- 物聯(lián)網(wǎng)與智能制造
- 楊建軍
- 17字
- 2021-03-04 18:52:35
第5章
物聯(lián)網(wǎng)在智能制造中的技術(shù)應(yīng)用
5.1 感知技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用
5.1.1 概念與內(nèi)涵
智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期,實現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造,是在現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、擬人化智能技術(shù)等先進技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過智能化的感知、人機交互、決策和執(zhí)行技術(shù),實現(xiàn)設(shè)計過程智能化、制造過程智能化和制造裝備智能化等,如圖5.1所示。

圖5.1 智能制造研究范圍
感知層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分,負(fù)責(zé)身份識別和信息采集功能。它由多種傳感器、多媒體采集設(shè)備、身份識別設(shè)備(RFID標(biāo)簽和讀寫器、各類傳感器、攝像頭、GPS、二維碼標(biāo)簽和識讀器等基本標(biāo)識和傳感器件組成)以及感應(yīng)器組成的網(wǎng)絡(luò)(如RFID網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)),將物理世界中各式各樣的相關(guān)數(shù)據(jù)和物理信息收集起來,如圖5.2所示。感知層主要涉及無線傳感網(wǎng)、嵌入式和GPS定位等技術(shù),從而實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的信息采集。

圖5.2 智能制造關(guān)鍵技術(shù):感知技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)感知層作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最前端,負(fù)責(zé)信息的采集和身份識別,對有效實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)上層架構(gòu)起著決定性的作用,因此感知層的相關(guān)技術(shù)研究成為該領(lǐng)域的研究熱點。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)感知層的共同特征和技術(shù)需求,可以將感知層關(guān)鍵技術(shù)分為以下幾類。
1. 物理層
物理層位于物聯(lián)網(wǎng)感知層的最底層,為感知設(shè)備之間的物理連接提供傳輸媒介和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā8鶕?jù)感知層中應(yīng)用層不同的需求,具體的物理層技術(shù)千差萬別,一般來講包含信號收發(fā)頻率、調(diào)制方式,短距離數(shù)據(jù)傳輸,長距離數(shù)據(jù)傳輸,低速率傳輸和高速率傳輸?shù)燃夹g(shù)。感知層設(shè)備的連接既可以通過有線方式也可以通過無線方式。現(xiàn)有的有線、無線通信技術(shù)有很多都比較成熟,包括RS-232、RS-423、RS-422、CAN、HFC、PLC等有線通信標(biāo)準(zhǔn)和藍牙、WLAN、IEEE 802.15.3、IEEE 802.15.4等無線標(biāo)準(zhǔn)。
2. MAC層
MAC層用來保證感知層設(shè)備之間的邏輯連接,通過尋址和信道接入控制實現(xiàn)設(shè)備間通信。針對物聯(lián)網(wǎng)感知層中的無線設(shè)備,MAC協(xié)議用來決定無線信道的使用方式,將有限的無線資源分配給感知層設(shè)備,用來構(gòu)建感知層的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。另外,物聯(lián)網(wǎng)感知層設(shè)備往往會受到能量、通信能力、計算能力等多重限制,因此MAC技術(shù)需要具有較高的能效性和較少的數(shù)據(jù)傳輸冗余。針對物聯(lián)網(wǎng)感知層,MAC層中關(guān)鍵技術(shù)也包含很多方面,如信道接入控制技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)、設(shè)備睡眠調(diào)度技術(shù)、流量和差錯控制技術(shù)等,針對不同的感知層應(yīng)用,多種MAC層關(guān)鍵技術(shù)還需要具體考慮在節(jié)約能量、可擴展性和網(wǎng)絡(luò)效率等方面的性能。
3. 網(wǎng)絡(luò)層
感知層的網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)負(fù)責(zé)路由生成和路由選擇,進一步管理感知網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信,將數(shù)據(jù)設(shè)法從感知層設(shè)備源端經(jīng)過若干個中間節(jié)點傳送到目的端。考慮到感知層的實際應(yīng)用需求和頻譜、能量、信道等資源的限制,網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)需要包括路由策略、網(wǎng)絡(luò)信息的子配置、點到點的數(shù)據(jù)單元傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)地址和物理地址間的地址解析、感知層設(shè)備和網(wǎng)關(guān)的時間同步和定位技術(shù)等。主干網(wǎng)接入層技術(shù)無論是網(wǎng)絡(luò)間通信還是與人的交互,物聯(lián)網(wǎng)感知層都需要接入通信主干網(wǎng)實現(xiàn)具體的上層應(yīng)用,按照使用的接入方式的不同,可以分為有線接入和無線接入方式,因此主干網(wǎng)接入層技術(shù)實現(xiàn)與主干網(wǎng)的互聯(lián)、規(guī)定網(wǎng)關(guān)發(fā)送接收和應(yīng)用程序的接口等。
制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級將推動在產(chǎn)品、設(shè)備、流程、服務(wù)中物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)應(yīng)用,終端產(chǎn)品以微處理+連接芯片為底層元器件架構(gòu),芯片、通信技術(shù)、智能傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動其感知和連接能力不斷提升;而物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將使感知能力融入物理設(shè)施中,從而帶動高速、移動、安全、泛在的新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),以及能源、交通等重要行業(yè)設(shè)施的智能化改造。
5.1.2 技術(shù)特征
1. 自動識別技術(shù)
自動識別技術(shù)是將信息數(shù)據(jù)自動識讀,自動輸入計算機的重要手段。它是一種以計算機技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)。根據(jù)自動識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和具體特征,可以將自動識別技術(shù)分為條形碼識別、射頻識別、生物識別、圖像識別、光學(xué)字符識別和磁識別。這里主要介紹射頻識別技術(shù)和條形碼識別技術(shù)(二維條碼識別技術(shù))。
(1)射頻識別技術(shù)
無線射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)是一種非接觸的自動識別技術(shù),其基本原理是利用射頻信號或空間耦合(電感或電磁耦合)的傳輸特性,實現(xiàn)對物體或商品的自動識別。RFID技術(shù)與其他自動識別技術(shù)[條形碼技術(shù)、光學(xué)識別和生物識別技術(shù)(包括虹膜、面部、聲音和指紋)]相比,具有抗干擾能力強、信息量大、非視覺范圍讀寫和壽命長等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于物流、供應(yīng)鏈、動物和車輛識別、門禁系統(tǒng)、圖書管理、自動收費和生產(chǎn)制造等領(lǐng)域。
隨著社會信息化程度日益提高,科學(xué)技術(shù)不斷進步,人們對工作效率和自動化程度的要求也越來越高。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通信和計算機技術(shù)相結(jié)合,可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品的跟蹤與信息共享。將其應(yīng)用于物流、制造和公共信息服務(wù)等行業(yè),可大幅提高管理與運作效率,降低成本。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善、發(fā)展和成熟,產(chǎn)業(yè)將成為一個新興的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,成為國民經(jīng)濟增長的新亮點。
一般來說,射頻識別系統(tǒng)由標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾部分組成。標(biāo)簽是產(chǎn)品的載體,附著于可跟蹤的物品上,在全球范圍內(nèi)流通。讀寫器也稱為閱讀器,與信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連,是讀取標(biāo)簽中的產(chǎn)品序列號并將其輸入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)獲取該產(chǎn)品相應(yīng)信息的工具。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由本地網(wǎng)絡(luò)和全球互聯(lián)網(wǎng)組成,是實現(xiàn)信息管理和信息流通的功能模塊。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以在全球互聯(lián)網(wǎng)上,通過管理軟件或系統(tǒng)來實現(xiàn)全球性質(zhì)的“實物互聯(lián)”。
而RFID技術(shù)最大的優(yōu)點在于非接觸,在完成識別工作時無須人工干預(yù),適用于自動化系統(tǒng),概括起來,具有以下特點。
① 識別精度高,可快速準(zhǔn)確地識別物體。
② 采用無線電射頻,可以繞開障礙物,并透過外部材料讀取數(shù)據(jù),可工作于惡劣的環(huán)境中。
③ 可以同時對多個物體進行識讀。
④ 儲存的信息量大且信息可加密保存,是一般條形碼儲存信息量的幾十倍,甚至上百倍。
現(xiàn)在,超市里的零售商品大多采用條形碼技術(shù),在商品售出時,通過激光條碼識別器進行識別,條碼的數(shù)據(jù)在整個流通過程中只識別一次。而采用RFID系統(tǒng)后,標(biāo)簽不需要人工干預(yù)就可識別,且讀寫器只需極短時間就可以從標(biāo)簽中讀出與商品相關(guān)的數(shù)據(jù),有些讀寫器甚至可以每秒讀取多個標(biāo)簽的數(shù)據(jù),這比傳統(tǒng)條形碼的掃描方式要快得多。
(2)二維條碼識別技術(shù)
二維條碼從本質(zhì)上來說,是一種簡潔而廉價的信息存儲方式。在特定的編碼規(guī)則下,二維條碼技術(shù)可以將數(shù)字、文字和圖像等數(shù)據(jù)源壓縮成幾何圖形,而譯碼設(shè)備在讀取此圖形后,根據(jù)適當(dāng)?shù)淖g碼算法,可將此圖形還原成對應(yīng)的原始數(shù)據(jù)。區(qū)別于傳統(tǒng)的一維條碼,二維條碼是在二維方向上表示信息的條碼符號,因此其存儲容量比傳統(tǒng)的一維條碼有了飛躍性的提高,數(shù)千個字符能夠被存儲到一個郵戳大小的條碼符號中。
作為一種先進的自動識別技術(shù),二維條碼具有以下特點。
① 二維條碼的高密度性。二維條碼通過利用垂直方向的尺寸來提高條碼的信息密度。二維條碼可以表示數(shù)以千計字節(jié)的數(shù)據(jù)。人們可以把產(chǎn)品信息全部存儲在一個二維條碼中,要查看產(chǎn)品信息,只要用識讀設(shè)備掃描二維條碼即可,因此不需要事先建立數(shù)據(jù)庫,真正實現(xiàn)了用條碼對“物品”的描述。
② 二維條碼的糾錯功能。二維條碼引入錯誤糾正機制。這種糾錯機制使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時,照樣可以正確得到識讀。二維條碼的糾錯算法與人造衛(wèi)星和VCD等所用的糾錯算法相同。這種糾錯機制使得二維條碼成為一種安全可靠的信息存儲和識別的方法。
③ 二維條碼可以表示多種語言文字。多數(shù)二維條碼都具有字節(jié)表示模式,即提供了一種表示字節(jié)的機制。大家知道,不論哪種語言文字,它們在計算機中存儲時都以機內(nèi)碼的形式表現(xiàn),而機內(nèi)碼都是字節(jié)碼。這樣就可以設(shè)法將各種語言文字信息轉(zhuǎn)換成字節(jié),然后再將字節(jié)用二維條碼表示,從而為多種語言文字的條碼表示提供了一條前所未有的途徑。
④ 二維條碼可表示圖像數(shù)據(jù)。既然二維條碼可以表示字節(jié)數(shù)據(jù),而圖像多以字節(jié)形式存儲,因此使圖像(如照片、指紋等)的條碼表示成為可能。
⑤ 二維條碼可引入加密機制。加密機制的引入是二維條碼的又一優(yōu)點。例如,用二維條碼表示照片時,可以先用一定的加密算法將圖像信息加密,然后再用二維條碼表示。在識別二維條碼時,再加以一定的解密算法,就可以恢復(fù)所表示的照片。這樣便可以防止各種證件、卡片等的偽造。
2. 傳感器技術(shù)
傳感器涉及國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域,是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一,直接關(guān)系到國防、經(jīng)濟和社會安全。作為該產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),傳感器技術(shù)及傳感器產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位日益凸顯。當(dāng)前,機器人、智能制造、智能交通、智慧城市及可穿戴技術(shù)正在迅速發(fā)展,對傳感器需求廣泛,要求傳感器具備微型化、集成化、智能化、低功耗等特點,微—納技術(shù)、數(shù)字補償技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、多功能復(fù)合技術(shù)進一步發(fā)展,新原理、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn),新結(jié)構(gòu)、新功能層出不窮。在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的推動下,傳感器行業(yè)的年增長率遠高于國內(nèi)其他行業(yè)的平均水平。
傳感器技術(shù)發(fā)展的趨勢主要有以下3個方面。
① 新型傳感器的開發(fā)。新型傳感器主要包括采用新原理、填補傳感器空白、仿生傳感器等方面。傳感器的工作機制是基于各種效應(yīng)和定律的,由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料,并以此研制出具有新原理的新型物性傳感器件,這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。
② 新材料的應(yīng)用。傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ),由于材料科學(xué)的進步,人們在制造時可任意控制其成分,從而設(shè)計制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。例如,根據(jù)以硅為基體的許多半導(dǎo)體材料易于微型化、集成化、多功能化、智能化,以及半導(dǎo)體光熱探測器具有靈敏度高、精度高、非接觸性等特點,發(fā)展紅外傳感器、激光傳感器、光纖傳感器等現(xiàn)代傳感器。傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展也促進了更新型材料的開發(fā),如納米材料等。未來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,將有更多的新型材料誕生。
③ 新工藝的采用。在發(fā)展新型傳感器中,離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣,這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的微細加工技術(shù)。該技術(shù)是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的,目前已越來越多地用于傳感器領(lǐng)域,如濺射、蒸鍍、等離子體刻蝕、化學(xué)氣體淀積、外延、擴散、腐蝕、光刻等。
3. 定位技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)通用體系架構(gòu)將物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層、應(yīng)用層的分層結(jié)構(gòu),在未來復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,對“物”進行精準(zhǔn)的定位、跟蹤和操控,從而實現(xiàn)全面靈活可靠的人—物通信、物—物通信。物聯(lián)網(wǎng)感知層主要實現(xiàn)對物理世界信息的采集,其中一項重要信息就是位置信息,該信息是很多應(yīng)用甚至是物聯(lián)網(wǎng)底層通信的基礎(chǔ)。位置信息并不僅僅是單純的物理空間的坐標(biāo),通常還關(guān)聯(lián)到該位置的對象以及處于該位置的時間,要實現(xiàn)任何時間、任何地點、任何物體之間的連接這一物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展目標(biāo),位置信息不可或缺。如何利用定位技術(shù)更精準(zhǔn)、更全面地獲取位置信息,成為物聯(lián)網(wǎng)時代一個重要研究課題。
定位技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,由其衍生的市場經(jīng)濟效益也將不容小覷。2012年我國LBS個人市場規(guī)模達到36.78億元,同比增加135%,2013年整體個人市場規(guī)模達到70.3億元。隨著物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)應(yīng)用中的不斷深入,作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中核心要素之一的定位技術(shù),也在交通、醫(yī)療、安防等多個方面扮演著不可或缺的角色,并呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢。
① 定位范圍不斷擴大,無縫覆蓋的需求已開始呈現(xiàn)。隨著定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用范圍的不斷擴大,新興應(yīng)用對定位的需求已不局限于單純的室外場景,在室內(nèi)定位、多種環(huán)境下的混合定位等方面也提出了新的需求。例如,門到門路徑導(dǎo)航類應(yīng)用需要實現(xiàn)包括車輛行駛時的室外導(dǎo)航、室內(nèi)停車場的車位引導(dǎo)、用戶到室內(nèi)特定樓層的興趣點導(dǎo)引等。在這類應(yīng)用中,同時涉及GPS、3G定位、Wi-Fi、RFID等多種定位形式。要實現(xiàn)這類應(yīng)用,需要在成本可行的前提下,圍繞用戶的身份、出發(fā)地和目的地等關(guān)鍵參數(shù),建立不同定位能力的聯(lián)動才可以做到“無縫”地滿足用戶整個行程的導(dǎo)航。
② 定位精度趨于更高,新的應(yīng)用開始出現(xiàn)。傳統(tǒng)定位技術(shù)一般可以實現(xiàn)10~100m的定位精度,經(jīng)過改進的新一代定位技術(shù)則可以實現(xiàn)10m甚至5m以內(nèi)的精確定位。定位精度的不斷提升,將催生新的應(yīng)用,甚至?xí)砦锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的變革。目前,我國也在積極推動提高定位精度的前沿技術(shù)研究,包括基于北斗的地基增強技術(shù)、天基定位技術(shù)等,通過地面部署的衛(wèi)星輔助定位設(shè)施,預(yù)計可以將定位精度提高到厘米級甚至毫米級。定位精度的大幅提高,可以為軍事制導(dǎo)、道路交通狀況、路政設(shè)施安全狀態(tài)監(jiān)控、天氣及地震預(yù)測等帶來極大的能力提升。可以設(shè)想,未來基于高精度定位的道路橋梁狀態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)將會為及時發(fā)現(xiàn)道路運輸安全隱患,改善人民群眾的出行安全帶來極大便利。
4. 傳感網(wǎng)技術(shù)
傳感網(wǎng)是在一定范圍內(nèi),許多集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點通過一定的組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。通過大量的多種類別的傳感器不斷測量周圍環(huán)境的物質(zhì)現(xiàn)象信息,如光、熱、位置等信息,并將信息發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)中,讓事物與網(wǎng)絡(luò)連接在一起,實現(xiàn)了物與人、物與物之間的信息交換。
現(xiàn)有的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是以傳輸數(shù)據(jù)為目的的,而傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計有所不同,它需要將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N技術(shù)緊密結(jié)合起來,實現(xiàn)一個以數(shù)據(jù)為中心的高性能的網(wǎng)絡(luò)體系。
傳感網(wǎng)所感知的信息既包括采用自動生成方式的RFID、傳感器、定位系統(tǒng)(GPS)等,也包括采用人工生成方式的各種智能設(shè)備,如智能手機、個人數(shù)字助理、多媒體播放器、筆記本電腦等。這些由傳感網(wǎng)采集到的信息是物聯(lián)網(wǎng)信息的主要來源之一,也是把物理世界和虛擬網(wǎng)絡(luò)世界相融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
傳感網(wǎng)借助于大量的傳感器節(jié)點檢測周邊環(huán)境中的各種信息,從而得到被測量或現(xiàn)實世界的各種參數(shù),如溫度、濕度、聲音、光強度、壓力、振動、風(fēng)向等信息。這些傳感器節(jié)點監(jiān)測到的信息通過各種現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)(3G通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、電視網(wǎng)絡(luò)等)連接起來,再由處理器進行分析和處理,最終傳送給應(yīng)用域的用戶,實現(xiàn)對被監(jiān)測量和現(xiàn)實世界的感知。同時,應(yīng)用域的用戶也可以通過網(wǎng)絡(luò)對傳感器節(jié)點進行遠程控制和管理。
5.1.3 典型應(yīng)用
近年來,RFID技術(shù)開發(fā)及其在制造業(yè)的應(yīng)用研究得到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的雙重關(guān)注,RFID自動識別系統(tǒng)在國外制造業(yè)領(lǐng)域已得到較為廣泛的應(yīng)用。國際知名大企業(yè)(如福特、豐田、寶馬等)已紛紛在汽車生產(chǎn)線上使用RFID自動識別系統(tǒng),實現(xiàn)在制品跟蹤和生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控。
作為現(xiàn)代汽車工業(yè)的代表,福特杭州車廠具有生產(chǎn)規(guī)模大、車型批量小、品種變化快、多車型共線生產(chǎn)的特點,這些趨勢導(dǎo)致沖壓零件種類繁多,結(jié)構(gòu)各異。RFID標(biāo)簽的可編碼屬性首先可以很好地將標(biāo)簽信息與料架信息進行關(guān)聯(lián),下線工位在將沖壓零件裝滿料架后,啟動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)至叉車可操作端,叉車叉取裝載沖壓件的料架,退出進行入庫作業(yè)。在退出的過程中,RFID電子標(biāo)簽將進入下線工位采集點的可讀取區(qū)域,讀寫器讀取貨架上的RFID電子標(biāo)簽信息,并將信息傳輸給后臺系統(tǒng),系統(tǒng)將完成此批沖壓零件與芯片信息的綁定,完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的建立(圖5.3)。福特沖壓車間充分發(fā)揮RFID技術(shù)優(yōu)勢,實現(xiàn)配件信息的自動采集和及時共享,提供實時精準(zhǔn)的庫存信息,幫助沖壓件各節(jié)點車間能夠執(zhí)行科學(xué)高效的商務(wù)決策和快速敏捷的反應(yīng)機制。

圖5.3 福特沖壓車間硬件部署拓?fù)鋱D
德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應(yīng)用射頻識別標(biāo)簽以盡可能大量地生產(chǎn)用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產(chǎn)是基于用戶提出的要求樣式而生產(chǎn)的:用戶可以從上萬種內(nèi)部和外部選項中選定自己所需車的顏色、引擎型號、輪胎樣式等,這樣一條汽車裝配流水線上就要裝配上百種樣式的寶馬汽車,如果沒有一個高度組織的、復(fù)雜的控制系統(tǒng),那么是很難完成這樣復(fù)雜的任務(wù)的。寶馬公司就在其裝配流水線上配有RFID系統(tǒng),他們使用可重復(fù)使用的射頻識別標(biāo)簽,該標(biāo)簽上可帶有詳細的汽車所需的所有要求,在每個工作點都有讀寫器,以保證汽車在各個流水線位置能毫不出錯地完成裝配任務(wù)。
Motorola等集成電路制造商在競爭激烈的半導(dǎo)體工業(yè)中采用了射頻識別技術(shù)的自動識別工序控制系統(tǒng)。半導(dǎo)體生產(chǎn)對于超凈的特殊需要,使RFID應(yīng)用在此非常理想,而其他自動識別系統(tǒng),如條形碼在如此苛刻的化學(xué)條件和超凈要求下就不適用。晶片是集成電路生產(chǎn)的關(guān)鍵。一片8英寸的晶片可以制造出100~1000個芯片。假如每片芯片零售價為100美元,那么一片晶片上所包含的芯片價值至少就是10000美元。一個晶片容器可裝25個晶片,4個晶片容器可同時進行處理,那么一次誤操作造成的損失就達100萬美元。顯然,跟蹤每個晶片容器并消除誤操作是非常必要的。在一個超凈車間中,通常能有800位點,晶片容器要從一處位點移動到下一處位點。有時,晶片會因進入了錯誤的晶片堆而造成損失。射頻識別系統(tǒng)將核查晶片堆、設(shè)備、工序和操作人員。如果其中任何一項的身份不對,那么設(shè)備就不能開始工作,同時向操作人員顯示指示。
豐田公司在生產(chǎn)期間把Alien RFID標(biāo)簽貼到每輛車上。從工廠出口到車輛存放地跟蹤車輛時,將用Alien ALR-9780解讀器讀取標(biāo)簽,讀取距離大于6m。這種精確跟蹤使豐田車輛發(fā)運及開票手續(xù)簡化,速度加快,節(jié)省時間,從而提高經(jīng)濟效益。德國漢莎公司也利用RFID跟蹤飛機發(fā)動機、飛行器零部件,以提高維修效率。美國通用公司也將RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動機全生命周期管理。全球著名的市場調(diào)研公司AMR在其研究報告中指出,采用RFID等信息技術(shù)對生產(chǎn)資料管理能夠精確和明顯提高供應(yīng)鏈性能,從而減少15%的庫存量,訂單率提高17%以上,生產(chǎn)循環(huán)周期縮短35%。
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