基于RFID的汽車生產物流跟蹤管理系統分析與設計
伴隨著全球經濟一體化,汽車工業開放程度越來越高競爭越來越激烈C對于汽車制造企業來說為了提高競爭力,降低生產成本尤其是物流成本就顯得越來越重要。有數據顯示,歐美汽車制造企業的物流成本占銷售額的比例是8%左右,日本汽車廠商甚至可以達到5%,而我國汽車生產企業的物流成本普遍在15%以上可見,從我國汽車制造物流環節的成本有很大的降低空間。目前國內汽車制造企業的物流信息化水平普遍不高,物流信息采集模式基本上是‘認工+條碼泊勺方式。此方式有如下不可避免的缺陷;手工輸入方式錯誤率較高且效率低下;條碼數據包含信息量小不能及時反映產品需求變化信息;信息不能交互傳遞。因此要改善生產管理的效果,降低物流環節的成本,必須從根本的信息采集技術入手,從而改變生產過程中的信息傳遞方式.以提高物流信息化水平。本文針對現有生產物流中的信息采集方式和跟蹤管理方面存在的不足,提出基于RFID的物流跟蹤管理系統,充分利用RFID自動識別技術、JIT及MES的先進管理理念與基本方法,通過車間生產物流信息的實時反饋進行物流數據分析和監控加強車間物流控制,實現生產節拍、物流、信息流的同步,以降低汽車制造企業生產物流成本、提高綜合競爭力。或移動的物體或人員的非接觸自動識別,與傳統的條碼自動識別技術相比有無可比擬的優勢,如表1所示。

通過在物品上置入特制的微芯片(fRFD標簽),可以用來追蹤和管理幾乎所有的物理對象是物流管理及追蹤、生產制造等領域信息化的重要手段之一。
RFD系統一般由標簽、閱讀器和服務器系統三部分組成其工作原理是:閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號.當RFID標簽進入閱讀器工作區域時,其天線產生感應電流,從而RFID標簽獲得能量被激活并向閱讀器發送出自身編碼等信息;閱讀器接收到來自標簽的載波信號對接收的信號進行解調和解碼后送至計算機主機進行處理:計算機系統根據邏輯運算判斷該標簽的合法性針對不同的設定作出相應的處理和控制,發出指令信號RFID標簽的數據解調部分從接收到的射頻脈沖中解調出數據并送到控制邏輯,控制邏輯接收指令完成存儲、發送數據或其他操作,如圖1所示。

系統總體描述
系統需求分析
基于對汽車生產線上沖壓、焊接、涂裝及總裝等車間的調研、分析、發現目前的基于條碼的物流信息采集方式大致有如下問題:
a)基千條碼的物流信息采集方式效率低下。雖然目前基干條碼的采集方式無論是從錄入速度、準確性方面、均比人工輸入方式進了一大步二但由于其技術本身的缺陷使該方式仍存在很大的不足,主要表現在可識別性因條碼標簽表面的污染容易受到影響、仍需人工進行操作、相當干半自動化。在效率上以及人為因素影響方面均有進一步改善的需要,尤其對于在物料配送過程中,對于大量的物料或盛具進入現場時,條碼識別存在很大的難度,需要人工進行干涉找到具體的標簽。
b)條碼無法滿足區分批次及質量等級的要求:為了保證產品質量、要求不同等級批次的原材料不能混合。事實上原材料還需經過加工、包裝、貼標簽等環節后保存在倉庫或臨時性倉庫、然后再運到車間加工成半成品。為了使錯誤最小化以避免產品事故或損失,工人們需要去核對貼在原材料上面的標簽。目前,在很多汽車制造企業中,所有這些操作均是由手工來完成的。由干工人很容易受到情緒、精神以及疲倦等因素的干擾錯誤很容易發生‘如將極好的原材料與過期的或是劣等的原材料混合在一起、這樣整個極好的批次就受到污染或降級,這是企業或者是客尸均不愿看到的:針對這種問題的處理條碼無能為力。
C)條碼的容量有限。由于條碼本身的容量有限不能記錄原材料、工位、工位負責人等相關信息所采取的信息相關技術容易導致記錄的不完全和數據的不統一。當發現產品的原材料有問題時不能及時查詢出同批次原材料的流向及供應商的信息、當發現產品有加工缺陷時,不能及時地查詢出相關工位負責人員。
基千以上分析,本文提出了基干RFID的物流跟蹤管理系統,對生產過程中的物料和在制品信息進行精確采集、整合、集成、分析和共享,為企業生產物資的管理與產品生命周期提供了基礎信息解決方案,同時系統的應用和LJ2 P. CRM . 9CM等企業級系統形成良好的互補,有效地解決了ER P系統在物資和產品數據采集、數據準確性與實時輸入等方面的間題是實現企業整體信息化的樞紐信息系統。
系統總體結構設計
為了能夠低成本實現物流跟蹤管理系統、并且能夠實現與現存的企業內部互聯網和數據庫兼容于是采用了三層的體系結構該系統主要由電子標簽、RFID閱讀器(固定式和手持式)、工作站、一定數量的應用服務器、一臺RFID中間件服務器、一臺Web服務器和一臺數據庫服務器組成。系統架構如圖2所示。持,實現物流作業信息的采集、分析、處理、發布、共享和利用物流信息的實時查詢與發布。
核心業務模塊
1)現場數據采集模塊它依靠RFID DCS以及其他設備通信接口構件與現場設備進行信息交互,同時給現場操作人員提供信息輸入接口,將相關的物流作業信息以及相關的生產制造信息全部收集在內。數據輸入來源包括RFID系統、人事系統江位對應及工作時間〕質量檢驗系統、產品在各工作站的生產信息日志文件、人員輸入等。
2)庫存管理模塊包括入庫管理、在庫管理、出庫管理三個環節入庫管理主要負責檢驗核對到庫物料的質量和數量并安排到相應的庫位在庫管理主要負責物料的加工、分裝、盤點、采購警告等出庫管理根據先進先出原則.負貴物料的出庫。
3)配送管理模塊根據生產線的生產節拍供應物料或快速響應緊急缺料呼叫。該模塊能夠根據生產節拍科學地計算出體現最大效益的供料節奏、供料路線、供料數量等、并能夠快速響應突發情況出現的緊急缺料情況。
4)物料跟蹤查詢模塊所謂物料,包括零部件、外協件、替換件以及生產過程中產生的邊、角、余料和廢料等生產材料。物料的追蹤查詢主要實現對物料的個體或批次在生產的推移、傳遞、消耗、轉換等信息的采集跟蹤、整理、分析和共享等信息管理功能、
5)在制品跟蹤查詢模塊該模塊提供對生產線正在制造產品狀況的跟蹤查詢。通過該模塊,管理人員可以迅速及時地了解生產線的生產情況實現監控產品質量和生產效率。后臺連接相應的數據庫,可以顯示相關時段相應工單的基本信息、看板信息、產品分布狀況,流程及維修狀況、詳細部件信息等,有了在制品跟蹤系統就可以隨時隨地了解產品在生產線的位置和具體情況防止故障堆積幫助降低在制品數量:
6)車體識別及跟蹤查詢該模塊能夠識別生產線車體的車型、顏色、檔次,并實時跟蹤車體所經過的工位二這樣不僅能夠實時向庫存及配送管理模塊發送工位物料需求信息,還能夠實時查詢某些車體特別是客戶定制的車體的生產進度,使生產管理人員對車輛的生產情況了如指掌,還能針對某些客戶提供高質量的服務
7)生產過程跟蹤與管理該模塊除了能夠幫助生產管理者實時在線地了解生產計劃的執行情況外通過在車間的關鍵或重要工位設置采集點,采集相關信息廖部件信息、工作人員信息、加工信息)追蹤產品的生產流動過程,能夠實現質量問題的追蹤與回溯,不僅能夠幫助企業統計質量問題來源,以提高產品工藝水平還能夠查出質量問題的具體責任人減少企業損失。
8)產品生命周期檔案該模塊實現產品整個生命周期內的跟蹤。了解單件產品的整個生命周期在很多情況下非常有用產品追蹤是制造管理軟件必備的功能之一。它除了滿足品質保證,統計分析、存貨管理等要求之外.還可以讓使用者回溯至任何一個生產步驟、任何一筆加工資料,即使是特別處理的加工手續也不例外。
9)質量及績效分析查詢它負責原材料、在制品的質量跟蹤,并與岌玉門連接,記錄進料檢驗信息和供應商質量統計分析,為進料選擇和控制做好基礎數據工作。這樣一旦某一批產品因為原材料的緣故發生質量問題,可以迅速追溯。
輔助業務模塊
1)用戶管理根據不同的應用崗位、層次設置不同的權限和信息粒度,方便用戶實時、直觀地獲取到相應的物流信息。
2) RFID管理它負責標簽的編碼及數據格式的設計、規劃RFD信息采集點的位置,同時負麥日常RFB系統的維護以及后期應用拓展規劃。
3)系統接口管理由于RFID物流跟蹤管理系統上需與企業級信息系統相連下需與現場的數據采集設備相接,涉及到方方面面的信息,且各信息的格式又不統一就需要有專門的接口將各方面的信息進行轉換、融合使得物流各環節的信息更加準確、及時和透明。
系統實施注意事項
雖然RFID與傳統的自動識別技術相比有無可比擬的優勢,將成為汽車制造業下一階段提升企業整體競爭力所依靠的主要Cf技術17i、但由干它畢竟是一項新技術在很多方面還有待完善這就要求企業在應用時要多加考慮,慎重選擇。
頻率方面
RFID不同的頻率有不同的特性,對應不同的應用范圍。RFID頻率主要分為低頻( 125~134KHz)、高頻(13.56MHz)、超高頻(860~960MHz)、微波(24, 5.8GHz)等頻段。其中,低頻主要應用在畜牧業的管理系統、停車場自動收費和車輛管理系統、門禁和安全管理系統等領域;高頻主要應用在圖書管理系統、物流管理系統、醫藥物流管理系統等領域;超高頻主要應用在供應鏈管理、生產線自動化、集裝箱管理等領域。由于超高頻利用電場未傳輸能量讀取距離比較遠(無源可達10m)且有很高的數據傳輸速率,在很短的時間可以讀取大量的電子標簽,同時相對于高頻的電子標簽來說‘該頻段的電子標簽無須與金屬分開。綜上所述和比較,本文選擇超高頻頻段,這個頻段是目前人們期待應用潛力最大的頻段。
系統軟件技術方面
在軟件技術方面,注意評估}JA靦向服務架構}技術對于本企業內各軟件系統集成與整合的支持能力。
系統實施廠商方面
在選擇軟件實施廠商時需要選擇有實力、口碑好且有相關項目成功案例的企業,確保廠商有專家級人員深人到本企業對項目的實施全程支持,在項目完成之后還需有良好的維護服務:
結束語
本文本著提高企業物流信息化水平、大幅度降低企業物流成本的目標充分利用了RFD的優勢,提出了基于RFD的物流跟蹤管理系統的解決方案同時針對汽車制造企業物流信息化的實際需求給出了系統架構的設計,井對核心模塊的功能進行了詳細討論、對構建實際高效的物流跟蹤管理系統有一定的指導意義。