產(chǎn)品質(zhì)量追溯平臺的設(shè)計與開發(fā)

韓昉 賀蒙 孫佳晨 馬佳良

（陜西科技大學(xué) 陜西省西安市 710021）

1 引言

質(zhì)量安全是企業(yè)安身立命之本，在智能制造、信息技術(shù)不斷發(fā)展的今天，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，不僅僅要求產(chǎn)品本身的質(zhì)量，同時對質(zhì)量問題的響應(yīng)速度也要求更準(zhǔn)確、更敏捷。2017 年，商務(wù)部、質(zhì)檢局等七個部門共同頒發(fā)了《關(guān)于推進重要產(chǎn)品信息化追溯體系建設(shè)指導(dǎo)意見》的文件，對產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系的建設(shè)提出了指導(dǎo)意見；2020 年我國將初步建立全國一體化、整體協(xié)調(diào)化的產(chǎn)品追溯管理體系[1]。在中國制造2025 提出的同時，行業(yè)實力已經(jīng)成為推動智能制造行業(yè)發(fā)展的重點內(nèi)容，少數(shù)制造企業(yè)已經(jīng)開始建立產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，但大多數(shù)中小型企業(yè)缺少健全的質(zhì)量監(jiān)督管理體系，生產(chǎn)管理時面臨諸多質(zhì)量把控點，同時在追溯環(huán)節(jié)也出現(xiàn)諸多漏洞，中小型制造企業(yè)普遍出現(xiàn)信息化程度低、操作效率不足等方面的問題；不良件位置確認困難，影響進度；物料情況追溯難，誤判增多；產(chǎn)品反饋效率偏低，準(zhǔn)確率嚴(yán)重不足。而近年來興起的云計算服務(wù)技術(shù)的迅猛發(fā)展，為解決此類問題提供了解決的方向。一般的追溯系統(tǒng)存在成本較高、部署困難的問題，尤其是供應(yīng)鏈各節(jié)點信息收集、存儲、查詢是離散的，甚至造成局部信息孤島，使得追溯效率較低。本文依托云計算數(shù)據(jù)庫，持續(xù)改善互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)，全面客觀把控整體的生產(chǎn)流程，實時分析與監(jiān)控生產(chǎn)，可實現(xiàn)全程質(zhì)量追溯管理，同時具有工單管理，制程防錯及維修管理等功能。

產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)所選擇的是云計算、云存儲、網(wǎng)絡(luò)寬帶等多種資源相互組合的服務(wù)體系，不需要額外增加服務(wù)器、組網(wǎng)等體系，同時也不需要進行后期運營維護[2]，有效降低追溯功能的費用成本，旨在為中小企業(yè)提供更好的便利性和性價比。

2 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

本系統(tǒng)以云計算產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)為基礎(chǔ)，選擇B/S 多層分布式體系架構(gòu)進行設(shè)計，通過云服務(wù)平臺智能控制整個生產(chǎn)系統(tǒng)，監(jiān)控和調(diào)整整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有效避免生產(chǎn)過程中因產(chǎn)品不良導(dǎo)致的一系列困難，對生產(chǎn)進行全方位監(jiān)控，減少潛在危險。提高生產(chǎn)效率，降低損失，若有突發(fā)情況產(chǎn)生，可迅速找出出錯點，及時進行問題改正以及責(zé)任排查。一方面提升企業(yè)質(zhì)量管理信息化程度，持續(xù)推動企業(yè)管理技術(shù)的更新；另一方面，實現(xiàn)通過互聯(lián)網(wǎng)、任何PC 端、移動終端、手機都可以通過登錄系統(tǒng)進行產(chǎn)品追溯信息的查詢。

圖1：功能模塊圖

圖2：生產(chǎn)管理子系統(tǒng)

圖3：APP 界面

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 追溯編碼體系

追溯編碼是辨別企業(yè)產(chǎn)品的重要標(biāo)識，更是追溯信息的主體表現(xiàn)，綜合考慮企業(yè)易用性特征，系統(tǒng)選擇以產(chǎn)品批次碼為基礎(chǔ)的追溯編碼方式，將矩陣二維條碼作為系統(tǒng)的信息載體[3]。產(chǎn)品批次碼可通過生產(chǎn)活動產(chǎn)生，組成內(nèi)容包括8 位，即部門編碼（2 位）、產(chǎn)品編碼（2 位）、年碼（4 位）、批號（2 位）。

3.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

數(shù)據(jù)庫是推動系統(tǒng)正常運作的關(guān)鍵，能將服務(wù)器內(nèi)大量的信息進行整合，有利于保持用戶共享數(shù)據(jù)的獨立性。就用戶本身而言，在使用數(shù)據(jù)庫的同時，可進行有效控制，妥善處理不同的數(shù)據(jù)，提升整體的安全性、客觀性、全面性，在發(fā)生故障時，能持續(xù)修復(fù)系統(tǒng)。本次系統(tǒng)選用SQLSever2012 數(shù)據(jù)庫，分別從產(chǎn)品、設(shè)備、部門、用戶、事件、類型、等角度進行數(shù)據(jù)庫創(chuàng)立。SQLSever2012 屬微軟旗下的數(shù)據(jù)庫平臺產(chǎn)品，有著較好的運作性能，能兼容云計算、云管理等，有利于保持較好的穩(wěn)定性與可伸縮性[4]。

3.3 移動數(shù)據(jù)采集技術(shù)

追溯信息數(shù)據(jù)收集，不僅對系統(tǒng)效率產(chǎn)生影響，還會導(dǎo)致系統(tǒng)易用性產(chǎn)生區(qū)別。移動數(shù)據(jù)庫采集技術(shù)，可通過手持終端設(shè)備的方式，利用互聯(lián)網(wǎng)即可追溯信息數(shù)據(jù)，同時完成信息收集與上傳，客觀提升系統(tǒng)的運作效率和使用難度。

3.4 云計算

云計算（cloud computing）是分布式計算的一種，指的是通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序，然后，通過多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。云計算早期，簡單地說，就是簡單的分布式計算，解決任務(wù)分發(fā)，并進行計算結(jié)果的合并。因而，云計算又稱為網(wǎng)格計算。通過這項技術(shù)，可以在很短的時間內(nèi)（幾秒種）完成對數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)的處理，從而達到強大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[5]。

4 產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)設(shè)計

現(xiàn)階段而言，溯源系統(tǒng)所使用的信息載體是二維碼、RFID 電子標(biāo)簽等，用戶可利用手機、溯源秤等方式操作[6]，但是絕大部分的系統(tǒng)數(shù)據(jù)需要人工在后臺錄入操作，在便捷性、使用效率上存在較多問題。

該平臺通過產(chǎn)品的追溯數(shù)據(jù)庫，客戶可通過手機電腦等隨時追查生產(chǎn)情況和責(zé)任人。企業(yè)人員利用云服務(wù)平臺集中統(tǒng)一運行管理，通過傳感器把真實生產(chǎn)的產(chǎn)品的數(shù)據(jù)傳輸給云服務(wù)存儲數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)分析計算、存儲。實現(xiàn)智能合理的安排機器的產(chǎn)能負荷，最大可能的提高生產(chǎn)效率。

質(zhì)量追溯系統(tǒng)設(shè)計分為可視化溯源，生產(chǎn)管理和物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測三個子系統(tǒng)，其中在生產(chǎn)管理子系統(tǒng)中對生產(chǎn)過程進行控制，包括在材料倉進行IQC 收料和物料管理后進行物料管理，投入生產(chǎn)計劃，在組裝與測試環(huán)節(jié)進行WIP 監(jiān)控，信息計入生產(chǎn)管理子系統(tǒng)下的質(zhì)量控制模塊進行監(jiān)控，可視化溯源子系統(tǒng)通過SCP 來進行物料追溯和生產(chǎn)過程追溯。通過分析不良率，將不良產(chǎn)品運輸至維修部門進行維修管理，再次進入測試環(huán)節(jié)。已經(jīng)通過測試的產(chǎn)品進行IPOC 抽檢，隨即在包裝環(huán)節(jié)中用OQC 抽檢，同時進行包裝追溯，包裝完成后產(chǎn)品進入成品庫房，產(chǎn)品數(shù)據(jù)通過生產(chǎn)管理子系統(tǒng)下的庫存管理子模塊添加到成品數(shù)據(jù)庫中。如圖1，圖2 所示。

4.1 運行環(huán)境

追溯平臺的技術(shù)架構(gòu)遵循層次化和模塊化的設(shè)計原則，平臺軟件系統(tǒng)采用基于Internet/Intranet 的B/S 的多層結(jié)構(gòu)模式。產(chǎn)品生產(chǎn)傳感網(wǎng)采用客戶端應(yīng)用、嵌入式應(yīng)用、動態(tài)鏈接庫方式采集產(chǎn)品生產(chǎn)各環(huán)節(jié)信息；基于提供高性能企業(yè)級應(yīng)用架構(gòu)技術(shù)的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺，結(jié)合智能傳感系統(tǒng)等應(yīng)用支撐平臺來完成應(yīng)用系統(tǒng)的搭建；通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)部系統(tǒng)之間、內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享功能；用戶訪問控制、接口開放控制、服務(wù)器備份等多種安全機制保障系統(tǒng)的安全。選擇使用瀏覽器/服務(wù)器多層分布式進行整體的涉及，依托MyEclipse8.0 進行開發(fā)。

將用戶與企業(yè)內(nèi)網(wǎng)相連接，通過WEB 服務(wù)將Web Service 服務(wù)器連入信息安全管控應(yīng)用服務(wù)器，其內(nèi)放置信息安全管控數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫存儲著由FTP 日志服務(wù)器傳送來的存儲日志。經(jīng)銷商反應(yīng)市場情況后制定銷售訂單，生產(chǎn)企業(yè)接受后生成生產(chǎn)訂單，進行原材料的購買，原材料由與企業(yè)合作的供貨商送貨，驗收檢驗后入庫。入庫后生產(chǎn)車間領(lǐng)取所需生產(chǎn)原材料。經(jīng)線上檢驗后進行生產(chǎn)加工，成品檢驗后入庫，發(fā)貨前檢驗貨物是否合格，最終銷售出庫。

4.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測子系統(tǒng)用于采集產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)和信息，獲取的數(shù)據(jù)上傳至可視化溯源子系統(tǒng)進行分析應(yīng)用。可視化溯源子系統(tǒng)可用于搜索并展示某批產(chǎn)品生產(chǎn)過程的環(huán)節(jié)信息和該批產(chǎn)品的基本數(shù)據(jù)信息。生產(chǎn)管理子系統(tǒng)用于對產(chǎn)品生產(chǎn)涉及的設(shè)備、材料、計劃、人員以及產(chǎn)品進行管理。源頭可實現(xiàn)追溯，保留生產(chǎn)記錄同時跟進信息流向，所有的信息均可查詢，所有產(chǎn)品可隨時召回，能明確不同的生產(chǎn)制造責(zé)任，通過系統(tǒng)即可建立追溯目標(biāo)。

4.2.1 系統(tǒng)管理

運用信息化手段，將生產(chǎn)加工、產(chǎn)品流通各環(huán)節(jié)的信息相關(guān)聯(lián)，形成完整的信息追溯鏈，是企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系日常運行的監(jiān)管中心，并按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式和接口規(guī)范，與中央追溯管理平臺、各流通節(jié)點追溯子系統(tǒng)互聯(lián)互通。能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯體系建設(shè)及管理工作進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和安排，支持相關(guān)部門監(jiān)管，包括管理員登陸、用戶登錄、管理員信息調(diào)整、信息刪除、信息查詢、信息添加等。

4.2.2 追溯信息管理

該模塊承擔(dān)著數(shù)據(jù)中心與各流通節(jié)點之間的數(shù)據(jù)傳輸工作。該系統(tǒng)實現(xiàn)將信息規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、按統(tǒng)一的格式、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進行傳輸。目的在于將零散的生產(chǎn)、銷售數(shù)據(jù)整合，形成完整的數(shù)據(jù)鏈條，從而實現(xiàn)查詢、追溯的功能。數(shù)據(jù)傳輸方案要充分考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性與執(zhí)行效率，保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

對企業(yè)的供應(yīng)商、客戶、人員、設(shè)備及產(chǎn)品的詳細信息進行管理，對各生產(chǎn)節(jié)點下人員、設(shè)備、產(chǎn)品狀態(tài)等信息進行管理，并具有查詢檢索、綜合統(tǒng)計等功能，可利用多種查詢條件對備案信息進行檢索，并將這些信息遞交給相關(guān)部門，對產(chǎn)品信息進行核對管理。

使用IQC 收料與物料管理技術(shù)將物料收入材料庫，之后通過生產(chǎn)管理子系統(tǒng)的物料管理功能模塊在材料庫對物料進行管理歸類，進行分類匯總。生產(chǎn)訂單確定后，制定生產(chǎn)計劃管理，從材料庫進行物料提取，投入生產(chǎn)，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測子系統(tǒng)在生產(chǎn)線以及產(chǎn)品檢測進行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)收集，檢測設(shè)備將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳至手持終端，通過手持終端或從掃碼裝置將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入到云服務(wù)系統(tǒng)。

4.2.3 信息追溯

在系統(tǒng)內(nèi)進行WIP 監(jiān)控、物料追溯、生產(chǎn)過程追溯、SPC 分析、不良率分析、電子看板以及包裝追溯，廠家可通過數(shù)據(jù)庫信息，智能合理的安排機器的產(chǎn)能負荷，最大可能的發(fā)揮生產(chǎn)效率。經(jīng)過檢測后，將分為兩步：

（1）良品在包裝前與后分別進行IPQC 以及OQC 抽檢，將產(chǎn)品信息錄入包裝追溯系統(tǒng)；

（2）將不合格產(chǎn)品進行修理并進行維修管理，拆解后重新投入生產(chǎn)。

包裝后，將產(chǎn)品放入成品倉庫，通過生產(chǎn)管理子系統(tǒng)進行記錄，再進行出庫管理，了解每件產(chǎn)品的動向?？蛻粼诘截浨?，可進行對產(chǎn)品的全程追查，接受數(shù)據(jù)的終端可選擇智能手機、平板電腦或電腦等。終端與云服務(wù)系統(tǒng)相連接，客戶注冊賬戶后，根據(jù)制定訂單后產(chǎn)品批次進行匹配可進入云服務(wù)平臺進行身份的驗證，向系統(tǒng)提出訪問申請，系統(tǒng)驗證其身份信息，驗證成功后，則允許客戶訪問查看此批的產(chǎn)品信息。

4.2.4 追溯數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

通過對流通節(jié)點子系統(tǒng)的運行監(jiān)控指標(biāo)，對上報數(shù)據(jù)及時進行處理、統(tǒng)計分析，實現(xiàn)對流通節(jié)點信息的及時性、規(guī)范性、真實性、連續(xù)性的對比分析。方便企業(yè)進行全面的分析和環(huán)比。

4.2.5 手機APP 的設(shè)計

追溯系統(tǒng)APP 可在線搜集并同步生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并實時同步至云MES 制造執(zhí)行系統(tǒng)，通過設(shè)備管理、產(chǎn)品追溯管理等跟進產(chǎn)品生產(chǎn)?？蛻艨赏ㄟ^移動端隨時追查生產(chǎn)情況；廠家在生產(chǎn)時，可通過數(shù)據(jù)庫信息，智能合理的安排機器的產(chǎn)能負荷，最大可能的發(fā)揮生產(chǎn)效率。初步設(shè)計的手機APP 界面如圖3 所示。所有完成認證的用戶，均可利用登錄系統(tǒng)查詢追溯產(chǎn)品信息。

5 結(jié)束語

本文以產(chǎn)品質(zhì)量追溯平臺的設(shè)計開發(fā)為例，分別從關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵功能進行全面研究，以此總結(jié)系統(tǒng)涉及效果、執(zhí)行效果，保持較好的準(zhǔn)確性，提升追溯精準(zhǔn)度，使企業(yè)追溯效率有所提升。使用云端數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)載體，可降低追溯成本，便于在中小企業(yè)進行實施，由此可大幅提升產(chǎn)品的性價比。利用云計算集成信息，打破傳統(tǒng)信息盲區(qū)，解決生產(chǎn)信息后滯問題，并建立企業(yè)集成的制造管理平臺，優(yōu)化企業(yè)制造及品質(zhì)流程。很多方面需要持續(xù)調(diào)整和改善：

（1）目前實現(xiàn)的系統(tǒng)功能和服務(wù)還不夠全面，一些功能還需要進一步完善。

（2）算法還需要進一步優(yōu)化，使得系統(tǒng)的運行能夠更加高效和準(zhǔn)確。