基于RFID的汽车生产物流跟踪管理系统分析与设计

　　伴随着全球经济一体化，汽车工业开放程度越来越高竞争越来越激烈C对于汽车制造企业来说为了提高竞争力，降低生产成本尤其是物流成本就显得越来越重要。有数据显示，欧美汽车制造企业的物流成本占销售额的比例是8%左右，日本汽车厂商甚至可以达到5%，而我国汽车生产企业的物流成本普遍在15%以上可见，从我国汽车制造物流环节的成本有很大的降低空间。目前国内汽车制造企业的物流信息化水平普遍不高，物流信息采集模式基本上是‘认工+条码泊勺方式。此方式有如下不可避免的缺陷;手工输入方式错误率较高且效率低下;条码数据包含信息量小不能及时反映产品需求变化信息;信息不能交互传递。因此要改善生产管理的效果，降低物流环节的成本，必须从根本的信息采集技术入手，从而改变生产过程中的信息传递方式.以提高物流信息化水平。本文针对现有生产物流中的信息采集方式和跟踪管理方面存在的不足，提出基于RFID的物流跟踪管理系统，充分利用RFID自动识别技术、JIT及MES的先进管理理念与基本方法，通过车间生产物流信息的实时反馈进行物流数据分析和监控加强车间物流控制，实现生产节拍、物流、信息流的同步，以降低汽车制造企业生产物流成本、提高综合竞争力。或移动的物体或人员的非接触自动识别，与传统的条码自动识别技术相比有无可比拟的优势，如表1所示。

　　通过在物品上置入特制的微芯片(fRFD标签)，可以用来追踪和管理几乎所有的物理对象是物流管理及追踪、生产制造等领域信息化的重要手段之一。

　　RFD系统一般由标签、阅读器和服务器系统三部分组成其工作原理是:阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号.当RFID标签进入阅读器工作区域时，其天线产生感应电流，从而RFID标签获得能量被激活并向阅读器发送出自身编码等信息;阅读器接收到来自标签的载波信号对接收的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理:计算机系统根据逻辑运算判断该标签的合法性针对不同的设定作出相应的处理和控制，发出指令信号RFID标签的数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑，控制逻辑接收指令完成存储、发送数据或其他操作，如图1所示。

　　系统总体描述

　　系统需求分析

　　基于对汽车生产线上冲压、焊接、涂装及总装等车间的调研、分析、发现目前的基于条码的物流信息采集方式大致有如下问题:

　　a)基千条码的物流信息采集方式效率低下。虽然目前基干条码的采集方式无论是从录入速度、准确性方面、均比人工输入方式进了一大步二但由于其技术本身的缺陷使该方式仍存在很大的不足，主要表现在可识别性因条码标签表面的污染容易受到影响、仍需人工进行操作、相当干半自动化。在效率上以及人为因素影响方面均有进一步改善的需要，尤其对于在物料配送过程中，对于大量的物料或盛具进入现场时，条码识别存在很大的难度，需要人工进行干涉找到具体的标签。

　　b)条码无法满足区分批次及质量等级的要求:为了保证产品质量、要求不同等级批次的原材料不能混合。事实上原材料还需经过加工、包装、贴标签等环节后保存在仓库或临时性仓库、然后再运到车间加工成半成品。为了使错误最小化以避免产品事故或损失，工人们需要去核对贴在原材料上面的标签。目前，在很多汽车制造企业中，所有这些操作均是由手工来完成的。由干工人很容易受到情绪、精神以及疲倦等因素的干扰错误很容易发生‘如将极好的原材料与过期的或是劣等的原材料混合在一起、这样整个极好的批次就受到污染或降级，这是企业或者是客尸均不愿看到的:针对这种问题的处理条码无能为力。

　　C)条码的容量有限。由于条码本身的容量有限不能记录原材料、工位、工位负责人等相关信息所采取的信息相关技术容易导致记录的不完全和数据的不统一。当发现产品的原材料有问题时不能及时查询出同批次原材料的流向及供应商的信息、当发现产品有加工缺陷时，不能及时地查询出相关工位负责人员。

　　基千以上分析，本文提出了基干RFID的物流跟踪管理系统，对生产过程中的物料和在制品信息进行精确采集、整合、集成、分析和共享，为企业生产物资的管理与产品生命周期提供了基础信息解决方案，同时系统的应用和LJ2 P. CRM . 9CM等企业级系统形成良好的互补，有效地解决了ER P系统在物资和产品数据采集、数据准确性与实时输入等方面的间题是实现企业整体信息化的枢纽信息系统。

　　系统总体结构设计

　　为了能够低成本实现物流跟踪管理系统、并且能够实现与现存的企业内部互联网和数据库兼容于是采用了三层的体系结构该系统主要由电子标签、RFID阅读器(固定式和手持式)、工作站、一定数量的应用服务器、一台RFID中间件服务器、一台Web服务器和一台数据库服务器组成。系统架构如图2所示。持，实现物流作业信息的采集、分析、处理、发布、共享和利用物流信息的实时查询与发布。

　　核心业务模块

　　1)现场数据采集模块它依靠RFID DCS以及其他设备通信接口构件与现场设备进行信息交互，同时给现场操作人员提供信息输入接口，将相关的物流作业信息以及相关的生产制造信息全部收集在内。数据输入来源包括RFID系统、人事系统江位对应及工作时间〕质量检验系统、产品在各工作站的生产信息日志文件、人员输入等。

　　2)库存管理模块包括入库管理、在库管理、出库管理三个环节入库管理主要负责检验核对到库物料的质量和数量并安排到相应的库位在库管理主要负责物料的加工、分装、盘点、采购警告等出库管理根据先进先出原则.负贵物料的出库。

　　3)配送管理模块根据生产线的生产节拍供应物料或快速响应紧急缺料呼叫。该模块能够根据生产节拍科学地计算出体现最大效益的供料节奏、供料路线、供料数量等、并能够快速响应突发情况出现的紧急缺料情况。

　　4)物料跟踪查询模块所谓物料，包括零部件、外协件、替换件以及生产过程中产生的边、角、余料和废料等生产材料。物料的追踪查询主要实现对物料的个体或批次在生产的推移、传递、消耗、转换等信息的采集跟踪、整理、分析和共享等信息管理功能、

　　5)在制品跟踪查询模块该模块提供对生产线正在制造产品状况的跟踪查询。通过该模块，管理人员可以迅速及时地了解生产线的生产情况实现监控产品质量和生产效率。后台连接相应的数据库，可以显示相关时段相应工单的基本信息、看板信息、产品分布状况，流程及维修状况、详细部件信息等，有了在制品跟踪系统就可以随时随地了解产品在生产线的位置和具体情况防止故障堆积帮助降低在制品数量:

　　6)车体识别及跟踪查询该模块能够识别生产线车体的车型、颜色、档次，并实时跟踪车体所经过的工位二这样不仅能够实时向库存及配送管理模块发送工位物料需求信息，还能够实时查询某些车体特别是客户定制的车体的生产进度，使生产管理人员对车辆的生产情况了如指掌，还能针对某些客户提供高质量的服务

　　7)生产过程跟踪与管理该模块除了能够帮助生产管理者实时在线地了解生产计划的执行情况外通过在车间的关键或重要工位设置采集点，采集相关信息廖部件信息、工作人员信息、加工信息)追踪产品的生产流动过程，能够实现质量问题的追踪与回溯，不仅能够帮助企业统计质量问题来源，以提高产品工艺水平还能够查出质量问题的具体责任人减少企业损失。

　　8)产品生命周期档案该模块实现产品整个生命周期内的跟踪。了解单件产品的整个生命周期在很多情况下非常有用产品追踪是制造管理软件必备的功能之一。它除了满足品质保证，统计分析、存货管理等要求之外.还可以让使用者回溯至任何一个生产步骤、任何一笔加工资料，即使是特别处理的加工手续也不例外。

　　9)质量及绩效分析查询它负责原材料、在制品的质量跟踪，并与岌玉门连接，记录进料检验信息和供应商质量统计分析，为进料选择和控制做好基础数据工作。这样一旦某一批产品因为原材料的缘故发生质量问题，可以迅速追溯。

　　辅助业务模块

　　1)用户管理根据不同的应用岗位、层次设置不同的权限和信息粒度，方便用户实时、直观地获取到相应的物流信息。

　　2) RFID管理它负责标签的编码及数据格式的设计、规划RFD信息采集点的位置，同时负麦日常RFB系统的维护以及后期应用拓展规划。

　　3)系统接口管理由于RFID物流跟踪管理系统上需与企业级信息系统相连下需与现场的数据采集设备相接，涉及到方方面面的信息，且各信息的格式又不统一就需要有专门的接口将各方面的信息进行转换、融合使得物流各环节的信息更加准确、及时和透明。

　　系统实施注意事项

　　虽然RFID与传统的自动识别技术相比有无可比拟的优势，将成为汽车制造业下一阶段提升企业整体竞争力所依靠的主要Cf技术17i、但由干它毕竟是一项新技术在很多方面还有待完善这就要求企业在应用时要多加考虑，慎重选择。

　　频率方面

　　RFID不同的频率有不同的特性，对应不同的应用范围。RFID频率主要分为低频( 125~134KHz)、高频(13.56MHz)、超高频(860~960MHz)、微波(24, 5.8GHz)等频段。其中，低频主要应用在畜牧业的管理系统、停车场自动收费和车辆管理系统、门禁和安全管理系统等领域;高频主要应用在图书管理系统、物流管理系统、医药物流管理系统等领域;超高频主要应用在供应链管理、生产线自动化、集装箱管理等领域。由于超高频利用电场未传输能量读取距离比较远(无源可达10m)且有很高的数据传输速率，在很短的时间可以读取大量的电子标签，同时相对于高频的电子标签来说‘该频段的电子标签无须与金属分开。综上所述和比较，本文选择超高频频段，这个频段是目前人们期待应用潜力最大的频段。

　　系统软件技术方面

　　在软件技术方面，注意评估}JA腼向服务架构}技术对于本企业内各软件系统集成与整合的支持能力。

　　系统实施厂商方面

　　在选择软件实施厂商时需要选择有实力、口碑好且有相关项目成功案例的企业，确保厂商有专家级人员深人到本企业对项目的实施全程支持，在项目完成之后还需有良好的维护服务:

　　结束语

　　本文本着提高企业物流信息化水平、大幅度降低企业物流成本的目标充分利用了RFD的优势，提出了基于RFD的物流跟踪管理系统的解决方案同时针对汽车制造企业物流信息化的实际需求给出了系统架构的设计，井对核心模块的功能进行了详细讨论、对构建实际高效的物流跟踪管理系统有一定的指导意义。