面向智能工廠的多種類RFID混合跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用研究

江淮汽車集團(tuán)股份有限公司 安徽合肥 230601

車體自動(dòng)識(shí)別跟蹤系統(tǒng)（AVI，Automatic Vehicle Identification System），是智能工廠的標(biāo)志性系統(tǒng)之一，也是不可或缺的基礎(chǔ)系統(tǒng)。AVI的設(shè)計(jì)配置方案，直接決定了整個(gè)智能工廠信息化系統(tǒng)的深度、廣度以及可擴(kuò)展性。而RFID是汽車行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)采集工具之一，是智能工廠的標(biāo)志性設(shè)備。但RFID（無(wú)線載碼體）技術(shù)頻段和類型眾多，如何選擇合適的RFID配置方案，是一個(gè)需要詳細(xì)探討的課題。

AVI系統(tǒng)綜述

AVI 系統(tǒng)利用條碼、RFID等手段，對(duì)在線的產(chǎn)品進(jìn)行全程跟蹤，是底層生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備與上層信息管理系統(tǒng)連接的關(guān)鍵紐帶，在生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)中起到承上啟下的作用——接收工廠級(jí)的計(jì)劃排產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)布的日生產(chǎn)計(jì)劃，并根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)指令給生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備調(diào)用相對(duì)應(yīng)的程序指示生產(chǎn)，并在加工結(jié)束后返回實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果。同時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的路由規(guī)則（遠(yuǎn)程模式）或完全人為地（本地模式）對(duì)各區(qū)域的產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，從而確保經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)重新排序后的產(chǎn)品序列盡可能貼近于計(jì)劃生產(chǎn)序列，從而大大提高車間的生產(chǎn)效率。

江淮蔚來(lái)工廠項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了從白車身焊裝上線到物流發(fā)運(yùn)全過(guò)程RFID自動(dòng)跟蹤。AVI站點(diǎn)從焊裝發(fā)艙開(kāi)始，到焊裝車間主線、調(diào)整線、WBS、涂裝、PBS、總裝及檢測(cè)入庫(kù)全過(guò)程，采用83個(gè)RFID站點(diǎn)（焊裝39個(gè)、涂裝25個(gè)，總裝19個(gè)）的自動(dòng)跟蹤。以TAG自動(dòng)傳遞車型信息指導(dǎo)各個(gè)機(jī)器人等智能裝備自動(dòng)選取工作程序，實(shí)現(xiàn)全柔性任意切換和過(guò)程上線生產(chǎn)；通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)對(duì)WBS、分色區(qū)、PBS的調(diào)度，滿足OTD生產(chǎn)的要求；通過(guò)AVI實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的透明化。

基于大規(guī)模定制化的頂層設(shè)計(jì)，本次車身的VIN規(guī)劃在總裝內(nèi)飾上線處打刻，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程特點(diǎn)和保障生產(chǎn)系統(tǒng)“安全、穩(wěn)定、低故障、快恢復(fù)”的理念，如圖1所示，本系統(tǒng)采用了“初始條碼+多種RFID”并用的方式實(shí)現(xiàn)全過(guò)程精準(zhǔn)跟蹤。發(fā)艙上線根據(jù)上線計(jì)劃匹配條碼，在焊裝主線上線處轉(zhuǎn)為常溫高頻RFID跟蹤（TAG安裝在滑橇上），直至涂裝入口切換為高溫高頻RFID方式，同時(shí)在調(diào)整線處把張貼的條碼改為掛到縱梁上，作為車身可人工識(shí)別標(biāo)識(shí)，直到總裝PBS下線處以為備用；在PBS拆車門處把高頻RFID切換成超高頻RFID（TAG安裝在車身上），實(shí)現(xiàn)總裝車身跟蹤；總裝OK下線處，超高頻可循環(huán)TAG再此切換成一次性紙質(zhì)超高頻TAG，隨車交付物流直至發(fā)運(yùn)。

圖1 全過(guò)程跟蹤

AVI站點(diǎn)功能

通過(guò)在車間各區(qū)域設(shè)置的AVI站，根據(jù)計(jì)劃信息或條碼信息將車輛、零部件和載具、吊具的屬性寫入載碼體，并在一些重要工位從載碼體讀出該產(chǎn)品的屬性，并將產(chǎn)品屬性中的加工參數(shù)傳送給自動(dòng)化設(shè)備指導(dǎo)其準(zhǔn)確加工。

通過(guò)在車間各區(qū)域設(shè)置的AVI站，根據(jù)計(jì)劃信息或條碼信息將該產(chǎn)品屬性寫入載碼體，并在一些重要工位從載碼體或條碼中讀取，識(shí)別跟蹤生產(chǎn)序列?，F(xiàn)場(chǎng)AVI掃描站實(shí)現(xiàn)RFID讀寫、掃描產(chǎn)品條碼、檢查條碼、產(chǎn)量計(jì)數(shù)以及合格判斷等功能。

1）以太網(wǎng)通訊檢測(cè)：檢測(cè)AVI掃描站跟AVI系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)。

2）VIN碼讀?。鹤詣?dòng)讀取RFID讀到的信息或掃描槍掃到的條碼或是通過(guò)鍵盤輸入的條碼。

3）強(qiáng)制放行：當(dāng)車身上沒(méi)有條碼也無(wú)法獲知條碼的情況下，可以按這個(gè)按鈕強(qiáng)制放行。放行操作將導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品失去跟蹤，無(wú)法讓管理系統(tǒng)得知產(chǎn)品的生產(chǎn)信息，所以一定要十分慎重。

4）查看生產(chǎn)計(jì)劃 顯示需要生產(chǎn)的計(jì)劃信息。

5）查看過(guò)點(diǎn)信息 顯示當(dāng)班掃描過(guò)的車輛信息。

6）信息履歷：顯示操作掃描站的狀態(tài)信息。

7）自動(dòng)識(shí)別流程如圖2所示。

圖2 自動(dòng)識(shí)別流程

標(biāo)準(zhǔn)化TAG編碼規(guī)則設(shè)計(jì)

為確保整個(gè)車間各個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效交互和信息編碼的統(tǒng)一性、規(guī)范性，做到用同一個(gè)語(yǔ)言說(shuō)話，在設(shè)計(jì)初期根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)定義了全廠通用的TAG編碼規(guī)則，見(jiàn)表1，在確保信息通用、高速讀寫的同時(shí)也為各個(gè)車間預(yù)留了擴(kuò)展的字段。

焊裝車身跟蹤與調(diào)度

焊裝車間從發(fā)艙開(kāi)始，由PPS計(jì)劃模塊實(shí)時(shí)下達(dá)焊裝生產(chǎn)計(jì)劃到發(fā)艙P(yáng)LC，實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)線信息交互，指導(dǎo)生產(chǎn)線按計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)，自動(dòng)化生產(chǎn)同步自動(dòng)防錯(cuò)，同時(shí)在線打印上線車身的白車身號(hào)及車型數(shù)據(jù)，作為總裝前車身信息雙保險(xiǎn)支撐標(biāo)簽。

如圖3所示，采用高頻RFID（循環(huán)TAG）+條碼防錯(cuò)技術(shù)的焊裝AVI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與機(jī)器人生產(chǎn)線系統(tǒng)全方位信息融合，每個(gè)自動(dòng)工位的機(jī)器人和夾具都是通過(guò)本工位的RFID天線自動(dòng)讀取臺(tái)車上的TAG內(nèi)車輛信息，調(diào)用自動(dòng)化程序進(jìn)行工作，改變了傳統(tǒng)的對(duì)列方式和工位件車型數(shù)據(jù)傳遞生產(chǎn)的方式，降低的錯(cuò)誤概率，實(shí)現(xiàn)單工位智能作業(yè)，提升了生產(chǎn)線柔性，真正意義上達(dá)成全柔性混線的定制化生產(chǎn)目標(biāo)；WBS可根據(jù)訂單需求實(shí)現(xiàn)柔性調(diào)度。

表1 全廠通用編碼規(guī)則

為實(shí)現(xiàn)主線和分拼線的生產(chǎn)匹配，焊裝車間在各關(guān)鍵工位設(shè)置指示終端，根據(jù)AVI系統(tǒng)的計(jì)劃信息，讓工人快速、準(zhǔn)確、有序地進(jìn)行物料裝配，確保生產(chǎn)按計(jì)劃同步、有序進(jìn)行。各區(qū)域指示終端見(jiàn)表2。

表2 各區(qū)域（站點(diǎn)）指示終端一

圖3 全過(guò)程跟蹤與調(diào)度

涂裝車身跟蹤與調(diào)度

涂裝車間根據(jù)涂裝工藝特性，形成一套完成的ECEMOS系統(tǒng)，通用設(shè)置25個(gè)高頻RFID站點(diǎn)，并采用220℃高溫TAG，實(shí)現(xiàn)全涂裝車間的車身跟蹤，路由管理以及與機(jī)器人自動(dòng)化線間的智能交互，確保生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)車身自動(dòng)管理，機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別車身、自動(dòng)選色、自動(dòng)涂膠、自動(dòng)噴涂、自動(dòng)套色等功能；在分色區(qū)關(guān)鍵工位，系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃、同色集中及序列符合率等相關(guān)因素對(duì)車身噴涂顏色進(jìn)行匹配定義，系統(tǒng)具備分色匹配規(guī)則的設(shè)定與調(diào)整功能及人工干預(yù)功能。

如圖4所示，工廠AVI系統(tǒng)與ECOEMOS系統(tǒng)通過(guò)Webservice進(jìn)行計(jì)劃下達(dá)與生產(chǎn)實(shí)績(jī)回傳，交互實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步和全局共享。

圖4 實(shí)時(shí)同步和全局共享

總裝車身跟蹤與調(diào)度

總裝車間的PBS(涂裝車身儲(chǔ)存平臺(tái))、內(nèi)飾、底盤、合裝、轉(zhuǎn)運(yùn)線、OK線、檢測(cè)、淋雨、報(bào)交、出入庫(kù)及發(fā)運(yùn)進(jìn)行全過(guò)程RFID跟蹤，如圖5所示。

圖5 總裝車間全過(guò)程跟蹤

1）其中PBS采用高頻RFID+條碼防錯(cuò)技術(shù)，5個(gè)站點(diǎn)，在精排區(qū)和定序區(qū)之間形成上線前2h的精確定序發(fā)布，實(shí)現(xiàn)全車間物料拉動(dòng)序列發(fā)布，指示單打印發(fā)布；4.5h存量PBS調(diào)度功能，有效實(shí)現(xiàn)了按總裝訂單生產(chǎn)能力。

2）在內(nèi)飾、底盤、合裝、轉(zhuǎn)運(yùn)線及OK線采用超高頻RFID（循環(huán)TAG）+條碼防錯(cuò)+編碼器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線車身精確到毫米的位移跟蹤和停線互鎖功能，提供了關(guān)鍵件在線工位防錯(cuò)、擰緊在線工位防錯(cuò)、EOL等智能裝備在線工位防錯(cuò)以及數(shù)據(jù)交互的技術(shù)基礎(chǔ)。

3）在檢測(cè)、淋雨、報(bào)交、出入庫(kù)及發(fā)運(yùn)采用了超高頻RFID（紙質(zhì)TAG）+條碼防錯(cuò)+PAD掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了車輛任意位置管控，并為車輛存儲(chǔ)、運(yùn)輸、交貨提供了隨車電子身份證，實(shí)現(xiàn)了車身智能化儲(chǔ)運(yùn)功能。

表3 各區(qū)域（站點(diǎn)）指示終端二

4）為實(shí)現(xiàn)主線和分拼線的生產(chǎn)匹配，總裝車間在各關(guān)鍵工位設(shè)置指示終端，根據(jù)AVI系統(tǒng)的計(jì)劃信息，讓工人快速、準(zhǔn)確、有序地進(jìn)行物料裝配，確保生產(chǎn)按計(jì)劃同步、有序進(jìn)行。各區(qū)域指示終端如表3所示。

實(shí)時(shí)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)輔助決策

通過(guò)AVI的過(guò)點(diǎn)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)提供各個(gè)生產(chǎn)部位的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如圖6所示，做到生產(chǎn)流程高度透明化，年、月、日、時(shí)以及當(dāng)前在線車輛；結(jié)合PMC設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)輔助我們對(duì)生產(chǎn)資源的有效分配和調(diào)度，提高決策效率。

圖6 生產(chǎn)部位的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

結(jié)語(yǔ)

江淮蔚來(lái)工廠的車身跟蹤系統(tǒng)，是一個(gè)條碼、高頻RFID、超高頻RFID以及循環(huán)標(biāo)簽、一次性標(biāo)簽混合使用的成功案例，為后期工廠的車身跟蹤建設(shè)提供了范例。焊裝RFID與產(chǎn)線融合，完全實(shí)現(xiàn)信息的多維度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的唯一性，完全解決了自動(dòng)化工位多車型識(shí)別的柔性問(wèn)題，同時(shí)為質(zhì)量追溯、擰緊、防錯(cuò)及工藝參數(shù)匹配等多方面提供精準(zhǔn)詳實(shí)的信息基礎(chǔ)，為工藝瓶頸的評(píng)估提供了全向數(shù)據(jù)保障，將成為江淮后期焊裝建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。而總裝RFID工位級(jí)精細(xì)化管控，為物料拉動(dòng)及物料結(jié)算、ANDON、工位操作管理、在線質(zhì)量追溯及防錯(cuò)等提供詳實(shí)的數(shù)據(jù)支持。