韩昉 贺蒙 孙佳晨 马佳良

（陕西科技大学 陕西省西安市 710021）

1 引言

质量安全是企业安身立命之本，在智能制造、信息技术不断发展的今天，对产品质量的要求越来越高，不仅仅要求产品本身的质量，同时对质量问题的响应速度也要求更准确、更敏捷。2017 年，商务部、质检局等七个部门共同颁发了《关于推进重要产品信息化追溯体系建设指导意见》的文件，对产品质量追溯体系的建设提出了指导意见；2020 年我国将初步建立全国一体化、整体协调化的产品追溯管理体系[1]。在中国制造2025 提出的同时，行业实力已经成为推动智能制造行业发展的重点内容，少数制造企业已经开始建立产品追溯系统，但大多数中小型企业缺少健全的质量监督管理体系，生产管理时面临诸多质量把控点，同时在追溯环节也出现诸多漏洞，中小型制造企业普遍出现信息化程度低、操作效率不足等方面的问题；不良件位置确认困难，影响进度；物料情况追溯难，误判增多；产品反馈效率偏低，准确率严重不足。而近年来兴起的云计算服务技术的迅猛发展，为解决此类问题提供了解决的方向。一般的追溯系统存在成本较高、部署困难的问题，尤其是供应链各节点信息收集、存储、查询是离散的，甚至造成局部信息孤岛，使得追溯效率较低。本文依托云计算数据库，持续改善互联网环境产品质量追溯系统，全面客观把控整体的生产流程，实时分析与监控生产，可实现全程质量追溯管理，同时具有工单管理，制程防错及维修管理等功能。

产品质量追溯系统所选择的是云计算、云存储、网络宽带等多种资源相互组合的服务体系，不需要额外增加服务器、组网等体系，同时也不需要进行后期运营维护[2]，有效降低追溯功能的费用成本，旨在为中小企业提供更好的便利性和性价比。

2 系统设计目标

本系统以云计算产品质量追溯系统为基础，选择B/S 多层分布式体系架构进行设计，通过云服务平台智能控制整个生产系统，监控和调整整个生产环节，有效避免生产过程中因产品不良导致的一系列困难，对生产进行全方位监控，减少潜在危险。提高生产效率，降低损失，若有突发情况产生，可迅速找出出错点，及时进行问题改正以及责任排查。一方面提升企业质量管理信息化程度，持续推动企业管理技术的更新；另一方面，实现通过互联网、任何PC 端、移动终端、手机都可以通过登录系统进行产品追溯信息的查询。

图1：功能模块图

图2：生产管理子系统

图3：APP 界面

3 关键技术

3.1 追溯编码体系

追溯编码是辨别企业产品的重要标识，更是追溯信息的主体表现，综合考虑企业易用性特征，系统选择以产品批次码为基础的追溯编码方式，将矩阵二维条码作为系统的信息载体[3]。产品批次码可通过生产活动产生，组成内容包括8 位，即部门编码（2 位）、产品编码（2 位）、年码（4 位）、批号（2 位）。

3.2 数据库技术

数据库是推动系统正常运作的关键，能将服务器内大量的信息进行整合，有利于保持用户共享数据的独立性。就用户本身而言，在使用数据库的同时，可进行有效控制，妥善处理不同的数据，提升整体的安全性、客观性、全面性，在发生故障时，能持续修复系统。本次系统选用SQLSever2012 数据库，分别从产品、设备、部门、用户、事件、类型、等角度进行数据库创立。SQLSever2012 属微软旗下的数据库平台产品，有着较好的运作性能，能兼容云计算、云管理等，有利于保持较好的稳定性与可伸缩性[4]。

3.3 移动数据采集技术

追溯信息数据收集，不仅对系统效率产生影响，还会导致系统易用性产生区别。移动数据库采集技术，可通过手持终端设备的方式，利用互联网即可追溯信息数据，同时完成信息收集与上传，客观提升系统的运作效率和使用难度。

3.4 云计算

云计算（cloud computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒种）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务[5]。

4 产品质量追溯系统设计

现阶段而言，溯源系统所使用的信息载体是二维码、RFID 电子标签等，用户可利用手机、溯源秤等方式操作[6]，但是绝大部分的系统数据需要人工在后台录入操作，在便捷性、使用效率上存在较多问题。

该平台通过产品的追溯数据库，客户可通过手机电脑等随时追查生产情况和责任人。企业人员利用云服务平台集中统一运行管理，通过传感器把真实生产的产品的数据传输给云服务存储数据库，进行数据分析计算、存储。实现智能合理的安排机器的产能负荷，最大可能的提高生产效率。

质量追溯系统设计分为可视化溯源，生产管理和物联网监测三个子系统，其中在生产管理子系统中对生产过程进行控制，包括在材料仓进行IQC 收料和物料管理后进行物料管理，投入生产计划，在组装与测试环节进行WIP 监控，信息计入生产管理子系统下的质量控制模块进行监控，可视化溯源子系统通过SCP 来进行物料追溯和生产过程追溯。通过分析不良率，将不良产品运输至维修部门进行维修管理，再次进入测试环节。已经通过测试的产品进行IPOC 抽检，随即在包装环节中用OQC 抽检，同时进行包装追溯，包装完成后产品进入成品库房，产品数据通过生产管理子系统下的库存管理子模块添加到成品数据库中。如图1，图2 所示。

4.1 运行环境

追溯平台的技术架构遵循层次化和模块化的设计原则，平台软件系统采用基于Internet/Intranet 的B/S 的多层结构模式。产品生产传感网采用客户端应用、嵌入式应用、动态链接库方式采集产品生产各环节信息；基于提供高性能企业级应用架构技术的业务基础平台，结合智能传感系统等应用支撑平台来完成应用系统的搭建；通过数据传输系统实现内部系统之间、内部系统与外部系统的数据共享功能；用户访问控制、接口开放控制、服务器备份等多种安全机制保障系统的安全。选择使用浏览器/服务器多层分布式进行整体的涉及，依托MyEclipse8.0 进行开发。

将用户与企业内网相连接，通过WEB 服务将Web Service 服务器连入信息安全管控应用服务器，其内放置信息安全管控数据库服务器，数据库存储着由FTP 日志服务器传送来的存储日志。经销商反应市场情况后制定销售订单，生产企业接受后生成生产订单，进行原材料的购买，原材料由与企业合作的供货商送货，验收检验后入库。入库后生产车间领取所需生产原材料。经线上检验后进行生产加工，成品检验后入库，发货前检验货物是否合格，最终销售出库。

4.2 系统功能模块设计

物联网监测子系统用于采集产品生产过程中，各个环节的数据和信息，获取的数据上传至可视化溯源子系统进行分析应用。可视化溯源子系统可用于搜索并展示某批产品生产过程的环节信息和该批产品的基本数据信息。生产管理子系统用于对产品生产涉及的设备、材料、计划、人员以及产品进行管理。源头可实现追溯，保留生产记录同时跟进信息流向，所有的信息均可查询，所有产品可随时召回，能明确不同的生产制造责任，通过系统即可建立追溯目标。

4.2.1 系统管理

运用信息化手段，将生产加工、产品流通各环节的信息相关联，形成完整的信息追溯链，是企业产品质量安全追溯体系日常运行的监管中心，并按照统一的数据传输格式和接口规范，与中央追溯管理平台、各流通节点追溯子系统互联互通。能够实现对产品质量安全追溯体系建设及管理工作进行统一协调和安排，支持相关部门监管，包括管理员登陆、用户登录、管理员信息调整、信息删除、信息查询、信息添加等。

4.2.2 追溯信息管理

该模块承担着数据中心与各流通节点之间的数据传输工作。该系统实现将信息规范化、标准化、按统一的格式、统一的标准进行传输。目的在于将零散的生产、销售数据整合，形成完整的数据链条，从而实现查询、追溯的功能。数据传输方案要充分考虑系统的稳定性与执行效率，保障了数据传输的质量。

对企业的供应商、客户、人员、设备及产品的详细信息进行管理，对各生产节点下人员、设备、产品状态等信息进行管理，并具有查询检索、综合统计等功能，可利用多种查询条件对备案信息进行检索，并将这些信息递交给相关部门，对产品信息进行核对管理。

使用IQC 收料与物料管理技术将物料收入材料库，之后通过生产管理子系统的物料管理功能模块在材料库对物料进行管理归类，进行分类汇总。生产订单确定后，制定生产计划管理，从材料库进行物料提取，投入生产，通过物联网监测子系统在生产线以及产品检测进行现场的数据收集，检测设备将监测到的数据传至手持终端，通过手持终端或从扫码装置将监测数据传入到云服务系统。

4.2.3 信息追溯

在系统内进行WIP 监控、物料追溯、生产过程追溯、SPC 分析、不良率分析、电子看板以及包装追溯，厂家可通过数据库信息，智能合理的安排机器的产能负荷，最大可能的发挥生产效率。经过检测后，将分为两步：

（1）良品在包装前与后分别进行IPQC 以及OQC 抽检，将产品信息录入包装追溯系统；

（2）将不合格产品进行修理并进行维修管理，拆解后重新投入生产。

包装后，将产品放入成品仓库，通过生产管理子系统进行记录，再进行出库管理，了解每件产品的动向。客户在到货前，可进行对产品的全程追查，接受数据的终端可选择智能手机、平板电脑或电脑等。终端与云服务系统相连接，客户注册账户后，根据制定订单后产品批次进行匹配可进入云服务平台进行身份的验证，向系统提出访问申请，系统验证其身份信息，验证成功后，则允许客户访问查看此批的产品信息。

4.2.4 追溯数据统计分析

通过对流通节点子系统的运行监控指标，对上报数据及时进行处理、统计分析，实现对流通节点信息的及时性、规范性、真实性、连续性的对比分析。方便企业进行全面的分析和环比。

4.2.5 手机APP 的设计

追溯系统APP 可在线搜集并同步生产数据，并实时同步至云MES 制造执行系统，通过设备管理、产品追溯管理等跟进产品生产。客户可通过移动端随时追查生产情况；厂家在生产时，可通过数据库信息，智能合理的安排机器的产能负荷，最大可能的发挥生产效率。初步设计的手机APP 界面如图3 所示。所有完成认证的用户，均可利用登录系统查询追溯产品信息。

5 结束语

本文以产品质量追溯平台的设计开发为例，分别从关键技术、关键功能进行全面研究，以此总结系统涉及效果、执行效果，保持较好的准确性，提升追溯精准度，使企业追溯效率有所提升。使用云端数据库作为数据载体，可降低追溯成本，便于在中小企业进行实施，由此可大幅提升产品的性价比。利用云计算集成信息，打破传统信息盲区，解决生产信息后滞问题，并建立企业集成的制造管理平台，优化企业制造及品质流程。很多方面需要持续调整和改善：

（1）目前实现的系统功能和服务还不够全面，一些功能还需要进一步完善。

（2）算法还需要进一步优化，使得系统的运行能够更加高效和准确。