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(lì)的背景下，各個(gè)汽車制造商都在追求管理系統(tǒng)的優(yōu)化。已從開始的只追求最終結(jié)果的最優(yōu)，發(fā)展到目前要求使制造汽車的每個(gè)環(huán)節(jié)都達(dá)到最優(yōu)的目的，這就給管理者提出了一個(gè)嚴(yán)峻的問題，如何可以控制生產(chǎn)中的過程細(xì)節(jié)，如何使生產(chǎn)過程的信息盡可能多的記錄下來。通過對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，最終制定出使生產(chǎn)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(duì)整車的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行匯總與分析，這些數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作需要耗費(fèi)大量的人力而且統(tǒng)計(jì)完的數(shù)據(jù)也大多存在信息滯后的問題，對(duì)于生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題不能及時(shí)做出解決措施，并且人工統(tǒng)計(jì)信息項(xiàng)目單一，難以發(fā)現(xiàn)多種問題之間的相關(guān)性。還由于工廠廠區(qū)可利用的物流面積越來越少，相應(yīng)的由物流制約產(chǎn)生的問題越來越多，必須改變現(xiàn)有的物流方式，引入信息化，才能適應(yīng)快節(jié)奏生產(chǎn)模式下的物流要求。

 

1.2 沖壓流程

 

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

 

沖壓生產(chǎn)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(chǎn)計(jì)劃排定生產(chǎn)內(nèi)容。

 

沖壓流程的開始，通常是由供應(yīng)商將需供應(yīng)的板材運(yùn)輸至沖壓車間。沖壓車間經(jīng)過質(zhì)檢合格后進(jìn)行入庫操作。入庫后的板材即可進(jìn)行到下一環(huán)節(jié)。由叉車工人按需將整托運(yùn)送至壓力機(jī)進(jìn)料口。然后在壓力機(jī)內(nèi)沖壓出指定的零件并通過傳送帶流轉(zhuǎn)到下線位。

 

下線位由工人進(jìn)行檢測后將零件按規(guī)定數(shù)量分類放到臺(tái)車上。合格的零件裝滿后即由叉車工人運(yùn)送至倉庫保存。不合格零件臺(tái)車也將運(yùn)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(nèi)的零件按需供應(yīng)給焊裝車間。通常操作方式是，由沖壓科叉車人員按任務(wù)單將零件臺(tái)車取放至焊裝牽引車上，然后由牽引車經(jīng)焊裝車間門進(jìn)入，代表零件出庫完成。牽引車通常可一次托運(yùn) 1到 4 個(gè)零件臺(tái)車不等。

 

1.3 管理現(xiàn)狀

 

 

對(duì)于材料來說，庫存數(shù)量直接影響到?jīng)_壓零件的生產(chǎn)進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)。因此，材料和零件的庫間管理對(duì)于整車生產(chǎn)來說十分重要。

 

而傳統(tǒng)的以人工為主的管理方式，既不能及時(shí)的統(tǒng)計(jì)庫存數(shù)量，同時(shí)又存在統(tǒng)計(jì)偏差的問題。一旦庫存數(shù)量過少，則直接導(dǎo)致后端工序停止，一旦排產(chǎn)過多，庫存時(shí)間較長，影響到生產(chǎn)零件的品質(zhì)又容易造成資源浪費(fèi)。

 

因此，引入新的信息技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)模具的全生命周期跟蹤管理，實(shí)時(shí)記錄沖壓原料、零件的生產(chǎn)、出入庫情況，提高庫間物流運(yùn)轉(zhuǎn)效率，使原來繁瑣復(fù)雜的信息統(tǒng)計(jì)工作變得簡單透明，幫助沖壓車間實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵物料管理的智能化、信息化和自動(dòng)化具有重要意義。

 

1.4 技術(shù)簡介

 

RFID 是 Radio Frequency Identification 的縮寫，即射頻識(shí)別。RFID 的主要特點(diǎn)是大容量的信息存儲(chǔ)，無接觸的遠(yuǎn)程信息讀取，可擦寫，可循環(huán)使用，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。RFID 的這些特點(diǎn)非常適合在整車生產(chǎn)流程中使用，它在物料與產(chǎn)品跟蹤上的作用，對(duì)汽車生產(chǎn)物流產(chǎn)生了極大影響。

 

RFID 技術(shù)在汽車生產(chǎn)領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。通過使用 RFID 快速掃描、無障礙閱讀等，可快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)現(xiàn)管理的標(biāo)準(zhǔn)化和高效化。 沖壓車間的 RFID 系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)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(yīng)零件時(shí)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化供貨，減少不必要的庫存浪費(fèi)；監(jiān)控從毛坯板料加工到成品件出庫整個(gè)沖壓生產(chǎn)環(huán)節(jié)。通過長期對(duì)合格零件、返修件、報(bào)廢件的統(tǒng)計(jì)可以更準(zhǔn)確計(jì)算出單個(gè)零件的成本。通過數(shù)據(jù)分析，找出生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中影響效率、存在浪費(fèi)的地方，為更合理、高效使用沖壓生產(chǎn)線提供數(shù)據(jù)支撐，使企業(yè)的沖壓制造環(huán)節(jié)成本更透明。

 

 

2.1 建設(shè)目標(biāo)

 

通過 RFID 技術(shù)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(xiàn)有工藝流程不變的前提下，提高材料和零件的庫存精細(xì)化管理能力，減少人員投入，提高庫存數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和實(shí)時(shí)性，實(shí)現(xiàn)車間物資物流的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，幫助沖壓車間在調(diào)度、排產(chǎn)等方面實(shí)現(xiàn)科學(xué)的決策。

 

2.2 建設(shè)內(nèi)容

 

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

 

材料上線時(shí)：在上料門上安裝 RFID 讀寫器及天線，材料通過上料門時(shí)讀寫頭讀取相應(yīng)信息，對(duì)系統(tǒng)中相應(yīng)材料進(jìn)行出庫處理。

 

零件下線時(shí)：線尾部分裝箱臺(tái)安裝 RFID 讀寫器及天線，讀寫距離應(yīng)控制在一臺(tái)臺(tái)車，在壓力機(jī)生產(chǎn)時(shí)，天線接收壓力機(jī)生產(chǎn)信息，與系統(tǒng)中相應(yīng)零件臺(tái)車裝載量進(jìn)行匹配，對(duì)線尾生產(chǎn)臺(tái)車按照合格、滿載進(jìn)行寫入。最終不滿的臺(tái)車，由線外通過手持設(shè)備讀取 RFID 信息進(jìn)入庫存管理系統(tǒng)進(jìn)行修改。

 

零件入庫：在各個(gè)入庫門安裝 RFID 讀寫器，合格零件入庫時(shí)讀寫器讀取 RFID

 

編碼，與在系統(tǒng)中對(duì)編碼相應(yīng)的零件進(jìn)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(shí)由讀寫器讀取 RFID 編碼，在系統(tǒng)中對(duì)編碼相應(yīng)的零件進(jìn)行出庫處理。臺(tái)車再次進(jìn)入沖壓時(shí)，不做數(shù)量變更處理。

 

 

3.1 系統(tǒng)框架

 

為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)功能，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思路是在轉(zhuǎn)運(yùn)材料的托盤以及轉(zhuǎn)運(yùn)零件的臺(tái)車上安裝具有編號(hào)的 RFID 標(biāo)簽，標(biāo)簽信息與各物資信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)綁定，在各流程控制節(jié)點(diǎn)安裝 RFID 讀寫器，通過 RFID 讀寫器對(duì) RFID 標(biāo)簽信息的獲取，來達(dá)到獲取物資信息，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化與信息化管理的目的。

 

系統(tǒng)規(guī)劃框架圖如下：

 

 

數(shù)據(jù)中心進(jìn)行系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)運(yùn)算，完成業(yè)務(wù)流程的處理。發(fā)卡器用于 RFID 標(biāo)簽信息的初始化。系統(tǒng)還具備其他必要的管理功能，包括設(shè)備的管理，報(bào)表的打印等等。

 

固定安裝的 RFID 設(shè)備為固定式讀寫器，在本系統(tǒng)中將在上料點(diǎn)、下線點(diǎn)、入庫及出庫安裝 RFID 固定式讀寫器。

 

配備 RFID 移動(dòng)式設(shè)備以便于進(jìn)行材料收入、不合格零件、尾盤、維修、等移動(dòng)作業(yè)。

 

需要在臺(tái)車、托盤及模具上安裝 RFID 標(biāo)簽，使物資信息電子化，具備自動(dòng)識(shí)別的基礎(chǔ)。且，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求及被管理物資的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同一物資可能需要安裝多個(gè)標(biāo)簽。

 

4.2 系統(tǒng)部署

 

根據(jù)本系統(tǒng)項(xiàng)目功能需求，系統(tǒng)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(gè)子系統(tǒng)。

 

4.2.1 材料收入子系統(tǒng)

 

材料收入子系統(tǒng)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(jù)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式為，通過手持設(shè)備掃描來料外包裝上的二維碼及相應(yīng)托盤 RFID 碼，讀取材料相應(yīng)信息（材料號(hào)、捆包號(hào)、數(shù)量、加工廠家等），并將此信息在庫存管理系統(tǒng)中與此托盤 RFID 碼進(jìn)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(jié)構(gòu)對(duì) RFID 碼進(jìn)行必要的保護(hù)，使托盤在這個(gè)物流使用過程中，不會(huì)造成對(duì) RFID

 

碼的損壞，保證 RFID 碼的長久可靠使用。通過 RFID 手持機(jī)，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(jīng)過品質(zhì)檢測并通過RFID手持機(jī)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(shè)備，將可以實(shí)時(shí)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(tǒng)

 

在上料門上安裝RFID讀寫器及天線，材料通過上料門時(shí)讀寫頭讀取相應(yīng)信息，對(duì)系統(tǒng)中相應(yīng)材料進(jìn)行出庫處理。

 

 

3.2.3 零件下線子系統(tǒng)

 

本子系統(tǒng)主要是完成零件下線時(shí)，零件信息與臺(tái)車信息的自動(dòng)關(guān)聯(lián)綁定。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下：

 

 

將天線安裝與零件裝箱點(diǎn)下方位置。

 

3.2.4 零件入庫子系統(tǒng)

 

在各個(gè)入庫門安裝 RFID 讀寫器，合格零件入庫時(shí)讀寫頭讀取 RFID 編碼，與在系統(tǒng)中對(duì)編碼相應(yīng)的零件進(jìn)行合格入庫處理。

 

 

因?yàn)榕_(tái)車可以疊加入庫，因此，垂直方向存在多個(gè)臺(tái)車的可能，為保證臺(tái)車標(biāo)簽的識(shí)別率，故因在入庫方向兩側(cè)，按上、下方向各部署一個(gè)天線，實(shí)現(xiàn)最大范圍的讀取。

 

3.2.5 零件出庫子系統(tǒng)

 

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(shí)由讀寫頭讀取 RFID 編碼，在系統(tǒng)中對(duì)編碼相應(yīng)的零件進(jìn)行出庫處理。

 

 

零件在出庫環(huán)節(jié)，是由牽引車牽引臺(tái)車依次進(jìn)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(cè)各安裝一個(gè)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(wǎng)供電模式(PoE)和WiFi(選配)模式與上位機(jī)進(jìn)行通訊，是一款便于安裝，靈活部署的讀寫器。

 

 

 

廣泛應(yīng)用于服裝管理、工業(yè)制造、物流倉庫管理、資產(chǎn)管理等細(xì)分領(lǐng)域。

 

4.2 RFID移動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備

 

W9900A-X 是一款集 1D 或 2D 條形碼掃描、4G 全網(wǎng)通、GPRS 、WIFI、BLUETOOTH 、RFID 功能于一體的安卓操作系統(tǒng)的便攜式工業(yè)級(jí)RFID智能數(shù)據(jù)采集設(shè)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(qiáng)化玻璃，支持多點(diǎn)電容觸摸屏。

用戶可根據(jù)實(shí)際需求選擇不同功能模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)一維碼、二維碼、RFID 數(shù)據(jù)的采集，并通過 USB、GPRS、4G、WIFI、藍(lán)牙等多種有線無線通信方式，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的快速有效傳輸。廣泛應(yīng)用于珠寶門店、服裝管理、工業(yè)制造、物流倉庫管理、資產(chǎn)管理等細(xì)分領(lǐng)域。

 

4.3 UHF超高頻 圓極化  RFID天線

 

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