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SIEMENS: 利用 RFID 技术创造更高效率 - RFID 技术在汽车行业内应用

作者:SIEMENS(中国)集团 来源:RFID世界网 2007-07-10 09:15:01

摘要:与其他行业相比,汽车厂商和零部件供应商面临的压力更大:一方面,它们需要不断降低成本;另一方面,它们还要保证自己的产品符合该行业尤为严格的质量标准。射频识别技术(RFID)可实现制造过程的分布式控制已经不是什么新闻了,但是由于RFID系统的成就过去都集中在超高频(UHF)领域,因而技术人员开始探索RFID在汽车制造领域的应用。

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对于福特公司而言,仅靠一款“T型”车打天下的时代已经过去了,竞争压力越来越大,新车型、新技术(例如混合动力)层出不穷,质量要求越来越高,客户在汽车出厂前提出的越来越多的个性化要求使得零部件供应商和汽车厂商之间的沟通必须更为准确,工厂内高效的自动化生产线和高度优化的物流系统。而RFID技术则是迎接这一切挑战的关键。

RFID在制造过程中的控制作用

西门子作为汽车用RFID供应商已经有20多年的历史了,RFID的优势主要体现在两个方面。

一 是由于RFID系统通过无线电信号进行数据传输,因而在阅读器和数据介质(标签)之间看不到连接导线,这样的话,即使数据介质表面积累污物或安装于保护外壳内也不会妨碍系统功能的正常发挥。

由于RFID相对于光学系统(例如条码或二维码)的这种优势,因而可实现打印色标的自动识别。 当温度超过200 °C需要对RFID标签采取保护性措施时,可采用专门的陶瓷-塑料外壳对其加以保护。即使在色标制作过程中墨喷的多点少点也没有关系。RFID相对于光学色标的第二个优势是数据介质可多次重复使用,而打印而成的条码则只能使用一次。

由于RFID标签的存储能力很大(高达32Kbyte),因而可用它来部署分布式自动化控制架构,从而大大降低集中数据管理的成本。在使用时,可将RFID标签单独贴于某一车辆或物体上利用尽可能多的生产数据进行编程处理。在生产过程中,这些数据可被单独读取,并由可编程逻辑控制器(比如Simatic S7)直接进行处理。虽然产品数据仍然存储于后台的数据库内,但是通过将最为重要的数据单独存储于RFID介质内却可以减少数据库的访问量从而降低其工作负荷。

在制造过程或生产线开始时,首先给每个工件输送装置配以RFID标签,并以适合某一特定车辆的相关数据进行编程。在每道工序内,该数据被PLC以远程方式读取和处理完成相应的操作。随后,在工件进入下一道工序前,PLC将质量数据或状态信息写入RFID标签。由于RFID标签在整个制造过程结束后仍可重新使用,因而该过程被称为闭环应用。在系统频率和存储能力允许的条件下,还可以使用千兆赫级高端RFID系统,例如Moby U,存储能力可高达32 Kbyte。

该技术很早就已经被众多世界知名的汽车生产厂商所采用。例如德国的Dürr Systems公司,该公司是一家著名的汽车涂装和烘干设备制造商,它利用RFID系统来控制喷涂机器人和浸泡车间等等。这种RFID标签除了耐高温以外,还有一个主要优势是可存储生产数据。

RFID技术帮助Dürr公司实现了高度灵活的生产控制系统,使这家总部位于斯图加特的公司获得了很大成功:世界上百分之六十的涂装车间来自于该公司。通过Dürr公司,西门子的RFID系统已经进入了大众和通用等多家汽车厂商的生产车间内。

内部物流:将正确的货物在正确的时间送达正确的地点

但是RFID不仅仅能够帮助优化生产流程——工厂的内部物流也会大大从该项技术中受益。在这一方面,我们所要作的是要把正确的物件以正确的数量在正确的时间内输送至正确的地点——这些物件包括集装箱、生产工具、原材料、半成品等等。一旦发生错误,将不可避免的(至少部分的)造成停产事故,举个例子来说,如果找不到相关工件的运送工具,是无法生产相应的汽车的。再者,为了降低资金的占用率,此类工件的库存也不能过多,而解决内部物流系统内存在的此类矛盾则是汽车厂商面临的主要挑战。

宝马集团位于慕尼黑的1.1工厂是成功应对这一挑战例子

它利用RFID系统来控制喷涂机器人和浸泡车间等等(资料来源:Dürr AG)



宝马集团依靠西门子的Moby D射频识别系统准确无误的完成对导线束的全自动识别——包括从货物运抵工厂到立即进行仓储再到车辆安装整个过程。

导线束先是被分别装入不同的包装袋内,每个包装袋中都缝入一个带有112byte数据存储器的RFID标签,并事先由供货商根据所有数据进行编程处理。由于标签介质周围采用坚固的材料加以保护,因而可以多次重复使用。货物到达宝马工厂后,验货、仓储、进入生产区域等过程都可以通过核对标签内的数据完成,从而确保将正确的导线束安装于正确的车辆上。

在制成品供货方面,宝马也同样依靠了RFID系统,尤其在位于生产区和出货区之间的中间地带,可靠到的找到提货车辆所在的位置成为按期交货的重要保证之一,毕竟,如果车在户外被雪所覆盖或者停车时无意中记错了停车场号码,要在茫茫车海中找出专门为某一位客户定制的车辆谈何容易?而这正是宝马在其位于德国各地的生产设施内采用Moby R射频识别定位系统的原因。

该系统将一个有源RFID标签贴于车辆的后视镜上,标签每隔4分钟发射一次信号(图3),安装于车辆存放区域各处的天线在接收到该无线信号后,通过与时间信息相比对,可以准确的查找车辆存放的位置。宝马的工作人员只需按动按钮就可以通过屏幕确定车辆所在的准确位置。通过该套装置,使得宝马朝着自己确定的全球所有工厂交货期准确率达到95 %的目标迈进了一大步。

让EPC在汽车行业内的应用成为现实

近年来,新的RFID产品不断涌现。

最近,由于使用了UHF频段信号,RFID系统的智能标签成本降到只有几欧分,信号的作用距离也得以提高(可达10米左右),从而吸引了汽车生产厂商的目光。汽车厂商可以让零部件供应商将RFID标签贴在所供货物上,对整个供应链进行透明化管理,这样作效率高、成本低,例如可以确定送货车辆是否因为意外事件而耽误了送货时间。如果生产计划人员提前知道了该信息,可及时采取应对措施,避免造成停产事故。为此,在每个输送单元(例如托盘)离开零部件供应商驻地时,都需要配备一个RFID智能标签,这样通过送货车辆的GPS相关数据即可百分之百的确定货物所处的位置。

有了该系统,汽车制造厂本身也可以以全自动方式对送来的货物进行检测。比如,工厂内可安装Simatic RF600射频识别系统对各送货单元进行检测,利用软件将阅读器获取的RFID数据与送货单据相比对,如有问题可立即发现。

该过程中所用软件的作用很大,因为供应链中由于使用了RFID系统会产生大量的信息。为此,西门子通过多级数据过滤器和处理规则将RFID系统与Simatic IT制造执行系统(MES)进行了集成,其目的在于通过对RFID进行最大程度上的远程处理,降低集中控制和规划组件的负荷。Simatic射频管理器(RF Manager)与检测层紧密合作,过滤多种读取操作,收集并压缩RFID数据。随后,数据被送往Simatic IT生产建模器(Production Modeler),该组件允许使用图形编辑器定义处理规则,例如定义一旦出现问题时采取何种措施。最后,处理结果将被送至不同的MES应用程序和企业资源规划(ERP)系统。

目前,有好几家汽车厂商都在搞RFID试点项目,以检验RFID技术在该行业供应链中的作用——并取得了积极的成果。

在物流专家看来,电子产品代码(EPC)的作用同样非常重要,因为有了它,即使车辆离开工厂再长的时间也可以进行准确识别。并且计划使用RFID标签作为电子铭牌,以自动确定车辆身份——不需要任何手工操作,从而避免了输入错误或造假的可能性。其应用范围包括从服务到产品保修处理再到车辆的循环利用。



RFID技术对物流流程的优化:实际货物流与数据流时刻同步


西门子——拥有20多年RFID系统生产经验的可靠合作伙伴


20多年来,西门子一直是RFID系统的供应商,供应的对象不仅仅是汽车行业。西门子作为技术领先的自动化控制系统供应商,拥有完善的RFID产品,包括:标签、阅读器以及生产和物流应用软件。在世界各地,以Moby和Simatic RF名字使用的RFID系统有30多万套,它们的主要特点是可完全集成到自动化环境中,可直接连接Simatic S7系列控制器以及Simatic IT MES解决方案,所有这一切令RFID技术在汽车领域的应用变得轻松自如。

Contact Siemens AG
Email: info.rfid@siemens.com

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