MES在汽車製造中的應用之業務篇(3) -- 車輛識別

本章介紹在汽車行業的車輛識別技術應用。

簡單地說，在汽車製造領域，目前主要應用以下幾種介質識別車輛：

1) 超高頻RFID TAG，主要用於整車製造。

2) 高頻RFID TAG，主要用於發動機/變速器裝配。

3) 螺釘RFID TAG，主要用於發動機/變速器機加。

4) 金屬二維碼，主要用於發動機/變速器機加。

5) 條碼，主要用於整車製造。

下面我們分別予以說明。

1. 超高頻RFID TAG

超高頻RFID TAG是指工作在865 -

868 MHz（歐洲）及902 - 928 MHz（北美）這2個頻段的RFID TAG。

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即無線射頻識別。

TAG是指存儲數據的介質，又叫做碼塊、載碼體、標籤。

RFID相關的設備包括：

1) TAG，用於存儲數據的介質。

2) 天線，用於擴展射頻信號識別範圍。

3) 閱讀器，向TAG發送信號、提供能量、獲取數據。

4) 通信模塊，組態編程後，能夠將TAG數據自動傳輸到PLC的指定數據塊。

5) PLC，是數據接收器。選擇特定的通信模塊後，也能夠將PC作為數據接收器，但在汽車製造行業，還是以PLC應用為主。

6) 附屬設施，如線纜、接頭、連接器等。

圖2.3-1展示了主要RFID設備的關係：

圖2.3-1：RFID設備關係

超高頻RFID的主要優點是識別範圍廣，可達數米。

在乘用車製造的總裝車間，一個典型工位的長度可達6米，並且車輛在緩慢地移動，而超高頻RFID可以在距離和角度上提供有效的支持。

下面介紹幾個超高頻RFID的應用場景。

場景一：焊裝三大件合裝

當發動機艙、前地板、後地板到達合裝工位時，PLC從MES下載工單及對應的VIN號、車型、配置、顏色等信息，PLC將相關信息寫入RFID。

場景二：質量檢測站點

質量檢測站點會人工檢查每一台車，但是只會把缺陷錄入系統，正常車不記錄。實現方式是在該站點的前、後各設立一個RFID站，MES列出已經經過前一個RFID站、尚未經過後一個RFID站的所有車輛號碼，工人手動選擇。

場景三：總裝物料拉動

通常在PBS OUT設置一個RFID站點，當車輛經過此站時，MES把該車的過站記錄廣播給物流系統，通知後者處理物料拉動。

2. 高頻RFID TAG

高頻RFID工作在13.56 MHz頻率，讀寫距離小於0.2米。

受此限制，要求應用時滿足以下條件：

1) 閱讀時TAG靜止。

2) TAG和閱讀器要儘可能平行及接近。

此技術在發動機和變速機的裝配工藝中應用較為廣泛，就是因為他們的裝配工藝符合這2個條件。

比如發動機裝配通常採用摩擦輪輸送線，發動機在進入裝配位置時是固定的，並且固定在托盤上進行輸送，而閱讀器就安裝在TAG的正下方。

這一特點造成發動機RFID識別和整車有較大的差別：

1) 採用高頻RFID。

2) 每一個站都安裝閱讀器，而整車製造通常只在線頭、線尾裝閱讀器。

由於每一個站都安裝了閱讀器，因此可考慮將業務指令和數據儘可能地存儲在TAG上，由PLC直接讀寫，這樣可以大大減少PLC和MES的交互。

比如西門子的高頻RFID

TAG可支持64KB容量的數據，那麼我們可以把產品的主數據、上線日期、BOM、作業指令、裝配數據、追溯數據、維修記錄等都存儲在TAG上，因而一個TAG就相當於一件產品的作業手冊和裝配檔案。

3. 螺釘RFID TAG

RFID TAG的有效部分是數據存儲晶元，可以通過各種方式進行封裝、固定。

比如有的TAG和磁鐵封裝在一起，可以吸在車輛的頂部；又比如有的TAG是一個硬幣形式的薄片，可以很方便地塞入托盤的固定孔。

這裡介紹一種螺釘形式的TAG，如西門子的RF630T。

此TAG封裝了一個M6螺釘和一個64B的存儲晶元，可以安裝在一個專門設計的固定孔上。

這種螺釘主要有2個應用場合。

場合一：發動機/變速器的機加工藝段。

由於在機加車間通常不採用托盤，機械結構(缸體/缸蓋/離殼/變殼)結由桁架機械手在不同工位間移動，因此我們只能將TAG固定安裝到機械結構上，並始終隨著機械結構一起移動。

場合二：發動機/變速器的裝配工藝段。

儘管在裝配工藝段有托盤，但是有的廠家希望TAG保留加工過程中的關鍵數據(如擰緊值)，並且和發動機一起出廠，這樣將來召回或返修的時候可以直接從TAG中讀取原始的裝配信息。

4. 金屬二維碼

在發動機/變速器的機加工藝段，由於環境惡劣(如油污)，通常會採用激光蝕刻的方式，在金屬表面生成二維碼。

金屬二維碼設備通常又叫激光打標機，由激光發射機、控制模塊、定位模塊、通信模塊等組成。

金屬二維碼由於表面反射率高，需要專門的識別設備，此設備由拍照、圖像處理、OCR識別、通信等模塊組成。

5. 條碼

一直以來，條碼在MES領域都有著廣泛的應用，汽車製造方面也是如此。

這是因為，條碼有以下幾個突出的優點：

1) 便宜。

2) 可目視識別。

3) 掃描槍識別條碼時無需與系統交互(對於PC來說掃描槍相當於鍵盤)。

下面介紹2個應用的例子。

例子一：裝車單列印。

當車輛出PBS時，總裝車間所有分裝線自動列印此車的裝車單，包括了車輛的VIN號、車型、關鍵工位物料號條碼等。當工人裝配時，先後掃描料架和裝配單上的物料號條碼，MES將檢查這2個條碼是否一致。

例子二：作業防錯。

當車輛上線時，MES列印防錯單，將關鍵工位的防錯指令參數轉換成長字元串並列印在防錯單上。當車輛進入防錯工位時，工人掃描防錯單，設備由此獲得防錯指令參數。

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