項目背景

隨著汽車制造業不斷的發展，傳統的一些制造方式和技術已經不能滿足現代汽車制造業的要求。傳統的汽車總裝線,通常是一條總裝線僅僅只裝配同一型號的汽車,并且每一個型號的汽車配置單一，因此總裝線裝配工人工作簡單，裝配效率高，而且不容易出現裝配錯誤。而如今，隨著汽車工業的發展，汽車越來越多樣化、個性化,這就要求一條汽車總裝線能夠裝配不同型號的汽車，并且同一型號的汽車配置也是多樣化的,這時,如果總裝線裝配過程信息化程度低，不能做好裝配數據采集和裝配驗證工作，就容易出現裝配效率低、錯誤率高、裝配情況不能及時掌握等問題。

傳統的汽車總裝線裝配數據的采集主要是依靠手工采集模式和條碼采集模式,裝配過程信息化主要是依靠工序看板，裝配驗證主要是依靠工人的人力判斷。這幾種裝配方式存在著裝配數據采集不及時、采集效率低、采集數據誤差大、采集技術運用難度大;工序看板信息不能及時更新、更新信息程序復雜,浪費大量的人力、物力,浪費資源,信息更新錯誤率高;裝配驗證用時多,容易出現驗證錯誤等問題。

為了解決汽車總裝線中存在的這些問題，應用更為先進的技術，實現汽車裝配過程的信息化,裝配信息的及時、準確的采集,實現裝配驗證功能,幫助汽車制造企業實現快速、準確、個性化、透明的裝配，具有重要的意義。

02汽車總裝流程分析

汽車的裝配生產活動作為離散工業生產過程中的典型情況，具有以下特征：生產過程并行且異步，設備功能冗余度大，控制量相互獨立，生產資源管理復雜，在生產過程中的零部件處于離散狀態，車輛的生產制造主要通過物理加工和組裝來實現。

汽車制造大致經過四大工藝流程：沖壓、焊接、涂裝和總裝。其中汽車總裝過程是指：按照一定流程與技術，將除車身之外的汽車零配件按規定的要求組裝至車身上，并經過調試、檢驗使之成為合格汽車的過程。經過沖壓、焊裝、涂裝三道依次工序后，形成的是帶有色漆的汽車車身，并存儲至總裝廠與涂裝廠之間的PBS(噴涂車身存儲區)，等待總裝生產的調度。

當總裝廠開始生產時，吊具將待裝配的汽車車身從PBS吊進裝配生產線開始作業。在總裝生產線作業采用模塊化裝配方式，生產線沿線設有許多工位，各工位負責專門一道工序。車身隨著流水線向前移動時，各工位依次在車身上裝入相應的零部件。汽車總裝涉及的主要工序有：前后橋安裝、制動控制器安全、動力總成安裝、儀器儀表及電氣線路安裝、各種溶液的加注等。

在傳統流程中，汽車總裝生產線上主要使用的是條碼技術，工位員工采取手動方式掃描車身VIN碼和零部件條碼進行車輛跟蹤和裝配信息采集，整個采集過程耗時相對較大。當遭遇條碼損壞、沾染污漬無法識別時，員工需手工輸入車輛VIN碼或零部件碼，出錯率高、耗時長，難以加快生產節拍。生產現場可視化程度有待提高，需要為工人提供實時準確的裝配指導，杜絕漏裝錯裝現象的發生，對生產線車輛的裝配情況也需要實時監控。

03RFID技術應用

3.1技術原理

RFID(Radio Frequency Identification)利用雷達反向散射原理在標簽和讀寫器之間傳遞信號，作為一種非接觸式的自動識別技術，具有數據存儲量大、可讀寫、非接觸、識別距離遠、識別速度快、保密性好、穿透性強、壽命長、環境適應性好以及能同時識別多標簽等優點，并且可工作于各種惡劣環境。

一套完整的RFID系統，是由讀寫器(天線)與電子標簽及應用軟件系統三個部份所組成，其工作原理是讀寫器發射一特定頻率的無線電波能量，用以驅動電子標簽將內部的數據送出，此時讀寫器便依序接收解讀數據，送給應用程序做相應的處理。

3.2適用性分析

RFID技術不只是條碼技術的簡單替換，它在離散制造業中的應用將改變離散制造企業的生產經營方式。RFID技術具有數據存儲量大、可讀寫、非接觸、識別距離遠、識別速度快、保密性好、穿透性強、壽命長、環境適應性好以及能同時識別多標簽等優點，用其取代條形碼在汽車生產線上對車輛進行標識和跟蹤，整個過程無人工干預，可以在極大程度上降低工人的勞動強度和出錯率。現今已經可以利用RFID技術來實現自動、高速、有效的記錄，降低操作員的勞動強度，從而提高了產品下線合格率。

將RFID技術應用于汽車制造業，融入到MES系統中，有利于將管理決策有效轉化并實時傳送至產品層，可提升生產過程的管理與控制水平，有效地跟蹤、管理和控制生產過程與上層管理系統結合，可合理地調度、管理這些資源，提高制造競爭力，改善生產組織、縮短生產周期、減少在制品數量，提高產品的質量和降低人力資源消耗。對于發展離散制造業生產制造系統模式和應用解決方案、提高制造過程可視化監控與產品質量追蹤水平具有重要的意義和應用價值。

04解決方案

4.1系統架構

系統利用部署在車間應用服務器中的RFID軟件中間件對車間讀寫器網絡進行統一管理，并將數據實時收集、處理存儲到數據服務器中，有利于屏蔽RFID設備差異性、提高RFID讀寫器網絡的穩定性和效率，且RFID設備不依賴工位終端，無需對工位終端進行特殊配置，方便部署?；赗FID技術的汽車總裝制造執行系統架構如下圖所示。

系統充分利用RFID的技術優勢，結合總裝車間MES系統，解決企業現行ERP系統的計劃層與車間現場自動化系統過程控制層之間、車間內部物流層面和MES系統生產控制層之間的斷層問題，實現制造和質量的可視化和數字化管理。

4.2應用流程

總裝線為流水線工作制，所有需要組裝的車輛都需要通過總裝車架的吊具或臺板運送到指定的工位，進行零部件的組裝，并在組裝完成后，通過吊具或臺板再被運送到下一個環節，一直到完成所有的工序。

因此，本方案超高頻RFID電子標簽與吊具和臺板進行綁定，在車輛被放置到吊具或臺板上時，通過后臺管理系統，將車輛VIN號與吊具或臺板上的電子標簽ID信息進行綁定。

在各裝配工位安裝超高頻RFID讀寫器。在裝配工位，超高頻讀寫器讀取車輛標簽后，通過后臺獲取相應的車輛VIN碼，并提示相應工位的零部件安裝信息。工作人員安裝相應零部件。系統獲取相應車輛的部件安裝信息以備后期質量跟蹤，系統向LES系統返回物料消耗信息，并刷新工位零部件安裝信息提示，直至該工位所有應裝部件全部安裝完畢。在向生產線工位供貨環節中，生產物流部門將零部件送達工位之后，系統更新零部件數量信息。

4.3應用部署

在總裝生產線，所有使用吊架方式進行運輸車體，并需要進行車身信息識別的點，如取數點、電動擰緊、SRS終端等，采用如下安裝的方式，部署RFID設備。

總裝線，所有使用滑橇進行車體運輸的，如左機艙線束、右機艙線束、打刻類設備等，在滑橇上安裝RFID電子標簽，在關鍵位置的滾床上安裝RFID讀寫器，對車身信息進行識別和跟蹤，并上傳給總裝線上不同的系統。

4.4系統功能

基于RFID技術的總裝線應用，具備以下功能：

系統在車體上吊具時，可以自動獲取車身號，并將車身號與RFID信息進行綁定，使其和生產信息對應，并當車體在吊具與臺板之間轉換時，能自動完成信息的轉移，保證車體在整個總裝線上的信息流都是正確的、連續的;

車體在達到裝配工位時，可自動獲取車身規格信息，并在工位終端顯示對應的操作工序，并可以向裝配工人提供實時準確的裝配指導;

系統在工位完成裝配后，可以自動記錄保存裝配信息，包括裝配人員、裝配零件的信息等，以便后續的質量追蹤;

將RFID技術現場可視化系統相結合，對生產中的車輛進行監控，實時了解生產線情況和車輛裝配進度;

系統具備防錯功能，車身規格信息有對應的零件編碼規則，在工位執行裝配時，如零件編碼不符合，系統將實時報警提示;

系統同樣具備工序的防錯功能，當流轉到當前工位時，系統會自動對上一個工序進行校驗，當上一個工序沒有完成或者出錯時，會同樣在該工位進行提醒，實現工序的快速糾錯。05結束語

基于超高頻RFID技術的汽車總裝系統應用，是在對汽車總裝生產流程進行分析的基礎上，將RFID技術融入汽車生產制造執行系統之中，使得企業能夠及時、準確地掌握生產線狀態，提高生產效率，有利于MES系統和LES系統之間協同工作，為產品的質量跟蹤提供了精確的數據保障。