鄭雷 鄭學(xué)峰

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，汽車(chē)制造企業(yè)需要對(duì)不斷變化的市場(chǎng)做出迅速的響應(yīng)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品在保證質(zhì)量的同時(shí)，還要滿(mǎn)足顧客的個(gè)性化需求。所以，一條生產(chǎn)線(xiàn)需要滿(mǎn)足多種車(chē)型配置共線(xiàn)生產(chǎn)，而不同車(chē)型配置的托盤(pán)與主線(xiàn)匹配的問(wèn)題急需解決。本文介紹一種基于RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同車(chē)型共線(xiàn)生產(chǎn)時(shí)托盤(pán)自動(dòng)匹配的方案設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的智能管理和有效防止誤操作有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：RFID；智能被動(dòng)；托盤(pán)自動(dòng)匹配；生產(chǎn)線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U468.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）04-0167-03

Abstract：With the increasingly fierce competition in the domestic automobile market，the automobile manufacturing enterprises need to respond quickly to the changing market. The products should guarantee the quality as well as meet the individualized demand. Therefore，a production line needs to meet a variety of vehicle production，and the matching problem of pallet to the main line is urgently needed to solve. This paper introduces a design of automatic matching of pallet based on RFID technology. It has important practical significance for intelligent management of auto production line and effective prevention of misoperation.

Keywords：RFID；intelligent passive；pallet automatic matching；production line

0 引 言

在汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中，針對(duì)不同車(chē)型共線(xiàn)生產(chǎn)的問(wèn)題，需要使用不同類(lèi)型的托盤(pán)將不同的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱輸送給主線(xiàn)進(jìn)行裝配。所以，需要對(duì)托盤(pán)進(jìn)行有效地識(shí)別和控制，這就意味著需要將“智能”嵌入到每一個(gè)托盤(pán)中，并且提供一種有效的、低成本的通訊方式，而RFID技術(shù)的出現(xiàn)正好滿(mǎn)足了這一需求。

1 RFID介紹

1.1 RFID的組成

RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，并獲取相關(guān)信息，識(shí)別的工作不需要人工干預(yù)。作為一種簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)，RFID系統(tǒng)有兩個(gè)基本器件，一個(gè)是讀寫(xiě)器，另一個(gè)是標(biāo)簽。其基本工作原理是：讀寫(xiě)器以廣播的方式連續(xù)向周?chē)l(fā)送攜帶能量的基準(zhǔn)信號(hào)，感應(yīng)到能量的標(biāo)簽通過(guò)調(diào)制電路信號(hào)，以反射的方式向閱讀器返回自身攜帶的數(shù)據(jù)，閱讀器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并傳送給主機(jī)進(jìn)行處理。通常，一套R(shí)FID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、天線(xiàn)、讀寫(xiě)器以及用于信息存儲(chǔ)、信息處理的上位機(jī)等幾部分組成，如圖1所示。

1.2 RFID的特點(diǎn)

通過(guò)上述方式，RFID系統(tǒng)能夠提供有效的身份信息（Identity）和地址信息（Location）。相比其他智能系統(tǒng)，RFID系統(tǒng)具有如下的鮮明特點(diǎn)：

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸式的快速自動(dòng)識(shí)別；

（2）標(biāo)簽內(nèi)能夠永久儲(chǔ)存一定大小的數(shù)據(jù)；

（3）標(biāo)簽內(nèi)含有一定數(shù)目的邏輯門(mén)，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯處理；

（4）標(biāo)簽具有普通無(wú)線(xiàn)設(shè)備的物理屬性；

（5）標(biāo)簽成本低廉，可以大量部署。

根據(jù)RFID的這些特點(diǎn)，我們可以將電子標(biāo)簽安置于托盤(pán)中，使用RFID讀寫(xiě)器通過(guò)天線(xiàn)讀取托盤(pán)信息，使托盤(pán)“智能被動(dòng)”，將托盤(pán)信息收集到上位機(jī)，通過(guò)PLC進(jìn)行邏輯控制，從而實(shí)現(xiàn)托盤(pán)的自動(dòng)化匹配。

2 托盤(pán)自動(dòng)匹配系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件配置

RFID通過(guò)硬件組態(tài)的方式組入PLC系統(tǒng)，如圖2所示。

2.2 分配對(duì)應(yīng)的輸入輸出字節(jié)

RFID標(biāo)簽信息如圖3所示。

2.3 托盤(pán)自動(dòng)入庫(kù)、出庫(kù)

RFID讀取托盤(pán)標(biāo)簽信息，根據(jù)標(biāo)簽信息將托盤(pán)歸類(lèi)入庫(kù)。當(dāng)新的生產(chǎn)隊(duì)列生成以后，根據(jù)下一個(gè)產(chǎn)品所需要的托盤(pán)類(lèi)型，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)類(lèi)型的托盤(pán)出庫(kù)，托盤(pán)出庫(kù)時(shí)，RFID會(huì)再次掃描托盤(pán)，將出庫(kù)的托盤(pán)類(lèi)型與主線(xiàn)裝配所需的托盤(pán)類(lèi)型比較，比較結(jié)果一致則放行，形成二次校驗(yàn)，避免出錯(cuò)。出庫(kù)的托盤(pán)進(jìn)入排序隊(duì)列如表1所示。

其過(guò)程可以歸納為：

（1）RFID讀取托盤(pán)標(biāo)簽，將托盤(pán)分類(lèi)入庫(kù)；

（2）PC機(jī)產(chǎn)生新的生產(chǎn)隊(duì)列，并將所需的托盤(pán)類(lèi)型信息發(fā)送給PLC；

（3）PLC選擇對(duì)應(yīng)的托盤(pán)出庫(kù)；

（4）托盤(pán)出庫(kù)后RFID再次掃描托盤(pán)，校對(duì)信息；

（5）校對(duì)后托盤(pán)出庫(kù)，進(jìn)入排序隊(duì)列。

2.4 生產(chǎn)隊(duì)列出現(xiàn)錯(cuò)亂時(shí)托盤(pán)的自動(dòng)匹配

如表2所示，生產(chǎn)隊(duì)列一旦生成，對(duì)應(yīng)的托盤(pán)類(lèi)型隊(duì)列也就產(chǎn)生。通常生產(chǎn)隊(duì)列生成以后，不會(huì)隨意變動(dòng)。因?yàn)檎麄€(gè)生產(chǎn)線(xiàn)都是依據(jù)該生產(chǎn)隊(duì)列進(jìn)行相關(guān)配件的供給。一旦生產(chǎn)隊(duì)列錯(cuò)亂，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的匹配及正常生產(chǎn)都會(huì)產(chǎn)生較大影響。對(duì)于托盤(pán)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)隊(duì)列的變動(dòng)意味著之前根據(jù)生產(chǎn)隊(duì)列生成的托盤(pán)隊(duì)列都需要改變，而且，托盤(pán)隊(duì)列通常有幾十個(gè)，甚至上百個(gè)，重新排序?qū)⒑馁M(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。所以，生產(chǎn)隊(duì)列的變動(dòng)對(duì)于托盤(pán)排序來(lái)說(shuō)，影響是巨大的，但是生產(chǎn)隊(duì)列的變動(dòng)在實(shí)際生產(chǎn)中是不可避免的，比如：

（1）缺陷產(chǎn)品導(dǎo)致報(bào)廢；

（2）特殊情況需要在生產(chǎn)隊(duì)列中新加入產(chǎn)品；

（3）人為的放行失誤導(dǎo)致生產(chǎn)序列錯(cuò)誤；

（4）排序系統(tǒng)的錯(cuò)亂等。

發(fā)生托盤(pán)類(lèi)型與產(chǎn)品所需托盤(pán)類(lèi)型不匹配時(shí)，如果沒(méi)有RFID讀取此時(shí)排序內(nèi)的托盤(pán)類(lèi)型，那么，排序內(nèi)的托盤(pán)將全部反庫(kù)，重新根據(jù)生產(chǎn)隊(duì)列出庫(kù)相應(yīng)的托盤(pán)。

這種做法的缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)，因?yàn)闊o(wú)法獲取排序內(nèi)的托盤(pán)類(lèi)型信息，出現(xiàn)排序錯(cuò)亂時(shí)，會(huì)默認(rèn)所有托盤(pán)全部反庫(kù)，再重新出庫(kù)。在托盤(pán)數(shù)量較多的情況下，等待托盤(pán)反庫(kù)時(shí)間加上托盤(pán)重新出庫(kù)時(shí)間會(huì)使整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)癱瘓。

如在每個(gè)托盤(pán)下加裝RIFD標(biāo)簽，當(dāng)發(fā)生托盤(pán)排序錯(cuò)亂時(shí)，通過(guò)RFID讀取當(dāng)前排序中的托盤(pán)信息，根據(jù)托盤(pán)類(lèi)型，通過(guò)算法實(shí)現(xiàn)托盤(pán)的自動(dòng)匹配，無(wú)需所有托盤(pán)全部反庫(kù)，而是將與生產(chǎn)序列相匹配的托盤(pán)上線(xiàn)，不匹配的反庫(kù)，確保排序內(nèi)托盤(pán)的有效利用，減少生產(chǎn)線(xiàn)的停產(chǎn)時(shí)間。

如表2所示，在生產(chǎn)工位1，出現(xiàn)了托盤(pán)類(lèi)型是B，但所需托盤(pán)類(lèi)型是A的情況，如果采用托盤(pán)自動(dòng)匹配，則B托盤(pán)反庫(kù)，下一個(gè)A托盤(pán)繼續(xù)裝配，無(wú)需回庫(kù)。后面的托盤(pán)以此類(lèi)推，與下一個(gè)生產(chǎn)隊(duì)列匹配的直接上線(xiàn)，否則反庫(kù)，灰色標(biāo)注為不受影響的生產(chǎn)隊(duì)列。同時(shí)，出庫(kù)系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)隊(duì)列，確定下一個(gè)出庫(kù)托盤(pán)類(lèi)型，在出現(xiàn)托盤(pán)與生產(chǎn)隊(duì)列不匹配的情況時(shí)，運(yùn)用托盤(pán)自動(dòng)匹配校驗(yàn)，有效減少停線(xiàn)時(shí)間。

通過(guò)對(duì)托盤(pán)標(biāo)簽的讀取，就可以根據(jù)生產(chǎn)需要控制托盤(pán)的動(dòng)作，即使生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)一些偶然因素（如生產(chǎn)隊(duì)列錯(cuò)亂），都可以通過(guò)事前設(shè)定好的程序來(lái)應(yīng)對(duì)，整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，糾錯(cuò)自動(dòng)化。

3 結(jié) 論

RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)得到越來(lái)越廣泛的使用，物體通過(guò)自身標(biāo)簽被讀寫(xiě)的方式“被智能”化，托盤(pán)標(biāo)簽信息被讀寫(xiě)，上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)，而我們可以根據(jù)需要對(duì)托盤(pán)的動(dòng)作進(jìn)行相關(guān)的編程與控制。而且，每個(gè)標(biāo)簽相當(dāng)于一個(gè)身份，我們?cè)僮鋈魏蝿?dòng)作之前，都可以通過(guò)讀寫(xiě)器讀寫(xiě)標(biāo)簽來(lái)驗(yàn)證這個(gè)身份，符合我們預(yù)設(shè)的進(jìn)行下一步動(dòng)作，否則，提出警告或觸發(fā)我們事先設(shè)定的流程，將自動(dòng)化生產(chǎn)的出錯(cuò)概率降到最低。

有了RFID，我們可以對(duì)物件進(jìn)行信息收集、追蹤、了解實(shí)時(shí)狀態(tài)，這種功能在物流管理方面已經(jīng)廣泛被運(yùn)用。本文提出的基于RFID技術(shù)托盤(pán)自動(dòng)匹配的思想，在其他自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用中也有著廣闊的推廣空間。

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作者簡(jiǎn)介：鄭雷（1989-），男，漢族，吉林人，就職于上海大眾，助理工程師，研究生在讀。研究方向：自動(dòng)控制、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)傳輸。