RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息全程記錄

由于RFID數(shù)據(jù)載體信息容量大、可讀可寫的特點(diǎn)，使汽車工業(yè)生產(chǎn)過程中的所有信息都可以進(jìn)行本地處理，也不需要通過負(fù)荷日益增加的網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息的全程記錄追蹤，顯著提高了生產(chǎn)效率。

汽車行業(yè)應(yīng)用RFID的必要性

汽車行業(yè)由于自動(dòng)化程度很高，普遍將RFID 技術(shù)用于生產(chǎn)過程中的流程控制與生產(chǎn)信息的控制，實(shí)現(xiàn)物流與信息流的同步。由于焊裝車間、涂裝車間等嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境，條碼不能滿足高溫、高濕等環(huán)境等級(jí)的要求，因此，RFID成為了最適合的解決方案。概括來說，汽車行業(yè)應(yīng)用RFID的必要性有以下幾點(diǎn)：

1.汽車工業(yè)質(zhì)量法規(guī)的要求

如今各種法規(guī)越來越嚴(yán)格，要求汽車工業(yè)各領(lǐng)域都要采取高效的質(zhì)量管理系統(tǒng)（QM系統(tǒng)）。獲取和保存質(zhì)量數(shù)據(jù)的詳細(xì)規(guī)定，越來越多地體現(xiàn)在汽車工業(yè)質(zhì)量規(guī)范的要求中，必須符合ISO 9000認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，符合相關(guān)的法律制度，符合汽車制造商的利益。

2.柔性化生產(chǎn)

在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)多種車型，如何進(jìn)行不同車型的識(shí)別、顏色控制和物料分配，這些過程全都需要依靠RFID來進(jìn)行控制。通過對安裝在滑橇上的標(biāo)簽的讀/寫操作，所有信息均通過PLC上傳給車間生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)PMC進(jìn)行進(jìn)一步的處理和運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)車間工件物流的跟蹤和生產(chǎn)過程控制。

3.通過MES制造執(zhí)行系統(tǒng)來進(jìn)行物料拉動(dòng)

通過在吊具或滑橇上安裝RFID標(biāo)簽，在工件物流的分岔處、涂裝車間入口處等工位安裝RFID讀寫器，讀取RFID標(biāo)簽上貯存的車身信息，然后將此信息送入MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料的管理。

同樣，涂裝后的車身從涂裝車間出來進(jìn)入總裝車間之前，會(huì)先貯存在PBS 涂裝車間緩沖區(qū)中，同樣使用RFID來控制生產(chǎn)流程，進(jìn)行生產(chǎn)信息、狀態(tài)的管理。

4.涂裝車間惡劣生產(chǎn)環(huán)境的要求

涂裝車間生產(chǎn)環(huán)境相當(dāng)惡劣，不但有金屬漆的飛濺，還有接近200℃的高溫烘烤工序。這種環(huán)境下采用條碼是不可能的，而必須用到RFID來完成對整個(gè)生產(chǎn)流程工步的控制和生產(chǎn)信息的追溯。

為適應(yīng)柔性化制造的需要，采用以RFID為核心的車體識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）實(shí)現(xiàn)涂裝車間內(nèi)所有車身的精確定位  由于涂裝的工藝過程中有前處理、電泳和噴漆等，因此，采用非接觸式的RFID射頻識(shí)別技術(shù)，完全能夠滿足惡劣的工作環(huán)境要求。進(jìn)入涂裝車間的每一臺(tái)車體，系統(tǒng)均能夠跟蹤其當(dāng)前流動(dòng)位置，顯示該車車型、顏色、車身和型號(hào)等詳細(xì)信息。數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)異常時(shí)，能夠立刻反饋。

（2）涂裝車身調(diào)配  對各個(gè)暫存區(qū)的車輛進(jìn)行調(diào)配和管理。

（3）涂裝質(zhì)量的監(jiān)控  記錄每輛車的重要的過程參數(shù)和質(zhì)量檢測參數(shù)，按照涂裝批次對車輛進(jìn)行控制。

（4）PBS的管理  對質(zhì)量檢查合格的車輛，控制進(jìn)入顏色車身的暫存位置，通常PBS采用的橫的和豎的移行機(jī)組成，對于進(jìn)入PBS的車輛必須能方便地進(jìn)行起序列的調(diào)配，同時(shí)根據(jù)總裝的序列，進(jìn)入不同的位置。

5．發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線

發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線以缸體為基本載體將發(fā)動(dòng)機(jī)零部件組裝成發(fā)動(dòng)機(jī)總成，包括主裝配、準(zhǔn)備區(qū)和檢測等環(huán)節(jié)?？刂频闹攸c(diǎn)為裝配精度、力矩、試驗(yàn)結(jié)果及裝配過程中發(fā)生的缺陷，并對缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿、缸套、飛輪、進(jìn)排氣管、油泵、燃油系統(tǒng)、鏈條、發(fā)電機(jī)和起動(dòng)電機(jī)等關(guān)鍵部件進(jìn)行批次追蹤。采用RFID對裝配設(shè)備的重要參數(shù)進(jìn)行記錄，對裝配過程合格品和不合格品進(jìn)行管理控制，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)信息的全程追蹤。

西門子RFID技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用

西門子提供工業(yè)級(jí)封裝的RFID標(biāo)簽，牢固耐用，可經(jīng)受住非常惡劣的工業(yè)環(huán)境的要求。由于生產(chǎn)信息可存儲(chǔ)在RFID標(biāo)簽中，即使出現(xiàn)IT系統(tǒng)故障，也不會(huì)影響到RFID系統(tǒng)的工作。

西門子的RFID系統(tǒng)可以方便地集成到西門子的PLC中，即現(xiàn)場層的信息和控制層溝通極其方便，而且上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件對控制層的操作也十分容易。因此，基于西門子的RFID和PLC及上層的MES管理系統(tǒng)構(gòu)成了一整套完整的全集成自動(dòng)化的解決方案，而不需要額外的管理系統(tǒng)的開發(fā)。

西門子的RFID產(chǎn)品以其卓越的性能和穩(wěn)定性在汽車制造行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外大大小小汽車整車廠商在沖壓、焊裝、涂裝、總裝及發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配制造過程中，廣泛采用西門子的RFID 產(chǎn)品。很多汽車零部件供應(yīng)商及OEM設(shè)備商也都普遍將西門子RFID用于生產(chǎn)制造，顯著提高了生產(chǎn)效率。

Moby I在上海通用AVI系統(tǒng)中的應(yīng)用

上海通用在其上海、沈陽和煙臺(tái)三地四個(gè)工廠中均將西門子Moby I產(chǎn)品用于AVI自動(dòng)車輛識(shí)別系統(tǒng)中，用于提高生產(chǎn)效率。其中，西門子自動(dòng)化和控制技術(shù)在上海通用的上海金橋南廠用于涂裝車間、BDC（車體分配中心）和部分總裝車間，通過AVI自動(dòng)車體識(shí)別系統(tǒng)在高復(fù)雜的生產(chǎn)線上來識(shí)別車體（見圖1）。

圖1  西門子Moby I產(chǎn)品在上海通用AVI系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.客戶需求

同一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)四種不同平臺(tái)的車型，通過AVI系統(tǒng)完成不同工藝段車體的自動(dòng)識(shí)別跟蹤和生產(chǎn)過程的控制。

2.解決方案

AVI自動(dòng)車身識(shí)別系統(tǒng)控制焊裝、車體分配中心和涂裝的車體直到車體運(yùn)送到總裝。每個(gè)AVI 系統(tǒng)通過以太網(wǎng)連接到工廠信息系統(tǒng)FLEX/SFE。AVI系統(tǒng)從FLEX/SFE系統(tǒng)請求生產(chǎn)數(shù)據(jù)，或把車身的信息送到FLEX/SFE系統(tǒng)。通過FLEX/SFE系統(tǒng)可得知某輛特殊車體的位置以及處于什么生產(chǎn)階段。通過安排從車體分配中心過來的相同顏色的車體一起批量噴涂來提高生產(chǎn)效率。

從焊裝車間過來的白車身通過車體分配中心BDC進(jìn)入涂裝車間進(jìn)行電泳、密封和噴涂。處理完后，車身通過車體分配中心送往總裝車間作進(jìn)一步裝配。通過由西門子Moby I 系統(tǒng)組成的AVI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)過程進(jìn)行全程跟蹤。

使用此技術(shù)，首先可以很好地了解現(xiàn)場中車體所處的位置，其次可以與IT部門很好地進(jìn)行信息交換，決定在涂裝車間對此車進(jìn)行的工藝處理。

AVI站點(diǎn)任務(wù)分工各不相同，有些站點(diǎn)在車體行進(jìn)開始前向FLEX/SFE請求數(shù)據(jù)，并將其寫入滑橇或吊具上的載碼體中；有些站點(diǎn)從滑橇或吊具上的載碼體中讀出數(shù)據(jù)并發(fā)送到FLEX/SFE系統(tǒng)；有些站點(diǎn)可以對載碼體進(jìn)行初始化處理或者在流程結(jié)束時(shí)將載碼體上的內(nèi)容清除。

3.客戶收益

上海通用采用以西門子Moby I 為核心的AVI系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多種車型共線生產(chǎn)的柔性化生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率，縮短了新型號(hào)汽車的生產(chǎn)周期。

Moby I在奇瑞涂裝車間的應(yīng)用

奇瑞二廠的涂裝線由世界著名的涂裝專業(yè)公司杜爾公司引進(jìn)，涂裝設(shè)備和工藝技術(shù)都處于國際領(lǐng)先水平，該線采用了西門子Moby I系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化流程控制。

1.客戶需求

由于涂裝車間采用Rodip-3系統(tǒng)（全旋360°翻轉(zhuǎn)）用于前處理電泳，PVC-中涂-面漆采用滑橇運(yùn)輸系統(tǒng)并配備自動(dòng)擦凈機(jī)、自動(dòng)涂裝機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備，前處理電泳滑橇和中涂、面漆滑橇在各自的存儲(chǔ)線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)堆垛和解垛。需要實(shí)現(xiàn)車身自動(dòng)轉(zhuǎn)接、存儲(chǔ)功能，并通過PLC控制自動(dòng)化設(shè)備根據(jù)存儲(chǔ)在滑橇載碼體中的生產(chǎn)指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)。

2.解決方案

Moby I車身識(shí)別系統(tǒng)、西門子軟件和硬件控制系統(tǒng)控制車身的自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)存儲(chǔ)和自動(dòng)轉(zhuǎn)接。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)的工藝路線和車身的Moby I數(shù)據(jù)位，決定車身的走向，比如合格車身自動(dòng)去噴蠟線，不合格車身去點(diǎn)修補(bǔ)線。在電泳車身存儲(chǔ)線、中涂車身存儲(chǔ)線和面漆車身存儲(chǔ)線，當(dāng)幾條平行的存儲(chǔ)線中的一條存滿車身之后，后面的車身會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)到下一條存儲(chǔ)線。

自動(dòng)擦凈機(jī)從噴房入口的Moby I站自動(dòng)讀出車型和顏色數(shù)據(jù)，通過Profibus現(xiàn)場總線傳給自動(dòng)涂裝機(jī)。自動(dòng)涂裝機(jī)通過換色閥、計(jì)量泵和霧化器等組成的硬件系統(tǒng)和DDE Server、SIEMENS S7等組成的軟件控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別車型和顏色、自動(dòng)噴漆、自動(dòng)換色、自動(dòng)清洗和自動(dòng)注漆。

3.客戶收益   

生產(chǎn)線的高自動(dòng)化水平?jīng)Q定了較短的生產(chǎn)節(jié)拍和單位時(shí)間內(nèi)更大的吞吐量。奇瑞汽車此條涂裝線節(jié)拍時(shí)間是90s，通過車型自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)讀入讀出生產(chǎn)信息，通過車體的自動(dòng)運(yùn)行、自動(dòng)轉(zhuǎn)接合自動(dòng)噴涂，設(shè)備運(yùn)行狀況自動(dòng)顯示，大大提高了生產(chǎn)效率，為生產(chǎn)的良性循環(huán)提供了保障。

西門子Moby E 在北京奔馳的應(yīng)用

北京奔馳-戴姆勒·克萊斯勒的焊裝車間和總裝車間都采用了西門子的Moby E系統(tǒng)，在生產(chǎn)不同車型時(shí)進(jìn)行車身識(shí)別。

1.焊裝車間解決方案

在焊裝車間里，每一個(gè)加工單元都是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、優(yōu)化組合而成，工件加工效率高，可充分滿足生產(chǎn)節(jié)拍。這些單元可以看作制造過程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，而這些節(jié)點(diǎn)則需要有一條高效通道作為連接，才能形成一個(gè)完整的制造系統(tǒng)。負(fù)責(zé)將這些加工單元串接起來的，是貫穿整個(gè)生產(chǎn)車間的輸送系統(tǒng)。車間物流輸送體系采用了地面、空中分層運(yùn)輸方式，即：在地面使用輕型轉(zhuǎn)運(yùn)車、叉車等方式將沖壓件、分總成件等零部件運(yùn)送到工位，工位間采用氣、電葫蘆進(jìn)行工件傳遞；在空中，白車身骨架總成由EMS空中電動(dòng)車自動(dòng)從主焊裝線傳送。

EMS空中電動(dòng)車可以根據(jù)生產(chǎn)需要，調(diào)整不同的傳輸速率。其抱具主體結(jié)構(gòu)一致，抱具爪可根據(jù)不同車型的要求進(jìn)行抱具塊轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)車身混線傳輸、柔性化生產(chǎn)。在傳送線上采用了西門子的Moby E系統(tǒng)，為在生產(chǎn)不同車型時(shí)進(jìn)行車身識(shí)別，實(shí)現(xiàn)記錄、識(shí)別車身動(dòng)態(tài)信息和電動(dòng)小車及抱具的檢測功能，且可以通過LED顯示屏，將生產(chǎn)信息和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)告。

焊裝后的白車身骨架要通過一條總長120m的白車身總成調(diào)整線，該線以滑橇為車身載體與板式鏈構(gòu)成一條20個(gè)工位的車身調(diào)整線，在沿線工位上完成車門、機(jī)蓋和翼子板等分總成的安裝和車身調(diào)整、打磨等工序的操作。在這里，每一個(gè)車身都要經(jīng)過一系列精心調(diào)試，保證各項(xiàng)工藝間隙的精確度，任何一個(gè)不平整的小瑕疵在車身經(jīng)過檢測光廊時(shí)都將無所遁形。

經(jīng)過檢驗(yàn)合格后的白車身總成通過舉升機(jī)回到空中的車身輸送線上，再通過車身識(shí)別系統(tǒng)，按照不同車型進(jìn)行分類，有序地存放在車身儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)。按照“一種車型存放在一條儲(chǔ)存線”原則進(jìn)行車身存放。根據(jù)涂裝車間的生產(chǎn)安排，存儲(chǔ)區(qū)會(huì)自動(dòng)將不同車型的白車身輸送至涂裝車間的入口，隨后空滑橇將按照系統(tǒng)規(guī)定的路線自動(dòng)返回到車身調(diào)整線的開始端進(jìn)入下一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)。

2.總裝車間解決方案

北京奔馳的總裝生產(chǎn)線采用具有適合多車型柔性化混線生產(chǎn)的輸送鏈系統(tǒng)，總裝車間共有5條總裝生產(chǎn)線，每條線增加緩沖區(qū)，在出現(xiàn)小問題時(shí)，緩沖區(qū)可緩沖15min，使整個(gè)生產(chǎn)線不停止運(yùn)轉(zhuǎn)；總裝線可同時(shí)組裝3種車型，采用了西門子的Moby E系統(tǒng)進(jìn)行車身車型識(shí)別（見圖2），實(shí)現(xiàn)混線生產(chǎn)，生產(chǎn)效率大為提高。

圖2   西門子Moby E 在北京奔馳總裝車間的應(yīng)用