李文川 王 旭 羅志勇

1.重慶大學(xué),重慶,400030 2.重慶郵電大學(xué),重慶,400065

汽車制造企業(yè)的RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系研究

李文川1王 旭1羅志勇2

1.重慶大學(xué),重慶,400030 2.重慶郵電大學(xué),重慶,400065

闡述了射頻識(shí)別(RFID)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的作用,分析了國(guó)內(nèi)外RFID標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀;從企業(yè)內(nèi)部和供應(yīng)鏈兩個(gè)角度提出了面向汽車制造企業(yè)的RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系需求;以RFID系統(tǒng)四層體系結(jié)構(gòu)為主線構(gòu)建了RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架,并描述了該標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)、物理層標(biāo)準(zhǔn)、采集層標(biāo)準(zhǔn)、集成層標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)等各類標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的研究為汽車制造企業(yè)RFID的應(yīng)用實(shí)施提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系;標(biāo)準(zhǔn);汽車制造企業(yè);射頻識(shí)別

0 引言

經(jīng)濟(jì)全球化和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)汽車行業(yè)提出了更多挑戰(zhàn)和更高要求,為此,汽車制造企業(yè)一直積極努力采用各種先進(jìn)的制造技術(shù)、制造模式來提升產(chǎn)品的研發(fā)能力和企業(yè)的管理水平[1]。盡管汽車制造企業(yè)吸收了各種先進(jìn)制造模式的管理思想,但由于缺乏必要的技術(shù)手段,故仍然無法對(duì)與制造過程相關(guān)的內(nèi)外資源實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)綜合協(xié)調(diào)控制和制造過程的精細(xì)化管理,導(dǎo)致企業(yè)不能及時(shí)響應(yīng)顧客的需求并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的增值。

射頻識(shí)別(radio freguency identification,RFID)作為一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)為解決以上問題提供了一套理論上的可行方案,并逐步應(yīng)用于汽車制造企業(yè)[2]。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)汽車制造企業(yè)RFID的研究主要集中于供應(yīng)鏈管理[3]、物料協(xié)同配送[4]、生產(chǎn)過程控制[5]、質(zhì)量管理[6]等領(lǐng)域?？傮w來說,目前國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在技術(shù)和管理兩個(gè)層次,對(duì)汽車制造企業(yè) RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的研究相對(duì)薄弱。筆者在分析國(guó)內(nèi)外RFID標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合汽車制造企業(yè)對(duì)RFID的實(shí)際需求,構(gòu)建了面向汽車制造企業(yè)的RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架,以期能為RFID的實(shí)施和推廣提供技術(shù)支持。

1 RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的作用

標(biāo)準(zhǔn)體系是一定范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學(xué)的有機(jī)整體(GB/T 13016)。RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系包含了為滿足RFID系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展總體需求,實(shí)現(xiàn)RFID應(yīng)用系統(tǒng)不同功能,推進(jìn)RFID系統(tǒng)實(shí)施所用到的一系列標(biāo)準(zhǔn)。RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系建立和運(yùn)行的主要目的是保證RFID應(yīng)用過程中各類標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的穩(wěn)定性[7],其作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)是國(guó)家RFID標(biāo)準(zhǔn)體系框架的重要組成部分。建立適合中國(guó)國(guó)情的RFID標(biāo)準(zhǔn)體系,有利于推動(dòng)我國(guó) RFID技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系通過結(jié)合具體的行業(yè)特點(diǎn)引用基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,為RFID技術(shù)應(yīng)用提供系統(tǒng)指導(dǎo)和規(guī)范[8]。

(2)為RFID應(yīng)用提供基礎(chǔ)平臺(tái)。RFID系統(tǒng)的規(guī)劃和實(shí)施是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的建立有利于綜合協(xié)調(diào)各系統(tǒng)組成部分,實(shí)現(xiàn)過程、組織、資源的協(xié)同,使得各參與主體能積極開展各項(xiàng)活動(dòng),促進(jìn)企業(yè)RFID系統(tǒng)的順利實(shí)施。

(3)支撐中國(guó)的RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展及應(yīng)用。同國(guó)外相比,我國(guó)的RFID標(biāo)準(zhǔn)化研究起步較晚,進(jìn)展較慢。建立具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系有利于掌握信息控制權(quán)和RFID產(chǎn)業(yè)控制權(quán),推進(jìn)中國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程,維護(hù)國(guó)家利益[9]。

2 國(guó)內(nèi)外RFID標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)際上研究RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的代表性組織主要有EPCglobal(全球產(chǎn)品電子代碼管理中心)、ISO/IEC(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì))、UID(ubiquitous ID center,泛在識(shí)別中心)。

EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)體系包括EPC編碼標(biāo)準(zhǔn)、空中接口協(xié)議、閱讀器協(xié)議以及物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[10],如中間件規(guī)范、ONS(對(duì)象名解析服務(wù))、PM L(物理標(biāo)記語(yǔ)言)等。

ISO/IEC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的研究對(duì)象主要包括了設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)保護(hù)和隱私規(guī)范、識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)、空中接口標(biāo)準(zhǔn)、傳感器標(biāo)準(zhǔn)、一致性和性能標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(中間件)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換和協(xié)議、數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)安全、實(shí)時(shí)定位、移動(dòng)RFID等從物理層到應(yīng)用層的各個(gè)層面的標(biāo)準(zhǔn)[11]。RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),研究面向集裝箱、動(dòng)物管理、物流與供應(yīng)鏈等領(lǐng)域的RFID具體應(yīng)用規(guī)范。

UID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系主要包括識(shí)別碼、通信器、解析服務(wù)器、信息系統(tǒng)服務(wù)器4個(gè)組成部分。同EPCglobal相比,UID在編碼標(biāo)準(zhǔn)、商品信息檢索、使用頻段等方面采取與EPCglobal不同的方案,應(yīng)用領(lǐng)域除了庫(kù)存管理,還能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和零部件跟蹤管理。

國(guó)內(nèi)RFID標(biāo)準(zhǔn)的研究方面,目前已制定或發(fā)布了《集成電路卡模塊技術(shù)規(guī)范》、《建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)》、《全國(guó)產(chǎn)品與服務(wù)統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼編制規(guī)則》、《鐵路機(jī)車車輛自動(dòng)識(shí)別設(shè)備技術(shù)條件》、《動(dòng)物射頻識(shí)別代碼結(jié)構(gòu)》等RFID標(biāo)準(zhǔn)?？傮w來說,當(dāng)前國(guó)內(nèi)RFID標(biāo)準(zhǔn)的研究已取得一定的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,但與國(guó)外相比仍存在巨大差距。

3 需求分析

目前汽車制造企業(yè)普遍面臨著物料和生產(chǎn)信息獲取不及時(shí)、不準(zhǔn)確、不完善,無法實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)控制,也不能快速響應(yīng)市場(chǎng)并為顧客提供更好的產(chǎn)品和服務(wù)等諸多問題。因此,RFID應(yīng)用的首要目的是提高企業(yè)內(nèi)部物流和生產(chǎn)運(yùn)作的效率,降低企業(yè)經(jīng)營(yíng)成本;其次是與企業(yè)現(xiàn)有管理系統(tǒng)集成,實(shí)現(xiàn)跨組織間信息的無縫流動(dòng),快速響應(yīng)用戶需求,最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)企業(yè)這一戰(zhàn)略目標(biāo)。

3.1 基于企業(yè)內(nèi)部視角的RFID應(yīng)用需求

(1)生產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)化、透明化:利用RFID可實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)全過程實(shí)時(shí)狀態(tài)信息采集和監(jiān)控,車間和企業(yè)管理人員能及時(shí)掌握生產(chǎn)信息,快速響應(yīng)產(chǎn)品變動(dòng)過程以進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)時(shí)調(diào)整和調(diào)度。

(2)生產(chǎn)管理的精益化:利用RFID實(shí)時(shí)跟蹤原材料、在制品、零部件等物料的動(dòng)態(tài)信息,提高車間物流消耗平準(zhǔn)化,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的精益化。

(3)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、智能化:利用RFID采集的車型、車體顏色等信息,控制混流生產(chǎn)的車體隊(duì)列分合流,提升噴涂機(jī)器人、PLC等現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的智能化水平。

(4)全面質(zhì)量管理:利用RFID實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)在制品的質(zhì)量信息,實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理的自動(dòng)化、無紙化,有利于產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯。

3.2 基于供應(yīng)鏈視角的RFID應(yīng)用需求

(1)供應(yīng)鏈物流管理:利用 RFID提升供應(yīng)商、制造商以及車輛分銷過程中物流、信息流的可見性和信息傳遞效率,消除信息失真。其中,供應(yīng)商根據(jù)制造商的實(shí)時(shí)生產(chǎn)進(jìn)度信息制定出最優(yōu)的供應(yīng)計(jì)劃;分銷過程中利用RFID實(shí)時(shí)跟蹤車輛運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存等情況,制定合理的銷售策略。

(2)客戶及服務(wù)管理:利用RFID為消費(fèi)者提供詳細(xì)的產(chǎn)品信息、精細(xì)化產(chǎn)品支持和服務(wù)、降低產(chǎn)品維護(hù)成本和縮短響應(yīng)時(shí)間;維修人員根據(jù)產(chǎn)品使用情況進(jìn)行維修計(jì)劃的合理安排,分析、解決和監(jiān)控產(chǎn)品使用過程中出現(xiàn)的問題并反饋給相關(guān)人員如設(shè)計(jì)人員以減小產(chǎn)品召回風(fēng)險(xiǎn)。

4 汽車制造企業(yè)RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架

要滿足汽車制造企業(yè)的RFID應(yīng)用需求,RFID應(yīng)用過程需注意以下問題:①汽車制造特定生產(chǎn)環(huán)境下RFID物理設(shè)備的技術(shù)特性。同其他應(yīng)用行業(yè)如物流領(lǐng)域相比,汽車制造企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、業(yè)務(wù)流程眾多,這對(duì)RFID的硬件性能、數(shù)據(jù)處理能力及系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高要求。②RFID技術(shù)與條形碼技術(shù)、傳感檢測(cè)等其他數(shù)據(jù)采集手段的套用和融合。目前國(guó)內(nèi)外汽車制造企業(yè)的RFID應(yīng)用總體還處于小規(guī)模示范階段,滿足汽車生產(chǎn)環(huán)境要求的專用標(biāo)簽較少、價(jià)格偏高,且RFID投資收益不明顯使得企業(yè)多采取觀望狀態(tài),因此在較長(zhǎng)時(shí)期將出現(xiàn)RFID與條碼等多數(shù)據(jù)采集方式協(xié)同并存的局面。③為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo),RFID系統(tǒng)必須與企業(yè)現(xiàn)有管理系統(tǒng)如ERP、SCM、MES等集成并與供應(yīng)鏈上其他企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息共享,促進(jìn)過程、資源和產(chǎn)品的協(xié)調(diào)。

典型的 RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為物理層、采集層、集成層和應(yīng)用層4個(gè)層次[12]。物理層包括標(biāo)簽、閱讀器、天線、傳感器、條碼掃描槍等物理設(shè)備;采集層的主要工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸,具體來講就是閱讀器與標(biāo)簽或與介質(zhì)訪問控制層之間的通訊過程;集成層通過屏蔽物理層設(shè)備的接口差異,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)獲取的大量原始數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、聚集和分發(fā),并提供應(yīng)用程序接口為RFID應(yīng)用提供支撐;應(yīng)用層包括各種后臺(tái)應(yīng)用軟件和系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)的管理。汽車制造企業(yè)RFID系統(tǒng)的示意結(jié)構(gòu)見圖1。

結(jié)合汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)特性,參考制造業(yè)其他信息化標(biāo)準(zhǔn)體系,本文以汽車制造企業(yè)RFID系統(tǒng)四層體系結(jié)構(gòu)為主線,提出了面向汽車制造企業(yè)的 RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架,主要包括基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用性標(biāo)準(zhǔn)、物理層標(biāo)準(zhǔn)、采集層標(biāo)準(zhǔn)、集成層標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn) 6個(gè)方面,如圖 2所示。其中,基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和通用性標(biāo)準(zhǔn)為后4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的支撐。

圖2 汽車制造企業(yè)RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系

4.1 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是本領(lǐng)域中涉及專業(yè)技術(shù)的通用標(biāo)準(zhǔn),包括術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、系統(tǒng)安全等。其中,系統(tǒng)安全標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)汽車制造企業(yè) RFID系統(tǒng)的安全要求,主要體現(xiàn)在3個(gè)層次:標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)的安全、閱讀器與標(biāo)簽之間空中接口的數(shù)據(jù)傳輸安全以及應(yīng)用系統(tǒng)的信息安全等,此類標(biāo)準(zhǔn)可直接引用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 通用性標(biāo)準(zhǔn)

本類標(biāo)準(zhǔn)是汽車制造企業(yè)RFID系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)施全過程的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

(1)支撐環(huán)境:RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)和實(shí)施需要以計(jì)算機(jī)硬件及媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),利用軟件工程的思想明確系統(tǒng)目標(biāo)、遵循相關(guān)原則、協(xié)調(diào)各種活動(dòng),構(gòu)建實(shí)用、高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品。此類標(biāo)準(zhǔn)可直接引用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。

(2)生產(chǎn)環(huán)境特性規(guī)范:RFID系統(tǒng)要能正常工作,其物理設(shè)備性能必須滿足汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求且穩(wěn)定可靠。此規(guī)范的主要目的是獲取汽車生產(chǎn)全過程的生產(chǎn)環(huán)境特性參數(shù)和生產(chǎn)線參數(shù)(如溫度、濕度、焊槍的電壓與電流、電磁輻射強(qiáng)度、酸堿度、周邊設(shè)備質(zhì)地、車體或零部件移動(dòng)速度等)。完備、典型的汽車制造企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境特性規(guī)范有利于RFID應(yīng)用環(huán)境仿真、生產(chǎn)線仿真模型的建立[13],便于RFID設(shè)備選型、應(yīng)用場(chǎng)景仿真測(cè)試以及為RFID設(shè)備廠商生產(chǎn)出適合汽車制造企業(yè)的產(chǎn)品提供參考依據(jù)。

(3)應(yīng)用規(guī)范:是對(duì)RFID系統(tǒng)實(shí)施過程中的技術(shù)事項(xiàng)、技術(shù)要求、實(shí)施程序等所做的規(guī)定。完整的RFID應(yīng)用規(guī)范包括系統(tǒng)實(shí)施規(guī)范和測(cè)試規(guī)范兩部分。

系統(tǒng)實(shí)施規(guī)范包括標(biāo)簽結(jié)構(gòu)規(guī)范、電氣性能規(guī)范、標(biāo)簽及閱讀器安裝規(guī)范、RFID系統(tǒng)布網(wǎng)規(guī)范、工程項(xiàng)目管理規(guī)范等內(nèi)容。

標(biāo)簽結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定了標(biāo)簽的外形尺寸、材質(zhì)、封裝方式等。標(biāo)簽外形尺寸應(yīng)大小適合便于安裝于車體或零部件之上;標(biāo)簽材質(zhì)及封裝方式保證了標(biāo)簽在惡劣生產(chǎn)環(huán)境(如涂裝環(huán)節(jié))的影響下具備較長(zhǎng)的使用壽命和穩(wěn)定的性能。

電氣性能規(guī)范規(guī)定了工作頻率、讀寫距離、天線極化方向、防碰撞能力、讀取速率、響應(yīng)時(shí)間等。工作頻率方面,國(guó)內(nèi)外汽車制造企業(yè) RFID應(yīng)用案例中采用高頻或超高頻,但無論何種頻段必須滿足國(guó)家工信部對(duì)RFID的相關(guān)規(guī)定;讀寫距離受天線功率、設(shè)備安裝布置方式、周邊介質(zhì)的影響,且在復(fù)雜環(huán)境因素干擾下會(huì)逐漸衰減,在制定規(guī)范時(shí)須考慮以上因素;天線極化方向應(yīng)按照實(shí)際應(yīng)用需求和生產(chǎn)線布局情況進(jìn)行選取;汽車制造企業(yè)受到生產(chǎn)節(jié)拍和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的限制,要求讀取速率高,響應(yīng)快,而且不能出現(xiàn)誤讀和漏讀的現(xiàn)象。

標(biāo)簽及閱讀器安裝規(guī)范包括天線的選擇與布局、標(biāo)簽附著的具體位置及安裝方式、閱讀器的安裝位置等。天線的類型、數(shù)量及安裝方式應(yīng)保障標(biāo)簽無漏讀,且相鄰天線之間無干涉;標(biāo)簽安裝方式因企業(yè)采取閉環(huán)或開環(huán)應(yīng)用方式而有所不同,具體來講可附著于托盤、滑撬、車體、零部件之上,但其安裝方式應(yīng)便于讀寫,不能影響企業(yè)生產(chǎn)方式和生產(chǎn)節(jié)拍。

系統(tǒng)布網(wǎng)方式規(guī)范規(guī)定了電纜、有線和無線網(wǎng)絡(luò)等的布置方式。RFID的布網(wǎng)應(yīng)盡量與原有條形碼、傳感器、其他裝備或系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合。

工程項(xiàng)目管理規(guī)范用于對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程中的時(shí)間、質(zhì)量、成本、合同、組織等進(jìn)行控制、管理和協(xié)調(diào)。

測(cè)試規(guī)范是RFID應(yīng)用規(guī)范中的重要組成部分,主要任務(wù)是在RFID系統(tǒng)實(shí)施過程中選擇和評(píng)價(jià)適合汽車制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的RFID設(shè)備。具體包括RFID設(shè)備一致性測(cè)試、性能測(cè)試以及在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的綜合性能測(cè)試3個(gè)環(huán)節(jié)。

一致性測(cè)試包括射頻測(cè)試和相關(guān)協(xié)議測(cè)試,以驗(yàn)證閱讀器和標(biāo)簽是否滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

性能測(cè)試主要獲取閱讀器和標(biāo)簽構(gòu)成的系統(tǒng)的性能特性。一致性測(cè)試和性能測(cè)試一般由國(guó)家相關(guān)權(quán)威檢測(cè)部門和設(shè)備廠商進(jìn)行,為用戶的設(shè)備選型提供基礎(chǔ)的技術(shù)指標(biāo)。一致性測(cè)試和性能測(cè)試可直接引用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。

綜合性能測(cè)試是在應(yīng)用場(chǎng)景仿真測(cè)試的基礎(chǔ)上初選設(shè)備,并到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行性能驗(yàn)證,為設(shè)備型號(hào)的確定以及系統(tǒng)實(shí)施規(guī)范提供現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),保障RFID系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此類測(cè)試應(yīng)該制定出科學(xué)合理的測(cè)試方案,既不對(duì)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作造成較大影響又能抽取出基于汽車制造企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理特點(diǎn)的典型數(shù)據(jù)。

(4)編碼:編碼標(biāo)準(zhǔn)是RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系的核心內(nèi)容,編碼實(shí)質(zhì)就是把相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為能被計(jì)算機(jī)識(shí)別的代碼過程。RFID編碼標(biāo)準(zhǔn)主要涉及標(biāo)簽內(nèi)承載的內(nèi)容及格式。

汽車制造企業(yè)RFID編碼的內(nèi)容按照管理的實(shí)際需求可以包括供應(yīng)商代碼、車身VIN碼、車型、車型狀態(tài)、訂單編碼、顏色代碼、質(zhì)量代碼、上下線時(shí)間、工位信息、零部件物料編碼、零部件批次、流水號(hào)或其他信息,具體內(nèi)容視企業(yè)RFID應(yīng)用的層次、領(lǐng)域和目標(biāo)而定。編碼內(nèi)容的格式應(yīng)遵守汽車行業(yè)和企業(yè)內(nèi)部的相關(guān)規(guī)定,并考慮與條形碼相關(guān)編碼格式兼容,便于企業(yè)內(nèi)部或企業(yè)之間數(shù)據(jù)的共享和集成。目前國(guó)內(nèi)汽車制造企業(yè)多采用企業(yè)內(nèi)部編碼方式,各企業(yè)之間編碼格式不通用,但整車及其零部件供應(yīng)商之間由于其特殊關(guān)系而能強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)編碼兼容性。

編碼格式可采用基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等多種方式,以充分體現(xiàn)分類、屬性、標(biāo)識(shí)等不同層次,同時(shí)還要考慮數(shù)據(jù)壓縮和轉(zhuǎn)換機(jī)制以充分利用標(biāo)簽的存儲(chǔ)空間。

4.3 物理層標(biāo)準(zhǔn)

此類標(biāo)準(zhǔn)屬于基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),用于規(guī)定RFID系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施(如閱讀器、標(biāo)簽、天線)以及汽車制造企業(yè)生產(chǎn)線其他相關(guān)設(shè)備(如條形碼、傳感器)等物理特性的技術(shù)規(guī)范。

4.4 采集層標(biāo)準(zhǔn)

采集層介于物理層和中間件之間,類似于OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層,主要工作是進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和傳輸。采集層標(biāo)準(zhǔn)需在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行部分改進(jìn)和優(yōu)化。

(1)數(shù)據(jù)采集:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的前提是制定識(shí)別標(biāo)準(zhǔn),即對(duì)RFID、條形碼或傳感器等數(shù)據(jù)采集技術(shù)的符號(hào)識(shí)別碼、數(shù)據(jù)載體標(biāo)識(shí)符、應(yīng)用標(biāo)識(shí)符以及各種唯一標(biāo)識(shí)符等進(jìn)行定義。

(2)數(shù)據(jù)傳輸:利用閱讀器與標(biāo)簽之間的空中接口以及閱讀器之間構(gòu)成的有線或無線網(wǎng)絡(luò)把采集到的原始數(shù)據(jù)傳遞給中間件。數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容是空中接口標(biāo)準(zhǔn)以及閱讀器協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

空中接口標(biāo)準(zhǔn)是研究閱讀器與標(biāo)簽中間無線通信參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了介質(zhì)訪問控制層標(biāo)簽和閱讀器的兼容性、物理接口、信息安全、防碰撞協(xié)議等問題?？罩薪涌趨f(xié)議主要包括ISO18000-6B和EPC C1 G2兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于汽車制造企業(yè)來說,現(xiàn)有空中接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)必須在用戶數(shù)據(jù)區(qū)容量、標(biāo)簽設(shè)計(jì)及封裝工藝方面不斷優(yōu)化才能保證特定應(yīng)用要求。

閱讀器協(xié)議規(guī)定了閱讀器與標(biāo)簽之間邏輯內(nèi)存與物理內(nèi)存的映射規(guī)則,以提高標(biāo)簽的識(shí)別速率和準(zhǔn)確性。汽車制造企業(yè)由于生產(chǎn)節(jié)拍的要求,對(duì)于標(biāo)簽的識(shí)別準(zhǔn)確率和響應(yīng)時(shí)間具有苛刻的要求,因此需要對(duì)原映射規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化。

4.5 集成層標(biāo)準(zhǔn)

RFID中間件至少包括邊緣層和集成層兩個(gè)層次。本文所指的集成層是針對(duì)RFID系統(tǒng)架構(gòu)而言的,特指RFID中間件處理原始數(shù)據(jù)并與其他管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成的全過程。中間件的處理流程大致為:設(shè)備管理模塊識(shí)別從閱讀器流入的數(shù)據(jù),經(jīng)事件過濾、事件聚合等事件處理環(huán)節(jié)提取出有用信息并轉(zhuǎn)化成應(yīng)用系統(tǒng)所需格式,保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中為應(yīng)用層服務(wù)。

(1)設(shè)備管理:此標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)物理層設(shè)備接口的描述實(shí)現(xiàn)對(duì)所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(閱讀器、傳感器、條碼掃描槍等)的配置、監(jiān)控和管理?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要是EPCglobal的LLRP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

(2)事件管理:從物理層設(shè)備傳過來的大量數(shù)據(jù)流需要進(jìn)行隊(duì)列管理、事件過濾、事件聚合、轉(zhuǎn)化,此標(biāo)準(zhǔn)用來定義、描述和規(guī)范數(shù)據(jù)流的具體處理機(jī)制、方法和流程。

(3)數(shù)據(jù)交換格式:此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽內(nèi)電子代碼與實(shí)際產(chǎn)品信息相關(guān)聯(lián)的機(jī)制以及數(shù)據(jù)交換、存儲(chǔ)的格式標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際應(yīng)用中,需制定標(biāo)簽數(shù)據(jù)與條形碼、傳感器數(shù)據(jù)、企業(yè)其他EDI、企業(yè)合作伙伴之間信息進(jìn)行融合和交換的標(biāo)準(zhǔn)。此類現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要以EPC global的信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)為主,主要包括ONS標(biāo)準(zhǔn)和PM L標(biāo)準(zhǔn)。

(4)通信協(xié)議:此類標(biāo)準(zhǔn)用于描述閱讀器、條形碼、傳感器與應(yīng)用程序之間的交互接口協(xié)議,主要包括應(yīng)用程序與物理設(shè)備之間的請(qǐng)求、響應(yīng)等命令操作?，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要是A LE協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

4.6 應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用層作為最高層,用戶可直接利用后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)企業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行操作和管理。

(1)體系結(jié)構(gòu):描述系統(tǒng)與其要素或各要素之間的關(guān)系,指導(dǎo)軟件系統(tǒng)要素的選擇、設(shè)計(jì)及其發(fā)展。應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)比較穩(wěn)定,并與現(xiàn)有各類其他系統(tǒng)保持統(tǒng)一,便于制造系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建,同時(shí)還應(yīng)保持面向特定環(huán)節(jié)應(yīng)用的靈活性。

(2)功能描述:此標(biāo)準(zhǔn)描述了RFID應(yīng)用系統(tǒng)的功能。對(duì)于汽車制造企業(yè)來說,RFID的功能根據(jù)具體應(yīng)用領(lǐng)域可分為倉(cāng)儲(chǔ)管理、物料配送管理、人員管理、生產(chǎn)任務(wù)及進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、資產(chǎn)管理、供應(yīng)鏈物流管理、供應(yīng)商管理、維修服務(wù)管理、產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理等。

(3)服務(wù)接口:應(yīng)用程序通過響應(yīng)用戶服務(wù)請(qǐng)求并完成相應(yīng)服務(wù),實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車制造企業(yè)業(yè)務(wù)、活動(dòng)的管理和控制。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了實(shí)現(xiàn)信息共享和無縫集成的信息交換協(xié)議以及一套用于描述和設(shè)計(jì)各類服務(wù)接口的方法[7]。

(4)測(cè)評(píng)規(guī)范:此類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)的功能、性能測(cè)試等方面提出了詳細(xì)要求。在具體測(cè)評(píng)過程中,需利用規(guī)范的測(cè)評(píng)方法判定系統(tǒng)是否符合應(yīng)用的要求,并做出相應(yīng)優(yōu)化完善,保證系統(tǒng)的順利實(shí)施。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)汽車制造企業(yè)RFID系統(tǒng)實(shí)際需求的分析,建立了RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系框架,詳細(xì)描述了各類標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容。就RFID基礎(chǔ)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究和制定方面,目前國(guó)外已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)內(nèi),在面向行業(yè)的RFID應(yīng)用特別是汽車制造企業(yè)應(yīng)用來說,國(guó)內(nèi)外并無明顯差距。因此,從RFID應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的研究和實(shí)施策略來說,當(dāng)前應(yīng)優(yōu)先制定編碼標(biāo)準(zhǔn)、RFID應(yīng)用規(guī)范和汽車生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特性規(guī)范等急需標(biāo)準(zhǔn)并不斷完善,只有這樣才能掌握汽車行業(yè)的RFID話語(yǔ)權(quán)。

[1] 王江,趙樹寬,呂朋.基于信息技術(shù)應(yīng)用的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析[J].情報(bào)科學(xué),2009,27(4):598-601.

[2] 王永靖,劉飛,王琦峰.面向綠色制造的汽車制造企業(yè)信息系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國(guó)機(jī)械工程,2009,20(7):832-837.

[3] Trappey CV,Trappey A JC,Lin G Y P,et al.Business and Logistics Hub Integration to Facilitate Global Supply Chain Linkage[J].Journal of Engineering Manufacture,2007,221(7):1221-1233.

[4] 曹振新.混流汽車總裝過程的物料協(xié)同配送與管理信息系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2008,30(12):25-29.

[5] Mánik D,Tóth Phd L,D?br?ssy P.Analysis of RFId Application through an Automotive Supp lier's Production Processes[C]//ISCIII'07:3rd International Symposium on Computational Intelligence and Intelligent Informatics.Agadir,2007:177-181.

[6] Gauk ler G M,HausmanW H.RFID in Mixed-model Automotive Assembly Operations:Process and Quality Cost Savings[J].IIE Transactions,2008,40(11):1083-1096.

[7] 黎曉東,王金友,郝淑芬.網(wǎng)絡(luò)化制造標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].中國(guó)機(jī)械工程,2004,15(19):1750-1755.

[8] 張有光,杜萬,張秀春,等.關(guān)于制定我國(guó) RFID標(biāo)準(zhǔn)體系框架的基本思路探討[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2006(3):51-52.

[9] 中國(guó)科技部.中國(guó)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)政策白皮書[R].北京:中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部,2006.

[10] 張有光,杜萬,張秀春,等.全球三大 RFID標(biāo)準(zhǔn)體系比較分析[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2006(3):61-63.

[11] 張有光,唐長(zhǎng)虹.ISO/IEC RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概述[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化,2008(3):23-26.

[12] Zhang Ting,Xiong Zhang,Ouyang Yuanxin.A Framework of Networked RFID System Supporting Location Tracking[C]//2006 Second IEEE and IFIP International Conference in Central Asia on Internet.Tashkent,2007:1-4.

[13] 呂現(xiàn)朋,劉翀,劉禹,等.RFID制造業(yè)仿真部署平臺(tái)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2010,22(3):601-605.

App lication Standard Architecture of RFID in Automotive Manufacturing Enterp rises

LiWenchuan1Wang Xu1Luo Zhiyong2
1.Chongqing U niversity,Chongqing,400030
2.Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing,400065

The role of app lication standard architecture was described and the research status of RFID standard w as discessed.App lication requirements of RFID application standard architecture in automotive manufacturing enterprises were put forward from two points of view-enterprise internal and supply chain.The app lication standard architecture composed of basic standard,general standard,physical layer standard,collection layer standard,integration layer standard and app lication layer standard was constructed based on four-layer system structure of RFID system and detailed.The research can offer basic platform for RFID imp lementation in automotivemanufacturing enterprises.

app lication standard architecture;standard;automotivemanufacturing enterprise;radio frequency identification(RFID)

U468;T652.4

1004—132X(2011)05—0513—06

2010—05—14

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2006A A04A 123);重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(CSTC,2008BB2173);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(CDJSK100043)

(編輯 袁興玲)

李文川,男,1983年生。重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院博士研究生。研究方向?yàn)橹圃煜到y(tǒng)工程。王 旭,女,1963年生。重慶大學(xué)貿(mào)易與行政學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。羅志勇,男,1969年生。重慶郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院副教授。