當(dāng)前，全球范圍內(nèi)智能制造加速演進(jìn)，制造業(yè)領(lǐng)域的競爭日趨激烈。在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)的宏觀背景下，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化與智能化升級步伐明顯加快，正逐步成為汽車制造、機床加工等眾多行業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵動力源。

沖壓車間作為整車制造流程的起點，其智能化改造已刻不容緩。近年來，隨著無線通信技術(shù)的持續(xù)突破以及智能工廠理念的落地，工廠的自動化水平大幅提升，各制造企業(yè)正積極向標(biāo)桿式的“燈塔工廠”看齊。原有設(shè)備在技術(shù)層面已顯滯后，而新興技術(shù)層出不窮。為兼顧成本控制與生產(chǎn)效率的提升，亟需引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對現(xiàn)有設(shè)備實施升級改造。

回溯至2007年，一汽-大眾汽車有限公司在成都設(shè)立其首個異地分公司，廠區(qū)占地面積達(dá)1220畝，建成了涵蓋沖壓、焊裝、涂裝、總裝在內(nèi)的四大工藝車間，并在此投產(chǎn)大眾品牌轎車及全新子品牌——捷達(dá)系列車型。時至今日，一汽-大眾成都分公司產(chǎn)品線已覆蓋捷達(dá)與大眾兩大品牌、共計四個車型，年產(chǎn)能峰值達(dá)到70萬臺。

隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，生產(chǎn)流程中的供應(yīng)、制造、銷售等各環(huán)節(jié)將逐步實現(xiàn)自動化與智慧化，驅(qū)動制造業(yè)經(jīng)歷深層次的轉(zhuǎn)型與重塑。汽車制造業(yè)作為其中的典型代表，亦在這場變革浪潮中主動求變。借助伺服控制、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)對現(xiàn)場老舊設(shè)備進(jìn)行升級，以實現(xiàn)質(zhì)量提升與成本降低的目標(biāo)，已成為應(yīng)對挑戰(zhàn)的關(guān)鍵路徑。這要求我們逐步運用數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)等新型手段，有效解決一線生產(chǎn)難題。

現(xiàn)狀分析：沖壓模具編碼識別現(xiàn)狀

在汽車制造工藝鏈條中，沖壓工序作為首道關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量直接關(guān)乎整車的制造效能。在多車型共線生產(chǎn)的模式下，單一車型通常包含數(shù)十乃至上百種自制沖壓件，與其配套的模具數(shù)量極為龐大。在生產(chǎn)不同零件時，模具的頻繁切換對制造系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其中模具編碼的精準(zhǔn)識別是確保模具正確安裝的核心前提。

傳統(tǒng)的模具編碼識別技術(shù)采用基于48芯數(shù)據(jù)線的物理連接方式（圖1）。在模具端，預(yù)設(shè)的編碼規(guī)則將模具代碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制信號，隨后經(jīng)由接線端子排接入PLC（可編程邏輯控制器）輸入端，從而實現(xiàn)信息的傳輸，詳見圖2。

• 圖1 傳統(tǒng)模具編碼識別系統(tǒng)的48芯數(shù)據(jù)物理連接方式

• 圖2 模具二進(jìn)制編碼信號通過接線端子傳輸至PLC的接線原理

模具編碼識別痛點分析

1. 高額維護(hù)成本：數(shù)據(jù)線的頻繁插拔操作加劇了高可靠性連接器（如哈丁接頭）及其線纜組件的物理損耗，導(dǎo)致人工維護(hù)與備件更換的成本顯著上升。尤其是在新模具投產(chǎn)階段，復(fù)雜的接線工程量呈指數(shù)級增長，進(jìn)一步推高了生產(chǎn)前的準(zhǔn)備成本。

2. 低下作業(yè)效率：每次切換模具均需執(zhí)行十余次手動插拔操作。作業(yè)人員需攀爬至工作平臺完成接線，不僅違背了人機工程學(xué)原理，還存在高空墜落的安全隱患，最終導(dǎo)致模具更換周期被人為延長。

3. 過長停機時間：因線纜故障或連接器接觸不良引發(fā)的模具編碼異常，往往需要耗費大量時間進(jìn)行故障排查。錯綜復(fù)雜的接線結(jié)構(gòu)與非可視化的編碼邏輯，進(jìn)一步拉長了故障定位與修復(fù)的周期，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)線的連續(xù)運轉(zhuǎn)能力，見圖3。

• 圖3 傳統(tǒng)模具編碼識別系統(tǒng)的故障診斷場景

• 

  
  

解決方案

射頻技術(shù)簡介

射頻識別（RFID，Radio Frequency Identification）是一種非接觸式自動識別技術(shù)。它利用射頻信號在電子標(biāo)簽與讀寫器之間實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸，具備抗干擾能力強、識別距離可調(diào)（涵蓋低頻、高頻、超高頻等頻段）、支持動態(tài)讀寫等多重優(yōu)勢。其核心構(gòu)成包括內(nèi)置芯片的被動式或主動式電子標(biāo)簽以及專用讀寫器，無需人工干預(yù)即可快速獲取目標(biāo)對象的唯一標(biāo)識信息。在汽車制造物流領(lǐng)域，RFID電子標(biāo)簽已被廣泛用于實時追蹤關(guān)鍵部件（如發(fā)動機、底盤）的物流信息，實現(xiàn)庫存動態(tài)可視化與自動化分揀，有效降低了錯配風(fēng)險。然而，在模具編碼識別這一具體應(yīng)用場景中，目前大眾整車制造廠尚無推廣先例。

RFID讀寫基本流程

上位機通過指定端口與讀寫器建立通信連接后，會向讀寫器發(fā)送以下指令序列：

1. 切換至空閑狀態(tài)，以確保能正常響應(yīng)后續(xù)指令；

2. 依據(jù)讀寫器的返回狀態(tài)，確認(rèn)其工作正常與否（圖4展示了RFID系統(tǒng)與上位機的通訊模式）。

物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)場設(shè)備的融合

由于RFID讀寫器與現(xiàn)有工業(yè)控制設(shè)備采用的協(xié)議不盡相同，RFID技術(shù)在汽車制造模具編碼識別領(lǐng)域的應(yīng)用場景一直未能廣泛落地。本方案通過多維度技術(shù)攻關(guān)，選型支持API接口二次開發(fā)的工業(yè)級RFID讀寫器，并搭配基于Python開發(fā)的跨平臺中間件程序，成功構(gòu)建起RFID系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互橋梁（方案設(shè)計見圖5）。具體實現(xiàn)路徑如下：

1. 數(shù)據(jù)解析與協(xié)議轉(zhuǎn)換：中間件程序通過調(diào)用RFID讀寫器提供的API接口，實時捕獲標(biāo)簽的原始數(shù)據(jù)包。隨后，利用Python的pySerial庫完成協(xié)議解析，從中提取出有效的編碼信息。

2. 協(xié)議適配與數(shù)據(jù)映射：解析完成的數(shù)據(jù)，通過Python的Snap7功能庫被寫入PLC的數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)向PLC寄存器地址空間的動態(tài)映射。

3. 系統(tǒng)集成與驗證：依托SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)可視化功能，對RFID編碼信號與生產(chǎn)線控制邏輯的同步性進(jìn)行驗證，確保模具識別數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化聯(lián)動。