孫傳峰
摘 要:射頻識別技術(shù)(縮寫RFID),射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。隨著汽車大批量的生產(chǎn)及使用,社會對于汽車工業(yè)發(fā)展的要求也將越來越高,所有企業(yè)都希望能夠建立識別系統(tǒng)使自己的管理水平得到提升,以提高效率、降低差錯率。汽車業(yè)必將會是RFID技術(shù)產(chǎn)生巨大影響的一個主要領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞:RFID;汽車生產(chǎn)線;射頻識別技術(shù)
目前汽車行業(yè)信息化程度參次不齊,有些信息化程度很高,有些則剛剛處于起步狀態(tài),有些甚至仍然沿用完全手工操作記錄的方式。但所有企業(yè)都希望能夠建立識別系統(tǒng)來幫助整個企業(yè)的管理提升到一定的水平,整個物流環(huán)節(jié)的效率能夠提高,差錯率能夠降低。
1 RFID系統(tǒng)的基本原理及分類
1.1 RFID系統(tǒng)基本原理
RFID(無線射頻識別)是近年來迅速發(fā)展的一種快速識別技術(shù),通過對被識別物體的無接觸識別獲取資料信息,與傳統(tǒng)條形碼技術(shù)相比,具有數(shù)據(jù)容量大、無接觸識別、保存時間長、耐污適應(yīng)惡劣環(huán)境等特點,被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。
典型的RFID自動識別系統(tǒng)由以下幾部分組成:數(shù)據(jù)載體,讀/寫單元和接口模塊,接口模塊以總線方式或串口通訊方式與PLC、PC等控制單元相連。RFID的基本原理是利用空間電磁波的耦合或傳播實現(xiàn)對象信息的無接觸傳遞,以達到自動識別被標識對象,獲取標識對象相關(guān)信息的目的。一套最基本的RFID系統(tǒng)一般由兩部分組成:電子標簽(Tag)和閱讀器(Reader)如圖1所示。
1.2 RFID系統(tǒng)的分類
按照電子標簽獲取能量的方式,RFID系統(tǒng)分為有源系統(tǒng)和無源系統(tǒng)。按照工作頻率的不同,RFID系統(tǒng)分為低頻(30 kHz~300 kHz)、高頻(3 MHz~30 MHz)、超高頻(300 MHz~3 GHz)和微波頻段(2.4 GHz~5 GHz)系統(tǒng)。
按照調(diào)制方式的不同,RFID系統(tǒng)可分為主動式、被動式和半主動式。主動式的RFID系統(tǒng)用自身的射頻能量主動地發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器(讀頭),調(diào)制方式可為調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相。被動式的RFID系統(tǒng)使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù),它必須利用閱讀器的載波來調(diào)制自己的信號,此時讀頭可以確保只激活一定范圍內(nèi)的射頻系統(tǒng)。半主動式的RFID系統(tǒng)也稱為電池支援式反向散射調(diào)制系統(tǒng),它本身帶有電池但只起到對標簽內(nèi)部數(shù)字電路供電的作用,標簽不通過自身能量主動發(fā)送數(shù)據(jù),只有被閱讀器的能量“激活”時,才通過反向散射調(diào)制方式傳送自身數(shù)據(jù)。
2 RFID在汽車生產(chǎn)線中的應(yīng)用
在企業(yè)車間現(xiàn)場建立統(tǒng)一中心數(shù)據(jù)庫,作為物品流通的信息平臺,以便于整體規(guī)范管理。在工業(yè)環(huán)節(jié)利用RFID技術(shù)為每一個在制品零部件賦予一個識別編號(ID),也就是該部件在信息網(wǎng)絡(luò)中的名字,通過RFID技術(shù),將生產(chǎn)狀態(tài),庫存情況映射到信息網(wǎng)絡(luò)中,登記在現(xiàn)場中心數(shù)據(jù)庫里,在傳送到信息體系中(如ERP,MRP)等。將RFID技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)線監(jiān)控,可以實現(xiàn)自動控制和檢測,節(jié)約成本。RFID標簽可以唯一標識每1件產(chǎn)品,通過應(yīng)用程序記錄每1件產(chǎn)品的原料和來源、生產(chǎn)線位置、生產(chǎn)過程和庫存狀況等信息,為企業(yè)更好地管理生產(chǎn)和調(diào)整庫存等提供有效的依據(jù)。
汽車制造業(yè)原本就是典型的多工種、多工藝、多物料的大規(guī)模生產(chǎn)過程,如今隨著個性化汽車的發(fā)展(購買者可以對汽車進行定制),幾乎每1輛汽車都會有一些個性化的地方,因此,有必要在生產(chǎn)的全過程中應(yīng)用RFID技術(shù)實現(xiàn)透明化。汽車產(chǎn)業(yè)鏈可簡單劃分為零件制造、整車裝配與售后服務(wù)3個基本環(huán)節(jié),目前RFID技術(shù)主要應(yīng)用于零件制造和整車裝配環(huán)節(jié)。無論是零件生產(chǎn)廠還是整車裝配廠,僅由人工管理數(shù)量龐大的零部件和復(fù)雜、眾多的制造流程,不但容易出錯而且無法從源頭上快速提高各流程的運作效率。
2.1 RFID在汽車焊裝車間的應(yīng)用
在早期汽車車體焊接生產(chǎn)線上,大多使用人工方式,看書面操作說明書一步接一步地操作,很容易發(fā)生人為錯誤。后來逐漸改用條形碼標簽來管理,雖然降低了人為出錯率,但經(jīng)常因為生產(chǎn)現(xiàn)場的粉塵、高溫振動、油污等影響而發(fā)生識別錯誤。再遇到帶有罩子的情況時,無論是條形碼標簽還是人工也都不能放心使用。
選擇耐高溫、防粉塵、防金屬、防磁場、可重復(fù)使用的有源封裝標簽,通過自動識別作業(yè)來監(jiān)控焊接生產(chǎn)線作業(yè)??蓪⒉僮髦甘拘畔ⅲㄜ嚪N信息、焊接指示信息、程序等)存儲在目標托盤中,無線傳輸為了避開人和機器的影響可設(shè)置在焊接生產(chǎn)線較高的地方,由于RFID標簽的強抗污染能力和強耐久性,大大減少了識別錯誤并且可以有效提高內(nèi)部供應(yīng)鏈的可視化程度。
2.2 RFID在汽車涂裝車間的應(yīng)用
汽車涂裝生產(chǎn)線的工藝過程繁多復(fù)雜、車型變化大、生產(chǎn)靈活性大,而汽車涂裝的目的在于使銷售的每1輛車讓消費者看起來都更加完美。因而,車間生產(chǎn)線的各個工藝環(huán)節(jié)都必須具備非常高的自動化水平和質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。所以,在生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的車身識別系統(tǒng)中采用RFID技術(shù),可以對生產(chǎn)過程中各類現(xiàn)場數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、狀態(tài)監(jiān)控以及質(zhì)量檢測等信息進行實時采集,及時送至生產(chǎn)控制中心。
RFID技術(shù)結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線可以構(gòu)成一個復(fù)雜的自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)汽車涂裝生產(chǎn)線的柔性生產(chǎn),提高汽車車身生產(chǎn)的自動化水平和適應(yīng)不同品種生產(chǎn)的靈活性,使系統(tǒng)具有很好的可靠性和容錯能力。
2.3 在汽車總裝車間的應(yīng)用
總裝車間作為汽車整車生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié),涉及零部件眾多、工序繁多,對保證汽車質(zhì)量和生產(chǎn)進度起著重要作用,任何裝配工序的中斷就意味著作業(yè)的耽誤。在總裝生產(chǎn)線上,特別是在采用JIT準時制生產(chǎn)方式的流水線上,原材料與零部件必須準時送至工位,庫存與物料供給也必須配合車輛裝配進度。
3 RFID技術(shù)面臨的問題
RFID是一項新技術(shù),其應(yīng)用正處在快速發(fā)展之中并且有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。但也有其局限性,在推廣應(yīng)用中遇到了不少挑戰(zhàn),主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1、成本問題。成本是制約RFID推向應(yīng)用市場的巨大瓶頸作為RFID系統(tǒng)中的重要部件,不論是電子標簽還是閱讀器,其價格都比較昂貴。因此,如何降低成本成為RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。
2、技術(shù)標準。技術(shù)標準是RFID標準體系中最基本的組成部分,標準化是推動產(chǎn)品廣泛獲得市場的必要措施。但射頻識別讀取機與標簽的技術(shù)仍未見其有統(tǒng)一的標準,因此無法一體化使用;閱讀器與電子標簽通信的無線電頻率使用不規(guī)范;標簽上的芯片性能、存儲器存儲協(xié)議與天線設(shè)計約定等,也都沒有統(tǒng)一標準。
3、隱私與安全問題。將來隨著RFID的大規(guī)模應(yīng)用,在射頻識別實施過程中,隱私和安全必將成為普遍關(guān)注的問題。目前的無源RFID系統(tǒng)沒有讀寫能力,所以無法使用密匙驗證方法來進行身份驗證,如果標簽是有源的,并且會收到不斷變化的驗證密鑰,那將會大大提高其安全性,不過這又會增加其成本。
4、電磁環(huán)境問題。RFID應(yīng)用的電磁環(huán)境是一個開放的電磁環(huán)境,對開放電磁環(huán)境的復(fù)雜性認識不足,缺乏足夠的依據(jù)和專業(yè)指導(dǎo)。
4 結(jié)束語
RFID技術(shù)在汽車生產(chǎn)線中的應(yīng)用,有著其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢,非接觸式自動獲取數(shù)據(jù)并且可承受惡劣工作環(huán)境,這就保證了其優(yōu)點是配置靈活、響應(yīng)速度快、對系統(tǒng)通信的要求低,使生產(chǎn)廠能準確采集相關(guān)數(shù)據(jù)并進行在線分析和處理,實現(xiàn)汽車生產(chǎn)線的自動實時追蹤和有效監(jiān)控,提高了生產(chǎn)效率。相信隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用系統(tǒng)的推廣普及,RFID技術(shù)在性能方面必將會有較大提高。RFID技術(shù)必將成為汽車信息化制造與汽車信息化管理的主流,從而推動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
參考文獻
[1]《射頻識別技術(shù)——原理、協(xié)議及系統(tǒng)設(shè)計》_謝磊、陸桑璐編著2016年科學(xué)出版社出版圖書
[2]《射頻識別》_郭為民編著2006年機械工業(yè)出版社出版圖書