隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，從“智慧地球”到“感知中國(guó)”——物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)危機(jī)后期的制高點(diǎn)，甚至被譽(yù)為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息革命。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合了無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、無(wú)線定位、產(chǎn)品電子編碼(EPC)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將被廣泛應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防等領(lǐng)域。

　　近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，并且由于銷(xiāo)量的持續(xù)攀升，汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)效率將得到越來(lái)越充分的體現(xiàn)。2010年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量和銷(xiāo)量均超過(guò)1800萬(wàn)輛，創(chuàng)下全球汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)之最，汽車(chē)需求的迅速增長(zhǎng)，無(wú)疑對(duì)汽車(chē)制造廠商提出了越來(lái)越高的生產(chǎn)要求。市場(chǎng)研究報(bào)告預(yù)計(jì)汽車(chē)行業(yè)將是推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的主要行業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在物料與產(chǎn)品跟蹤上的作用將對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)管理產(chǎn)生積極的影響。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)管理上的應(yīng)用將包括生產(chǎn)裝配、車(chē)體識(shí)別、零部件與固定資產(chǎn)的跟蹤管理、關(guān)鍵零部件(如發(fā)動(dòng)機(jī)、輪胎)的防偽標(biāo)識(shí)、整車(chē)的物流管理及售后服務(wù)等方面。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的RFID電子標(biāo)簽與其設(shè)備成本相對(duì)汽車(chē)價(jià)格與汽車(chē)物流成本來(lái)說(shuō)并不是太高，而整車(chē)與汽車(chē)零部件自身成本比較高。并且電子標(biāo)簽具有可以重復(fù)使用的特點(diǎn)，如果能夠合理地使用這項(xiàng)技術(shù)，最終會(huì)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中真正的“物聯(lián)網(wǎng)”，實(shí)現(xiàn)整個(gè)國(guó)家范圍內(nèi)的汽車(chē)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化。

　　1 汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　1.1 汽車(chē)生產(chǎn)管理信息化

　　信息化是企業(yè)生產(chǎn)管理的主要特征，運(yùn)用信息技術(shù)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力是主要目標(biāo)。汽車(chē)企業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，就要運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息共享，進(jìn)一步提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。特別是廣大中小企業(yè)，因?yàn)闆](méi)有充足的資金進(jìn)行設(shè)備引進(jìn)，只有采取生產(chǎn)管理信息化等軟措施，加強(qiáng)生產(chǎn)線的自動(dòng)化信息化，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，從而全面提升汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力 。

　　一輛汽車(chē)由大量的零部件組成，要提高汽車(chē)生產(chǎn)管理的效率，必須實(shí)施高效的信息化自動(dòng)化管理模式。此時(shí)生產(chǎn)線上每一點(diǎn)關(guān)于加工的確切信息都是需要的。這要求運(yùn)用計(jì)算機(jī)通訊與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)管理汽車(chē)生產(chǎn)線中龐大的物流、信息流。另外還要確保生產(chǎn)線工人能夠及時(shí)有效地獲取加工制作信息并做出及時(shí)響應(yīng)，從而滿足現(xiàn)代生產(chǎn)裝配的要求。因此，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)管理的信息化迫在眉睫。

　　1.2 RFID與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　射頻識(shí)別技術(shù)(RFID，Radio Frequency Identification)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在無(wú)線電技術(shù)方面的具體應(yīng)用與發(fā)展，利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出，經(jīng)過(guò)多年的研究，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)概念，更加寬泛。一切與物物相連，有別于人與人的移動(dòng)通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的，統(tǒng)稱(chēng)為物聯(lián)網(wǎng)。

　　從實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過(guò)智能傳感裝置，經(jīng)過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)，將物體信息傳送到指定的信息處理中心，形成人與物、物與物相連的智能網(wǎng)絡(luò)。而RFID技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)中讓物品間能夠通信的關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)中，RFID標(biāo)簽上存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品的識(shí)別。一般，物聯(lián)網(wǎng)可劃分為3層架構(gòu)，如圖1所示。

　　圖1 物聯(lián)網(wǎng)3層架構(gòu)

　　汽車(chē)裝配主要采用流水線作業(yè)方式。未采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以前，要想全面而準(zhǔn)確地獲取零部件在裝配過(guò)程中的信息十分困難，條形碼技術(shù)雖然解決了部分問(wèn)題，但在實(shí)際操作過(guò)程中，信息流通前后脫節(jié)，不能完全滿足裝配線的實(shí)際要求。而且在產(chǎn)品檢測(cè)不合格時(shí)，條形碼很難迅速地找出故障原因，造成資源的浪費(fèi)。因此，在汽車(chē)裝配過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息的快速流通，完全滿足裝配線的實(shí)際需求，并且它還具備故障識(shí)別功能，能快速地找出產(chǎn)品不合格的原因，因此能很好地解決汽車(chē)裝配過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。通過(guò)自動(dòng)讀取標(biāo)簽中車(chē)輛裝配等信息，大幅度縮短了步驟更替時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)各過(guò)程的生產(chǎn)記錄也可以寫(xiě)入RFID標(biāo)簽，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的工程進(jìn)度管理，對(duì)跟蹤能力的提高做出了貢獻(xiàn)。

　　2 汽車(chē)混流生產(chǎn)線

　　2.1 汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間布置

　　目前，企業(yè)普遍采用混流生產(chǎn)方式?；炝魃a(chǎn)線是準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式具體實(shí)現(xiàn)形式之一，在許多制造企業(yè)已廣泛采用。它的目的是在不引起大量庫(kù)存的同時(shí)，滿足客戶(hù)多樣化、及時(shí)化的需求 。以某地區(qū)汽車(chē)制造廠實(shí)際情況為例，其汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間布置如圖2所示。其中，生產(chǎn)車(chē)間在空調(diào)電工(1)工位、地板工位、頂棚(1)工位、粘貼工位、壓條工位采取統(tǒng)一的混裝線，完成以上工位后將兩種類(lèi)型的汽車(chē)分配于平行的兩條總裝線上。在平行的總裝線上分別完成頂棚(2)工位、電工(2)工位、內(nèi)飾工位、門(mén)鎖工位、座椅工位、打膠交檢工位。

　　圖2 某汽車(chē)制造廠生產(chǎn)流程

　　由于采取流水作業(yè)的方式，一旦某一工位出現(xiàn)問(wèn)題或時(shí)間延誤就會(huì)影響到余下的工位能否并準(zhǔn)時(shí)地完成裝配工作，甚至?xí)绊懙狡?chē)的交貨時(shí)間和公司的生產(chǎn)計(jì)劃安排。因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入汽車(chē)生產(chǎn)流水線可有效避免這些問(wèn)題。

　　2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　根據(jù)汽車(chē)制造企業(yè)生產(chǎn)管理需求，零部件裝配動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)追蹤管理，使管理人員在后臺(tái)即可看到在制品的裝備情況。系統(tǒng)除了需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控以外，還要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享與實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，以便于管理部門(mén)的生產(chǎn)監(jiān)測(cè)與調(diào)度。

　　綜合以上要求以及企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)采用分布式控制的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3所示。整個(gè)系統(tǒng)由生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理層、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控層以及數(shù)據(jù)采集管理層所組成，并利用通信接口與以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)將信息服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控服務(wù)器、RFID閱讀器以及其他模塊和終端連接起來(lái)。

　　圖3 基于物聯(lián)網(wǎng)的汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　權(quán)限管理主要用于建立使用系統(tǒng)的權(quán)限分配;后臺(tái)服務(wù)程序通過(guò)接收來(lái)自讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)解碼、分類(lèi)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)分類(lèi)，控制系統(tǒng)不同的程序走向，并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中，為其他模塊提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源;前臺(tái)應(yīng)用程序是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它包含了員工操作管理、生產(chǎn)管理、生產(chǎn)信息查詢(xún)等模塊。

　　3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　3.1 汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)解決方案

　　根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)際情況，在涂裝合格的車(chē)身上粘貼電子標(biāo)簽，此標(biāo)簽作為每輛車(chē)的惟一標(biāo)識(shí)。本系統(tǒng)電子標(biāo)簽可用于金屬材質(zhì)，存儲(chǔ)車(chē)輛裝配、交貨日期、車(chē)型號(hào)等生產(chǎn)信息以及客戶(hù)的一些特殊要求。當(dāng)待裝車(chē)身經(jīng)過(guò)生產(chǎn)線人口時(shí)，由安裝在生產(chǎn)線人口旁的RFID讀寫(xiě)器自動(dòng)識(shí)讀，此時(shí)在生產(chǎn)線上各個(gè)工位的顯示屏?xí)@示車(chē)型信息、裝備信息以及一些操作要求，以便安裝工人提前做好準(zhǔn)備。在車(chē)上線后，由安裝在相應(yīng)工位上的讀寫(xiě)器進(jìn)行在線讀寫(xiě)操作，當(dāng)一個(gè)工位裝備完后，裝備工人通過(guò)按鍵輸入相關(guān)信息，標(biāo)簽就會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)這些信息。這樣，不但提高了工作效率，有效避免了手工記錄帶來(lái)的誤差，也為將來(lái)的反查追溯提供了可靠依據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有缺陷時(shí)，還能根據(jù)標(biāo)簽上保存的工作記錄，查詢(xún)到具體的負(fù)責(zé)人員，這樣有望增強(qiáng)工作人員和質(zhì)檢人員的責(zé)任感，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品召回制度。同時(shí)管理人員也能夠及時(shí)了解整個(gè)工作的進(jìn)展?fàn)顩r，以便為解決生產(chǎn)中的問(wèn)題做好準(zhǔn)備。

　　3.2 RFID在工位間的干擾問(wèn)題

　　汽車(chē)生產(chǎn)工位問(wèn)遇到的一個(gè)問(wèn)題就是閱讀器沖突，當(dāng)一個(gè)閱讀器接收到的信息和另外一個(gè)閱讀器接收到的信息發(fā)生沖突，產(chǎn)生重疊。解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是使用TDMA技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是閱讀器被指揮在不同時(shí)間接收信號(hào)，而不是同時(shí)，這樣就保證了閱讀器不會(huì)互相干擾。另一種方法就是通過(guò)使用防沖撞技術(shù)，RFID系統(tǒng)可以同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽。采用防沖突通信協(xié)議，有效的二進(jìn)制樹(shù)行防沖突機(jī)制，最多每秒可讀寫(xiě)100張以上，而不受工作區(qū)內(nèi)標(biāo)簽數(shù)量的影響和限制。這樣就可以初步解決生產(chǎn)裝配時(shí)，不同工位間的相互干擾影響。

　　3.3 系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)

　　為確保所設(shè)計(jì)的汽車(chē)生產(chǎn)管理系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)方案的技術(shù)要求，首要的核心問(wèn)題在于系統(tǒng)的感知層，如RFID的讀寫(xiě)率、正確讀寫(xiě)率、錯(cuò)讀率等相關(guān)指標(biāo)。

　　測(cè)試之前先啟動(dòng)測(cè)試軟件并設(shè)置讀寫(xiě)器的相關(guān)參數(shù)。圖4為RFID讀寫(xiě)器的工作參數(shù)設(shè)置操作界面和測(cè)試界面，在這里把讀卡時(shí)間間隔設(shè)為30 ms，其他參數(shù)設(shè)為默認(rèn)狀態(tài)。讀卡時(shí)間間隔為每隔30ms讀一次卡，即1 s內(nèi)讀卡次數(shù)大約為33次，這樣的讀卡速度完全滿足了生產(chǎn)線的速度要求。然后進(jìn)入讀寫(xiě)器的測(cè)試界面“Reader2022ReadingandWritingTest”按下“ListlDofAnTags”鈕，讀寫(xiě)器開(kāi)始自動(dòng)多次讀取標(biāo)簽上的ID號(hào)，卡號(hào)會(huì)在“Lis of Tags”框中顯示，直到彈起“List ID of All Tags”鈕。

　　圖4 讀寫(xiě)器的工作參數(shù)設(shè)置操作界面和測(cè)試界面

　　鑒于塑料材質(zhì)對(duì)標(biāo)簽的讀取率基本不構(gòu)成影響，因此在試驗(yàn)過(guò)程中，采用可調(diào)整高度的塑料隔離架來(lái)隔離標(biāo)簽和金屬表面的接觸，即通過(guò)改變塑料隔離架的高度來(lái)改變標(biāo)簽與金屬表面的間隔距離，并測(cè)量在每一隔離架高度下RFID讀取器對(duì)標(biāo)簽的讀取率及試驗(yàn)結(jié)果分析，如表1所示。

　　根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，如圖5所示，近距離內(nèi)標(biāo)簽讀取率受到標(biāo)簽與金屬表面距離的影響開(kāi)始比較明顯，中后期則趨于平緩。即金屬介質(zhì)對(duì)標(biāo)簽讀取率的影響是在一定間隔距離范圍才有效的，當(dāng)間隔距離超出一定范圍，標(biāo)簽就可以擺脫金屬介質(zhì)的影響。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)運(yùn)用于汽車(chē)生產(chǎn)管理中，可以對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)加以監(jiān)控。記錄每一個(gè)環(huán)節(jié)的信息，一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)管理模式中的許多缺陷，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，保證了汽車(chē)零件在生產(chǎn)流水線上毫不出錯(cuò)地完成裝配任務(wù)，使汽車(chē)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度、準(zhǔn)確率和生產(chǎn)效率大大提高，進(jìn)而增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和信息化水平。