汽車工業(yè)正在以前所未有的進程飛速發(fā)展， 為了讓汽車生產(chǎn)商能夠制造出更好更合格的汽車， 生產(chǎn)過程中的物流信息采集和跟蹤管理變得越來越重要?，F(xiàn)在的生產(chǎn)物流中的信息采集模式基本采用的是“人工+條形碼”的方式， 此方式有如下不可避免的缺陷： 手工輸入方式錯誤率較高； 條碼數(shù)據(jù)包含信息量小， 不能及時反映產(chǎn)品需求變化的信息； 信息不能交互傳遞。因此要改善生產(chǎn)管理的效果， 降低產(chǎn)品的成本， 必須從根本的信息采集技術(shù)入手， 從而改變生產(chǎn)過程中的信息傳遞方式。本文針對現(xiàn)有生產(chǎn)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 （ Radio Frequency Identification, 射頻識別） 的生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)， 利用RFID 的自動識別技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)來實現(xiàn)與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的無縫鏈接， 以便能夠?qū)崟r監(jiān)控生產(chǎn)及產(chǎn)品流向， 提高產(chǎn)品下線合格率。

　　基于RFID 的生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)能夠在線實時地反映生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)和物流信息， 使生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)檢及管理人員能夠隨時了解客車生產(chǎn)的全貌， 根據(jù)生產(chǎn)實際情況及時調(diào)整作業(yè)計劃， 便利地解決生產(chǎn)中的問題， 作到均衡生產(chǎn)。同時能夠?qū)崿F(xiàn)車間管理的各個業(yè)務(wù)部門之間的信息共享， 改善企業(yè)內(nèi)部的信息交換方式， 為企業(yè)決策者提供動態(tài)的監(jiān)控生產(chǎn)。

　　1 RFID 技術(shù)與EPC 代碼

　　1.1 RFID 技術(shù)

　　RFID （ Radio Frequency Identification）是一種非接觸的自動識別技術(shù)， 其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合） 傳輸特性， 實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。RFID 系統(tǒng)通常由讀寫器、標(biāo)簽、天線以及控制器（ PC 機） 組成， 它們之間的連接關(guān)系如圖1 所示。讀寫器是用來識別標(biāo)簽的電子裝置， 它是通過發(fā)送電磁波為標(biāo)簽提供電源， 使其能夠?qū)⒋鎯υ谖⑿途系臄?shù)據(jù)傳回。標(biāo)簽是作為產(chǎn)品電子代碼（ Electronic Product Code, EPC） 的信息載體， 當(dāng)受無線電射頻信號照射時， 能反射回攜帶有電子代碼信息的無線電射頻信號， 供讀寫器處理識別。

                                                             　　圖一　RFID應(yīng)用系統(tǒng)

　　讀寫器與標(biāo)簽之間是利用無線感應(yīng)方式進行信息交換的， 它具有以下特點： 可以非接觸識別； 無需“視線”所及， 可以穿過水、油漆、木材甚至人體進行識別； 可以識別快速移動物品； 可同時識別多個物品等。在RFID 系統(tǒng)的應(yīng)用中， 標(biāo)簽附著在被識別的物體上（ 表面或內(nèi)部） , 一旦帶有電子標(biāo)簽的被識別物體進入可識讀范圍時， 讀寫器以自動無接觸的方式將約定的信息從標(biāo)簽中讀取出來， 從而完成自動識別物品或者自動收集物品標(biāo)志信息的功能。采用RFID 最大的好處是可以對企業(yè)的生產(chǎn)過程進行可視化管理， 以有效地降低成本。因此， 越來越多的制造商都在關(guān)心和支持這項技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

　　1.2 EPC 代碼

　　EPC 的全稱是Electronic Product Code 電子產(chǎn)品代碼， 由分別代表版本號、制造商、物品種類以及序列號的編碼組成。EPC 碼是對實體及實體的相關(guān)信息進行代碼化， 通過統(tǒng)一并規(guī)范化的編碼建立全球通用的信息交換語言， 它具有惟一性、簡單性、可擴展性以及保密性與安全性這些特點。EPC 提供對實體對象的全球惟一標(biāo)識， 一個EPC 代碼只標(biāo)識一個實體對象。EPC 代碼是條碼技術(shù)的拓展， 是進一步提高物流供應(yīng)鏈管理水平， 實現(xiàn)對所有實體對象（ 包括零售商品、物流單元、集裝箱、貨運包裝等） 的唯一有效標(biāo)識。這項具有革命性意義的新技術(shù)， 已受到了世界發(fā)達國家和地區(qū)高新技術(shù)與應(yīng)用企業(yè)的高度重視。在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上， 利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)， 構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的實物互聯(lián)網(wǎng)（ Internet of things） 。其實質(zhì)是以RFID 技術(shù)為載體， 通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品（ 商品） 的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

　　2 基于RFID 的某汽車制造企業(yè)生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)

　　2.1 系統(tǒng)的需求分析

　　某汽車制造企業(yè)總裝車間的生產(chǎn)物流按工藝流程進行， 總裝車間主要完成車身與底盤的組裝以及內(nèi)飾件的安裝， 通過調(diào)查研究與分析， 該總裝車間的生產(chǎn)物流管理系統(tǒng)大致存在如下問題：

　　（ 1） 在裝備過程中， 各環(huán)節(jié)的信息錄入均由手工完成， 經(jīng)常出現(xiàn)抄錄錯誤， 導(dǎo)致工作步驟不能正常銜接， 影響了整個生產(chǎn)流通。

 　?。?2） 車間工人實行的是每日一班工作制， 每班的工人人數(shù)是固定的， 有時由于原材料短缺或設(shè)備故障等原因而使部分工人的工作量不能達到飽和， 從而增加了生產(chǎn)成本。

　?。?3） 當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有缺陷時， 由于記錄的不完全和數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一， 不能及時查詢到具體的負責(zé)人員。

　?。?4） 生產(chǎn)線與倉庫溝通銜接不夠好， 導(dǎo)致配料效率低。

　?。?5） 管理人員不能直觀及時地了解生產(chǎn)線狀況， 從而不能根據(jù)生產(chǎn)實際情況及時調(diào)整作業(yè)計劃， 便利地解決生產(chǎn)中的問題。

　　根據(jù)上述需求分析， 信息傳遞的延遲以及信息的不準(zhǔn)確是整個問題的關(guān)鍵， 因此要改善生產(chǎn)管理的效果， 降低產(chǎn)品的成本， 必須從根本的信息采集技術(shù)入手， 從而改變生產(chǎn)過程中的信息傳遞方式?；谶@種情況， 提出了基于RFID 的物流管理信息系統(tǒng)。

　　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　通過上述的需求分析， 建設(shè)符合現(xiàn)代企業(yè)全面信息管理的需求， 在制品組裝生產(chǎn)動態(tài)實時追蹤信息管理系統(tǒng)， 使管理人員在后臺即可看到在制品的裝備情況。系統(tǒng)除了需要對生產(chǎn)過程的監(jiān)控以外， 還要實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享與實時統(tǒng)計， 以便于管理部門的生產(chǎn)監(jiān)測與調(diào)度。綜合以上要求以及該單位的實際情況， 系統(tǒng)主體設(shè)計采用分布式控制的星形拓撲結(jié)構(gòu)， 如圖2 所示。整個系統(tǒng)由生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理層、生產(chǎn)過程監(jiān)控層以及數(shù)據(jù)采集管理層所組成， 并利用通信接口與以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)將信息服務(wù)器、現(xiàn)場總線監(jiān)控服務(wù)器、RFID 閱讀器以及其它模塊和終端連接起來。

                                          　　圖二　系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

　　（ 1） 數(shù)據(jù)采集管理層。數(shù)據(jù)采集管理是生產(chǎn)過程監(jiān)督和控制的基礎(chǔ)， 它負責(zé)收集生產(chǎn)線上在制品的裝備信息等， 打包后上傳到公司管理部門， 供生產(chǎn)過程監(jiān)督和控制分析使用。RFID 是數(shù)據(jù)采集管理層的核心， 通過讀寫器采集電子標(biāo)簽中的信息， 進行簡單的信息預(yù)處理（ 解碼、防沖撞、多通道信息去重、信息過濾、分類） 。

　?。?2） 生產(chǎn)過程監(jiān)控層。生產(chǎn)過程監(jiān)控層負責(zé)管理生產(chǎn)過程中在制品的加工信息和生產(chǎn)線的狀態(tài)信息， 并將這些實時信息及時呈遞給生產(chǎn)管理部門， 使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和生產(chǎn)管理人員能夠掌握第一手的生產(chǎn)作業(yè)情況。同時， 管理部門可以根據(jù)這些信息對生產(chǎn)進行控制， 及時調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)計劃和修改生產(chǎn)控制參數(shù)， 以求在最短的時間內(nèi)， 使生產(chǎn)流程重新步入正常工作狀態(tài)， 確保生產(chǎn)計劃能夠順利完成。生產(chǎn)過程監(jiān)控層包括現(xiàn)場總線監(jiān)控服務(wù)器、RFID 車輛識別終端、車型信息顯示終端， 通過工業(yè)以太網(wǎng)組成一個星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

 　?。?3） 業(yè)務(wù)管理層。業(yè)務(wù)管理層是系統(tǒng)的頂層， 也是整個系統(tǒng)對外部的接口， 通過管理層， 廠級信息網(wǎng)絡(luò)可以訪問系統(tǒng)內(nèi)部。信息服務(wù)器作為車間級生產(chǎn)管理、調(diào)度的中心， 負責(zé)整合、分發(fā)監(jiān)控層上報的生產(chǎn)信息， 實現(xiàn)在車間范圍內(nèi)的信息共享，為管理者及時下達調(diào)度指令提供可靠的分析依據(jù)。

　　2.3 系統(tǒng)硬件選型

　　RFID 設(shè)備的選型主要依據(jù)是頻率， 因為頻率的選擇是RFID 技術(shù)中的一個關(guān)鍵性問題， RFID 系統(tǒng)的工作頻率主要有： 低頻（ 30- 300KHZ） , 高頻（ 3- 30MHZ） 和超高頻（ 300MHZ- 3GHZ） 。低頻系統(tǒng)常見的工作頻率有125KHz, 134KHz, 該頻段主要是通過電感耦合的方式進行工作。其特點是識別距離短， 傳輸速度比較慢， 主要應(yīng)用領(lǐng)域： 畜牧業(yè)、門禁、身份識別等。高頻系統(tǒng)常見的工作頻率為13.56MHz, 它是通過感應(yīng)器上的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發(fā)生變化， 實現(xiàn)用遠距離感應(yīng)器對天線電壓進行振幅調(diào)制。高頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。超高頻系統(tǒng)（ 工作頻率為860MHz 到960MHz 之間） 通過電場來傳輸能量。該頻段讀取距離比較遠， 無源可達10m 左右， 信號傳輸速度快。主要應(yīng)用領(lǐng)域： 供應(yīng)鏈上的管理和應(yīng)用， 生產(chǎn)線自動化的管理和應(yīng)用等。

　　綜上所述和比較， 考慮到RFID 的電磁特性， 為降低成本， 保證功效， 簡化系統(tǒng)， 便于使用與維護， 我們采用了超高頻系RFS- 2022 （ 2011） 型讀寫器， 它能夠讀寫ISO- 18000- 6 協(xié)議標(biāo)簽， 系統(tǒng)的工作頻率為902MHz～928MHz, 其性能指標(biāo)： 讀取距離大于5m, 寫入距離大于3m, 讀卡速度為平均每單字（ 32bits） 需耗時6ms, 寫卡速度為平均每單字（ 32bits） 耗時50ms, 一次讀卡數(shù)可達到30 張電子標(biāo)簽。這個頻段是目前人們期待應(yīng)用潛力最大的， 所使用的頻率和標(biāo)準(zhǔn)完全符合現(xiàn)行的各種法律法規(guī)。

　　2.4 系統(tǒng)軟件功能模塊設(shè)計

　　根據(jù)對系統(tǒng)總體設(shè)計的要求， 整個系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理， 總裝線生產(chǎn)作業(yè)管理、總裝線生產(chǎn)查詢管理、總裝線資源管理、總裝線質(zhì)量監(jiān)控管理。主要模塊說明如下：

 　　2.4.1 系統(tǒng)管理

　　系統(tǒng)管理模塊可以定義某車型總裝生產(chǎn)線生產(chǎn)及物流管理信息系統(tǒng)用戶， 執(zhí)行功能的權(quán)限以及用戶使用功能授權(quán)。并對各子系統(tǒng)共用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行維護， 完成數(shù)據(jù)的備份作業(yè)。

　　2.4.2 總裝線現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)管理

　　滾動接受生產(chǎn)計劃， 自動生成車間作業(yè)計劃， 系統(tǒng)設(shè)置的控制器會按生產(chǎn)節(jié)拍觸發(fā)讀寫器讀取裝配線上的車型信息， 通過RFID 對標(biāo)簽的識讀， 實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)信息（ 包括在線車輛的裝備信息和質(zhì)量檢驗信息） 的錄入， 并把相關(guān)信息輸入服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫。同時在每個工位的屏幕上實時動態(tài)顯示裝配線上的車型信息、選裝、零部件等信息， 現(xiàn)場操作人員不僅可以直觀地了解當(dāng)前該工位應(yīng)該做什么事， 還可以實時地向物料部門發(fā)布需求信息， 以便所需配件及時送到所需工位。

　　2.4.3 總裝線生產(chǎn)查詢管理

　　生產(chǎn)查詢管理的功能為管理人員提供及時的生產(chǎn)線工作狀況， 以便為解決生產(chǎn)中的問題作好準(zhǔn)備。它可以查詢到每個工位的裝配信息， 裝配的具體時間、物料需求信息、員工操作結(jié)果等信息。

　　2.4.4 總裝線資源管理

　　總裝線資源管理就是對生產(chǎn)線所需的一些設(shè)備進行管理， 及時了解現(xiàn)有設(shè)備的實際使用情況， 以便為安排生產(chǎn)或者進行采購提供參考依據(jù)， 可以根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的情況來制定生產(chǎn)線日、周、月的最大負荷， 保證生產(chǎn)的正常進行。

　　2.4.5 總裝線質(zhì)量監(jiān)控管理

　　對汽車總裝過程的質(zhì)量信息進行全面的管理， 實現(xiàn)質(zhì)量信息采集的自動化， 并通過現(xiàn)場總線監(jiān)控服務(wù)器進行分析， 以便及時做出調(diào)整， 以減少廢品的產(chǎn)生。該模塊能實現(xiàn)統(tǒng)計查詢， 并打印相關(guān)報表。

　　3 結(jié)論

　　本文通過對某汽車制造企業(yè)總裝車間的生產(chǎn)物流的分析， 指出采用傳統(tǒng)的人員手動識別方法會影響到信息流的及時性和準(zhǔn)確性， 由于信息流的不暢通從而進一步影響到整個生產(chǎn)的流通。在采用了識別速度快、存儲容量大、可實時更新數(shù)據(jù)的RFID技術(shù)后， 上述情況將會得到解決。此外， 基于RFID 的生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)， 能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實時管理， 提高企業(yè)的物流效率， 減少庫存， 對市場需求做出更快的響應(yīng)， 加速企業(yè)資金的周轉(zhuǎn)。