合了汽車制造企業(yè)的需求，將RFID技術(shù)應(yīng)用于汽車制造已是大勢所趨。因此，本文提出了將RFID技術(shù)應(yīng)用于汽車制造企業(yè)物流監(jiān)控，以求提高汽車制造業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量、改善汽車制造業(yè)的運作績效、降低物流成本。
2 RFID系統(tǒng)需求分析和設(shè)計原則
2.1 RFID系統(tǒng)設(shè)計需求分析
汽車整車制造企業(yè)RFID系統(tǒng)的建設(shè)需求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)生產(chǎn)流程管理。通過在車體及各工位設(shè)置電子標(biāo)簽和閱讀器，實現(xiàn)對車體的自動識別和實時跟蹤；通過控制點工位閱讀器，實時采集自動控制所需的車型、顏色等信息，與現(xiàn)場工控設(shè)備進行通訊，以控制現(xiàn)場設(shè)備(如噴涂機器人、自動分道裝置)進行正確操作。
(2)質(zhì)量追蹤管理。在檢測線各工位安裝讀寫器，將質(zhì)量檢測結(jié)果寫入電子標(biāo)簽，在下線工位讀取標(biāo)簽中的質(zhì)量信息，實現(xiàn)合格、返工和返修車輛的自動分流和管理。
(3)降低生產(chǎn)成本。通過建立RFID系統(tǒng)，降低生產(chǎn)現(xiàn)場對人力的依賴，避免維護成本，減輕操作人員的勞動強度。
(4)提供領(lǐng)導(dǎo)層決策依據(jù)。通過RFID系統(tǒng)的完善，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的監(jiān)控，能夠清晰地發(fā)現(xiàn)存在的問題，為高層決策提供準(zhǔn)確的信息依據(jù)。
(5)企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展需要信息支撐。管理信息系統(tǒng)的不斷完善，有利于實現(xiàn)與外部的高速信息交換，為企業(yè)的戰(zhàn)略發(fā)展提供技術(shù)支持。
2.2 RFID系統(tǒng)設(shè)計原則
鑒于國內(nèi)汽車整車制造企業(yè)目前的生產(chǎn)運作水平和管理水平，同時考慮到企業(yè)對RFID系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)要求，系統(tǒng)應(yīng)該按照如下的原則進行設(shè)計：
(1)系統(tǒng)性原則。根據(jù)用戶需求，系統(tǒng)總體設(shè)計構(gòu)思是通過建立可靠的網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)對汽車整車生產(chǎn)過程的流程管理和質(zhì)量追溯。
(2)先進性原則。信息系統(tǒng)的功能比較完善，在同行業(yè)中處于較高的水平，能滿足企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展要求。
(3)實用性原則。系統(tǒng)的操作方式、界面采用標(biāo)準(zhǔn)中文界面，界面友好、方便易用。
(4)實時性原則。系統(tǒng)是采用進行實時的數(shù)據(jù)采集和傳輸，并依托計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實現(xiàn)汽車整車生產(chǎn)線的信息化管理。
(5)可靠性原則。選用合適的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，有嚴格的安全控制和數(shù)據(jù)備份機制，可確保數(shù)據(jù)安全可靠。
(6)安全性原則。在應(yīng)用軟件的設(shè)計上，強化權(quán)限管理功能，具有多級安全機制。
(7)總體規(guī)劃、分步實施。RFID系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)注意整體性、系統(tǒng)性、長期性、開放性和集成性，將信息系統(tǒng)的實施完善與企業(yè)的中長期發(fā)展戰(zhàn)略密切結(jié)合起來，在總體發(fā)展規(guī)劃的指導(dǎo)下，分步建設(shè)。
3 RFID系統(tǒng)實現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù)
3.1 RFID系統(tǒng)總體架構(gòu)
為了使RFID系統(tǒng)在技術(shù)上與企業(yè)級信息系統(tǒng)和設(shè)備層控制系統(tǒng)有效集成，統(tǒng)一采用三層架構(gòu)模式。針對工業(yè)現(xiàn)場和辦公環(huán)境的不同，采用不同的三層架構(gòu)實現(xiàn)模式，如圖1。對于面向設(shè)備層的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、打印、監(jiān)控、設(shè)備驅(qū)動控制等類的應(yīng)用，從工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際出發(fā)，采用c++控制模式。對于面向管理信息的維護、查詢、統(tǒng)計、報表等類的應(yīng)用，要求應(yīng)用靈活、管理和操作方便，采用B／S(瀏覽器／月艮務(wù)器)模式。
圖1三層服務(wù)架構(gòu)
同時，RFID系統(tǒng)應(yīng)能滿足如下要求：
(1)系統(tǒng)可靠穩(wěn)定。RFID系統(tǒng)涉及到焊接、涂裝等汽車生產(chǎn)過程，是一個連續(xù)有序的生產(chǎn)過程，只有系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定，才能保證工廠正常生產(chǎn)。
(2)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集能夠傻瓜化，智能匹配，操作簡單�，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集受到生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)節(jié)拍、員工素質(zhì)等因素影響，操作應(yīng)盡量簡單、實現(xiàn)智能匹配。
(3)現(xiàn)場采集程序免維護自動升級�，F(xiàn)場采集程序采用C++三層架構(gòu)模式，能夠有效和現(xiàn)場設(shè)備接口，同時實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集。良好的系統(tǒng)架構(gòu)能實現(xiàn)客戶端程序的自動升級，免去不必要的維護。
(4)軟件功能可擴展性。為了滿足生產(chǎn)線的擴建和信息采集點的調(diào)整要求，系統(tǒng)必須有靈活的可擴展性。
3.2 RFID系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖
實施該系統(tǒng)時，主要參考借鑒國際先進的計算機網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)作業(yè)管理方式、系統(tǒng)方法和處理邏輯，并結(jié)合國內(nèi)汽車整車制造企業(yè)現(xiàn)有信息化基礎(chǔ)和汽車制造特點加以綜合運用，得到RFID系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，如圖2。
圖2 RFID系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓tl、圖
3.3 RFID系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計
RFID系統(tǒng)主要分為兩個功能模塊，即現(xiàn)場作業(yè)模塊和維護管理查詢監(jiān)控模塊，如圖3所示。
圖3 RFID系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
3.4 RFID系統(tǒng)流程設(shè)計
本文參照國內(nèi)大部分汽車整車制造企業(yè)的生產(chǎn)流程，設(shè)計出RFID系統(tǒng)基本處理流程如圖4所示：生產(chǎn)計劃部門制定詳細的周計劃；焊接車間根據(jù)周計劃排定詳細的日生產(chǎn)計劃隊列；生產(chǎn)線按照待開工隊列的順序在生產(chǎn)線的關(guān)鍵工位采集追蹤相應(yīng)的車型和質(zhì)量信息；后續(xù)的涂裝車間按照焊接生產(chǎn)隊列和生產(chǎn)計劃分別在各關(guān)鍵工位設(shè)置信息采集點，追蹤采集汽車的焊接、涂裝生產(chǎn)過程信息。焊接、涂裝車間RFID采集的信息導(dǎo)入條形碼追蹤系統(tǒng)指導(dǎo)總裝車間、檢測線、收車并實現(xiàn)整車的入庫。
圖4 RFID系統(tǒng)處理流程圖
4 RFID系統(tǒng)在A公司的應(yīng)用
管理與信息化現(xiàn)狀，選擇適當(dāng)?shù)墓δ苓M行應(yīng)用。以上根據(jù)RFID系統(tǒng)的需求和設(shè)計原則，得出了系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，本課題已將該系統(tǒng)應(yīng)用于A公司，以下簡要介紹RFID系統(tǒng)在A公司的應(yīng)用情況。
根據(jù)整車生產(chǎn)企業(yè)的一般性需求，綜合考慮RFID應(yīng)用的成本及效益，將RFID在A公司中的應(yīng)用分為以下三個階段：
(1)軟、硬件測試階段
本階段主要是對RFID系統(tǒng)所需的軟件和硬件進行測試，軟件主要包括中央信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)等，硬件主要包括讀寫器、標(biāo)簽、天線等。該測試只要在實驗室中進行，通過重復(fù)實驗了解各軟件系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性以及各硬件的讀取成功率、讀取速度和穩(wěn)定性，為下一步試運行奠定基礎(chǔ)。
(2)試運行階段
本階段主要是RFID系統(tǒng)在車間內(nèi)試運行，將RFID標(biāo)簽安裝在車體上，將RFID系統(tǒng)引入整車生產(chǎn)線，通過試點應(yīng)用了解RFID在汽車生產(chǎn)環(huán)境中表現(xiàn)出的各方面性能特點，并整合信息系統(tǒng)，分析總結(jié)運行情況及出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)車間內(nèi)部的循環(huán)使用，為下一步全面實施奠定基礎(chǔ)。該階段可實現(xiàn)的功能有：生產(chǎn)及質(zhì)量信息采集、指導(dǎo)裝配過程、生產(chǎn)自動化等。
(3)整體投入應(yīng)用階段
本階段是將RFID標(biāo)簽安裝在車體載具、物料盛具及生產(chǎn)設(shè)備上，擴展RFID系統(tǒng)應(yīng)用到整車生產(chǎn)全部車間中，充分利用其信息采集優(yōu)勢，深入挖掘應(yīng)用潛力，擴展應(yīng)用范圍，并在大量應(yīng)用基礎(chǔ)上降低單位使用成本、增加使用效能。實現(xiàn)的主要功能除生產(chǎn)線上的車體識別，還包括零部件跟蹤與管理相關(guān)功能及和生產(chǎn)運營相關(guān)的設(shè)備管理、人員管理等。RFID應(yīng)用的三個階段并不是絕對的，他們之間也可有交叉。企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身需求及生產(chǎn)
5 結(jié)束語
按照上述方法設(shè)計的RFID整車生產(chǎn)物流監(jiān)控系統(tǒng)，通過一些關(guān)鍵支撐技術(shù)的應(yīng)用，能很好地解決生產(chǎn)過程信息的可靠實時采集、轉(zhuǎn)遞和處理問題，掌握實時物料供應(yīng)和生產(chǎn)動態(tài)信息，并快速而柔性地調(diào)度生產(chǎn)，彌補了汽車整車制造全過程監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)共享的空白，為汽車整車制造帶來新的契機。該系統(tǒng)還可推廣應(yīng)用到其他離散制造行業(yè)，在保持總體架構(gòu)和系統(tǒng)功能不變的情況下，還需要結(jié)合其行業(yè)生產(chǎn)工藝特點，對于生產(chǎn)對象標(biāo)志、轉(zhuǎn)送方式以及調(diào)度算法等內(nèi)容進行針對性的調(diào)整。
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本文標(biāo)題：RFID在汽車物流監(jiān)控與生產(chǎn)管理中的應(yīng)用
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