面向智能工廠的多種類RFID混合跟蹤系統應用研究

江淮汽車集團股份有限公司 安徽合肥 230601

車體自動識別跟蹤系統（AVI，Automatic Vehicle Identification System），是智能工廠的標志性系統之一，也是不可或缺的基礎系統。AVI的設計配置方案，直接決定了整個智能工廠信息化系統的深度、廣度以及可擴展性。而RFID是汽車行業應用最為廣泛的數據采集工具之一，是智能工廠的標志性設備。但RFID（無線載碼體）技術頻段和類型眾多，如何選擇合適的RFID配置方案，是一個需要詳細探討的課題。

AVI系統綜述

AVI 系統利用條碼、RFID等手段，對在線的產品進行全程跟蹤，是底層生產自動化設備與上層信息管理系統連接的關鍵紐帶，在生產制造執行系統中起到承上啟下的作用——接收工廠級的計劃排產系統發布的日生產計劃，并根據生產計劃發指令給生產自動化設備調用相對應的程序指示生產，并在加工結束后返回實際生產結果。同時，系統可以根據預先設定的路由規則（遠程模式）或完全人為地（本地模式）對各區域的產品進行優化調度，從而確保經過緩沖區重新排序后的產品序列盡可能貼近于計劃生產序列，從而大大提高車間的生產效率。

江淮蔚來工廠項目實現了從白車身焊裝上線到物流發運全過程RFID自動跟蹤。AVI站點從焊裝發艙開始，到焊裝車間主線、調整線、WBS、涂裝、PBS、總裝及檢測入庫全過程，采用83個RFID站點（焊裝39個、涂裝25個，總裝19個）的自動跟蹤。以TAG自動傳遞車型信息指導各個機器人等智能裝備自動選取工作程序，實現全柔性任意切換和過程上線生產；通過生產調度功能實現對WBS、分色區、PBS的調度，滿足OTD生產的要求；通過AVI實現生產過程的透明化。

基于大規模定制化的頂層設計，本次車身的VIN規劃在總裝內飾上線處打刻，根據生產過程特點和保障生產系統“安全、穩定、低故障、快恢復”的理念，如圖1所示，本系統采用了“初始條碼+多種RFID”并用的方式實現全過程精準跟蹤。發艙上線根據上線計劃匹配條碼，在焊裝主線上線處轉為常溫高頻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，同時在調整線處把張貼的條碼改為掛到縱梁上，作為車身可人工識別標識，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），實現總裝車身跟蹤；總裝OK下線處，超高頻可循環TAG再此切換成一次性紙質超高頻TAG，隨車交付物流直至發運。

圖1 全過程跟蹤

AVI站點功能

通過在車間各區域設置的AVI站，根據計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品的屬性，并將產品屬性中的加工參數傳送給自動化設備指導其準確加工。

通過在車間各區域設置的AVI站，根據計劃信息或條碼信息將該產品屬性寫入載碼體，并在一些重要工位從載碼體或條碼中讀取，識別跟蹤生產序列。現場AVI掃描站實現RFID讀寫、掃描產品條碼、檢查條碼、產量計數以及合格判斷等功能。

1）以太網通訊檢測：檢測AVI掃描站跟AVI系統及數據庫服務器的網絡通訊狀態。

2）VIN碼讀取：自動讀取RFID讀到的信息或掃描槍掃到的條碼或是通過鍵盤輸入的條碼。

3）強制放行：當車身上沒有條碼也無法獲知條碼的情況下，可以按這個按鈕強制放行。放行操作將導致系統對產品失去跟蹤，無法讓管理系統得知產品的生產信息，所以一定要十分慎重。

4）查看生產計劃 顯示需要生產的計劃信息。

5）查看過點信息 顯示當班掃描過的車輛信息。

6）信息履歷：顯示操作掃描站的狀態信息。

7）自動識別流程如圖2所示。

圖2 自動識別流程

標準化TAG編碼規則設計

為確保整個車間各個系統數據的有效交互和信息編碼的統一性、規范性，做到用同一個語言說話，在設計初期根據生產特點定義了全廠通用的TAG編碼規則，見表1，在確保信息通用、高速讀寫的同時也為各個車間預留了擴展的字段。

焊裝車身跟蹤與調度

焊裝車間從發艙開始，由PPS計劃模塊實時下達焊裝生產計劃到發艙PLC，實現與生產線信息交互，指導生產線按計劃進行生產，自動化生產同步自動防錯，同時在線打印上線車身的白車身號及車型數據，作為總裝前車身信息雙保險支撐標簽。

如圖3所示，采用高頻RFID（循環TAG）+條碼防錯技術的焊裝AVI系統實現了與機器人生產線系統全方位信息融合，每個自動工位的機器人和夾具都是通過本工位的RFID天線自動讀取臺車上的TAG內車輛信息，調用自動化程序進行工作，改變了傳統的對列方式和工位件車型數據傳遞生產的方式，降低的錯誤概率，實現單工位智能作業，提升了生產線柔性，真正意義上達成全柔性混線的定制化生產目標；WBS可根據訂單需求實現柔性調度。

表1 全廠通用編碼規則

為實現主線和分拼線的生產匹配，焊裝車間在各關鍵工位設置指示終端，根據AVI系統的計劃信息，讓工人快速、準確、有序地進行物料裝配，確保生產按計劃同步、有序進行。各區域指示終端見表2。

表2 各區域（站點）指示終端一

圖3 全過程跟蹤與調度

涂裝車身跟蹤與調度

涂裝車間根據涂裝工藝特性，形成一套完成的ECEMOS系統，通用設置25個高頻RFID站點，并采用220℃高溫TAG，實現全涂裝車間的車身跟蹤，路由管理以及與機器人自動化線間的智能交互，確保生產過程實現車身自動管理，機器人自動識別車身、自動選色、自動涂膠、自動噴涂、自動套色等功能；在分色區關鍵工位，系統根據生產執行計劃、同色集中及序列符合率等相關因素對車身噴涂顏色進行匹配定義，系統具備分色匹配規則的設定與調整功能及人工干預功能。

如圖4所示，工廠AVI系統與ECOEMOS系統通過Webservice進行計劃下達與生產實績回傳，交互實現數據的實時同步和全局共享。

圖4 實時同步和全局共享

總裝車身跟蹤與調度

總裝車間的PBS(涂裝車身儲存平臺)、內飾、底盤、合裝、轉運線、OK線、檢測、淋雨、報交、出入庫及發運進行全過程RFID跟蹤，如圖5所示。

圖5 總裝車間全過程跟蹤

1）其中PBS采用高頻RFID+條碼防錯技術，5個站點，在精排區和定序區之間形成上線前2h的精確定序發布，實現全車間物料拉動序列發布，指示單打印發布；4.5h存量PBS調度功能，有效實現了按總裝訂單生產能力。

2）在內飾、底盤、合裝、轉運線及OK線采用超高頻RFID（循環TAG）+條碼防錯+編碼器技術，實現了在線車身精確到毫米的位移跟蹤和停線互鎖功能，提供了關鍵件在線工位防錯、擰緊在線工位防錯、EOL等智能裝備在線工位防錯以及數據交互的技術基礎。

3）在檢測、淋雨、報交、出入庫及發運采用了超高頻RFID（紙質TAG）+條碼防錯+PAD掃描技術，實現了車輛任意位置管控，并為車輛存儲、運輸、交貨提供了隨車電子身份證，實現了車身智能化儲運功能。

表3 各區域（站點）指示終端二

4）為實現主線和分拼線的生產匹配，總裝車間在各關鍵工位設置指示終端，根據AVI系統的計劃信息，讓工人快速、準確、有序地進行物料裝配，確保生產按計劃同步、有序進行。各區域指示終端如表3所示。

實時生產統計輔助決策

通過AVI的過點數據，為生產提供各個生產部位的實時統計數據，如圖6所示，做到生產流程高度透明化，年、月、日、時以及當前在線車輛；結合PMC設備監控系統輔助我們對生產資源的有效分配和調度，提高決策效率。

圖6 生產部位的實時統計數據

結語

江淮蔚來工廠的車身跟蹤系統，是一個條碼、高頻RFID、超高頻RFID以及循環標簽、一次性標簽混合使用的成功案例，為后期工廠的車身跟蹤建設提供了范例。焊裝RFID與產線融合，完全實現信息的多維度融合，實現數據的唯一性，完全解決了自動化工位多車型識別的柔性問題，同時為質量追溯、擰緊、防錯及工藝參數匹配等多方面提供精準詳實的信息基礎，為工藝瓶頸的評估提供了全向數據保障，將成為江淮后期焊裝建設的標準。而總裝RFID工位級精細化管控，為物料拉動及物料結算、ANDON、工位操作管理、在線質量追溯及防錯等提供詳實的數據支持。