基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識的汽車零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)研究

姜炳雨 彭長超 劉文軍 陳晨

摘要：近年來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識體系取得了階段性進展，應(yīng)用模式不斷深化。為了實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的全流程的質(zhì)量追溯，提出了一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的汽車零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)，將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)計劃等信息進行注冊標(biāo)識，通過碼關(guān)聯(lián)等操作實現(xiàn)了一物一碼。將汽車零部件成品和上下游環(huán)節(jié)通過標(biāo)識碼貫穿，保證了追溯信息的連貫性和完整性，最終實現(xiàn)對產(chǎn)品全流程的信息跟蹤和追溯。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識;質(zhì)量追溯;汽車零部件;一物一碼

中圖分類號：TP399? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0102-02

1 引言

近年來我國標(biāo)識解析體系建設(shè)取得階段性進展，無論從標(biāo)識數(shù)量、解析數(shù)量，還是行業(yè)應(yīng)用模式都有了質(zhì)的飛躍[1-2]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)組成部分，通過標(biāo)識將生產(chǎn)活動中的各種人員、設(shè)備、工序、流程進行全方位關(guān)聯(lián)，在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中起到良好的紐帶和推動作用[3-5]。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系中的標(biāo)識由標(biāo)識編碼、標(biāo)識解析系統(tǒng)、標(biāo)識數(shù)據(jù)服務(wù)三個部分組成[6]。標(biāo)識編碼類似于“身份證”，使用企業(yè)前綴與企業(yè)內(nèi)部的編碼規(guī)則共同組成的標(biāo)識碼，可以對物料、半成品、產(chǎn)品等實現(xiàn)“一物一碼”的唯一標(biāo)識?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系進行多樣化的賦碼管理、流程管理等業(yè)務(wù)功能封裝能夠顯著降低標(biāo)識應(yīng)用的門檻[7]。

汽車零部件生產(chǎn)是汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，零部件生產(chǎn)從原材料進廠，經(jīng)過切割、沖壓、焊接、壓裝等工藝形成零部件產(chǎn)品，交付給汽車整裝企業(yè)。傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工序通過人為控制、手工執(zhí)行、紙質(zhì)記錄，生產(chǎn)效率低，無法實現(xiàn)對產(chǎn)品生產(chǎn)信息的有效追溯。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系，打通原材料、零部件生產(chǎn)到下游整裝過程的信息全鏈路追溯，能夠顯著降低成本，提升供應(yīng)鏈效率。

2 業(yè)務(wù)與功能分析

2.1 業(yè)務(wù)分析

汽車零部件的生產(chǎn)從原材料（鋼卷） 開始，經(jīng)過切割沖壓、焊接及焊縫檢測、壓裝等三個主要生產(chǎn)階段，輸出汽車零部件成品。首先，平臺實現(xiàn)了生產(chǎn)計劃的制定、執(zhí)行與配置，實現(xiàn)車間生產(chǎn)的高效管理。其次，平臺與生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各種設(shè)備進行交互、對接和聯(lián)動，采集生產(chǎn)過程中的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)/信息，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的記錄和管理。最后，生成汽車配件成品，成品標(biāo)識碼與下游企業(yè)提供的二維碼進行對應(yīng)綁定，最終實現(xiàn)生產(chǎn)過程中各要素的全鏈路閉環(huán)追溯。

圖1給出了零部件生產(chǎn)流程。工廠在接到訂單后制定生產(chǎn)計劃，生成計劃編號，而計劃編號綁定執(zhí)行生產(chǎn)計劃的設(shè)備，設(shè)備再綁定操作工，操作工在使用設(shè)備時產(chǎn)生的實時，數(shù)據(jù)將進行注冊標(biāo)識。在原材料階段，需要提交上游來料的具體信息，進行注冊標(biāo)識。原材料需要進行切割，得到切割件，在中轉(zhuǎn)庫時原材料標(biāo)識更新為沖壓標(biāo)識碼。接下來，將切割件送到?jīng)_壓站，執(zhí)行沖壓操作，再將沖壓件進行焊接，得到成品。成品中的焊縫進行檢測是否合格，不合格的成品即進入返修階段，合格的成品進入壓裝階段，成品需要經(jīng)過壓裝，才會變成零部件產(chǎn)品，最后向系統(tǒng)申請賦碼，系統(tǒng)生成二維碼，關(guān)聯(lián)生成流程的每一個標(biāo)識碼，由激光打印機打印在產(chǎn)品上。客戶可以通過掃描產(chǎn)品上的二維碼，追溯到此產(chǎn)品生產(chǎn)線上的信息記錄。

2.2 功能分析

通過基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識的汽車零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)，由系統(tǒng)來實時將每一道工序流程數(shù)據(jù)注冊標(biāo)識，再將其標(biāo)識關(guān)聯(lián)產(chǎn)品標(biāo)識碼。便實現(xiàn)了從產(chǎn)品到原材料的正向溯源，以及原材料到產(chǎn)品的反向溯源。

正向追溯汽車零部件的信息是指通過向標(biāo)識體系輸入產(chǎn)品標(biāo)識碼，查詢出此標(biāo)識碼對應(yīng)產(chǎn)品的詳細(xì)信息，包括：產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品屬性、生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)日期、原材料記錄、沖壓記錄、焊接記錄、壓裝記錄、返修記錄等信息。系統(tǒng)地顯示出了從產(chǎn)品到原材料這一系列流程節(jié)點追溯。

反向追溯汽車零部件信息是指通過解析物料標(biāo)識碼，查詢出此物料的信息詳細(xì)，包括：原材料信息、切割記錄、條碼記錄，通過條碼記錄中的上游條碼，即可逐級查詢出產(chǎn)品生產(chǎn)線流程的具體信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 技術(shù)架構(gòu)

如圖4給出系統(tǒng)架構(gòu)圖。系統(tǒng)采用 J2EE 體系結(jié)構(gòu)提供中間層集成框架用來滿足高可用性、高可靠性以及可擴展性的應(yīng)用的需求。系統(tǒng)底層生產(chǎn)數(shù)據(jù)部分主要通過PLC采集生產(chǎn)設(shè)備信息，向平臺傳輸焊接、壓裝等生產(chǎn)設(shè)備的時的實時數(shù)據(jù)。平臺通過激光打印機和標(biāo)簽打印機完成標(biāo)識碼的打印。

系統(tǒng)前端使用Vue.js輕量級的漸進式開源框架，可以通過簡單的API實現(xiàn)響應(yīng)的數(shù)據(jù)綁定和組合的視圖組件。系統(tǒng)后端使用了Spring Boot開源框架。數(shù)據(jù)庫采用了MySQL、MongoDB和Redis，其中MySQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，具有高安全性，跨平臺，高效等特性;MongoDB是一種介于SQL與NoSQL之間的數(shù)據(jù)庫，具有高性能、支持索引、高可用支持各種主流的編程語言等優(yōu)勢;Redis是一種開源的高性能key-value數(shù)據(jù)庫，支持多種不同的數(shù)據(jù)類型，且事務(wù)操作是原子性的。

3.2 產(chǎn)品編碼

產(chǎn)品編碼是基于特定的編碼規(guī)則體系設(shè)計，綜合考慮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析編碼規(guī)則和汽車零部件編碼規(guī)則，設(shè)計系統(tǒng)產(chǎn)品編碼規(guī)則如圖5所示。其中，編碼的第1-2位是零件代碼，第3-5位是不同零件的細(xì)分零件號，第6-8位是供應(yīng)商代碼，第9-15位由日期和批次碼組成，第16位是校驗碼，第17位是返工碼，顯示零件返修次數(shù)。

向標(biāo)識體系注冊標(biāo)識碼需要一套固定的數(shù)據(jù)格式。標(biāo)識碼的格式為：“88.***.***/***”，其中“88.***.***”為企業(yè)前綴，以“/”為分割，后面為企業(yè)內(nèi)部編碼。通過對產(chǎn)品進行標(biāo)識編碼，使得上下游企業(yè)可以實現(xiàn)一碼全覽，打通了數(shù)字化生產(chǎn)過程，實現(xiàn)了供應(yīng)鏈信息共享，更好地做到信息協(xié)同。

3.3 賦碼打印

企業(yè)生產(chǎn)過程中，質(zhì)量追溯系統(tǒng)根據(jù)物料、生產(chǎn)工藝、參數(shù)等信息，加上企業(yè)前綴，向標(biāo)識體系發(fā)起注冊申請，同時將注冊信息同步給國家頂級節(jié)點，編碼中心或應(yīng)用節(jié)點收到分配的前綴后，組成完整的標(biāo)識碼，再將注冊成功的數(shù)據(jù)返回給系統(tǒng)，注冊標(biāo)識流程結(jié)束。質(zhì)量追溯系統(tǒng)根據(jù)工業(yè)的不同需求生成相應(yīng)一維碼或者二維碼，并且驅(qū)動打印機進行標(biāo)識碼打印。物料碼貼在相應(yīng)的物料及中轉(zhuǎn)筐;激光打印機在零部件產(chǎn)品上打印激光碼。不同的物料類型對應(yīng)不同的標(biāo)識碼，具體包含原材料標(biāo)識碼、沖壓件標(biāo)識碼和零部件標(biāo)識碼。

3.4 掃碼關(guān)聯(lián)

在生產(chǎn)過程中，考慮成本和操作的便捷性，選擇使用掃碼槍或PDA等便攜設(shè)備執(zhí)行掃碼關(guān)聯(lián)操作。在生產(chǎn)線上的每一道工序，使用掃碼槍掃描物料上的物料條碼，可以完成不同物料條碼之間的關(guān)聯(lián)。標(biāo)識碼在生產(chǎn)過程以及供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)中通過碼關(guān)聯(lián)進行聯(lián)系，構(gòu)成一物一碼，成為質(zhì)量追溯的載體。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 賦碼管理

在汽車零部件生產(chǎn)過程中的每一道工序結(jié)束時，都會向系統(tǒng)申請賦碼操作。圖6給出了系統(tǒng)申請條碼頁面。在系統(tǒng)申請條碼頁面，記錄的數(shù)據(jù)有記錄流水、申請條碼的數(shù)量、申請條碼的類型。點擊“申請條碼”按鈕，選擇相應(yīng)的條碼類型、申請條碼數(shù)量、選擇物料名稱，即可以申請相應(yīng)的條碼。申請成功后，點擊對應(yīng)申請記錄的打印按鈕，選擇打印機的IP地址，執(zhí)行打印條碼操作。點擊“預(yù)覽”按鈕，可以查看用戶申請的條碼的實際上的樣式效果。點擊“下載”按鈕，可以將申請的條碼用下載為excel文件。

4.2 產(chǎn)品追溯

在產(chǎn)品追溯頁面實現(xiàn)正向溯源，通過產(chǎn)品碼解析出產(chǎn)品信息、產(chǎn)品關(guān)聯(lián)的設(shè)備信息、物料投料記錄、質(zhì)檢記錄，以及返修記錄等。其中，每一條記錄包含對應(yīng)的信息，如設(shè)備信息記錄設(shè)備編號、設(shè)備名稱、設(shè)備類別、設(shè)備型號和生產(chǎn)廠家;質(zhì)檢記錄對應(yīng)的信息有質(zhì)檢員、質(zhì)檢時間、質(zhì)檢結(jié)果;返修記錄信息包括返修員、返修時間等。從而，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量信息的全記錄和統(tǒng)一查詢，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制和提升提供了依據(jù)。

在原材料追溯頁面，通過查詢原材料標(biāo)識碼，解析出原材料信息、原材料的切割記錄，以及所有與原材料碼關(guān)聯(lián)的標(biāo)識碼。也可以通過相關(guān)聯(lián)的上級標(biāo)識碼逐級查詢，可查詢出每一個生產(chǎn)線節(jié)點的相關(guān)數(shù)據(jù)，切割記錄的信息包括上級條碼、創(chuàng)建時間、條碼和條碼的類型。查詢切割記錄中的條碼，可查看在對應(yīng)的工序下的產(chǎn)品信息，包括使用的物料記錄、切割記錄等。

5 結(jié)論

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系作為一種新型的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，在推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中的作用逐漸顯現(xiàn)。本文通過建設(shè)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析的汽車零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化水平，避免了一些人工質(zhì)量控制的低效，更重要的，打通了供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的壁壘，顯著提高了供應(yīng)鏈協(xié)同水平，提高生產(chǎn)效率。

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【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2021-12-12

基金項目：江蘇省青藍(lán)工程;江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（202112686015Y） ;蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研啟動基金（2017kyqd017） ;蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級課題（2020kytd04）

作者簡介：姜炳雨（2000-） ，男，大專，主要研究方向為軟件技術(shù);彭長超（2000-） ，男，大專，主要研究方向為軟件技術(shù);劉文軍（1981-） ，男，博士，副教授，主要研究方向為并行與分布式系統(tǒng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等;陳晨（1998-） ，女，本科，主要研究方向為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)。