基于物碼的彩色電視機元器件可追溯系統(tǒng)設(shè)計

0 引言

根據(jù)奧維云網(wǎng)發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021 年度國內(nèi)市場的彩色電視機（下文簡稱彩電）銷量為3 835 萬臺，有著巨大的存量市場及增量市場。目前市場上的主流產(chǎn)品還未構(gòu)建其真正的產(chǎn)品追溯體系，首先表現(xiàn)為，產(chǎn)品售后服務(wù)人員無法通過系統(tǒng)直觀了解所維修產(chǎn)品所使用主要元器件的供應(yīng)商、批次等信息，增加了維修的難度；然后廠家通過售后數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)某些批次的元器件或模塊有問題，無法準(zhǔn)確圈定受影響的整機產(chǎn)品范圍，更不可能對已經(jīng)流入消費者手中的產(chǎn)品進行預(yù)防性的維護。

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，特別是物碼系統(tǒng)（如條形碼、二維碼等）的普及，為彩電產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的建設(shè)提供了成熟的技術(shù)基礎(chǔ)。當(dāng)前基于二維碼的食品溯源^[1]、林下產(chǎn)品溯源^[2]、小程序溯源系統(tǒng)^[3]等應(yīng)用已經(jīng)廣泛落地，針對彩電產(chǎn)品的可追溯系統(tǒng)建設(shè)正當(dāng)其時。

1 系統(tǒng)整體概述

彩電本身有2 000 多個元器件組成，比如用量較多的電阻、電容等，如果全部實現(xiàn)可追溯，實現(xiàn)技術(shù)難度巨大且投產(chǎn)產(chǎn)出比太低。跟據(jù)彩電企業(yè)針對其產(chǎn)品溯源的實際需求，本系統(tǒng)重點關(guān)注彩電產(chǎn)品的核心元器件，將組成彩電產(chǎn)品的主要元器件包括屏、Wi-Fi 模塊、藍牙模塊、喇叭、紅外接收模塊、遠場語音模塊等納入可追溯的范圍，對其進行數(shù)字化標(biāo)識及維護，為后續(xù)維修及客戶維護服務(wù)提供平臺支撐。本系統(tǒng)設(shè)計基于物碼體系構(gòu)建，貫穿從原材料入庫、產(chǎn)線生產(chǎn)、成品入庫、渠道分銷及售后維修等產(chǎn)品全生命周期。

圖1 彩電組成元件示意圖（后視圖）

整個可追溯系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)，所有應(yīng)用模塊組件化、模塊化部署，可以快速響應(yīng)前端業(yè)務(wù)需求變化。系統(tǒng)由業(yè)務(wù)前臺、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中臺及集成平臺3 個部分組成，分別負責(zé)物碼系統(tǒng)應(yīng)用及展示、數(shù)據(jù)及邏輯應(yīng)用處理、數(shù)據(jù)采集和三方數(shù)據(jù)對接，整體軟件架構(gòu)如圖2所示。

圖2 基于物碼的彩電可追溯系統(tǒng)軟件架構(gòu)

2 集成平臺

集成平臺分為IoT（Internet of Things, 物聯(lián)網(wǎng)）平臺及集成系統(tǒng)兩個部分，IoT 平臺部分，采用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及邊緣計算節(jié)點，通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232、TCP/IP 等通訊協(xié)議，完成前端物碼掃碼槍、打印機及噴碼設(shè)備同后端軟件平臺系統(tǒng)的的連接及數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的上傳及系統(tǒng)到設(shè)備端指令的下達。集成應(yīng)用系統(tǒng)部分負責(zé)同生成項目的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，從SAP 系統(tǒng)獲取各種原材料的物料號及相應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格、廠商等信息；同WMS（Warehouse Management System, 倉儲管理系統(tǒng)）系統(tǒng)實現(xiàn)物碼的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)原材料從入庫、出庫到成品入庫、發(fā)貨等全流程的物碼信息標(biāo)識支撐；在生產(chǎn)階段，同MES（Manufacturing Execution System, 制造執(zhí)行系統(tǒng)）系統(tǒng)進行全流程的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)各節(jié)點數(shù)據(jù)的上傳。

圖3 不同供應(yīng)商原材料轉(zhuǎn)碼入庫流程

3 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中臺

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中臺包括核心業(yè)務(wù)服務(wù)、通用功能服務(wù)及數(shù)據(jù)中臺3 個部分。

3.1 核心業(yè)務(wù)服務(wù)

主要包括物碼生成、物碼綁定、物碼查詢幾個關(guān)鍵模塊，這里重點展開介紹。物碼生成在原料倉階段實現(xiàn)，對主要元器件進行歸一化編碼，并賦以統(tǒng)一的設(shè)備編碼（支持二維碼、條形碼等形式）；物碼綁定在生產(chǎn)過程實現(xiàn)，通過對組成彩電的主要元器件上的標(biāo)識碼進行掃描錄入，并最終實現(xiàn)跟整機串號的綁定；物碼查詢屬于應(yīng)用階段，用戶可以根據(jù)整機串號實時查詢彩電元器件的相關(guān)信息。

3.1.1 物碼生成

組成彩電的主要元器件及模塊來源分為兩種，即供應(yīng)商直接外采和自研產(chǎn)品。首先是供應(yīng)商直接采購部分，由于各個供應(yīng)商都有自己的產(chǎn)品管控體系，產(chǎn)品帶根據(jù)自有規(guī)則的編碼標(biāo)識，以便產(chǎn)品的追蹤。各廠商的編碼長度及形式均有不同，需根據(jù)新的規(guī)則進行轉(zhuǎn)碼重構(gòu)。轉(zhuǎn)碼步驟如下：

1）獲取廠商的編碼規(guī)則，導(dǎo)入讀碼系統(tǒng)，構(gòu)建物碼識別算法，以完成系統(tǒng)對不同廠商編碼的準(zhǔn)確識別，從而提取物碼信息；

2）根據(jù)生產(chǎn)廠物料系統(tǒng)的編碼規(guī)則，完成新編碼同具體元器件及模塊同廠商信息、產(chǎn)品類別、批次等信息的綁定，并利用打印或噴碼裝置重新進行賦碼；

3）原料倉錄入環(huán)節(jié)，采用物碼掃描設(shè)備讀取新的物碼信息，錄入原來倉儲管理系統(tǒng)。

外采部分的部分元器件或模塊，如果存在沒有碼的情況（該系統(tǒng)僅關(guān)注列入跟蹤范圍列表的元器件），比如僅僅外包裝有編碼，而包裝內(nèi)的最小單位上沒有編碼的情況，系統(tǒng)會自己生成賦碼規(guī)則，每批次的原材料維護對應(yīng)的供應(yīng)商、原來名稱、批次信息等，然后通過打印或噴碼裝置進行賦碼。

其次是自產(chǎn)部分的元器件及模塊，比如主板，在其生產(chǎn)環(huán)節(jié)將根據(jù)賦碼規(guī)則，通過打印或噴碼裝置完成賦碼動作。

3.1.2 物碼綁定

彩電的生產(chǎn)過程可以分為模組段、整機段及包裝段，其中模組段負責(zé)玻璃、背光模組等的組裝，完成顯示屏部分的組裝；整機段基于模組段的屏陸續(xù)完成主板、Wi-Fi 模組、藍牙模塊、紅外模塊、遠場語音模塊、喇叭、電源及配線、后殼等組件的組裝，并且上電，完成產(chǎn)品的功能測試及串號燒錄；包裝段完成整機遙控、配線及說明書、支架的裝箱，在外包裝箱貼上箱內(nèi)產(chǎn)品對應(yīng)的物碼。

鑒于屏是生產(chǎn)的第一個環(huán)節(jié)，并且本身具備物碼標(biāo)識，系統(tǒng)選取屏作為暫定的主鍵，在生產(chǎn)過程中根據(jù)后續(xù)相關(guān)物料加入的順序，通過掃描設(shè)備將主要元器件及模組的物碼讀出，并且與其綁定。鑒于生產(chǎn)過程的直通率無法保證達到100%，所以如何實現(xiàn)動態(tài)綁碼就非常關(guān)鍵。如果出現(xiàn)維修后仍無法正常工作的情況，則需根據(jù)替換算法，將舊的物料解綁，同時更換新的物料信息。

產(chǎn)品通電點屏完成后，進入系統(tǒng)定制化參數(shù)配置及整機串號燒錄的階段，在此環(huán)節(jié)，實現(xiàn)屏的物碼標(biāo)識同整機串號的綁定，為后續(xù)查詢打下基礎(chǔ)。彩電整機入庫前，包裝箱及機身后殼上會貼上整機串號的物碼標(biāo)識，憑此即可查詢該整機對應(yīng)的主要元器件的情況，包括規(guī)格型號、生產(chǎn)廠商、批次等信息。

3.1.3 物碼查詢

通過彩電維修小程序的“掃一掃”功能，對彩電上的物碼信息進行掃描，即可提取對應(yīng)的串號信息，然后通過查詢產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)，即可看到這臺彩電對應(yīng)的信息，比如各主要元器件的信息?；谶@些信息化手段的支撐，上門維修人員可以快速定位問題，并提供維修方案。同樣的，如果某個元器件或者某種有批量性性能問題，也可以通過該系統(tǒng)進行反溯，根據(jù)該物料的使用情況，輸出受影響的整機清單，結(jié)合分銷體系的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確獲取受影響的用戶及范圍，并制定應(yīng)急預(yù)案，比如主動推送固件調(diào)節(jié)元器件運行參數(shù)等，避免給用戶造成更大的損失。

3.2 通用功能服務(wù)

本模塊位系統(tǒng)的統(tǒng)一模塊，負責(zé)用戶管理及通知服務(wù)等。維護使用系統(tǒng)的管理員、業(yè)務(wù)員等用戶的權(quán)限等，不同角色的用戶開發(fā)使用不同的功能菜單；通知組件管理，負責(zé)整個系統(tǒng)的通知模塊，目前支撐通過短信網(wǎng)關(guān)向特定人員發(fā)送短信通知以及通過郵件網(wǎng)關(guān)向用戶發(fā)送郵件。

3.3 數(shù)據(jù)中臺

處理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，按規(guī)則進行數(shù)據(jù)清洗并存儲、挖掘，并生成各種報表數(shù)據(jù)，給管理方的決策提供數(shù)據(jù)支撐。

圖3 整機生產(chǎn)過程圖示意圖

4 業(yè)務(wù)前臺

系統(tǒng)支持多種用戶交互方式，領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙大屏展示，通過電腦瀏覽器及App/ 小程序訪問，并支持第三方通過H5 方式對接調(diào)用。領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙大屏部分負責(zé)宏觀的數(shù)據(jù)展示，統(tǒng)籌整個系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，e.g. 物碼系統(tǒng)已經(jīng)解決的問題排行、維修趨勢預(yù)測等；在生產(chǎn)過程可通過物碼信息標(biāo)識經(jīng)電腦瀏覽器及小程序?qū)崟r方案原材料或整機的信息。

5 結(jié)論

本文設(shè)計的基于物碼的彩電產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)，可通過整機的串號，精準(zhǔn)查詢所使用主要元器件或模塊（e.g.屏、藍牙模塊、Wi-Fi 模塊、喇叭、主板等）的供應(yīng)商和批次等信息。通過本系統(tǒng)的上線部署，有效提高產(chǎn)品售后維修的速度及準(zhǔn)確性，提升客戶滿意度，為售后維修及應(yīng)急處突提供了技術(shù)抓手。同時，針對部分出問題的核心元器件的產(chǎn)品批次，可第一時間搞清楚受影響的范圍，為終端消費者有更好的使用體驗提供支撐。同樣，該可追溯系統(tǒng)也適用于其他家電產(chǎn)品，比如白電、小家電等，有重要的市場推廣意義。

參考文獻：

[1] 基于QR Code二維碼的食品溯源系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計[J]. 劉韜、都洪韜等. 阜陽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2021,38(4):89-94.

[2] 基于二維碼標(biāo)識的林下產(chǎn)品溯源系統(tǒng)研究[J]. 鄭詩琳,霍耀超.貴陽學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版). 2022(1):90-94.

[3] 基于二維碼與小程序的可溯源系統(tǒng)[J]. 吳海雄、費娟等.長江信息通信. 2021,34(9):72-75.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年3月期）