0  引言

　　目前汽車行業(yè)信息化程度良莠不齊，有些信息化程度很高，有些則剛剛處于起步狀態(tài)，有些甚至仍然沿用完全手工操作記錄的方式。但所有企業(yè)都希望能夠建立識別系統來幫助整個企業(yè)的管理提升到一定的水平，整個物流環(huán)節(jié)的效率能夠提高，差錯率能夠降低。雖然各個企業(yè)大都建立了自己的ERP系統，但每個企業(yè)都存在信息系統各自為政，信息孤島情況嚴重，而且信息化程度嚴重的不一致，我們國內企業(yè)的信息化狀況尤其落后?？墒敲總€企業(yè)對信息化建設的投入卻都是長期的，對識別系統建立的迫切性渴望性非常強烈。

　　汽車零部件工業(yè)是汽車工業(yè)的重要組成部分，是保證汽車工業(yè)長期穩(wěn)定發(fā)展的基礎。經過近幾年的發(fā)展，汽車配件配套市場達2000億元，維修市場達600億元。不僅形成了一定的經濟規(guī)模，汽車質量水平也有了很大提高。汽車零部件隨著汽車的國產化的帶動，初步形成比較完整成熟的零部件配套體系。

　　射頻識別技術（Radio Frequency Identification，縮寫RFID），射頻識別技術是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。從信息傳遞的基本原理來說，射頻識別技術在低頻段基于變壓器耦合模型（初級與次級之間的能量傳遞及信號傳遞），在高頻段基于雷達探測目標的空間耦合模型（雷達發(fā)射電磁波信號碰到目標后攜帶目標信息返回雷達接收機）。1948年哈里斯托克曼發(fā)表的“利用反射功率的通信”奠定了射頻識別射頻識別技術的理論基礎。。

　　隨著經濟一體化的快速發(fā)展，汽車工業(yè)開放程度越來越高，國內的汽車制造業(yè)面臨著巨大的經營壓力。汽車行業(yè)有些信息化程度很高，而有些仍沿用完全手工操作記錄的方式。雖然大部分企業(yè)都建立了自己的信息體系系統，但大都存在信息化程度嚴重不一致的情況。同時隨著汽車大批量的生產及使用，社會對于汽車工業(yè)發(fā)展的要求也將越來越高，所有企業(yè)都希望能夠建立識別系統使自己的管理水平得到提升，以提高效率、降低差錯率。汽車業(yè)必將會是RFID技術產生巨大影響的一個主要領域。

1 RFID系統的基本原理及分類

1.1 RFID系統基本原理

　　RFID（無線射頻識別）是近年來迅速發(fā)展的一種快速識別技術，通過對被識別物體的無接觸識別獲取資料信息，與傳統條形碼技術相比，具有數據容量大、無接觸識別、保存時間長、耐污適應惡劣環(huán)境等特點，被廣泛應用于各行業(yè)。

　　與其他行業(yè)相比，汽車廠商和零部件供應商面臨的壓力更大：一方面，他們需要不斷降低成本；另一方面，他們還要保證自己的產品符合該行業(yè)尤為嚴格的質量標準。近年來，汽車制造商在供應鏈管理系統上花費了他們大量的IT預算，目的是實現透明與靈活的供應鏈。RFID技術在物料與產品跟蹤上的作用，將對汽車供應鏈產生積極的影響，通過部署RFID系統，可實現供應鏈過程的可視化管理和制造過程的分布式控制。

　　典型的RFID自動識別系統由以下幾部分組成：數據載體，讀/寫單元和接口模塊，接口模塊以總線方式或串口通訊方式與PLC、PC等控制單元相連。

　　RFID的基本原理是利用空間電磁波的耦合或傳播實現對象信息的無接觸傳遞，以達到自動識別被標識對象，獲取標識對象相關信息的目的[3]。系統啟動時，由讀取器產生特定頻率的無線電信號，激發(fā)標簽內部晶片中的程序，進而產生射頻電波，并將記憶體中的識別碼（ID Code）傳回讀取器，經由計算機解碼后完成辨識功能。一套基本的RFID系統一般由兩部分組成：電子標簽（Tag）和閱讀器（Reader）[4]，如圖1所示。電子標簽和閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間耦合（交變磁場或電磁場），在耦合通道內，根據時序關系，實現能量的傳遞與數據的交換。為了更好地完成無線射頻識別技術的識讀功能，在較大型的RFID系統中，還需要用到中間件等附屬設備來完成對多讀頭識別系統的管理[5]。

1.2 RFID系統的分類

　　按照電子標簽獲取能量的方式，RFID系統分為有源系統和無源系統。

　　按照工作頻率的不同，RFID系統分為低頻（30 kHz～300 kHz）、高頻（3 MHz～30 MHz）、超高頻（300 MHz～3 GHz）和微波頻段（2.4 GHz～5 GHz）系統。

　　按照調制方式的不同，RFID系統可分為主動式、被動式和半主動式。主動式的RFID系統用自身的射頻能量主動地發(fā)送數據給閱讀器（讀頭），調制方式可為調幅、調頻或調相。被動式的RFID系統使用調制散射方式發(fā)射數據，它必須利用閱讀器的載波來調制自己的信號，此時讀頭可以確保只激活一定范圍內的射頻系統。半主動式的RFID系統也稱為電池支援式反向散射調制系統，它本身帶有電池但只起到對標簽內部數字電路供電的作用，標簽不通過自身能量主動發(fā)送數據，只有被閱讀器的能量“激活”時，才通過反向散射調制方式傳送自身數據。

2 RFID在汽車生產線中的應用

　　在企業(yè)車間現場建立統一中心數據庫，作為物品流通的信息平臺，以便于整體規(guī)范管理。在工業(yè)環(huán)節(jié)利用RFID技術為每一個在制品零部件賦予一個識別編號（ID），也就是該部件在信息網絡中的名字，通過RFID技術，將生產狀態(tài)，庫存情況映射到信息網絡中，登記在現場中心數據庫里，在傳送到信息體系中（如ERP，MRP）等

　　將RFID技術應用于生產線監(jiān)控，可以實現自動控制和檢測，節(jié)約成本。RFID標簽可以標識每1件產品，通過應用程序記錄每1件產品的原料和來源、生產線位置、生產過程和庫存狀況等信息，為企業(yè)更好地管理生產和調整庫存等提供有效的依據。

　　汽車制造業(yè)原本就是典型的多工種、多工藝、多物料的大規(guī)模生產過程，如今隨著個性化汽車的發(fā)展（購買者可以對汽車進行定制），幾乎每1輛汽車都會有一些個性化的地方，因此，有必要在生產的全過程中應用RFID技術實現透明化。汽車產業(yè)鏈可簡單劃分為零件制造、整車裝配與售后服務3個基本環(huán)節(jié)，目前RFID技術主要應用于零件制造和整車裝配環(huán)節(jié)。無論是零件生產廠還是整車裝配廠，僅由人工管理數量龐大的零部件和復雜、眾多的制造流程，不但容易出錯而且無法從源頭上快速提高各流程的運作效率。

2.1 RFID在汽車焊接生產線的應用

　　在早期汽車車體焊接生產線上，大多使用人工方式，看書面操作說明書一步接一步地操作，很容易發(fā)生人為錯誤。后來逐漸改用條形碼標簽來管理，雖然降低了人為出錯率，但經常因為生產現場的粉塵、高溫振動、油污等影響而發(fā)生識別錯誤。再遇到帶有罩子的情況時，無論是條形碼標簽還是人工也都不能放心使用。RFID在汽車焊接生產線應用示意圖如圖2所示[6]。

　　圖2中，選擇耐高溫、防粉塵、防金屬、防磁場、可重復使用的有源封裝標簽，通過自動識別作業(yè)來監(jiān)控焊接生產線作業(yè)?？蓪⒉僮髦甘拘畔ⅲㄜ嚪N信息、焊接指示信息、程序等）存儲在目標托盤中，天線為了避開人和機器的影響可設置在焊接生產線較高的地方，由于RFID標簽的強抗污染能力和強耐久性，大大減少了識別錯誤并且可以有效提高內部供應鏈的可視化程度。

2.2 RFID在汽車涂裝生產線的應用

　　汽車涂裝生產線的工藝過程繁多復雜、車型變化大、生產靈活性大，而汽車涂裝的目的在于使銷售的每1輛車讓消費者看起來都更加完美。因而，車間生產線的各個工藝環(huán)節(jié)都必須具備非常高的自動化水平和質量監(jiān)控系統。所以，在生產線自動控制系統的車身識別系統中采用RFID技術，可以對生產過程中各類現場數據的統計、狀態(tài)監(jiān)控以及質量檢測等信息進行實時采集，及時送至生產控制中心。

　　在汽車涂裝生產線上，輸送設備為滑撬輸送機，如圖3所示，在每1個載有汽車車身的滑撬上都安裝有1個耐溫達240℃的RFID無源標簽，在整個生產流程中，這個標簽隨工件運行，形成了1個隨車身移動的數據，成為1個隨身攜帶數據的“智能車體”。根據生產工藝及管理的不同需要，可在涂裝車間出入口處、工件物流的分岔處、重要的工藝過程（如噴漆室、烘干室、存儲區(qū)等）入口處設置現場讀寫站。每個現場讀寫站都可以完成滑撬、車身信息和噴涂顏色及次數的寫入，同時把信息送入控制中心。

　　RFID技術結合光纖以太網及現場總線可以構成一個復雜的自動控制系統，實現汽車涂裝生產線的柔性生產，提高汽車車身生產的自動化水平和適應不同品種生產的靈活性，使系統具有很好的可靠性和容錯能力。

2.3 RFID在汽車總裝生產線的應用

　　總裝車間作為汽車整車生產的環(huán)節(jié)，涉及零部件眾多、工序繁多，對保證汽車質量和生產進度起著重要作用，任何裝配工序的中斷就意味著作業(yè)的耽誤。在總裝生產線上，特別是在采用JIT（Just In Time）準時制生產方式的流水線上，原材料與零部件必須準時送至工位，庫存與物料供給也必須配合車輛裝配進度。采用RFID技術之前，汽車制造廠是以人工方式，通過采用條形碼或紙制識別卡來實現對車輛裝配進度的實時追蹤與監(jiān)控，其缺點是條形碼和識別卡極其容易被毀壞、調換或丟失，從而造成生產作業(yè)出現錯誤操作。

　　以Ford汽車公司為例，其墨西哥工廠早在幾年前就開始采用RFID技術解決上述問題。該廠在組裝車輛的掛具上安裝可回收、可重復使用的RFID標簽，然后為每臺組裝車輛編制相應序號，用閱讀器將此序號寫入RFID標簽中，帶有汽車所需的詳細要求的標簽隨著裝配輸送帶運行。在每個工作點處合適的位置安裝閱讀器，以保證汽車在各個流水線位置處都毫無錯誤地完成裝配任務。當載有組裝車輛的掛具經過閱讀器時，閱讀器可自動獲取標簽中的信息并送至中央控制系統，該系統便做到了實時采集生產線上的生產數據、質量監(jiān)控數據等，然后傳送給物料管理、生產調度、質量保證以及其他相關部門。這樣就可同時實現對原材料供應、生產調度、質量監(jiān)控以及整車質量跟蹤等功能和有效避免人工操作的各種弊端。

3 RFID技術面臨的問題

　　RFID是一項新技術，其應用正處在快速發(fā)展之中并且有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。但也有其局限性，在推廣應用中遇到了不少挑戰(zhàn)，主要表現在以下幾個方面：

　?。?）成本問題。成本是制約RFID推向應用市場的巨大瓶頸之一：①作為RFID系統中的重要部件，不論是電子標簽還是閱讀器，其價格都比較昂貴。僅僅是標簽的單個成本就已達到了30～60美分，一些低價位的商品無法采用的RFID標簽；②完整的RFID系統還需要其他硬件和軟件的支持，終安裝1臺RFID識讀裝置的成本不會低于10萬美元，而整個系統未來的維護費用還將占有不小的比例；③一個復雜的射頻識別系統肯定會影響現有的業(yè)務流程，必將要求相應的人員培訓和業(yè)務流程重組，其服務成本也需要考慮。

　　因此，如何降低成本成為RFID技術被廣泛應用的關鍵因素之一。降低成本首先考慮整個標簽供應鏈，包括標簽芯片的成本、標簽天線的成本、標簽封裝以及標簽印刷的成本。在滿足功能和性能的前提下，努力降低芯片面積是降低芯片成本的關鍵，采用先進的制造工藝，優(yōu)化芯片的設計很重要。在標簽天線的制造方面，目前有銅腐蝕方法和導電銀漿的印刷方法，都需要從成本降低的角度加以改進和提高。

　?。?）技術標準。技術標準是RFID標準體系中基本的組成部分，標準化是推動產品廣泛獲得市場的必要措施。但射頻識別讀取機與標簽的技術仍未見其有統一的標準，因此無法一體化使用；閱讀器與電子標簽通信的無線電頻率使用不規(guī)范；標簽上的芯片性能、存儲器存儲協議與天線設計約定等，也都沒有統一標準。在今后一段時間內，技術標準問題仍將繼續(xù)阻礙RFID在我國的推廣。

　?。?）隱私與安全問題。將來隨著RFID的大規(guī)模應用，在射頻識別實施過程中，隱私和安全必將成為普遍關注的問題。目前的無源RFID系統沒有讀寫能力，所以無法使用密匙驗證方法來進行身份驗證，如果標簽是有源的，并且會收到不斷變化的驗證密鑰，那將會大大提高其安全性，不過這又會增加其成本。因此，目前的RFID技術要想在對信息有保密要求的領域展開應用還需要加強研究。

　?。?）電磁環(huán)境問題。RFID應用的電磁環(huán)境是一個開放的電磁環(huán)境，對開放電磁環(huán)境的復雜性認識不足，缺乏足夠的依據和指導。特別是對于相對較復雜的汽車工業(yè)生產現場，例如焊裝工藝生產線，焊接設備在焊接過程中的電磁干擾發(fā)射不僅會對電網造成污染，而且，對連接在同一電網中的用電設備造成影響和損壞，對設備品質、網絡通信和信號傳輸也都是重大的考驗。此外，因為RFID技術還處在發(fā)展過程中，其測試方法尚未形成規(guī)范，遠距離RFID系統面臨的電磁環(huán)境問題尤其突出。

4  結束語

　　RFID技術在汽車生產線中的應用，有著其他技術無法比擬的優(yōu)勢，非接觸式自動獲取數據并且可承受惡劣工作環(huán)境，這就保證了其優(yōu)點是配置靈活、響應速度快、對系統通信的要求低，使生產廠能準確采集相關數據并進行在線分析和處理，實現汽車生產線的自動實時追蹤和有效監(jiān)控，提高了生產效率。相信隨著RFID技術的不斷發(fā)展和應用系統的推廣普及，RFID技術在性能方面必將會有較大提高，成本也將逐步降低，從而安全隱患也將得到緩解。RFID技術必將成為汽車信息化制造與汽車信息化管理的主流，從而推動汽車產業(yè)的發(fā)展。