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

姜炳雨 彭長(zhǎng)超 劉文軍 陳晨

摘要：近年來(lái)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)體系取得了階段性進(jìn)展，應(yīng)用模式不斷深化。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)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(shí)解析體系的汽車(chē)零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)，將生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工藝數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)計(jì)劃等信息進(jìn)行注冊(cè)標(biāo)識(shí)，通過(guò)碼關(guān)聯(lián)等操作實(shí)現(xiàn)了一物一碼。將汽車(chē)零部件成品和上下游環(huán)節(jié)通過(guò)標(biāo)識(shí)碼貫穿，保證了追溯信息的連貫性和完整性，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí);質(zhì)量追溯;汽車(chē)零部件;一物一碼

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）10-0102-02

1 引言

近年來(lái)我國(guó)標(biāo)識(shí)解析體系建設(shè)取得階段性進(jìn)展，無(wú)論從標(biāo)識(shí)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(shí)解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)組成部分，通過(guò)標(biāo)識(shí)將生產(chǎn)活動(dòng)中的各種人員、設(shè)備、工序、流程進(jìn)行全方位關(guān)聯(lián)，在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中起到良好的紐帶和推動(dòng)作用[3-5]。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系中的標(biāo)識(shí)由標(biāo)識(shí)編碼、標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)、標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)三個(gè)部分組成[6]。標(biāo)識(shí)編碼類(lèi)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(shí)碼，可以對(duì)物料、半成品、產(chǎn)品等實(shí)現(xiàn)“一物一碼”的唯一標(biāo)識(shí)。基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系進(jìn)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(shí)應(yīng)用的門(mén)檻[7]。

汽車(chē)零部件生產(chǎn)是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，零部件生產(chǎn)從原材料進(jìn)廠，經(jīng)過(guò)切割、沖壓、焊接、壓裝等工藝形成零部件產(chǎn)品，交付給汽車(chē)整裝企業(yè)。傳統(tǒng)的零部件生產(chǎn)工序通過(guò)人為控制、手工執(zhí)行、紙質(zhì)記錄，生產(chǎn)效率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)信息的有效追溯。通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系，打通原材料、零部件生產(chǎn)到下游整裝過(guò)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(chē)零部件的生產(chǎn)從原材料（鋼卷） 開(kāi)始，經(jīng)過(guò)切割沖壓、焊接及焊縫檢測(cè)、壓裝等三個(gè)主要生產(chǎn)階段，輸出汽車(chē)零部件成品。首先，平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)計(jì)劃的制定、執(zhí)行與配置，實(shí)現(xiàn)車(chē)間生產(chǎn)的高效管理。其次，平臺(tái)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的各種設(shè)備進(jìn)行交互、對(duì)接和聯(lián)動(dòng)，采集生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)/信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的記錄和管理。最后，生成汽車(chē)配件成品，成品標(biāo)識(shí)碼與下游企業(yè)提供的二維碼進(jìn)行對(duì)應(yīng)綁定，最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)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(jì)劃，生成計(jì)劃編號(hào)，而計(jì)劃編號(hào)綁定執(zhí)行生產(chǎn)計(jì)劃的設(shè)備，設(shè)備再綁定操作工，操作工在使用設(shè)備時(shí)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)，數(shù)據(jù)將進(jìn)行注冊(cè)標(biāo)識(shí)。在原材料階段，需要提交上游來(lái)料的具體信息，進(jìn)行注冊(cè)標(biāo)識(shí)。原材料需要進(jìn)行切割，得到切割件，在中轉(zhuǎn)庫(kù)時(shí)原材料標(biāo)識(shí)更新為沖壓標(biāo)識(shí)碼。接下來(lái)，將切割件送到?jīng)_壓站，執(zhí)行沖壓操作，再將沖壓件進(jìn)行焊接，得到成品。成品中的焊縫進(jìn)行檢測(cè)是否合格，不合格的成品即進(jìn)入返修階段，合格的成品進(jìn)入壓裝階段，成品需要經(jīng)過(guò)壓裝，才會(huì)變成零部件產(chǎn)品，最后向系統(tǒng)申請(qǐng)賦碼，系統(tǒng)生成二維碼，關(guān)聯(lián)生成流程的每一個(gè)標(biāo)識(shí)碼，由激光打印機(jī)打印在產(chǎn)品上。客戶可以通過(guò)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(guò)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的汽車(chē)零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)，由系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)將每一道工序流程數(shù)據(jù)注冊(cè)標(biāo)識(shí)，再將其標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)碼。便實(shí)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(chē)零部件的信息是指通過(guò)向標(biāo)識(shí)體系輸入產(chǎn)品標(biāo)識(shí)碼，查詢出此標(biāo)識(shí)碼對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的詳細(xì)信息，包括：產(chǎn)品名稱(chēng)、產(chǎn)品屬性、生產(chǎn)計(jì)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(diǎn)追溯。

反向追溯汽車(chē)零部件信息是指通過(guò)解析物料標(biāo)識(shí)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(guò)條碼記錄中的上游條碼，即可逐級(jí)查詢出產(chǎn)品生產(chǎn)線流程的具體信息。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(lái)滿足高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)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(guò)PLC采集生產(chǎn)設(shè)備信息，向平臺(tái)傳輸焊接、壓裝等生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。平臺(tái)通過(guò)激光打印機(jī)和標(biāo)簽打印機(jī)完成標(biāo)識(shí)碼的打印。

系統(tǒng)前端使用Vue.js輕量級(jí)的漸進(jìn)式開(kāi)源框架，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的API實(shí)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(kāi)源框架。數(shù)據(jù)庫(kù)采用了MySQL、MongoDB和Redis，其中MySQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，具有高安全性，跨平臺(tái)，高效等特性;MongoDB是一種介于SQL與NoSQL之間的數(shù)據(jù)庫(kù)，具有高性能、支持索引、高可用支持各種主流的編程語(yǔ)言等優(yōu)勢(shì);Redis是一種開(kāi)源的高性能key-value數(shù)據(jù)庫(kù)，支持多種不同的數(shù)據(jù)類(lèi)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(jì)，綜合考慮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析編碼規(guī)則和汽車(chē)零部件編碼規(guī)則，設(shè)計(jì)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(hào)，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(yàn)碼，第17位是返工碼，顯示零件返修次數(shù)。

向標(biāo)識(shí)體系注冊(cè)標(biāo)識(shí)碼需要一套固定的數(shù)據(jù)格式。標(biāo)識(shí)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(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼，使得上下游企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)一碼全覽，打通了數(shù)字化生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)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(guò)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(shí)體系發(fā)起注冊(cè)申請(qǐng)，同時(shí)將注冊(cè)信息同步給國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)，編碼中心或應(yīng)用節(jié)點(diǎn)收到分配的前綴后，組成完整的標(biāo)識(shí)碼，再將注冊(cè)成功的數(shù)據(jù)返回給系統(tǒng)，注冊(cè)標(biāo)識(shí)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(dòng)打印機(jī)進(jìn)行標(biāo)識(shí)碼打印。物料碼貼在相應(yīng)的物料及中轉(zhuǎn)筐;激光打印機(jī)在零部件產(chǎn)品上打印激光碼。不同的物料類(lèi)型對(duì)應(yīng)不同的標(biāo)識(shí)碼，具體包含原材料標(biāo)識(shí)碼、沖壓件標(biāo)識(shí)碼和零部件標(biāo)識(shí)碼。

3.4 掃碼關(guān)聯(lián)

在生產(chǎn)過(guò)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(shí)碼在生產(chǎn)過(guò)程以及供應(yīng)鏈的不同環(huán)節(jié)中通過(guò)碼關(guān)聯(lián)進(jìn)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(shí)現(xiàn)

4.1 賦碼管理

在汽車(chē)零部件生產(chǎn)過(guò)程中的每一道工序結(jié)束時(shí)，都會(huì)向系統(tǒng)申請(qǐng)賦碼操作。圖6給出了系統(tǒng)申請(qǐng)條碼頁(yè)面。在系統(tǒng)申請(qǐng)條碼頁(yè)面，記錄的數(shù)據(jù)有記錄流水、申請(qǐng)條碼的數(shù)量、申請(qǐng)條碼的類(lèi)型。點(diǎn)擊“申請(qǐng)條碼”按鈕，選擇相應(yīng)的條碼類(lèi)型、申請(qǐng)條碼數(shù)量、選擇物料名稱(chēng)，即可以申請(qǐng)相應(yīng)的條碼。申請(qǐng)成功后，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)申請(qǐng)記錄的打印按鈕，選擇打印機(jī)的IP地址，執(zhí)行打印條碼操作。點(diǎn)擊“預(yù)覽”按鈕，可以查看用戶申請(qǐng)的條碼的實(shí)際上的樣式效果。點(diǎn)擊“下載”按鈕，可以將申請(qǐng)的條碼用下載為excel文件。

4.2 產(chǎn)品追溯

在產(chǎn)品追溯頁(yè)面實(shí)現(xiàn)正向溯源，通過(guò)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(duì)應(yīng)的信息，如設(shè)備信息記錄設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備類(lèi)別、設(shè)備型號(hào)和生產(chǎn)廠家;質(zhì)檢記錄對(duì)應(yīng)的信息有質(zhì)檢員、質(zhì)檢時(shí)間、質(zhì)檢結(jié)果;返修記錄信息包括返修員、返修時(shí)間等。從而，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)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(yè)面，通過(guò)查詢?cè)牧蠘?biāo)識(shí)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(shí)碼。也可以通過(guò)相關(guān)聯(lián)的上級(jí)標(biāo)識(shí)碼逐級(jí)查詢，可查詢出每一個(gè)生產(chǎn)線節(jié)點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，切割記錄的信息包括上級(jí)條碼、創(chuàng)建時(shí)間、條碼和條碼的類(lèi)型。查詢切割記錄中的條碼，可查看在對(duì)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(shí)解析體系作為一種新型的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施，在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中的作用逐漸顯現(xiàn)。本文通過(guò)建設(shè)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析的汽車(chē)零配件質(zhì)量追溯系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)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。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】

收稿日期：2021-12-12

基金項(xiàng)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(jì)劃項(xiàng)目（202112686015Y） ;蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研啟動(dòng)基金（2017kyqd017） ;蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)課題（2020kytd04）

作者簡(jiǎn)介：姜炳雨（2000-） ，男，大專(zhuān)，主要研究方向?yàn)檐浖夹g(shù);彭長(zhǎng)超（2000-） ，男，大專(zhuān)，主要研究方向?yàn)檐浖夹g(shù);劉文軍（1981-） ，男，博士，副教授，主要研究方向?yàn)椴⑿信c分布式系統(tǒng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等;陳晨（1998-） ，女，本科，主要研究方向?yàn)楣I(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析創(chuàng)新應(yīng)用研發(fā)。