汽車(chē)工業(yè)正在以前所未有的進(jìn)程飛速發(fā)展， 為了讓汽車(chē)生產(chǎn)商能夠制造出更好更合格的汽車(chē)， 生產(chǎn)過(guò)程中的物流信息采集和跟蹤管理變得越來(lái)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(cuò)誤率較高； 條碼數(shù)據(jù)包含信息量小， 不能及時(shí)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(guò)程中的信息傳遞方式。本文針對(duì)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(shí)別） 的生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)， 利用RFID 的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的無(wú)縫鏈接， 以便能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控生產(chǎn)及產(chǎn)品流向， 提高產(chǎn)品下線(xiàn)合格率。

　　基于RFID 的生產(chǎn)物流管理信息系統(tǒng)能夠在線(xiàn)實(shí)時(shí)地反映生產(chǎn)過(guò)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(shí)了解客車(chē)生產(chǎn)的全貌， 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃， 便利地解決生產(chǎn)中的問(wèn)題， 作到均衡生產(chǎn)。同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)間管理的各個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)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(dòng)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(dòng)識(shí)別技術(shù)， 其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合（電感或電磁耦合） 傳輸特性， 實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。RFID 系統(tǒng)通常由讀寫(xiě)器、標(biāo)簽、天線(xiàn)以及控制器（ PC 機(jī)） 組成， 它們之間的連接關(guān)系如圖1 所示。讀寫(xiě)器是用來(lái)識(shí)別標(biāo)簽的電子裝置， 它是通過(guò)發(fā)送電磁波為標(biāo)簽提供電源， 使其能夠?qū)⒋鎯?chǔ)在微型晶片上的數(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(wú)線(xiàn)電射頻信號(hào)照射時(shí)， 能反射回?cái)y帶有電子代碼信息的無(wú)線(xiàn)電射頻信號(hào)， 供讀寫(xiě)器處理識(shí)別。

                                                             　　圖一　RFID應(yīng)用系統(tǒng)

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

　　1.2 EPC 代碼

　　EPC 的全稱(chēng)是Electronic Product Code 電子產(chǎn)品代碼， 由分別代表版本號(hào)、制造商、物品種類(lèi)以及序列號(hào)的編碼組成。EPC 碼是對(duì)實(shí)體及實(shí)體的相關(guān)信息進(jìn)行代碼化， 通過(guò)統(tǒng)一并規(guī)范化的編碼建立全球通用的信息交換語(yǔ)言， 它具有惟一性、簡(jiǎn)單性、可擴(kuò)展性以及保密性與安全性這些特點(diǎn)。EPC 提供對(duì)實(shí)體對(duì)象的全球惟一標(biāo)識(shí)， 一個(gè)EPC 代碼只標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體對(duì)象。EPC 代碼是條碼技術(shù)的拓展， 是進(jìn)一步提高物流供應(yīng)鏈管理水平， 實(shí)現(xiàn)對(duì)所有實(shí)體對(duì)象（ 包括零售商品、物流單元、集裝箱、貨運(yùn)包裝等） 的唯一有效標(biāo)識(shí)。這項(xiàng)具有革命性意義的新技術(shù)， 已受到了世界發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)高新技術(shù)與應(yīng)用企業(yè)的高度重視。在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上， 利用RFID、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信等技術(shù)， 構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬(wàn)事萬(wàn)物的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)（ Internet of things） 。其實(shí)質(zhì)是以RFID 技術(shù)為載體， 通過(guò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（ 商品） 的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

　　2 基于RFID 的某汽車(chē)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(chē)制造企業(yè)總裝車(chē)間的生產(chǎn)物流按工藝流程進(jìn)行， 總裝車(chē)間主要完成車(chē)身與底盤(pán)的組裝以及內(nèi)飾件的安裝， 通過(guò)調(diào)查研究與分析， 該總裝車(chē)間的生產(chǎn)物流管理系統(tǒng)大致存在如下問(wèn)題：

　?。?1） 在裝備過(guò)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(cuò)誤， 導(dǎo)致工作步驟不能正常銜接， 影響了整個(gè)生產(chǎn)流通。

 　　（ 2） 車(chē)間工人實(shí)行的是每日一班工作制， 每班的工人人數(shù)是固定的， 有時(shí)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(dá)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(shí)， 由于記錄的不完全和數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一， 不能及時(shí)查詢(xún)到具體的負(fù)責(zé)人員。

　　（ 4） 生產(chǎn)線(xiàn)與倉(cāng)庫(kù)溝通銜接不夠好， 導(dǎo)致配料效率低。

　?。?5） 管理人員不能直觀(guān)及時(shí)地了解生產(chǎn)線(xiàn)狀況， 從而不能根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整作業(yè)計(jì)劃， 便利地解決生產(chǎn)中的問(wèn)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(gè)問(wèn)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(guò)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(jì)

　　通過(guò)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(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)追蹤信息管理系統(tǒng)， 使管理人員在后臺(tái)即可看到在制品的裝備情況。系統(tǒng)除了需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控以外， 還要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享與實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)， 以便于管理部門(mén)的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)與調(diào)度。綜合以上要求以及該單位的實(shí)際情況， 系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)采用分布式控制的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 如圖2 所示。整個(gè)系統(tǒng)由生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理層、生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控服務(wù)器、RFID 閱讀器以及其它模塊和終端連接起來(lái)。

                                          　　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(guò)程監(jiān)督和控制的基礎(chǔ)， 它負(fù)責(zé)收集生產(chǎn)線(xiàn)上在制品的裝備信息等， 打包后上傳到公司管理部門(mén)， 供生產(chǎn)過(guò)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(guò)讀寫(xiě)器采集電子標(biāo)簽中的信息， 進(jìn)行簡(jiǎn)單的信息預(yù)處理（ 解碼、防沖撞、多通道信息去重、信息過(guò)濾、分類(lèi)） 。

　?。?2） 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控層。生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控層負(fù)責(zé)管理生產(chǎn)過(guò)程中在制品的加工信息和生產(chǎn)線(xiàn)的狀態(tài)信息， 并將這些實(shí)時(shí)信息及時(shí)呈遞給生產(chǎn)管理部門(mén)， 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(shí)， 管理部門(mén)可以根據(jù)這些信息對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制， 及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃和修改生產(chǎn)控制參數(shù)， 以求在最短的時(shí)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(jì)劃能夠順利完成。生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控層包括現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控服務(wù)器、RFID 車(chē)輛識(shí)別終端、車(chē)型信息顯示終端， 通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)組成一個(gè)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(gè)系統(tǒng)對(duì)外部的接口， 通過(guò)管理層， 廠(chǎng)級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)可以訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)內(nèi)部。信息服務(wù)器作為車(chē)間級(jí)生產(chǎn)管理、調(diào)度的中心， 負(fù)責(zé)整合、分發(fā)監(jiān)控層上報(bào)的生產(chǎn)信息， 實(shí)現(xiàn)在車(chē)間范圍內(nèi)的信息共享，為管理者及時(shí)下達(dá)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?yàn)轭l率的選擇是RFID 技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)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(jiàn)的工作頻率有125KHz, 134KHz, 該頻段主要是通過(guò)電感耦合的方式進(jìn)行工作。其特點(diǎn)是識(shí)別距離短， 傳輸速度比較慢， 主要應(yīng)用領(lǐng)域： 畜牧業(yè)、門(mén)禁、身份識(shí)別等。高頻系統(tǒng)常見(jiàn)的工作頻率為13.56MHz, 它是通過(guò)感應(yīng)器上的負(fù)載電阻的接通和斷開(kāi)促使讀寫(xiě)器天線(xiàn)上的電壓發(fā)生變化， 實(shí)現(xiàn)用遠(yuǎn)距離感應(yīng)器對(duì)天線(xiàn)電壓進(jìn)行振幅調(diào)制。高頻系統(tǒng)用于門(mén)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(guò)電場(chǎng)來(lái)傳輸能量。該頻段讀取距離比較遠(yuǎn)， 無(wú)源可達(dá)10m 左右， 信號(hào)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(xiàn)自動(dòng)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(jiǎn)化系統(tǒng)， 便于使用與維護(hù)， 我們采用了超高頻系RFS- 2022 （ 2011） 型讀寫(xiě)器， 它能夠讀寫(xiě)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(xiě)入距離大于3m, 讀卡速度為平均每單字（ 32bits） 需耗時(shí)6ms, 寫(xiě)卡速度為平均每單字（ 32bits） 耗時(shí)50ms, 一次讀卡數(shù)可達(dá)到30 張電子標(biāo)簽。這個(gè)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(jì)

　　根據(jù)對(duì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的要求， 整個(gè)系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理， 總裝線(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)管理、總裝線(xiàn)生產(chǎn)查詢(xún)管理、總裝線(xiàn)資源管理、總裝線(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控管理。主要模塊說(shuō)明如下：

 　　2.4.1 系統(tǒng)管理

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

　　2.4.2 總裝線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)管理

　　滾動(dòng)接受生產(chǎn)計(jì)劃， 自動(dòng)生成車(chē)間作業(yè)計(jì)劃， 系統(tǒng)設(shè)置的控制器會(huì)按生產(chǎn)節(jié)拍觸發(fā)讀寫(xiě)器讀取裝配線(xiàn)上的車(chē)型信息， 通過(guò)RFID 對(duì)標(biāo)簽的識(shí)讀， 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)信息（ 包括在線(xiàn)車(chē)輛的裝備信息和質(zhì)量檢驗(yàn)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(kù)。同時(shí)在每個(gè)工位的屏幕上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示裝配線(xiàn)上的車(chē)型信息、選裝、零部件等信息， 現(xiàn)場(chǎng)操作人員不僅可以直觀(guān)地了解當(dāng)前該工位應(yīng)該做什么事， 還可以實(shí)時(shí)地向物料部門(mén)發(fā)布需求信息， 以便所需配件及時(shí)送到所需工位。

　　2.4.3 總裝線(xiàn)生產(chǎn)查詢(xún)管理

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

　　2.4.4 總裝線(xiàn)資源管理

　　總裝線(xiàn)資源管理就是對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)所需的一些設(shè)備進(jìn)行管理， 及時(shí)了解現(xiàn)有設(shè)備的實(shí)際使用情況， 以便為安排生產(chǎn)或者進(jìn)行采購(gòu)提供參考依據(jù)， 可以根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的情況來(lái)制定生產(chǎn)線(xiàn)日、周、月的最大負(fù)荷， 保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

　　2.4.5 總裝線(xiàn)質(zhì)量監(jiān)控管理

　　對(duì)汽車(chē)總裝過(guò)程的質(zhì)量信息進(jìn)行全面的管理， 實(shí)現(xiàn)質(zhì)量信息采集的自動(dòng)化， 并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行分析， 以便及時(shí)做出調(diào)整， 以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。該模塊能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)查詢(xún)， 并打印相關(guān)報(bào)表。

　　3 結(jié)論

　　本文通過(guò)對(duì)某汽車(chē)制造企業(yè)總裝車(chē)間的生產(chǎn)物流的分析， 指出采用傳統(tǒng)的人員手動(dòng)識(shí)別方法會(huì)影響到信息流的及時(shí)性和準(zhǔn)確性， 由于信息流的不暢通從而進(jìn)一步影響到整個(gè)生產(chǎn)的流通。在采用了識(shí)別速度快、存儲(chǔ)容量大、可實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)的RFID技術(shù)后， 上述情況將會(huì)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(shí)時(shí)管理， 提高企業(yè)的物流效率， 減少庫(kù)存， 對(duì)市場(chǎng)需求做出更快的響應(yīng)， 加速企業(yè)資金的周轉(zhuǎn)。