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基于RFID的汽车生产线信息集成模式及关键技术研究

倪霖  
【摘要】: 无线射频识别(RFID)技术因其特有的非接触性以及可对多目标物体同时识别的特性,正逐渐被广泛应用于供应链、物流、交通和防伪等多个领域。而由于汽车生产环境的特殊性和生产过程的复杂性,如何在汽车生产线上应用RFID是一个非常值得研究的问题。本文主要针对汽车生产线上RFID信息集成模式及关键技术进行研究。 论文首先对研究背景、研究问题的提出进行了介绍,对国内外RFID的应用研究,特别是RFID在制造业的应用以及信息集成方面的相关研究现状进行了综述,在此基础上提出了论文研究目标、具体研究内容和研究方法。 在介绍RFID技术和汽车生产基本流程的基础上,论文采用内容分析法对RFID在汽车制造及离散制造业的应用环节和应用功能进行统计调查,结合对汽车生产线信息管理现状的深入调查,指出当前RFID在汽车生产线适合应用的环节是焊接、涂装和总装,并提出了RFID在汽车生产线的相应环节的详细应用功能。 论文在已有研究成果基础上,提出了一种改进的水平分布部署和垂直集成分布的分类方法,并利用内容分析法调查了RFID在制造业中的部署与集成模式情况,结合对RFID在汽车生产线应用环节和应用功能的分析,提出一种功能水平分布、垂直多层的汽车生产线RFID信息集成模式。在此基础上提出了RFID系统与MES的集成框架。最后对支持功能水平分布、垂直多层的汽车生产线RFID信息集成模式运行的关键技术进行了简单分析。 在分析影响RFID读写性能的主要因素的基础上,论文针对可控因素进行了实验室单因素试验和多因素正交试验。利用单因素试验分析了各主要影响因素对RFID系统识读性能影响的显著性程度和影响规律。针对提出的主要影响因素,通过比较分析全面试验法、简单比较法和正交试验法各自的优缺点,通过正交渐近优化试验提出了影响RFID识读性能的多因素最优组合水平。在此基础上,选择多种标签在焊接、涂装生产线现场进行了应用测试,根据测试结果提出了RFID标签及阅读器在汽车生产线上的布置方案。论文通过调研提出了汽车生产过程RFID系统信息处理流程,分析了汽车生产线RFID数据可采用标签直接存储和后台数据存储两种方式。在分析RFID数据特点的基础上,提出了RFID标签数据内容的一种形式,讨论RFID数据管理的具体内容;提出了适合汽车生产线的RFID数据通信方式,并提出了两种阅读器组网方式以及基于XML的RFID信息集成和基于web服务技术的RFID应用集成。 论文最后基于RFID的汽车生产线信息集成模式构建了基于RFID的MES系统总体结构框架,并重点研究了基于RFID的MES功能模型、物理模型和信息流模型。在对汽车生产线上的RFID系统安全需求进行分析的基础上,提出重点从管理体系和支持技术两个方面解决RFID系统的安全问题。给出了RFID系统安全管理体系构建的基本框架。在技术上将RFID系统的安全性分成两个安全域,重点研究由阅读器到应用系统之间的安全性问题,提出将入侵检测技术引入RFID系统,并从两个方面研究对入侵检测的改进:一是使用聚类算法进行数据预处理以降低计算复杂度、提高检测效率;二是使用免疫粒子群进化算法直接改进特征选取以提高检测准确率。最后给出了两种方法的框架模型。 论文研究成果已部分应用在C汽车公司生产线RFID系统建设过程中,取得了一定的效果。


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