MES在汽车制造中的应用之业务篇(3) -- 车辆识别

本章介绍在汽车行业的车辆识别技术应用。

简单地说，在汽车制造领域，目前主要应用以下几种介质识别车辆：

1)       超高频RFID TAG，主要用于整车制造。

2)       高频RFID TAG，主要用于发动机/变速器装配。

3)       螺钉RFID TAG，主要用于发动机/变速器机加。

4)       金属二维码，主要用于发动机/变速器机加。

5)       条码，主要用于整车制造。

下面我们分别予以说明。

1.    超高频RFID TAG

超高频RFID TAG是指工作在865 - 868 MHz（欧洲）及902 - 928 MHz（北美）这2个频段的RFID TAG。

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即无线射频识别。

TAG是指存储数据的介质，又叫做码块、载码体、标签。

RFID相关的设备包括：

1)       TAG，用于存储数据的介质。

2)       天线，用于扩展射频信号识别范围。

3)       阅读器，向TAG发送信号、提供能量、获取数据。

4)       通信模块，组态编程后，能够将TAG数据自动传输到PLC的指定数据块。

5)       PLC，是数据接收器。选择特定的通信模块后，也能够将PC作为数据接收器，但在汽车制造行业，还是以PLC应用为主。

6)       附属设施，如线缆、接头、连接器等。

图2.3-1展示了主要RFID设备的关系：

图2.3-1：RFID设备关系

超高频RFID的主要优点是识别范围广，可达数米。

在乘用车制造的总装车间，一个典型工位的长度可达6米，并且车辆在缓慢地移动，而超高频RFID可以在距离和角度上提供有效的支持。

下面介绍几个超高频RFID的应用场景。

场景一：焊装三大件合装

当发动机舱、前地板、后地板到达合装工位时，PLC从MES下载工单及对应的VIN号、车型、配置、颜色等信息，PLC将相关信息写入RFID。

场景二：质量检测站点

质量检测站点会人工检查每一台车，但是只会把缺陷录入系统，正常车不记录。实现方式是在该站点的前、后各设立一个RFID站，MES列出已经经过前一个RFID站、尚未经过后一个RFID站的所有车辆号码，工人手动选择。

场景三：总装物料拉动

通常在PBS OUT设置一个RFID站点，当车辆经过此站时，MES把该车的过站记录广播给物流系统，通知后者处理物料拉动。

2.    高频RFID TAG

高频RFID工作在13.56 MHz频率，读写距离小于0.2米。

受此限制，要求应用时满足以下条件：

1)       阅读时TAG静止。

2)       TAG和阅读器要尽可能平行及接近。

此技术在发动机和变速机的装配工艺中应用较为广泛，就是因为他们的装配工艺符合这2个条件。

比如发动机装配通常采用摩擦轮输送线，发动机在进入装配位置时是固定的，并且固定在托盘上进行输送，而阅读器就安装在TAG的正下方。

这一特点造成发动机RFID识别和整车有较大的差别：

1)       采用高频RFID。

2)       每一个站都安装阅读器，而整车制造通常只在线头、线尾装阅读器。

由于每一个站都安装了阅读器，因此可考虑将业务指令和数据尽可能地存储在TAG上，由PLC直接读写，这样可以大大减少PLC和MES的交互。

比如西门子的高频RFID TAG可支持64KB容量的数据，那么我们可以把产品的主数据、上线日期、BOM、作业指令、装配数据、追溯数据、维修记录等都存储在TAG上，因而一个TAG就相当于一件产品的作业手册和装配档案。

3.    螺钉RFID TAG

RFID TAG的有效部分是数据存储芯片，可以通过各种方式进行封装、固定。

比如有的TAG和磁铁封装在一起，可以吸在车辆的顶部；又比如有的TAG是一个硬币形式的薄片，可以很方便地塞入托盘的固定孔。

这里介绍一种螺钉形式的TAG，如西门子的RF630T。

此TAG封装了一个M6螺钉和一个64B的存储芯片，可以安装在一个专门设计的固定孔上。

这种螺钉主要有2个应用场合。

场合一：发动机/变速器的机加工艺段。

由于在机加车间通常不采用托盘，机械结构(缸体/缸盖/离壳/变壳)结由桁架机械手在不同工位间移动，因此我们只能将TAG固定安装到机械结构上，并始终随着机械结构一起移动。

场合二：发动机/变速器的装配工艺段。

尽管在装配工艺段有托盘，但是有的厂家希望TAG保留加工过程中的关键数据(如拧紧值)，并且和发动机一起出厂，这样将来召回或返修的时候可以直接从TAG中读取原始的装配信息。

4.    金属二维码

在发动机/变速器的机加工艺段，由于环境恶劣(如油污)，通常会采用激光蚀刻的方式，在金属表面生成二维码。

金属二维码设备通常又叫激光打标机，由激光发射机、控制模块、定位模块、通信模块等组成。

金属二维码由于表面反射率高，需要专门的识别设备，此设备由拍照、图像处理、OCR识别、通信等模块组成。

5.    条码

一直以来，条码在MES领域都有着广泛的应用，汽车制造方面也是如此。

这是因为，条码有以下几个突出的优点：

1)       便宜。

2)       可目视识别。

3)       扫描枪识别条码时无需与系统交互(对于PC来说扫描枪相当于键盘)。

下面介绍2个应用的例子。

例子一：装车单打印。

当车辆出PBS时，总装车间所有分装线自动打印此车的装车单，包括了车辆的VIN号、车型、关键工位物料号条码等。当工人装配时，先后扫描料架和装配单上的物料号条码，MES将检查这2个条码是否一致。

例子二：作业防错。

当车辆上线时，MES打印防错单，将关键工位的防错指令参数转换成长字符串并打印在防错单上。当车辆进入防错工位时，工人扫描防错单，设备由此获得防错指令参数。