应用于汽车总装线的RFID技术解决方案

项目背景

随着汽车制造业的不断发展，一些传统的制造方法和技术已经不能满足现代汽车制造业的要求。传统的汽车装配线通常是一条装配线，只装配相同型号的汽车，每种型号的汽车配置都是单一的。因此，装配线装配工人工作简单，装配效率高，不易出现装配错误。如今，随着汽车工业的发展，汽车越来越多样化和个性化，这就要求一条汽车装配线可以组装不同型号的汽车，同一型号的汽车配置也是多样化的。此时，如果装配线装配过程信息化程度低，装配数据采集和验证不能做好，容易出现装配效率低、错误率高、装配情况不能及时掌握等问题。

传统汽车总装线组装数据的采集主要依靠手工采集模式和条码采集模式。组装过程的信息化主要依靠工艺看板，组装验证主要依靠工人的人工判断。这些装配方法包括装配数据采集不及时、采集效率低、采集数据误差大、采集技术应用困难；工艺看板信息不能及时更新，信息程序复杂，浪费大量人力物力，浪费资源，信息更新错误率高；装配验证时间长，容易出现验证错误等问题。

为了解决汽车装配线中的这些问题，应用更先进的技术，实现汽车装配过程的信息化，及时准确地收集装配信息，实现装配验证功能，帮助汽车制造企业实现快速、准确、个性化、透明的装配具有重要意义。

02汽车总装过程分析

作为离散工业生产过程中的典型情况，汽车装配生产活动具有生产过程平行异步、设备功能冗余大、控制独立、生产资源管理复杂等特点。生产过程中的零部件处于离散状态，车辆的生产制造主要通过物理加工和组装来实现。

汽车制造大致经过冲压、焊接、涂装和总装四个工艺流程。其中，汽车总装过程是指按照一定的工艺和技术，将车身以外的汽车零部件按照规定的要求组装到车身上，经过调试和检验，成为合格汽车的过程。经过冲压、焊接、涂装三道依次工序后，形成有色漆的车身，储存在装配厂与涂装厂之间PBS(喷涂车身存储区)等待总装生产的调度。

当装配厂开始生产时，吊具将待装配的车身从PBS吊装装配生产线开始运行。总装生产线运行采用模块化装配方式，生产线沿线设有多个工位，各工位负责一工序。当车身随流水线向前移动时，各站依次在车身上安装相应的零件。汽车总装涉及的主要工序有:前后桥安装、制动控制器安全、动力总成安装、仪器仪表及电路安装、各种溶液加注等。

在传统过程中，条码技术主要用于汽车总装生产线，车站员工手动扫描车身VIN车辆跟踪和组装信息采集的代码和部件条码，整个采集过程相对耗时。当条形码损坏和污渍无法识别时，员工需要手动输入车辆VIN出错率高，耗时长，难以加快生产节拍。生产现场的可视化程度有待提高，需要为工人提供实时准确的装配指导，防止漏装错装，实时监控生产线车辆的装配。

03RFID技术应用

3.1技术原理

RFID(Radio Frequency Identification)雷达反向散射原理作为一种非接触式自动识别技术，具有数据存储量大、可读写、非接触、识别距离远、识别速度快、保密性好、渗透性强、使用寿命长、环境适应性好、同时识别多识别等优点。并且可以在各种恶劣环境中工作。

一套完整的RFID该系统由读写器（天线）、电子标签和应用软件系统三部分组成。其工作原理是读写器发射一定频率的无线电波能量，驱动电子标签发送内部数据。此时，读写器将按顺序接收解读数据并发送给应用程序进行相应处理。

3.2适用性分析

RFID该技术不仅仅是条形码技术的简单替代，它在离散制造业中的应用将改变离散制造企业的生产经营模式。RFID该技术具有数据存储量大、可读写、非接触、识别距离远、识别速度快、保密性好、渗透性强、使用寿命长、环境适应性好、能同时识别多个标签等优点。用它代替条形码在汽车生产线上识别和跟踪车辆。整个过程没有人工干预，可以大大降低工人的劳动强度和错误率。现在可以用了RFID实现自动、高速、有效的记录，降低操作人员的劳动强度，从而提高产品的离线合格率。

将RFID技术应用于汽车制造业，融入MES在系统中，有利于有效转化管理决策，实时传输到产品层，可以提高生产过程的管理和控制水平，有效跟踪、管理和控制生产过程和上层管理系统，可以合理调度、管理资源，提高制造竞争力，改善生产组织，缩短生产周期，减少产品数量，提高产品质量，减少人力资源消耗。对于发展离散制造业生产制造系统模式和应用解决方案，提高制造过程的可视化监控和产品质量跟踪具有重要意义和应用价值。

04解决方案

4.1系统架构

系统使用部署在车间应用服务器中的系统RFID软件中间件统一管理车间读写器网络，实时收集、处理和存储数据服务器，有利于屏蔽RFID设备差异化，改进RFID读写器网络的稳定性和效率，RFID设备不依赖车站终端，不需要专门配置车站终端，便于部署。基于RFID汽车总装制造执行系统架构如下图所示。

充分利用系统RFID结合总装车间的技术优势MES解决企业现状的问题ERP系统规划层与车间现场自动化系统过程控制层、车间内部物流层和MES实现制造和质量的可视化和数字化管理。

4.2应用流程

装配线是装配线的工作系统。所有需要组装的车辆都需要通过装配框架的吊具或台板运输到指定的车站进行零件组装，然后通过吊具或台板运输到下一个环节，直到所有过程完成。

因此，该方案超高频RFID电子标签与吊具和台板绑定。当车辆放置在吊具或台板上时，车辆通过后台管理系统VIN吊具或台板上的电子标签ID绑定信息。

超高频安装在各装配站RFID读写器。在装配站，超高频读写器读取车辆标签后，通过后台获取相应的车辆VIN代码，并提示相应站的零件安装信息。安装相应部件的工作人员。系统获取相应车辆的零部件安装信息，以备后期质量跟踪，系统向LES系统返回材料消耗信息，刷新车站部件安装信息提示，直至车站所有应安装部件安装完毕。生产物流部门将零部件送到生产线车站后，系统更新零部件数量信息。

4.3应用部署

在总装生产线上，所有使用吊架运输车身的点，并需要识别车身信息，如取数点、电动拧紧、SRS终端等下安装方式部署终端等RFID设备。

所有使用滑橇运输车身的总装线，如左机舱线束、右机舱线束、雕刻设备等，都安装在滑橇上RFID电子标签安装在关键位置的滚床上RFID读写器识别和跟踪车身信息，并将其上传到总装线上的不同系统。

4.4系统功能

基于RFID技术总装线的应用具有以下功能：

系统在车身上吊具时，可自动获取车身号，并将车身号与RFID绑定信息，使其对应生产信息，当车身在吊具和台板之间转换时，信息转移可以自动完成，确保车身在整个装配线上的信息流正确、连续；

车身到达装配站时，可自动获取车身规格信息，并在站终端显示相应的操作流程，并为装配工人提供实时准确的装配指导；

装配完成后，系统可自动记录和保存装配信息，包括装配人员、装配部件等，以便后续的质量跟踪；

将RFID结合技术现场可视化系统，监控生产车辆，实时了解生产线和车辆装配进度；

系统具有防错功能，车身规格信息有相应的零件编码规则，如果零件编码不一致，系统将实时报警；

该系统还具有该过程的防错功能。当转移到当前站时，系统将自动检查最后一个过程。当最后一个过程未完成或错误时，也将提醒站，以实现该过程的快速纠正。05结论

基于超高频RFID汽车总装系统技术的应用是在分析汽车总装生产过程的基础上进行的RFID技术融入汽车制造执行系统，使企业能够及时准确地掌握生产线状态，提高生产效率，有利于MES系统和LES系统之间的协作为产品的质量跟踪提供了准确的数据保证。