1.1 行業(yè)背景

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在汽車行業(yè)快速發(fā)展競爭日益激勵的背景下，各個汽車制造商都在追求管理系統的優(yōu)化。已從開始的只追求最終結果的最優(yōu)，發(fā)展到目前要求使制造汽車的每個環(huán)節(jié)都達到最優(yōu)的目的，這就給管理者提出了一個嚴峻的問題，如何可以控制生產中的過程細節(jié)，如何使生產過程的信息盡可能多的記錄下來。通過對生產數據的分析，最終制定出使生產過程最優(yōu)的解決方案。使企業(yè)在市場競爭中更具優(yōu)勢。

 

沖壓作為整車制造的第一步，對整車的質量起到至關重要的作用。大量的生產數據需要進行匯總與分析，這些數據統計工作需要耗費大量的人力而且統計完的數據也大多存在信息滯后的問題，對于生產過程中發(fā)現的問題不能及時做出解決措施，并且人工統計信息項目單一，難以發(fā)現多種問題之間的相關性。還由于工廠廠區(qū)可利用的物流面積越來越少，相應的由物流制約產生的問題越來越多，必須改變現有的物流方式，引入信息化，才能適應快節(jié)奏生產模式下的物流要求。

 

1.2 沖壓流程

 

沖壓車間生產環(huán)節(jié)的溫濕度接近室溫，主要生產設備為沖床，包括沖壓用磨具，主要傳送設備為托盤、臺車。托盤用于裝載沖壓前的板材，臺車用于裝載沖壓后的零件。周邊環(huán)境材質主要為金屬。

 

沖壓生產工藝和流程固定，受客戶定制化的影響較小。通常按企業(yè)的生產計劃排定生產內容。

 

沖壓流程的開始，通常是由供應商將需供應的板材運輸至沖壓車間。沖壓車間經過質檢合格后進行入庫操作。入庫后的板材即可進行到下一環(huán)節(jié)。由叉車工人按需將整托運送至壓力機進料口。然后在壓力機內沖壓出指定的零件并通過傳送帶流轉到下線位。

 

下線位由工人進行檢測后將零件按規(guī)定數量分類放到臺車上。合格的零件裝滿后即由叉車工人運送至倉庫保存。不合格零件臺車也將運送至返修區(qū)等待維修。

 

至此，沖壓的流程完成，后工序是將倉庫內的零件按需供應給焊裝車間。通常操作方式是，由沖壓科叉車人員按任務單將零件臺車取放至焊裝牽引車上，然后由牽引車經焊裝車間門進入，代表零件出庫完成。牽引車通?？梢淮瓮羞\ 1到 4 個零件臺車不等。

 

1.3 管理現狀

 

 

對于材料來說，庫存數量直接影響到沖壓零件的生產進度，而零件的庫存狀況又直接影響了后續(xù)其他工藝的正常運轉。因此，材料和零件的庫間管理對于整車生產來說十分重要。

 

而傳統的以人工為主的管理方式，既不能及時的統計庫存數量，同時又存在統計偏差的問題。一旦庫存數量過少，則直接導致后端工序停止，一旦排產過多，庫存時間較長，影響到生產零件的品質又容易造成資源浪費。

 

因此，引入新的信息技術，能夠實現對模具的全生命周期跟蹤管理，實時記錄沖壓原料、零件的生產、出入庫情況，提高庫間物流運轉效率，使原來繁瑣復雜的信息統計工作變得簡單透明，幫助沖壓車間實現對關鍵物料管理的智能化、信息化和自動化具有重要意義。

 

1.4 技術簡介

 

RFID 是 Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識別。RFID 的主要特點是大容量的信息存儲，無接觸的遠程信息讀取，可擦寫，可循環(huán)使用，環(huán)境適應性強。RFID 的這些特點非常適合在整車生產流程中使用，它在物料與產品跟蹤上的作用，對汽車生產物流產生了極大影響。

 

RFID 技術在汽車生產領域已得到廣泛應用。通過使用 RFID 快速掃描、無障礙閱讀等，可快速、準確地進行數據采集和處理，實現管理的標準化和高效化。 沖壓車間的 RFID 系統可以實時記錄沖壓件出入庫情況，查詢沖壓件庫存，在為其他車間供應零件時，實現準時化供貨，減少不必要的庫存浪費；監(jiān)控從毛坯板料加工到成品件出庫整個沖壓生產環(huán)節(jié)。通過長期對合格零件、返修件、報廢件的統計可以更準確計算出單個零件的成本。通過數據分析，找出生產各環(huán)節(jié)中影響效率、存在浪費的地方，為更合理、高效使用沖壓生產線提供數據支撐，使企業(yè)的沖壓制造環(huán)節(jié)成本更透明。

 

 

2.1 建設目標

 

通過 RFID 技術的引入，為沖壓車間的材料和零件管理提供一種全新的管理方式，在保持現有工藝流程不變的前提下，提高材料和零件的庫存精細化管理能力，減少人員投入，提高庫存數據的精準性和實時性，實現車間物資物流的高效運轉，幫助沖壓車間在調度、排產等方面實現科學的決策。

 

2.2 建設內容

 

材料收入時：將合格材料通過RFID手持設備掃描來料外包裝上的二維碼及相應托盤 RFID 碼，讀取材料相應信息（材料號、捆包號、數量、加工廠家等），并將此信息在庫存管理系統中與此托盤 RFID 碼進行綁定，綁定工作完成后，材料視為入庫。

 

材料上線時：在上料門上安裝 RFID 讀寫器及天線，材料通過上料門時讀寫頭讀取相應信息，對系統中相應材料進行出庫處理。

 

零件下線時：線尾部分裝箱臺安裝 RFID 讀寫器及天線，讀寫距離應控制在一臺臺車，在壓力機生產時，天線接收壓力機生產信息，與系統中相應零件臺車裝載量進行匹配，對線尾生產臺車按照合格、滿載進行寫入。最終不滿的臺車，由線外通過手持設備讀取 RFID 信息進入庫存管理系統進行修改。

 

零件入庫：在各個入庫門安裝 RFID 讀寫器，合格零件入庫時讀寫器讀取 RFID

 

編碼，與在系統中對編碼相應的零件進行合格入庫處理。

 

零件出庫：零件出庫至焊裝物流門上，在焊裝物流門上安裝 RFID 讀寫器，零件出庫時由讀寫器讀取 RFID 編碼，在系統中對編碼相應的零件進行出庫處理。臺車再次進入沖壓時，不做數量變更處理。

 

 

3.1 系統框架

 

為實現本系統功能，系統設計的核心思路是在轉運材料的托盤以及轉運零件的臺車上安裝具有編號的 RFID 標簽，標簽信息與各物資信息進行關聯綁定，在各流程控制節(jié)點安裝 RFID 讀寫器，通過 RFID 讀寫器對 RFID 標簽信息的獲取，來達到獲取物資信息，從而實現自動化智能化與信息化管理的目的。

 

系統規(guī)劃框架圖如下：

 

 

數據中心進行系統及數據的存儲運算，完成業(yè)務流程的處理。發(fā)卡器用于 RFID 標簽信息的初始化。系統還具備其他必要的管理功能，包括設備的管理，報表的打印等等。

 

固定安裝的 RFID 設備為固定式讀寫器，在本系統中將在上料點、下線點、入庫及出庫安裝 RFID 固定式讀寫器。

 

配備 RFID 移動式設備以便于進行材料收入、不合格零件、尾盤、維修、等移動作業(yè)。

 

需要在臺車、托盤及模具上安裝 RFID 標簽，使物資信息電子化，具備自動識別的基礎。且，應根據系統的要求及被管理物資的結構特點，同一物資可能需要安裝多個標簽。

 

4.2 系統部署

 

根據本系統項目功能需求，系統可分為材料收入、材料上線、零件下線、零件入庫、零件出庫、模具管理五個子系統。

 

4.2.1 材料收入子系統

 

材料收入子系統主要是將合格材料完成入庫的作業(yè)。在本環(huán)節(jié)中，根據現有業(yè)務流程特點，系統設計方式為，通過手持設備掃描來料外包裝上的二維碼及相應托盤 RFID 碼，讀取材料相應信息（材料號、捆包號、數量、加工廠家等），并將此信息在庫存管理系統中與此托盤 RFID 碼進行綁定，綁定工作完成后，材料將等待入庫。

 

 

在原料托盤的合適位置安裝 RFID 碼。RFID 碼安裝以后，可利用托盤本身的結構對 RFID 碼進行必要的保護，使托盤在這個物流使用過程中，不會造成對 RFID

 

碼的損壞，保證 RFID 碼的長久可靠使用。通過 RFID 手持機，掃描原料二維碼，掃描托盤 RFID 碼，完成原料信息與托盤信息的綁定，然后等待入庫。

 

原料經過品質檢測并通過RFID手持機完成于托盤的綁定后，將有叉車叉取送入材料庫。在材料庫門口安裝 RFID 掃描設備，將可以實時記錄材料的入庫信息，從而幫助有效管理庫存。

 

 

3.2.2 材料上線子系統

 

在上料門上安裝RFID讀寫器及天線，材料通過上料門時讀寫頭讀取相應信息，對系統中相應材料進行出庫處理。

 

 

3.2.3 零件下線子系統

 

本子系統主要是完成零件下線時，零件信息與臺車信息的自動關聯綁定。系統設計方案如下：

 

 

將天線安裝與零件裝箱點下方位置。

 

3.2.4 零件入庫子系統

 

在各個入庫門安裝 RFID 讀寫器，合格零件入庫時讀寫頭讀取 RFID 編碼，與在系統中對編碼相應的零件進行合格入庫處理。

 

 

因為臺車可以疊加入庫，因此，垂直方向存在多個臺車的可能，為保證臺車標簽的識別率，故因在入庫方向兩側，按上、下方向各部署一個天線，實現最大范圍的讀取。

 

3.2.5 零件出庫子系統

 

零件出庫至焊裝物流門上，在焊裝物流門上安裝 RFID 讀寫頭，零件出庫時由讀寫頭讀取 RFID 編碼，在系統中對編碼相應的零件進行出庫處理。

 

 

零件在出庫環(huán)節(jié)，是由牽引車牽引臺車依次進入焊接車間，不存在疊加的情況。因此，此環(huán)節(jié)只需在焊接車間門左右兩側各安裝一個天線即可。

 

 

4.1 ThingMagic核心集成的 四通道RFID讀寫器 M6e

 

M6 RFID讀寫器是基于Mercury6e超高頻RFID讀寫模塊研發(fā)的，可以支持以太網供電模式(PoE)和WiFi(選配)模式與上位機進行通訊，是一款便于安裝，靈活部署的讀寫器。

 

 

 

廣泛應用于服裝管理、工業(yè)制造、物流倉庫管理、資產管理等細分領域。

 

4.2 RFID移動數據采集設備

 

W9900A-X 是一款集 1D 或 2D 條形碼掃描、4G 全網通、GPRS 、WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一體的安卓操作系統的便攜式工業(yè)級RFID智能數據采集設備。采用 5.0 寸 IPS 屏, 分辨率720*1280, 高清全視角，陽光下可見，并搭配高性能大猩猩三代二次強化玻璃，支持多點電容觸摸屏。

用戶可根據實際需求選擇不同功能模塊，實現對一維碼、二維碼、RFID 數據的采集，并通過 USB、GPRS、4G、WIFI、藍牙等多種有線無線通信方式，實現采集數據的快速有效傳輸。廣泛應用于珠寶門店、服裝管理、工業(yè)制造、物流倉庫管理、資產管理等細分領域。

 

4.3 UHF超高頻 圓極化  RFID天線

 

9DBi 超高頻圓極化防水設計RFID外置平板天線RFA915-9R40-1，適用于UHF頻段RFID應用場合的通用型天線具有高增益、低駐波等特點。 外形美觀小巧、采用防水圈與硅膠雙重防水設計、外殼采用加強筋位設計、適合各種惡劣環(huán)境使用。可方便地應用門禁、倉儲物流、零售等UHF頻段的RFID場合中。