基于物码的彩色电视机元器件可追溯系统设计

0 引言

近年来，随着物联网的蓬勃发展，特别是物码系统（如条形码、二维码等）的普及，为彩电产品追溯系统的建设提供了成熟的技术基础。当前基于二维码的食品溯源[1]、林下产品溯源[2]、小程序溯源系统[3]等应用已经广泛落地，针对彩电产品的可追溯系统建设正当其时。

1 系统整体概述

彩电本身有2 000 多个元器件组成，比如用量较多的电阻、电容等，如果全部实现可追溯，实现技术难度巨大且投产产出比太低。跟据彩电企业针对其产品溯源的实际需求，本系统重点关注彩电产品的核心元器件，将组成彩电产品的主要元器件包括屏、Wi-Fi 模块、蓝牙模块、喇叭、红外接收模块、远场语音模块等纳入可追溯的范围，对其进行数字化标识及维护，为后续维修及客户维护服务提供平台支撑。本系统设计基于物码体系构建，贯穿从原材料入库、产线生产、成品入库、渠道分销及售后维修等产品全生命周期。

图1 彩电组成元件示意图（后视图）

整个可追溯系统采用微服务架构，所有应用模块组件化、模块化部署，可以快速响应前端业务需求变化。系统由业务前台、业务数据中台及集成平台3 个部分组成，分别负责物码系统应用及展示、数据及逻辑应用处理、数据采集和三方数据对接，整体软件架构如图2所示。

图2 基于物码的彩电可追溯系统软件架构

2 集成平台

集成平台分为IoT（Internet of Things, 物联网）平台及集成系统两个部分，IoT 平台部分，采用物联网网关及边缘计算节点，通过标准的RS232、TCP/IP 等通讯协议，完成前端物码扫码枪、打印机及喷码设备同后端软件平台系统的的连接及数据交换，从而实现设备状态的上传及系统到设备端指令的下达。集成应用系统部分负责同生成项目的系统的数据交换，从SAP 系统获取各种原材料的物料号及相应的产品规格、厂商等信息；同WMS（Warehouse Management System, 仓储管理系统）系统实现物码的数据交换，实现原材料从入库、出库到成品入库、发货等全流程的物码信息标识支撑；在生产阶段，同MES（Manufacturing Execution System, 制造执行系统）系统进行全流程的数据交互，实现各节点数据的上传。

图3 不同供应商原材料转码入库流程

3 业务数据中台

业务数据中台包括核心业务服务、通用功能服务及数据中台3 个部分。

3.1 核心业务服务

主要包括物码生成、物码绑定、物码查询几个关键模块，这里重点展开介绍。物码生成在原料仓阶段实现，对主要元器件进行归一化编码，并赋以统一的设备编码（支持二维码、条形码等形式）；物码绑定在生产过程实现，通过对组成彩电的主要元器件上的标识码进行扫描录入，并最终实现跟整机串号的绑定；物码查询属于应用阶段，用户可以根据整机串号实时查询彩电元器件的相关信息。

3.1.1 物码生成

组成彩电的主要元器件及模块来源分为两种，即供应商直接外采和自研产品。首先是供应商直接采购部分，由于各个供应商都有自己的产品管控体系，产品带根据自有规则的编码标识，以便产品的追踪。各厂商的编码长度及形式均有不同，需根据新的规则进行转码重构。转码步骤如下：

1）获取厂商的编码规则，导入读码系统，构建物码识别算法，以完成系统对不同厂商编码的准确识别，从而提取物码信息；

2）根据生产厂物料系统的编码规则，完成新编码同具体元器件及模块同厂商信息、产品类别、批次等信息的绑定，并利用打印或喷码装置重新进行赋码；

3）原料仓录入环节，采用物码扫描设备读取新的物码信息，录入原来仓储管理系统。

外采部分的部分元器件或模块，如果存在没有码的情况（该系统仅关注列入跟踪范围列表的元器件），比如仅仅外包装有编码，而包装内的最小单位上没有编码的情况，系统会自己生成赋码规则，每批次的原材料维护对应的供应商、原来名称、批次信息等，然后通过打印或喷码装置进行赋码。

其次是自产部分的元器件及模块，比如主板，在其生产环节将根据赋码规则，通过打印或喷码装置完成赋码动作。

3.1.2 物码绑定

彩电的生产过程可以分为模组段、整机段及包装段，其中模组段负责玻璃、背光模组等的组装，完成显示屏部分的组装；整机段基于模组段的屏陆续完成主板、Wi-Fi 模组、蓝牙模块、红外模块、远场语音模块、喇叭、电源及配线、后壳等组件的组装，并且上电，完成产品的功能测试及串号烧录；包装段完成整机遥控、配线及说明书、支架的装箱，在外包装箱贴上箱内产品对应的物码。

鉴于屏是生产的第一个环节，并且本身具备物码标识，系统选取屏作为暂定的主键，在生产过程中根据后续相关物料加入的顺序，通过扫描设备将主要元器件及模组的物码读出，并且与其绑定。鉴于生产过程的直通率无法保证达到100%，所以如何实现动态绑码就非常关键。如果出现维修后仍无法正常工作的情况，则需根据替换算法，将旧的物料解绑，同时更换新的物料信息。

产品通电点屏完成后，进入系统定制化参数配置及整机串号烧录的阶段，在此环节，实现屏的物码标识同整机串号的绑定，为后续查询打下基础。彩电整机入库前，包装箱及机身后壳上会贴上整机串号的物码标识，凭此即可查询该整机对应的主要元器件的情况，包括规格型号、生产厂商、批次等信息。

3.1.3 物码查询

通过彩电维修小程序的“扫一扫”功能，对彩电上的物码信息进行扫描，即可提取对应的串号信息，然后通过查询产品可追溯系统，即可看到这台彩电对应的信息，比如各主要元器件的信息。基于这些信息化手段的支撑，上门维修人员可以快速定位问题，并提供维修方案。同样的，如果某个元器件或者某种有批量性性能问题，也可以通过该系统进行反溯，根据该物料的使用情况，输出受影响的整机清单，结合分销体系的数据，准确获取受影响的用户及范围，并制定应急预案，比如主动推送固件调节元器件运行参数等，避免给用户造成更大的损失。

3.2 通用功能服务

本模块位系统的统一模块，负责用户管理及通知服务等。维护使用系统的管理员、业务员等用户的权限等，不同角色的用户开发使用不同的功能菜单；通知组件管理，负责整个系统的通知模块，目前支撑通过短信网关向特定人员发送短信通知以及通过邮件网关向用户发送邮件。

3.3 数据中台

处理系统采集的数据，按规则进行数据清洗并存储、挖掘，并生成各种报表数据，给管理方的决策提供数据支撑。

图3 整机生产过程图示意图

4 业务前台

系统支持多种用户交互方式，领导驾驶舱大屏展示，通过电脑浏览器及App/ 小程序访问，并支持第三方通过H5 方式对接调用。领导驾驶舱大屏部分负责宏观的数据展示，统筹整个系统的实时运行状态，e.g. 物码系统已经解决的问题排行、维修趋势预测等；在生产过程可通过物码信息标识经电脑浏览器及小程序实时方案原材料或整机的信息。

5 结论

本文设计的基于物码的彩电产品可追溯系统，可通过整机的串号，精准查询所使用主要元器件或模块（e.g.屏、蓝牙模块、Wi-Fi 模块、喇叭、主板等）的供应商和批次等信息。通过本系统的上线部署，有效提高产品售后维修的速度及准确性，提升客户满意度，为售后维修及应急处突提供了技术抓手。同时，针对部分出问题的核心元器件的产品批次，可第一时间搞清楚受影响的范围，为终端消费者有更好的使用体验提供支撑。同样，该可追溯系统也适用于其他家电产品，比如白电、小家电等，有重要的市场推广意义。

参考文献：

[1] 基于QR Code二维码的食品溯源系统的开发与设计[J]. 刘韬、都洪韬等. 阜阳师范大学学报(自然科学版).2021,38(4):89-94.

[2] 基于二维码标识的林下产品溯源系统研究[J]. 郑诗琳,霍耀超.贵阳学院学报(自然科学版). 2022(1):90-94.

[3] 基于二维码与小程序的可溯源系统[J]. 吴海雄、费娟等.长江信息通信. 2021,34(9):72-75.