基于RFID技术的汽车总装制造执行系统设计与实现

3 RFID技术在汽车总装线上的应用方案

应用方案中共涉及到高频（13.56MHz）超高频（915MHz）两种不同类型的RFID标签，其中人员配备高频RFID标签，标签内存放员工ID和基本信息；每个零部件料箱中放置一枚高频RFID标签，标签内存放零部件号；每台车辆上放置一枚超高频RFID标签，标签内存放车辆唯一标识码（VIN码）。车辆标签采用胶磁封装，方便吸附于车体表面。

在车辆上线之前，工作人员将初始化的标签安装在车体前部引擎盖上表面。

生产线员工需在工位上的高频读卡器上刷卡，完成上岗认证，系统记录当前工位员工上岗状态信息。

在车辆上线前，工作人员扫描车身VIN条码，超高频读写器将VIN码信息写入其天线场强范围内的车辆RFID标签，后续工位通过读写车身RFID标签来完成生产线车辆监控和数据采集等工作。

在装配工位，超高频读写器读取车辆标签后，提示相应工位的零部件安装信息。工作人员安装相应零部件，并在高频读写器上刷相应零部件料箱中的高频RFID标签。系统获取相应车辆的部件安装信息和工作人员信息以备后期质量跟踪，系统向LES系统返回物料消耗信息，并刷新工位零部件安装信息提示，直至该工位所有应装部件全部安装完毕。在向生产线工位供货环节中，生产物流部门将零部件送达工位之后，系统更新零部件数量信息。

在下线工位，超高频读写器读取车辆标签，系统检查装配信息，工作人员取下RFID标签，循环使用。

4基于RFID技术的汽车总装制造执行系统

4.1系统功能模块

基于RFID技术的汽车总装制造执行系统功能模块主要分为车间生产管理、生产线可视化、RFID标签管理、车间人员管理等四个功能模块，具体功能结构如图1所示：

图1基于RFID技术的汽车总装制造执行系统功能模块图

车间人员管理：管理车间人员的基本信息，配置员工的工作岗位信息，为人员工作记录和车辆零部件数采等功能提供相关基础数据。

总装车间生产管理：在计划层面从ERP系统获取粗粒度生产计划，分解成为日生产计划，指导车间生产。在整车生产过程中对车辆的每一个装配步骤进行指导和监控，以规范整个生产流程，其中包括向装配工人提供装配作业指导，自动化整车装配和物料消耗数据采集，提供精确到零部件信息、装配人员信息、供应商信息的装配记录，向MES系统实时反馈工位物料的消耗数据。

生产线可视化：提供对生产线和车辆状态信息的实时反馈，有利于管理人员实时掌握生产情况。

RFID标签管理：负责人员标签的发放和管理，在车辆标签的循环使用中对标签进行发放和回收，并针对车辆标签进行资产管理。

4.2系统体系结构

本系统利用部署在车间服务器中的RFID软件中间件对车间读写器网络进行统一管理，有利于屏蔽RFID设备差异性、提高RFID读写器网络的稳定性和效率，且RFID设备不依赖工位终端，无需对工位终端进行特殊配置，方便部署。基于RFID技术的汽车总装制造执行系统结构如图2所示：

图2基于RFID技术的汽车总装制造执行系统体系结构图

4.3系统软件架构

本系统采用B/S架构，在J2EE开发环境下，结合Struts2、Hibernate、Spring、DWR等主流开源框架，具有良好的跨平台兼容性。基于RFID技术的汽车总装管理系统的软件架构如图3所示：

图3基于RFID技术的汽车总装制造执行系统软件架构如图

Struts框架是基于MVC（Model-View-Controller）模式的框架，主要采用JSP与Servlet技术实现。系统使用Struts框架整合Servlet、JSP、自定义标签和信息资源，完成系统对前台页面操作的响应。

系统采用Hibernate作为Java持久层解决方案，建立对象/关系映射，实现从关系型数据到对象型数据的转换。

DWR作为一种实现了Ajax交互能力的Web框架，可以把服务器端的任何Java对象公开为可以通过浏览器中的JavaScript访问的远程对象。本系统利用DWR框架实现正向和反向Ajax功能，将RFID处理模块所获取的数据实时推送至响应业务模块中，减少浏览器冗余请求，降低服务器压力，提高系统运行效率。

Spring框架是在J2EE的基础上实现的一个轻量级J2EE框架。本系统用它来为程序提供Bean的配置、AOP的支持、抽象事务支持，组织系统中的业务服务层、数据访问层对象，实现组件对象创建与使用之间的松耦合。

5结束语

据该系统在安徽某汽车生产企业总装生产线上的实际运行情况表明，基于RFID技术的汽车总装制造执行系统使得企业能够及时、准确的掌握生产线状态，提高生产效率，确实有利于MES系统和LES系统之间协同工作，为产品的质量跟踪提供精确的数据保障。