可追溯系統(tǒng)在PCB企業(yè)倉庫管理中的應(yīng)用研究

張朝陽 樊仁君 費(fèi)杰

（上海美維電子有限公司，上海 201613）

0 引言

產(chǎn)品品質(zhì)追溯是生產(chǎn)企業(yè)必須建立的一個重要系統(tǒng)，一個好的品質(zhì)追溯系統(tǒng)也是提高客戶信任度的有效手段。當(dāng)一個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品在制造過程或在市場上出現(xiàn)異常情況時，可以更快捷、最小范圍地鎖定問題出現(xiàn)的產(chǎn)品批次或范圍，以降低產(chǎn)品品質(zhì)風(fēng)險和損失，快速找到問題的根本原因，實(shí)施糾正和預(yù)防措施。

現(xiàn)有技術(shù)通過企業(yè)資源計(jì)劃（enterprise resource planning，ERP）系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合條形碼自動識別技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可追溯性提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。為了滿足越來越多客戶對產(chǎn)品追溯的需求，同時為了防范產(chǎn)品風(fēng)險，實(shí)施產(chǎn)品的可追溯性，某司實(shí)施了一套比較完善的追溯管理系統(tǒng)，提高了追溯的精確性和效率。本文主要介紹該司在物料管理和成品管理過程中對于可追溯性的應(yīng)用研究。

1 RFID與BCT可行性分析

射頻識別技術(shù)（radio frequency identification，RFID）與條形碼自動識別技術(shù)（barcode auto identification technology，BCT），兩者從概念上來說很相似，目的都是快速準(zhǔn)確地確認(rèn)追蹤目標(biāo)物體；從技術(shù)上來說，這是兩種不同的技術(shù)，有不同的適用范圍。RFID 是一種無線通信技術(shù)，將嵌有RFID 芯片的標(biāo)簽貼在物品上，可以通過非接觸方式，通過讀寫器對晶片進(jìn)行跟蹤，并能自動讀取芯片上的所有信息。每個RFID 標(biāo)簽包含一個識別碼，可以由解讀器讀出并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品追蹤。RFID具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)。射頻識別流程如圖1所示。

圖1 射頻識別流程示意

BCT 簡稱條碼技術(shù)，是一種在當(dāng)代信息技術(shù)基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的符號自動識別技術(shù)。BCT 將符號編碼、數(shù)據(jù)采集、自動識別、錄入、存儲信息等功能融為一體，能夠有效解決物流過程中大量數(shù)據(jù)信息的采集、自動錄入等問題。條碼識別方式的優(yōu)點(diǎn)是配置靈活和系統(tǒng)成本較低，但是存在易污染、易破損、操作較繁瑣等特點(diǎn)。條形碼是“可視技術(shù)”，掃描儀在人的指導(dǎo)下工作，只能接收它視野范圍內(nèi)的條形碼。如果標(biāo)簽被劃破、污染或是脫落，掃描儀就無法辨認(rèn)目標(biāo)。條形碼識別流程如圖2所示。

圖2 條形碼自動識別流程示意

常見條碼有CODE 128、QR、PDF417、Data Matrix 等。CODE 128 為一維碼，QR、PDF417、Data Matrix為二維碼，相比較而言，QR 碼可以存儲4 296個字母數(shù)字，具備存儲字符多、識別區(qū)域廣和響應(yīng)快速的特點(diǎn)，所以在包裝物流行業(yè)運(yùn)用廣泛。實(shí)際上在RFID 技術(shù)應(yīng)用前，信息的記錄和傳輸主要靠條形碼。RFID 標(biāo)簽和條形碼都用來存儲產(chǎn)品的信息，但是目前RFID 的設(shè)備價格較高，性價比不高，因此選擇采用QR二維碼。常用條形碼類型如圖3所示。

圖3 常用條形碼類型

2 智能化作業(yè)系統(tǒng)介紹

智能化作業(yè)系統(tǒng)通過信息化手段輔助生產(chǎn)，在改善錯混料、查找品質(zhì)問題等方面起著關(guān)鍵作用。其核心是通過將人、機(jī)、物、法、環(huán)等生產(chǎn)要素與每塊工作板綁定，串聯(lián)每個流程，形成一條追溯鏈，從而組成一個追溯網(wǎng)絡(luò)。

可追溯管理系統(tǒng)概念相對于傳統(tǒng)印制電路板（printed circuit board，PCB）工廠，全流程追溯需要在必要的工序增加賦碼設(shè)備，對每塊板進(jìn)行身份標(biāo)定，然后由配置讀碼器的設(shè)備進(jìn)行識別追溯。為產(chǎn)線各道工序加工設(shè)備配置設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡，實(shí)時采集設(shè)備數(shù)據(jù)與加工結(jié)果；人工作業(yè)工序配備工作站，將加工結(jié)果實(shí)時輸入系統(tǒng)，對工序信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化；通過各工序的層層關(guān)聯(lián)，形成一條完整的追溯鏈。以車間為整體配置數(shù)據(jù)服務(wù)器，將各工序設(shè)備和加工數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、存儲，將手工、半自動化和全自動化各種設(shè)備混用的離散型裝配車間進(jìn)行數(shù)據(jù)化和信息化轉(zhuǎn)化融合，實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)線信息化管理。PCB 制造流程追溯示意如圖4所示。

圖4 PCB制造流程追溯示意

（1）供應(yīng)商采用條碼管理系統(tǒng)，實(shí)施原材料批號追溯。

（2）收到供應(yīng)商來料后，倉儲人員會掃描料盤上條碼信息，整合供應(yīng)商產(chǎn)品信息并形成統(tǒng)一格式的條碼信息，并錄入到ERP 系統(tǒng)，通過智能倉儲管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。

（3）開料賦碼。開料時通過掃描流程卡條碼，由制造執(zhí)行系統(tǒng)（manufacturing execution system，MES）下發(fā)帶有二維碼信息的打碼任務(wù)到設(shè)備的控制系統(tǒng)（distributed control system，DCS），開料后在芯板邊激光賦碼，每個二維碼包含唯一ID。

（4）開料后的二維碼將一直沿用到層壓，在層壓前將組合一塊PCB 外層板的所有內(nèi)層芯板二維碼信息綁定上傳到系統(tǒng)，由系統(tǒng)匹配一個新的外層碼。壓合后芯板邊的二維碼被銅箔覆蓋，需要使用X 射線檢測設(shè)備獲取內(nèi)層芯板碼，之后經(jīng)由MES，下發(fā)二維碼指令到鉆碼設(shè)備，通過激光機(jī)賦外層碼供后續(xù)工序追溯使用。如有多次層壓，也采用此方式同步賦碼。

（5）在成型前需要根據(jù)制板板邊碼信息，經(jīng)由MES 跟賦碼設(shè)備交互后，在交貨組合單元內(nèi)以噴印或激光形式賦碼以形成關(guān)聯(lián)。

（6）根據(jù)客戶包裝要求，通過點(diǎn)數(shù)機(jī)點(diǎn)出統(tǒng)一包裝數(shù)量的板，并讀取所有單元碼進(jìn)行綁定，通過條碼管理系統(tǒng)，生成內(nèi)包裝碼；讀取相應(yīng)內(nèi)包裝碼，進(jìn)行綁定，生成外箱條碼；出貨時將外箱碼關(guān)聯(lián)送貨單，完成出貨。

3 智能化作業(yè)系統(tǒng)在物料倉庫的應(yīng)用

物料信息追溯方式：從自動化智能存儲系統(tǒng)中快速發(fā)料和領(lǐng)料。按材料清單上列出的材料編碼和數(shù)量，輸入指令到智能存儲系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動按先進(jìn)先出（first input first output，F(xiàn)IFO）原則進(jìn)行檢索和發(fā)貨。物料倉庫作業(yè)系統(tǒng)流程如圖5所示。

圖5 物料倉庫作業(yè)系統(tǒng)流程圖

（1）倉庫收貨后，根據(jù)供應(yīng)商的送貨單，將物料編碼、名稱、規(guī)格等信息掃碼錄入ERP 管理系統(tǒng)，如圖6所示。

圖6 物料系統(tǒng)信息

（2）ERP 系統(tǒng)將錄入的信息轉(zhuǎn)換成物料內(nèi)部追溯標(biāo)簽；相應(yīng)的物料編碼、名稱、規(guī)格、批次、數(shù)量、訂單號、保質(zhì)日期等必要信息體現(xiàn)在追溯標(biāo)簽上。倉庫根據(jù)標(biāo)簽條碼進(jìn)行管控，如庫存查詢分析、有效期查詢、物料發(fā)放及調(diào)整庫位等相應(yīng)事務(wù)。

（3）生產(chǎn)工序申領(lǐng)物料時，ERP 系統(tǒng)根據(jù)領(lǐng)料需求，按物料編碼自動查詢庫存情況并自動分配物料批次，控制物料的先進(jìn)先出。

（4）倉庫打印出經(jīng)過ERP 系統(tǒng)分配后的領(lǐng)料單，使用移動終端掃描領(lǐng)料單上的條形碼，獲取物料庫位、庫存以及批次等信息。領(lǐng)料單如圖7所示。

圖7 領(lǐng)料單

（5）物料倉管員在系統(tǒng)顯示的庫位上，獲取所需要發(fā)放的物料，再使用移動終端掃描物料內(nèi)部管理標(biāo)簽，系統(tǒng)核對物料信息，自動比對規(guī)格、批次、數(shù)量等。一致則系統(tǒng)通過，可以發(fā)放；否則，系統(tǒng)拒絕發(fā)放物料。

（6）生產(chǎn)工序在領(lǐng)用物料后，通過掃碼設(shè)備對生產(chǎn)型號、對應(yīng)原材料分別掃碼，對應(yīng)關(guān)系自動鏈接并錄入系統(tǒng)。

4 智能化作業(yè)系統(tǒng)在成品倉庫的應(yīng)用

成品信息追溯方式：根據(jù)客戶包裝要求，通過點(diǎn)數(shù)機(jī)點(diǎn)出統(tǒng)一包裝數(shù)量的板，并讀取所有單元碼進(jìn)行綁定，通過條碼管理系統(tǒng)，生成內(nèi)包裝碼；之后通過成品管理系統(tǒng)掃描內(nèi)包裝碼生成外箱碼，完成內(nèi)包與外箱的綁定；在出貨時，讀取外箱碼，與送貨單關(guān)聯(lián)綁定。這樣，通過成品管理系統(tǒng)可以一鍵查詢出此批送貨單出貨的型號、周期、數(shù)量、單元碼等信息。

成品倉庫作業(yè)系統(tǒng)流程如圖8所示。

圖8 成品倉庫作業(yè)系統(tǒng)流程圖

（1）產(chǎn)品入庫后，掃描工單，通過成品管理系統(tǒng)綁定ERP，獲取生產(chǎn)型號以及客戶的包裝要求、裝箱資料等信息。

（2）通過點(diǎn)數(shù)機(jī)按客戶要求的標(biāo)準(zhǔn)包裝數(shù)量點(diǎn)數(shù)，逐塊讀取單元二維碼并綁定；在讀取過程中，系統(tǒng)會將實(shí)物信息與ERP 信息進(jìn)行比對，可以預(yù)防錯混料事件的發(fā)生；同時，對重復(fù)編碼糾錯報警。讀碼程序操作如圖9所示。

圖9 讀碼程序操作示意

（3）點(diǎn)數(shù)完成后，生成內(nèi)包裝追溯標(biāo)簽；通過內(nèi)包裝追溯標(biāo)簽可以查詢到此包裝內(nèi)所有單元板的編碼信息，建立內(nèi)包裝關(guān)聯(lián)信息。內(nèi)包裝與單元碼關(guān)聯(lián)信息見表1。

表1 內(nèi)包裝與單元碼關(guān)聯(lián)信息

（4）外包裝時，逐包掃描內(nèi)包裝追溯標(biāo)簽，綁定內(nèi)包裝信息并生成外包裝追溯標(biāo)簽；在掃描讀取過程中，系統(tǒng)也會進(jìn)行比對，防止錯混料；外包裝完成后通過追溯標(biāo)簽可以查詢到此箱內(nèi)的單元板二維碼信息，建立外包裝關(guān)聯(lián)信息。

內(nèi)包裝追溯標(biāo)簽如圖10 所示，外包裝追溯標(biāo)簽如圖11所示。

圖10 內(nèi)包裝追溯標(biāo)簽

圖11 外包裝追溯標(biāo)簽

（5）出貨時，倉庫發(fā)貨員根據(jù)發(fā)貨單上的信息，使用移動終端完成發(fā)貨操作。先掃描出貨單號，再掃描成品外箱標(biāo)簽，系統(tǒng)會匹配成品的物料編碼、數(shù)量、周期等信息與發(fā)貨單的需求是否一致；若兩者一致，則可成功發(fā)貨，并將發(fā)貨信息自動導(dǎo)入條碼管理系統(tǒng)，減少該物料庫存，同時將成品發(fā)貨出庫信息上傳ERP系統(tǒng)。

（6）發(fā)貨后，通過系統(tǒng)可以查詢出此批送貨單出貨的型號、周期、數(shù)量、單元碼等信息，可以一鍵追溯。

也可以通過產(chǎn)品上的二維碼，追溯查詢到流程的生產(chǎn)設(shè)備、加工參數(shù)、生產(chǎn)時間、操作人員、原材料等生產(chǎn)要素，根據(jù)需要篩選出關(guān)鍵要素進(jìn)行問題查找和分析，能夠精準(zhǔn)和有效地處理問題。送貨單、外箱、內(nèi)包裝與單元碼關(guān)聯(lián)信息見表2。

表2 送貨單、外箱、內(nèi)包裝與單元碼關(guān)聯(lián)信息

5 過程先進(jìn)先出的控制

為保證每個產(chǎn)品先進(jìn)先出的要求，對所有產(chǎn)品實(shí)行過程周期管控。在制作周期的工序，ERP系統(tǒng)對每個工單賦予周期，所有工序出數(shù)時必須按FIFO 方式出數(shù)，否則系統(tǒng)會進(jìn)行管控，無法出數(shù)。

（1）對于生 產(chǎn)制作指示（manufacturing instruction，MI）指示中有“周期輸入”要求的工序，需要對每張工單賦予周期，然后才能在系統(tǒng)出數(shù)。

（2）工序出數(shù)時，同一型號必須先將舊周期工單出數(shù)，然后才可出新周期。如果本工序有舊周期工單未出，但錄入新周期工單出數(shù)，系統(tǒng)會限制新周期工單不允許出數(shù)。

FIFO系統(tǒng)控制如圖12所示。

圖12 FIFO系統(tǒng)控制示意

（3）在成品出貨時，ERP 系統(tǒng)會自動匹配庫存周期，先將舊周期出完后，才可以出新周期。如果倉庫有舊周期板，先錄入新周期出貨，系統(tǒng)會進(jìn)行管控。

6 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控與效果

經(jīng)過系統(tǒng)運(yùn)行，證明了產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的可行性與有效性。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有如下案例：2023 年9 月，在最終檢驗(yàn)工序，某型號某批次產(chǎn)品共812塊，在檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)其中6塊金面不良，金面有滾輪印。經(jīng)確認(rèn)原因，發(fā)現(xiàn)是某設(shè)備硬件異常導(dǎo)致。如果按照批次管理，則需要核查當(dāng)天此設(shè)備加工的所有批次產(chǎn)品；但是通過產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，根據(jù)單元碼追溯到當(dāng)時的生產(chǎn)設(shè)備和記錄，可以確定滾輪印產(chǎn)品在此設(shè)備加工的具體時間，因此只需要核查當(dāng)天此時間段生產(chǎn)的相應(yīng)產(chǎn)品即可，大大減少了問題產(chǎn)品的核查范圍，縮短了核查時間。

成品追溯系統(tǒng)不僅僅對PCB 生產(chǎn)過程可以達(dá)到追溯效果，當(dāng)產(chǎn)品已經(jīng)到達(dá)客戶端的時候，也可以發(fā)揮很大的作用。2023 年8 月，某客戶反饋某產(chǎn)品字符框位置不平整，疑似白油厚度不均，不良產(chǎn)品20 片，客戶端庫存4 710 片，廠內(nèi)庫存 7 285 片。如果按批次召回客戶端產(chǎn)品，不僅會影響客戶的進(jìn)度，也會造成成本和時間的浪費(fèi)。依靠成品追溯系統(tǒng)，根據(jù)單元碼，準(zhǔn)確地定位問題產(chǎn)品，僅召回異常板，廠內(nèi)庫存也快速分揀，完成快速修復(fù)。這樣快速處理和解決問題，節(jié)約了客戶和工廠的大量時間和成本。

7 結(jié)語

通過運(yùn)用ERP 大數(shù)據(jù)平臺、結(jié)合智能化生產(chǎn)管控系統(tǒng)和庫存管理系統(tǒng)，可以對原材料和成品進(jìn)行精確的管理，及時準(zhǔn)確地查詢出入庫及實(shí)時庫存的數(shù)據(jù)，實(shí)行了產(chǎn)品的先進(jìn)先出、防錯料管理和可追溯管理，提高了生產(chǎn)效率和智能制造水平。該平臺實(shí)現(xiàn)了企業(yè)倉庫庫存的自動化、規(guī)范化和科學(xué)化管理，有助于推動企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。