基于物碼的彩色電視機元器件可追溯系統設計

0 引言

根據奧維云網(wǎng)發(fā)布的數據，2021 年度國內市場(chǎng)的彩色電視機（下文簡(jiǎn)稱(chēng)彩電）銷(xiāo)量為3 835 萬(wàn)臺，有著(zhù)巨大的存量市場(chǎng)及增量市場(chǎng)。目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品還未構建其真正的產(chǎn)品追溯體系，首先表現為，產(chǎn)品售后服務(wù)人員無(wú)法通過(guò)系統直觀(guān)了解所維修產(chǎn)品所使用主要元器件的供應商、批次等信息，增加了維修的難度；然后廠(chǎng)家通過(guò)售后數據發(fā)現某些批次的元器件或模塊有問(wèn)題，無(wú)法準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(jìn)行預防性的維護。

近年來(lái)，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，特別是物碼系統（如條形碼、二維碼等）的普及，為彩電產(chǎn)品追溯系統的建設提供了成熟的技術(shù)基礎。當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^[3]等應用已經(jīng)廣泛落地，針對彩電產(chǎn)品的可追溯系統建設正當其時(shí)。

1 系統整體概述

彩電本身有2 000 多個(gè)元器件組成，比如用量較多的電阻、電容等，如果全部實(shí)現可追溯，實(shí)現技術(shù)難度巨大且投產(chǎn)產(chǎn)出比太低。跟據彩電企業(yè)針對其產(chǎn)品溯源的實(shí)際需求，本系統重點(diǎn)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(chǎng)語(yǔ)音模塊等納入可追溯的范圍，對其進(jìn)行數字化標識及維護，為后續維修及客戶(hù)維護服務(wù)提供平臺支撐。本系統設計基于物碼體系構建，貫穿從原材料入庫、產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)、成品入庫、渠道分銷(xiāo)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(gè)可追溯系統采用微服務(wù)架構，所有應用模塊組件化、模塊化部署，可以快速響應前端業(yè)務(wù)需求變化。系統由業(yè)務(wù)前臺、業(yè)務(wù)數據中臺及集成平臺3 個(gè)部分組成，分別負責物碼系統應用及展示、數據及邏輯應用處理、數據采集和三方數據對接，整體軟件架構如圖2所示。

圖2 基于物碼的彩電可追溯系統軟件架構

2 集成平臺

集成平臺分為IoT（Internet of Things, 物聯(lián)網(wǎng)）平臺及集成系統兩個(gè)部分，IoT 平臺部分，采用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)及邊緣計算節點(diǎn)，通過(guò)標準的RS232、TCP/IP 等通訊協(xié)議，完成前端物碼掃碼槍、打印機及噴碼設備同后端軟件平臺系統的的連接及數據交換，從而實(shí)現設備狀態(tài)的上傳及系統到設備端指令的下達。集成應用系統部分負責同生成項目的系統的數據交換，從SAP 系統獲取各種原材料的物料號及相應的產(chǎn)品規格、廠(chǎng)商等信息；同WMS（Warehouse Management System, 倉儲管理系統）系統實(shí)現物碼的數據交換，實(shí)現原材料從入庫、出庫到成品入庫、發(fā)貨等全流程的物碼信息標識支撐；在生產(chǎn)階段，同MES（Manufacturing Execution System, 制造執行系統）系統進(jìn)行全流程的數據交互，實(shí)現各節點(diǎn)數據的上傳。

圖3 不同供應商原材料轉碼入庫流程

3 業(yè)務(wù)數據中臺

業(yè)務(wù)數據中臺包括核心業(yè)務(wù)服務(wù)、通用功能服務(wù)及數據中臺3 個(gè)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(xún)幾個(gè)關(guān)鍵模塊，這里重點(diǎn)展開(kāi)介紹。物碼生成在原料倉階段實(shí)現，對主要元器件進(jìn)行歸一化編碼，并賦以統一的設備編碼（支持二維碼、條形碼等形式）；物碼綁定在生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現，通過(guò)對組成彩電的主要元器件上的標識碼進(jìn)行掃描錄入，并最終實(shí)現跟整機串號的綁定；物碼查詢(xún)屬于應用階段，用戶(hù)可以根據整機串號實(shí)時(shí)查詢(xún)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(lái)源分為兩種，即供應商直接外采和自研產(chǎn)品。首先是供應商直接采購部分，由于各個(gè)供應商都有自己的產(chǎn)品管控體系，產(chǎn)品帶根據自有規則的編碼標識，以便產(chǎn)品的追蹤。各廠(chǎng)商的編碼長(cháng)度及形式均有不同，需根據新的規則進(jìn)行轉碼重構。轉碼步驟如下：

1）獲取廠(chǎng)商的編碼規則，導入讀碼系統，構建物碼識別算法，以完成系統對不同廠(chǎng)商編碼的準確識別，從而提取物碼信息；

2）根據生產(chǎn)廠(chǎng)物料系統的編碼規則，完成新編碼同具體元器件及模塊同廠(chǎng)商信息、產(chǎn)品類(lèi)別、批次等信息的綁定，并利用打印或噴碼裝置重新進(jìn)行賦碼；

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

外采部分的部分元器件或模塊，如果存在沒(méi)有碼的情況（該系統僅關(guān)注列入跟蹤范圍列表的元器件），比如僅僅外包裝有編碼，而包裝內的最小單位上沒(méi)有編碼的情況，系統會(huì )自己生成賦碼規則，每批次的原材料維護對應的供應商、原來(lái)名稱(chēng)、批次信息等，然后通過(guò)打印或噴碼裝置進(jìn)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)節將根據賦碼規則，通過(guò)打印或噴碼裝置完成賦碼動(dòng)作。

3.1.2 物碼綁定

彩電的生產(chǎn)過(guò)程可以分為模組段、整機段及包裝段，其中模組段負責玻璃、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完成主板、Wi-Fi 模組、藍牙模塊、紅外模塊、遠場(chǎng)語(yǔ)音模塊、喇叭、電源及配線(xiàn)、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(xiàn)及說(shuō)明書(shū)、支架的裝箱，在外包裝箱貼上箱內產(chǎn)品對應的物碼。

鑒于屏是生產(chǎn)的第一個(gè)環(huán)節，并且本身具備物碼標識，系統選取屏作為暫定的主鍵，在生產(chǎn)過(guò)程中根據后續相關(guān)物料加入的順序，通過(guò)掃描設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(guò)程的直通率無(wú)法保證達到100%，所以如何實(shí)現動(dòng)態(tài)綁碼就非常關(guān)鍵。如果出現維修后仍無(wú)法正常工作的情況，則需根據替換算法，將舊的物料解綁，同時(shí)更換新的物料信息。

產(chǎn)品通電點(diǎn)屏完成后，進(jìn)入系統定制化參數配置及整機串號燒錄的階段，在此環(huán)節，實(shí)現屏的物碼標識同整機串號的綁定，為后續查詢(xún)打下基礎。彩電整機入庫前，包裝箱及機身后殼上會(huì )貼上整機串號的物碼標識，憑此即可查詢(xún)該整機對應的主要元器件的情況，包括規格型號、生產(chǎn)廠(chǎng)商、批次等信息。

3.1.3 物碼查詢(xún)

通過(guò)彩電維修小程序的“掃一掃”功能，對彩電上的物碼信息進(jìn)行掃描，即可提取對應的串號信息，然后通過(guò)查詢(xún)產(chǎn)品可追溯系統，即可看到這臺彩電對應的信息，比如各主要元器件的信息?；谶@些信息化手段的支撐，上門(mén)維修人員可以快速定位問(wèn)題，并提供維修方案。同樣的，如果某個(gè)元器件或者某種有批量性性能問(wèn)題，也可以通過(guò)該系統進(jìn)行反溯，根據該物料的使用情況，輸出受影響的整機清單，結合分銷(xiāo)體系的數據，準確獲取受影響的用戶(hù)及范圍，并制定應急預案，比如主動(dòng)推送固件調節元器件運行參數等，避免給用戶(hù)造成更大的損失。

3.2 通用功能服務(wù)

本模塊位系統的統一模塊，負責用戶(hù)管理及通知服務(wù)等。維護使用系統的管理員、業(yè)務(wù)員等用戶(hù)的權限等，不同角色的用戶(hù)開(kāi)發(fā)使用不同的功能菜單；通知組件管理，負責整個(gè)系統的通知模塊，目前支撐通過(guò)短信網(wǎng)關(guān)向特定人員發(fā)送短信通知以及通過(guò)郵件網(wǎng)關(guān)向用戶(hù)發(fā)送郵件。

3.3 數據中臺

處理系統采集的數據，按規則進(jìn)行數據清洗并存儲、挖掘，并生成各種報表數據，給管理方的決策提供數據支撐。

圖3 整機生產(chǎn)過(guò)程圖示意圖

4 業(yè)務(wù)前臺

系統支持多種用戶(hù)交互方式，領(lǐng)導駕駛艙大屏展示，通過(guò)電腦瀏覽器及App/ 小程序訪(fǎng)問(wèn)，并支持第三方通過(guò)H5 方式對接調用。領(lǐng)導駕駛艙大屏部分負責宏觀(guān)的數據展示，統籌整個(gè)系統的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，e.g. 物碼系統已經(jīng)解決的問(wèn)題排行、維修趨勢預測等；在生產(chǎn)過(guò)程可通過(guò)物碼信息標識經(jīng)電腦瀏覽器及小程序實(shí)時(shí)方案原材料或整機的信息。

5 結論

本文設計的基于物碼的彩電產(chǎn)品可追溯系統，可通過(guò)整機的串號，精準查詢(xún)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）的供應商和批次等信息。通過(guò)本系統的上線(xiàn)部署，有效提高產(chǎn)品售后維修的速度及準確性，提升客戶(hù)滿(mǎn)意度，為售后維修及應急處突提供了技術(shù)抓手。同時(shí)，針對部分出問(wèn)題的核心元器件的產(chǎn)品批次，可第一時(shí)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(chǎng)推廣意義。

參考文獻：

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

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

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年3月期）