汽車制造業(yè)的訂單化生產(chǎn)和柔性化生產(chǎn)，已成為汽車制造商提高產(chǎn)品競爭、關(guān)注用戶需求的目標(biāo)。從汽車制造的沖壓車間、車身車間、油漆車間和總裝車間，直至整車檢測下線，必須實(shí)現(xiàn)汽車制造環(huán)節(jié)的生產(chǎn)信息管理。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)涵蓋了汽車制造的生產(chǎn)控制和物流控制，車身信息采集和車身倉儲系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)汽車制造物流控制的重要環(huán)節(jié)。通過車身物流信息采集的檢測跟蹤、車身和零部件物流倉儲系統(tǒng)的靈活控制，可以實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)的物流控制；通過汽車生產(chǎn)管理的信息技術(shù)，可以隨時(shí)跟蹤和了解汽車制造的生產(chǎn)程度和物流過程。

　　基于RFID 的生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)能夠在線實(shí)時(shí)地反映生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)和物流信息， 使生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)檢及管理人員能夠隨時(shí)了解客車生產(chǎn)的全貌， 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃， 便利地解決生產(chǎn)中的問題， 作到均衡生產(chǎn)。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)車間管理的各個(gè)業(yè)務(wù)部門之間的信息共享， 改善企業(yè)內(nèi)部的信息交換方式， 為企業(yè)決策者提供動(dòng)態(tài)的監(jiān)控生產(chǎn)。

　　1 RFID 技術(shù)與EPC 代碼

　　1.1 RFID 技術(shù)

　　RFID射頻識別是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過射頻信號自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個(gè)基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。RFID標(biāo)簽中存儲一個(gè)編碼，通常為64bits、96bits甚至更高，其地址空間大大高于條碼所能提供的空間，因此可以實(shí)現(xiàn)單品級的物品編碼。RFID標(biāo)簽芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括射頻前端、模擬前端、數(shù)字基帶處理單元和EEPROM存儲單元四部分。

　　圖一　RFID應(yīng)用系統(tǒng)

　　讀寫器與標(biāo)簽之間是利用無線感應(yīng)方式進(jìn)行信息交換的， 它具有以下特點(diǎn)： 可以非接觸識別； 無需"視線"所及， 可以穿過水、油漆、木材甚至人體進(jìn)行識別； 可以識別快速移動(dòng)物品； 可同時(shí)識別多個(gè)物品等。在RFID 系統(tǒng)的應(yīng)用中， 標(biāo)簽附著在被識別的物體上（ 表面或內(nèi)部） , 一旦帶有電子標(biāo)簽的被識別物體進(jìn)入可識讀范圍時(shí)， 讀寫器以自動(dòng)無接觸的方式將約定的信息從標(biāo)簽中讀取出來， 從而完成自動(dòng)識別物品或者自動(dòng)收集物品標(biāo)志信息的功能。采用RFID 的好處是可以對企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行可視化管理， 以有效地降低成本。因此， 越來越多的制造商都在關(guān)心和支持這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

　　1.2 EPC 代碼

　　EPC的全稱是Electronic Product Code,中文稱為產(chǎn)品電子代碼。EPC的載體是RFID電子標(biāo)簽，并借助互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。EPC旨在為每一件單品建立的、開放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)范圍內(nèi)對單件產(chǎn)品的跟蹤與追溯，從而有效提高供應(yīng)鏈管理水平、降低物流成本。EPC是一個(gè)完整的、復(fù)雜的、綜合的系統(tǒng)。EPC/RFID技術(shù)應(yīng)用于倉庫管理領(lǐng)域的優(yōu)勢EPC /RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)特點(diǎn)是：1、無接觸讀取 2、遠(yuǎn)距離讀取 3、動(dòng)態(tài)讀取 4、多數(shù)量、品種讀取 5、標(biāo)簽無源 6、海量存儲量 等優(yōu)勢 這些都是條碼無法比擬的，因此采用EPC電子標(biāo)簽技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化庫房管理；并配合使用EPC編碼，使得庫存貨品真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。

　　2 基于RFID 的某汽車制造企業(yè)生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)

　　2.1 系統(tǒng)的需求分析

　　某汽車制造企業(yè)總裝車間的生產(chǎn)物流按工藝流程進(jìn)行， 總裝車間主要完成車身與底盤的組裝以及內(nèi)飾件的安裝， 通過調(diào)查研究與分析， 該總裝車間的生產(chǎn)物流管理系統(tǒng)大致存在如下問題：

　　（ 1） 在裝備過程中， 各環(huán)節(jié)的信息錄入均由手工完成， 經(jīng)常出現(xiàn)抄錄錯(cuò)誤， 導(dǎo)致工作步驟不能正常銜接， 影響了整個(gè)生產(chǎn)流通。

　?。?2） 車間工人實(shí)行的是每日一班工作制， 每班的工人人數(shù)是固定的， 有時(shí)由于原材料短缺或設(shè)備故障等原因而使部分工人的工作量不能達(dá)到飽和， 從而增加了生產(chǎn)成本。

　?。?3） 當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有缺陷時(shí)， 由于記錄的不完全和數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一， 不能及時(shí)查詢到具體的負(fù)責(zé)人員。

　?。?4） 生產(chǎn)線與倉庫溝通銜接不夠好， 導(dǎo)致配料效率低。

　　（ 5） 管理人員不能直觀及時(shí)地了解生產(chǎn)線狀況， 從而不能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃， 便利地解決生產(chǎn)中的問題。

　　根據(jù)上述需求分析， 信息傳遞的延遲以及信息的不準(zhǔn)確是整個(gè)問題的關(guān)鍵， 因此要改善生產(chǎn)管理的效果， 降低產(chǎn)品的成本， 必須從根本的信息采集技術(shù)入手， 從而改變生產(chǎn)過程中的信息傳遞方式?；谶@種情況， 提出了基于RFID 的物流管理信息系統(tǒng)。

　　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　通過上述的需求分析， 建設(shè)符合現(xiàn)代企業(yè)全面信息管理的需求， 在制品組裝生產(chǎn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)追蹤信息管理系統(tǒng)， 使管理人員在后臺即可看到在制品的裝備情況。系統(tǒng)除了需要對生產(chǎn)過程的監(jiān)控以外， 還要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享與實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)， 以便于管理部門的生產(chǎn)監(jiān)測與調(diào)度。綜合以上要求以及該單位的實(shí)際情況， 系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)采用分布式控制的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 如圖2 所示。整個(gè)系統(tǒng)由生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理層、生產(chǎn)過程監(jiān)控層以及數(shù)據(jù)采集管理層所組成， 并利用通信接口與以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)將信息服務(wù)器、現(xiàn)場總線監(jiān)控服務(wù)器、RFID 閱讀器以及其它模塊和終端連接起來。

圖二　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖                               

　　（ 1） 數(shù)據(jù)采集管理層。數(shù)據(jù)采集管理是生產(chǎn)過程監(jiān)督和控制的基礎(chǔ)， 它負(fù)責(zé)收集生產(chǎn)線上在制品的裝備信息等， 打包后上傳到公司管理部門， 供生產(chǎn)過程監(jiān)督和控制分析使用。RFID 是數(shù)據(jù)采集管理層的， 通過讀寫器采集電子標(biāo)簽中的信息， 進(jìn)行簡單的信息預(yù)處理（ 解碼、防沖撞、多通道信息去重、信息過濾、分類） .

　?。?2） 生產(chǎn)過程監(jiān)控層。生產(chǎn)過程監(jiān)控層負(fù)責(zé)管理生產(chǎn)過程中在制品的加工信息和生產(chǎn)線的狀態(tài)信息， 并將這些實(shí)時(shí)信息及時(shí)呈遞給生產(chǎn)管理部門， 使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和生產(chǎn)管理人員能夠掌握手的生產(chǎn)作業(yè)情況。同時(shí)， 管理部門可以根據(jù)這些信息對生產(chǎn)進(jìn)行控制， 及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和修改生產(chǎn)控制參數(shù)， 以求在短的時(shí)間內(nèi)， 使生產(chǎn)流程重新步入正常工作狀態(tài)， 確保生產(chǎn)計(jì)劃能夠順利完成。生產(chǎn)過程監(jiān)控層包括現(xiàn)場總線監(jiān)控服務(wù)器、RFID 車輛識別終端、車型信息顯示終端， 通過工業(yè)以太網(wǎng)組成一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　?。?3） 業(yè)務(wù)管理層。業(yè)務(wù)管理層是系統(tǒng)的頂層， 也是整個(gè)系統(tǒng)對外部的接口， 通過管理層， 廠級信息網(wǎng)絡(luò)可以訪問系統(tǒng)內(nèi)部。信息服務(wù)器作為車間級生產(chǎn)管理、調(diào)度的中心， 負(fù)責(zé)整合、分發(fā)監(jiān)控層上報(bào)的生產(chǎn)信息， 實(shí)現(xiàn)在車間范圍內(nèi)的信息共享，為管理者及時(shí)下達(dá)調(diào)度指令提供可靠的分析依據(jù)。

　　2.3 系統(tǒng)硬件選型

　　RFID 設(shè)備的選型主要依據(jù)是頻率， 因?yàn)轭l率的選擇是RFID 技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵性問題， RFID 系統(tǒng)的工作頻率主要有： 低頻（ 30- 300KHZ） , 高頻（ 3- 30MHZ） 和超高頻（ 300MHZ- 3GHZ） .低頻系統(tǒng)常見的工作頻率有125KHz, 134KHz, 該頻段主要是通過電感耦合的方式進(jìn)行工作。其特點(diǎn)是識別距離短， 傳輸速度比較慢， 主要應(yīng)用領(lǐng)域： 畜牧業(yè)、門禁、身份識別等。高頻系統(tǒng)常見的工作頻率為13.56MHz, 它是通過感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化， 實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對天線電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。高頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。超高頻系統(tǒng)（ 工作頻率為860MHz 到960MHz 之間） 通過電場來傳輸能量。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)， 無源可達(dá)10m 左右， 信號傳輸速度快。主要應(yīng)用領(lǐng)域： 供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用， 生產(chǎn)線自動(dòng)化的管理和應(yīng)用等。

　　綜上所述和比較， 考慮到RFID 的電磁特性， 為降低成本， 保證功效， 簡化系統(tǒng)， 便于使用與維護(hù)， 我們采用了超高頻系RFS- 2022 （ 2011） 型讀寫器， 它能夠讀寫ISO- 18000- 6 協(xié)議標(biāo)簽， 系統(tǒng)的工作頻率為902MHz~928MHz, 其性能指標(biāo)： 讀取距離大于5m, 寫入距離大于3m, 讀卡速度為平均每單字（ 32bits） 需耗時(shí)6ms, 寫卡速度為平均每單字（ 32bits） 耗時(shí)50ms, 讀卡數(shù)可達(dá)到30 張電子標(biāo)簽。這個(gè)頻段是目前人們期待應(yīng)用潛力的， 所使用的頻率和標(biāo)準(zhǔn)完全符合現(xiàn)行的各種法律法規(guī)。

　　2.4 系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計(jì)

　　根據(jù)對系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的要求， 整個(gè)系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理， 總裝線生產(chǎn)作業(yè)管理、總裝線生產(chǎn)查詢管理、總裝線資源管理、總裝線質(zhì)量監(jiān)控管理。主要模塊說明如下：

　　2.4.1 系統(tǒng)管理

　　系統(tǒng)管理模塊可以定義某車型總裝生產(chǎn)線生產(chǎn)及物流管理信息系統(tǒng)用戶， 執(zhí)行功能的權(quán)限以及用戶使用功能授權(quán)。并對各子系統(tǒng)共用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)， 完成數(shù)據(jù)的備份作業(yè)。

　　2.4.2 總裝線現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)管理

　　滾動(dòng)接受生產(chǎn)計(jì)劃， 自動(dòng)生成車間作業(yè)計(jì)劃， 系統(tǒng)設(shè)置的控制器會(huì)按生產(chǎn)節(jié)拍觸發(fā)讀寫器讀取裝配線上的車型信息， 通過RFID 對標(biāo)簽的識讀， 實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)信息（ 包括在線車輛的裝備信息和質(zhì)量檢驗(yàn)信息） 的錄入， 并把相關(guān)信息輸入服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫。同時(shí)在每個(gè)工位的屏幕上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示裝配線上的車型信息、選裝、零部件等信息， 現(xiàn)場操作人員不僅可以直觀地了解當(dāng)前該工位應(yīng)該做什么事， 還可以實(shí)時(shí)地向物料部門發(fā)布需求信息， 以便所需配件及時(shí)送到所需工位。

　　2.4.3 總裝線生產(chǎn)查詢管理

　　生產(chǎn)查詢管理的功能為管理人員提供及時(shí)的生產(chǎn)線工作狀況， 以便為解決生產(chǎn)中的問題作好準(zhǔn)備。它可以查詢到每個(gè)工位的裝配信息， 裝配的具體時(shí)間、物料需求信息、員工操作結(jié)果等信息。

　　2.4.4 總裝線資源管理

　　總裝線資源管理就是對生產(chǎn)線所需的一些設(shè)備進(jìn)行管理， 及時(shí)了解現(xiàn)有設(shè)備的實(shí)際使用情況， 以便為安排生產(chǎn)或者進(jìn)行采購提供參考依據(jù)， 可以根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的情況來制定生產(chǎn)線日、周、月的負(fù)荷， 保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

　　2.4.5 總裝線質(zhì)量監(jiān)控管理

　　對汽車總裝過程的質(zhì)量信息進(jìn)行全面的管理， 實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息采集的自動(dòng)化， 并通過現(xiàn)場總線監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行分析， 以便及時(shí)做出調(diào)整， 以減少廢品的產(chǎn)生。該模塊能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)查詢， 并打印相關(guān)報(bào)表。

　　3 結(jié)論

　　本文通過對某汽車制造企業(yè)總裝車間的生產(chǎn)物流的分析， 指出采用傳統(tǒng)的人員手動(dòng)識別方法會(huì)影響到信息流的及時(shí)性和準(zhǔn)確性， 由于信息流的不暢通從而進(jìn)一步影響到整個(gè)生產(chǎn)的流通。在采用了識別速度快、存儲容量大、可實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)的RFID技術(shù)后， 上述情況將會(huì)得到解決。汽車制造的現(xiàn)代化生產(chǎn)控制和物流控制及其信息化管理已成為汽車制造的重要組成部分。隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展，以及物流控制和信息技術(shù)的應(yīng)用，汽車生產(chǎn)的物流技術(shù)將繼續(xù)呈現(xiàn)出一系列新的發(fā)展趨勢。