RFID在汽车产业供应链中的设计和实现

 

　　1 研究背景与选题意义

　　汽车产业作为国民经济的重要支柱产业，一直在国民经济和社会发展中起着重要的作用。为保证行业主导地位，应对市场的激烈竞争，汽车制造企业一直采用各种先进的制造技术和制造模式提升产品研发能力和企业管理水平。在产品设计方面，企业大都已采用CAD等技术；在生产制造方面，广泛利用CAM/CAPP等计算机技术、信息技术、自动控制技术和数控技术以提升制造装备的柔性化和制造过程的自动化、数字化以及智能化；管理方面，汽车行业已经历了批量流水线制造、团队制造、精益制造、大规模定制、敏捷制造和虚拟制造等多种先进制造模式并向化制造模式趋势发展。尽管汽车行业吸收了各先进制造模式的管理思想，但由于缺乏相应的技术手段，仍然面临着无法对整个供应链中与制造过程相关内外资源进行实时综合协调控制和精细化管理等问题，导致企业不能及时响应顾客的个性化需求和实现产品增值并为顾客提供更好服务。

　　射频识别（radio frequency identification,RFID）技术的出现，为解决以上问题提出了可行方案。RFID技术是一种基于射频原理实现的非接触式自动识别技术，该技术通过无线射频信号的空间耦合传输特性来实现对象的自动识别。RFID系统一般由标签、阅读器、天线和中间件组成。同传统条形码技术相比，RFID技术在识别速度、识别距离、存储容量、读写能力和环境适应性等方面具有明显优势，因此被逐步应用于社会、经济和国防等众多领域。

　　2 RFID技术在汽车产业供应链中的实际应用

　　2.1 在汽车零部件供应及整车制造中的应用

　　目前，RFID在汽车零部件供应中的应用主要集中在物流配送方面。例如，在德国，世界的汽车零部件供应商之一ThyssenKrupp公司实施了包括数据自动采集、物品追踪和物品管理三方面的基于RFID的汽车零部件追踪整体解决方案，第二大商用车零部件供应商大陆汽车集团采用了RFID系统来跟踪入库库存，并在第三方物流供应商和制造厂追踪可重复使用的集装箱，世界的汽车传动和底盘零部件供货商之一ZF

　　FfiedfichshMen公司实施了基于RFID的集装箱管理系统并将其作为设施升级的一部分；在英国，中央政府大力资助在零部件供应商与路虎装配厂间应用RFID追踪汽车零部件的项目，捷豹汽车开始采用RFID来提高零部件供应效率；在美国，着名的汽车零部件供应商CARQUEST公司采用了基于RFID的配送中心管理系统，在17个配送中心投入运行，为22个配送中心的接入点和配置提供支持服务，使接受和整合定单的准确率提高了53%,库存度达到99.9%,大大提高了生产率。

　　在整车制造环节，RFID可监控汽车及其重要部件的生产，并将数据上传到数据中心管理、存档，使车辆下线后也能追溯生产细节。本田汽车在其意大利和英国的公司采用了RFID对生产全程监视；北美福特、北京现代在其发动机生产线上采用了RFID;丰田汽车2001年开始在其很多工厂的涂装车间使用RFID跟踪车体；戴姆勒一克莱斯勒、上海通用、隆裕13产等很多汽车制造商的生产线上也应用了RFID.随着个性化汽车定制的发展，越来越多不同配置的产品需要通过不同的生产路径，RFID可与自动化生产线配合，实现在制品生产路径的自动选择。宝马公司就在其装配流水线上配有RFID系统。宝马汽车基于用户提出的要求而生产，用户可从上万种内外部选项中没定自己的汽车颜色、发动机型号及轮胎式样等，这样一条汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车，宝马公司使用带有汽车详细要求的可重复使用的RFID标签，并在每个工作点处配有读写器，可保证流水线各位置能毫不出错地装配。

　　2.2 在汽车销售及固定资产管理中的应用

　　RFID系统的实施在管理和经济两个方面取得了一定效益。（1）管理方面 实现汽车生产全过程实时状态信息的监控，各级管理人员能掌握实际情况并进行相应的生产管理和作业调度；简化整车生产流程，更好地管理和控制现场设备，并指导其进行正确操作以实现生产流程的优化；利用车体的实时信息进行生产调度，有利于均衡生产；实现了汽车整车生产过程的全面质量管理和质量追溯；提升了生产过程的无纸化、自动化和智能化水平。（2）经济方面可循环利用的RFID电子标签取代性条码；RFID自动扫描，减少了人工工时和工人数量；减少焊接与涂装、涂装与总装缓冲区的车体等待停线时间，降低了经济损失；减少涂装喷涂机器人换枪次数，节约了清洗剂和漆；无须单独对缓冲区编组平台进行硬件改造即可进行车体队列调度，节约了改造费用。

　　美国旧金山汽车零售商Bob Lewis

　　AutomotiveFamily采用了RFID车匙跟踪系统，使销售人员能在展厅内快速取到试驾车钥匙，提高了10%的销售业绩；瑞典汽车经销商Holmgrens

　　Bil、亚特兰大奔驰经销商RBM采用了基于RFID的无线实时定位系统，来更好的管理汽车交易活动和实时收录汽车交易信息。RFID还可用来进行有针对性的活动。宝马子公司开展了一个试行项目，选择Mini司机发放RFlD钥匙环，当携带RFID钥匙环的驾驶人员经过电子广告牌时，固定在广告牌上的读写器可读取钥匙环中RFID标签内的ID号码，并将这一号码传送到中央服务器，服务器即查找相关数库，并根据项目前期车主的调查问卷中显示的个体信息及当天的日期或季节等因素决定展示哪一条个性化信息。

　　2.3 在汽车智能化及售后服务中的应用

　　RFID可为传统汽车添上新功能。例如，福特公司将RFID应用于电动汽车的电池充电系统，可将车辆运行情况及电池使用情况及时传递给操作者，从而大大提高充电效率；为适应公司内部发展和外部环境强制要求的双重需要，米其林轮胎北美公司已改产基于RFID的智能轮胎，在轮胎成型工序，在胎体帘布层与胎侧嵌入具有压力和温度感应功能的特制RFID标签，可实时监测胎压及轮胎温度，并在胎压过低时发出警告；目前还尝试用RFlD管理压缩天然气车辆气瓶，将存储有气瓶生产厂家、气瓶充气次数等信息的RFID标签贴在气瓶上，可监控气瓶的使用，及时收回过期气瓶，减少使用环节中的潜在危险；RFID还广泛应用于丰田、福特、三菱、现代等车型的防盗，将足够小的RFID标签（内含有特定码字）封装到汽车钥匙中后，当钥匙插入到点火器中，汽车上的渎写器能辨别钥匙的身份，如果读写器接收不到RFID标签发来的特定信号，发动机就不会发动。

　　在欧盟，法律明文规定每辆汽车的80%需要回收，这一数额还可望上升，意大利菲亚特公司已没计出适用于汽车零部件的RFID测试系统以帮助汽车零部件回收。在召心环节，由于RFID使汽车的零部件、总成拥有编码，因而能缩小范围、节约成本，例如，米其林智能轮胎在出厂至报废的整个生命周期内，产品序列号、出产日期、生产厂代号等重要数据均完整保存在RFID标签中，可缩小召回范围。汽车制造商正将RFID应用于车辆的终生自动识别，并将其作为将数据从零部件管理系统输送到服务站上的一种可选方案。在德国，汽车零部件供应商、制造商及软件公司和学术界组成了联盟，以设计一个可复制应用到整个汽车产业的零部件追踪系统，从而避免大批产品召回的情况，该项目得到了德国政府的支持。

　　3 RFID技术在汽车产业供应链中的应用特点及扩散关键影响因素

　　3.1 RFID技术在汽车产业供应链中的应用特点

　　RFID在汽车产业供应链中的应用当前呈现出以下几个特点：首先，具有广泛性，涉及汽车产业供应链中各环节和各大整车制造商、零部件商、销售商和服务商等主体；其次，整车制造商起主导和推动作用，其应用重点集中在生产线控制上，零部件商、销售商、服务商也有跟进；第三，主要局限于企业内部的闭环应用，如基于RFID的工具管理、生产线控制、看板管理等，只有少数业务涉及供应链伙伴间的协作，如集装箱管理、循环取料管理等，还未形成整个供应链大规模协作的开环应用，即使在企业内部，RFID的价值也未充分体现，如还未将RFID应用于特约服务站的备品备件管理；第四，还没有以RFID为设计汽车产业供应链的各个业务流程，只是用RFID来提高现有业务效率，缺乏流程创新，如RFID在汽车零部件供应环节主要用于零部件运输和集装箱管理，在销售环节主要用于提高销售自动化程度，还没有对战略计划、供货模式、销售模式等造成大的影响。

　　RFID的开环应用在汽车产业供应链中未能大规模扩散开的原因可能是：较高的项目投资、复杂的多对多的关系、尚未统一的标准、数据安全的不确定性等。因此，在RFID系统采用的早期阶段，汽车行业采用闭环系统是很自然的。由于RFID标签和基础没施的成本很高，从可回收资产管理、生产线管理等企业内部试验性环节开始，就可从特定环境中获得对RFID技术及其性能的经验，而且在一个较有限的内部环境中，标准问题就不那么突出。

　　3.2 RFID技术在汽车产业供应链中扩散的关键影响因素

　　扩散理论已成为当前信息技术研究中经常参照的理沦。对于RFID技术在汽车产业供应链中扩散的关键影响因素，Mondragon等学者已展开了相关研究，现有文献归纳分析结果表明，RFID在汽车产业供应链中扩散的影响因素主要集中在RFID标准（兼容性）、成本、技术复杂度、技术性能这四个方面，此外，强制命令、高层支持、隐私保护、战略、合作、集中计划、可视收益也有影响。对此，解释如下：首先，由于采用RFID技术的企业都想在内部基础构架集成的基础上，利用RFID与供应链上其他伙伴合作，一旦采用的标准不合适，则可能发生巨额沉没成本，因此标准的重要性不言而喻；其次，如果RFID系统成本没有大幅下降，低价值零部件中开环应用的直接收益将难以弥补成本，因此成本也是非常重要的考虑因素；第三，RFID系统比条形码系统复杂得多，没有一个通用的解决方案，需要根据不同的企业需求、决策方法及环境等进行有针对性的设计，因此RFID技术复杂度不容忽视。RFID的可视收益在汽车产业供应链中的重要性不那么突出，这可能是缘于汽车行业将大量的IT预算花在了供应链管理的改进上，更关注RFID在供应链管理改进上的潜力，而不过分强调暂时的可视收益。

　　可以看到，影响RFID在汽车产业供应链中扩散的前四个因素都属于技术凶素，这可能是因为在RFID应用和扩散早期，技术采用者更关注新技术的能力，而且，目前汽车行业中的大多数应用仍是基于闭环系统，各部门拥有相同的企业内部环境，内部的组织间关系也不那么重要。但是，当汽车产业供应链开始采用RFID开环系统时，集中的计划、竞争和技术扩散的倡导者等因素将变得重要。虽然汽车产业供应链上供应商网络组织得很完善，汽车零部件供应商与整车制造商之间也有着很好的业务合作关系，但整车制造商实际上仍处于占优势的主导地位，一旦整车制造商要求其供应商在汽车零部件上贴上RFID标签，将对RFID在汽车产业供应链中的应用和扩散起到较大的推动作用。

　　4 RFID技术在汽车产业供应链中的应用和扩散建议

　　首先，企业高层应从思想上高度重视RFID技术的应用和扩散。据原国家信息产业部预测，未来5~10年RFID市场的规模将达3000亿美元，中国RFID产业在2008年后也将踏入高速发展期。由科技部等十五个部委共同发布的《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》中，将国内RFID技术的实施分为三个阶段，经过2005年前数年的酝酿、2006及2007年开始起步之后，中国RFID实施已进入阶段培育期（2006--2008年）的后期及第二阶段成长期（2007--2012年）的前期。行业数据显示，中国在RFID领域有望成为世界第三大市场。对RFID技术的巨大发展潜力，汽车产业供应链中的各方主体要有敏锐的感知力，并从战略布署、组织保证、经费投入、研发力量等方面做出切实举措。

　　其次，要结合政府、企业、研发机构和高校各方力量，突破RFID产业发展的共性技术及关键领域。要在政府的引导和支持下，以企业为主体，通过各主体在产业链、市场合作、技术标准以及研发领域的联盟，搭建RFID技术创新和扩散平台。要鼓励产、学、研、用等单位联合承担课题，积极寻找降低RFID项目成本的有效途径，并及时进行RFID技术和成果的应用。

　　再次，要推动RFID在汽车产业供应链中的开环应用和业务流程创新，积极创建示范营运基地。RFID应用的舞台在物流和供应链管理领域，其商用价值必须在大规模的开环应用中才能体现。我国汽车行业高度重视RFID,启动了"中国汽车产业自动识别技术应用推进工程",制定了《汽车零部件用GSI系统编码与条码标识标准》，正在建设的物联网中也有产品电子代码体系，各方编码标准的统一将有助于推动RFID技术在汽车行业中的应用。在此基础上，汽车产业内的企业要建立起紧密合作的战略联盟，积极探讨基于RFID的汽车产业供应链重构问题。要把供应链管理及信息管理领域内的成果及RFID技术独具的流数据实时收集能力结合起来，并结合其他信息新技术的应用，挖掘RFID在业务流程中的创新能力和RFID数据的商业价值，如利用RFID推动生产运作管理中的拉式管理，构建基于RFID的面向客户定制的敏捷供应链管理平台，实现沿整条供应链进行的以车辆的VIN码为关键字的实时搜索，采用基于RFID的供应商管理库存（VMI）或联合管理库存（JMI）模式等。，要处理好RFID项目实施中的实际问题。

　　从系统角度提出了汽车行业RFID应用的模式，解决了汽车行业RFID应用目的和应用策略等问题。受现有商业模式的影响，目前汽车行业RFID的应用多采取闭环方式，主要集中于供应链、库存管理、生产制造和销售等单个环节或业务单元以期望获取直接的利益。随着RFID技术的进步、相关标准的制定以及绿色制造理念的不断深入，汽车行业必将实现整个产品全生命周期过程的开环应用，并真正体现闭环产品生命周期管理的思想。前RFID技术在国内外汽车行业的应用研究现状可概括为"应用实例先于理论研究".应用实例方面，国外汽车厂商如通用、福特、丰田、宝马、沃尔沃和现代等汽车公司作为RFID应用的先行者已成为RFID行业应用的典型；国内汽车厂商逐渐认识到RFID技术的重要性，继上海大众、上海通用、一汽大众和江淮等汽车公司在主要生产车间实施了RFID之后，奇瑞、昌河和长安等汽车公司也相继推出了自己的RFID项目。理论研究方面，国内外学者重点研究了RFID在汽车供应链管理、物料协同配送、生产过程控制和质量管理等环节的相关技术和数学模型，探讨了汽车行业采用RFID技术的评价体系。总体来说，目前国内外汽车行业RFID的应用多于理论研究，而理论研究方面偏重于单个应用环节的技术解决方案，较少从管理角度系统研究汽车行业RFID应用的策略。为此，作者结合汽车行业的实际情况，从汽车行业价值链的角度探讨汽车行业RFID的应用模式，并期望能为国内汽车行业RFID的规划和实施提供一定参考。