生產(chan)追(zhui)(zhui)溯，可以正向(xiang)、逆向(xiang)、或者不(bu)定(ding)向(xiang)地(di)追(zhui)(zhui)蹤產(chan)品，便捷(jie)快速地(di)確認產(chan)品的(de)原(yuan)材(cai)料、加工方(fang)式、加工過程關鍵(jian)參數等(deng)信息(xi)，與追(zhui)(zhui)溯密不(bu)可分(fen)的(de)就是產(chan)品管(guan)理(li)方(fang)案(an)，主要包括(kuo)批次(ci)管(guan)理(li)和單(dan)品管(guan)理(li)。批次(ci)管(guan)理(li)，是指產(chan)品從原(yuan)材(cai)料到交付成品的(de)生產(chan)過程，嚴格按照批次(ci)進行科學管(guan)理(li)，確保(bao)每個生產(chan)環節批次(ci)清(qing)(qing)(qing)、數量(liang)(liang)清(qing)(qing)(qing)、質量(liang)(liang)清(qing)(qing)(qing)、責任清(qing)(qing)(qing)、生產(chan)動(dong)態清(qing)(qing)(qing)；分(fen)批發料、分(fen)批加工、分(fen)批轉工、分(fen)批入庫(ku)、分(fen)批發配等(deng)，嚴格按照先進先出管(guan)理(li)。如此，一(yi)旦(dan)出現質量(liang)(liang)問(wen)題(ti)，就能夠迅速核查(cha)原(yuan)因(yin)，劃清(qing)(qing)(qing)問(wen)題(ti)產(chan)品范圍，將影響率(lv)降低。
印制電路板（PCB）行業，在生產過(guo)程中采用的(de)一般都是基于(yu)批(pi)(pi)(pi)次的(de)管(guan)理(li)方案。單批(pi)(pi)(pi)次數(shu)量的(de)大小是由最佳批(pi)(pi)(pi)量的(de)算(suan)法計算(suan)得(de)出(chu)的(de)，不同的(de)板件類型(xing)，批(pi)(pi)(pi)次數(shu)量也不盡相(xiang)同，EBS（E-Business Suit）系(xi)統以及MES系(xi)統（Manufacturing Execution System）中已(yi)經實現基于批次的管理方案[2]。如(ru)果生(sheng)產(chan)過程(cheng)中，某(mou)一(yi)塊板(ban)子出現(xian)(xian)異常，則導致整(zheng)個(ge)批次的板(ban)子停滯生(sheng)產(chan)；如(ru)果已經入庫或(huo)者發(fa)給客戶的板(ban)子出現(xian)(xian)異常則確認異常原因之后，需要將整(zheng)個(ge)批次的板(ban)子全(quan)部退回核(he)查(cha)，最(zui)佳(jia)批量越(yue)大，召(zhao)回核(he)查(cha)實物就越(yue)多，在一(yi)定(ding)程(cheng)度上也造(zao)成了人力和物料資源、成本的浪費。
本(ben)文所研(yan)究的基于PCB行業的(de)(de)單板(ban)追溯系(xi)統(tong)(tong)，是將(jiang)生產批(pi)次管(guan)理(li)(li)方(fang)案中的(de)(de)追溯信息精細(xi)化到每一(yi)塊(kuai)板(ban)件(jian)(jian)，然后根據板(ban)件(jian)(jian)的(de)(de)條(tiao)碼信息以及系(xi)統(tong)(tong)記錄，快速準確的(de)(de)定位問題板(ban)件(jian)(jian)范圍，核查異常(chang)原因。將(jiang)生產管(guan)理(li)(li)精細(xi)化，也方(fang)便(bian)質量(liang)、產品召(zhao)回或者退(tui)貨(huo)管(guan)理(li)(li)。
1. PCB單板追溯方案(an)
本(ben)文提出(chu)的(de)單板追溯管理的(de)前提是基于批次管理，將PCB生(sheng)產(chan)工(gong)單批(pi)次中的所有大板(ban)，每一塊維護(hu)唯(wei)一的二維碼(ma)，并將板(ban)件二維條(tiao)碼(ma)綁定(ding)生(sheng)產(chan)批(pi)次號。在加(jia)(jia)(jia)工(gong)過(guo)程中的設(she)備(bei)上(shang)安裝掃(sao)描(miao)設(she)備(bei)，每次只要(yao)有板(ban)件經(jing)過(guo)該設(she)備(bei)，則掃(sao)描(miao)記錄(lu)該板(ban)件經(jing)過(guo)的時間，加(jia)(jia)(jia)工(gong)人員(yuan)，加(jia)(jia)(jia)工(gong)參(can)數(shu)，環境(jing)參(can)數(shu)等(deng)信息。
PCB單板(ban)追溯方(fang)案，主要包括三個模塊（圖1）：板(ban)件(jian)二維條碼、硬件(jian)掃描、軟(ruan)件(jian)系統。
1.1 板(ban)件條碼形式
根據生產批(pi)(pi)次及批(pi)(pi)次數量，按照特(te)定(ding)的(de)(de)規(gui)則(ze)生成每(mei)一個(ge)大板的(de)(de)二維碼(ma)，該二維條碼(ma)具(ju)有唯一性，且綁定(ding)批(pi)(pi)次信息。由于PCB加(jia)工工藝路(lu)線的特殊性，如(ru)果(guo)只是通(tong)過PCB二(er)維(wei)碼(ma)激光打標機(ji)鐳雕的(de)形式，將前期生成的(de)二(er)維(wei)條碼(ma)信息印在PCB板(ban)件上，則在經過(guo)(guo)后(hou)續的(de)加(jia)工工藝路線(xian)時，很容易會被抹掉或者(zhe)污染，導致(zhi)掃描不到或者(zhe)難以(yi)辨識。因此，本文的(de)方案(an)是把二維(wei)條(tiao)碼信息鉆在板(ban)邊(bian)，在外圖的(de)絲(si)印字符之前，一直保留板(ban)邊(bian)二維(wei)碼，以(yi)記錄(lu)加(jia)工過(guo)(guo)程記錄(lu)。在外圖工序(xu)之后(hou)，通過(guo)(guo)PCB二(er)維(wei)碼(ma)激光打標(biao)設(she)備，將板(ban)邊二(er)維(wei)條碼(ma)轉(zhuan)移至(zhi)每一個(ge)板(ban)件上，通過外形加(jia)工之后(hou)，板(ban)邊會被(bei)切除，就繼續記錄小(xiao)板(ban)上激光標(biao)記二(er)維(wei)碼(ma)。
通過以上方式(shi)，可(ke)以將(jiang)二維條碼從工(gong)藝路(lu)線的起始到最后入庫，一直保持可(ke)識別(bie)狀態(tai)，且(qie)不影(ying)響客戶交貨要求，以達到單板追溯需求。
在這(zhe)個環節里(li)面PCB二維(wei)碼激光(guang)打標機必不可(ke)少。
1.2 硬件掃描(miao)設備
基于PCB板件(jian)二維條碼(ma)的特殊(shu)性，選用掃描硬件(jian)設(she)備，應(ying)該具(ju)有如下功能：
1.2.1 高識別性
鉆孔二(er)維碼在加工過(guo)(guo)程中可(ke)能會由(you)于(yu)(yu)阻塞，污染等(deng)原(yuan)因，導致二(er)維條碼會有部分(fen)不清晰，因此(ci)，掃(sao)(sao)描(miao)設備(bei)必須有高分(fen)辨(bian)率，可(ke)讀取點(dian)陣二(er)維碼，且有容錯機制可(ke)識(shi)別錯碼；掃(sao)(sao)描(miao)設備(bei)固定在設備(bei)前水(shui)平線(xian)，在板件(jian)經(jing)過(guo)(guo)水(shui)平線(xian)時(shi)，由(you)于(yu)(yu)過(guo)(guo)板的(de)速度及放置板件(jian)位置等(deng)不確(que)定因素影響，掃(sao)(sao)描(miao)設備(bei)可(ke)識(shi)別區域廣且讀取速度快。
1.2.2 通訊接(jie)口
由于(yu)掃(sao)(sao)描(miao)設(she)(she)備(bei)(bei)讀取的條碼信(xin)息，需要(yao)與生產(chan)追(zhui)溯系統進(jin)行關聯(lian)，因此該掃(sao)(sao)描(miao)設(she)(she)備(bei)(bei)需有通(tong)訊接口(kou)，可(ke)以(yi)滿足文件(jian)傳輸等(deng)需求(qiu)。同時(shi)，當(dang)網絡偶(ou)然中斷恢復(fu)之(zhi)后，可(ke)以(yi)斷點續傳，以(yi)防數據丟失或者遺漏等(deng)情(qing)況發生。
1.2.3 存(cun)儲(chu)
掃(sao)(sao)描(miao)硬件(jian)設備，可以(yi)存儲(chu)掃(sao)(sao)描(miao)信息。在沒有網絡的情況下，依然可以(yi)工作，并(bing)將掃(sao)(sao)描(miao)數據存儲(chu)；此外(wai)，可以(yi)設置文件(jian)存儲(chu)時間(jian)間(jian)隔，滿足不同生(sheng)產線不同間(jian)隔時間(jian)上傳(chuan)掃(sao)(sao)描(miao)記錄的需求。
1.3 系統軟件
系(xi)(xi)統軟件是追溯查(cha)詢的媒介，也是連(lian)接(jie)二(er)維條碼和掃描(miao)(miao)設備(bei)的重(zhong)要組成部分。一方(fang)(fang)面，系(xi)(xi)統根據(ju)指定(ding)規則生成二(er)維編碼，通過接(jie)口程序與硬件設備(bei)（鉆孔設備(bei)等）互聯；另一方(fang)(fang)面，系(xi)(xi)統讀取掃描(miao)(miao)設備(bei)的文件并解析為系(xi)(xi)統所需(xu)數據(ju)格式，存儲在數據(ju)庫中以(yi)供使用。
2. PCB單板追溯系(xi)統設計
PCB單板追溯(su)系統(tong)的設計，是在MES系統和EBS系統的基(ji)礎(chu)(chu)上進一(yi)步開(kai)發(fa)的。該系統主(zhu)要功(gong)能(neng)模塊包括：基(ji)礎(chu)(chu)配置，生產追溯，質量管控，報表管理(li)等（圖2）。
2.1 基礎配置(zhi)
主要功能是(shi)綁定IP地址(zhi)、掃描設(she)備(bei)、加工(gong)設(she)備(bei)之間的(de)關(guan)系(xi)，以(yi)方便后續的(de)數(shu)據關(guan)聯處理。在(zai)MES系(xi)統和EBS系統中(zhong)，加工工藝(yi)流程與加工設備(bei)之間通過資源實例(li)關聯，追溯系統中(zhong)，主(zhu)要是(shi)將掃描設備(bei)作為輸入端，準確得到加工時間等(deng)先關生產(chan)記錄。
2.2 同步接口
主要(yao)(yao)功(gong)(gong)能是(shi)同(tong)步(bu)二維(wei)條碼數(shu)據與(yu)(yu)掃描(miao)數(shu)據。首(shou)先，追(zhui)溯(su)系統(tong)需同(tong)步(bu)得到(dao)鉆(zhan)孔的(de)(de)(de)條碼，為(wei)防止系統(tong)紊(wen)亂錯誤，需要(yao)(yao)在鉆(zhan)孔成(cheng)功(gong)(gong)之(zhi)后方可將條碼與(yu)(yu)工(gong)單(dan)批次(ci)的(de)(de)(de)綁(bang)定(ding)信息(xi)，同(tong)步(bu)到(dao)追(zhui)溯(su)系統(tong)；條碼同(tong)步(bu)驗證需要(yao)(yao)在下一個(ge)設備(bei)(bei)加(jia)工(gong)此板件之(zhi)前，否(fou)則可能會(hui)導致系統(tong)條碼綁(bang)定(ding)有誤。其次(ci)，掃描(miao)數(shu)據的(de)(de)(de)同(tong)步(bu)，每(mei)一塊板件經(jing)過加(jia)工(gong)設備(bei)(bei)時，都會(hui)先經(jing)過掃描(miao)設備(bei)(bei)，并記(ji)(ji)錄當前加(jia)工(gong)時間，生產(chan)信息(xi)，設備(bei)(bei)環境因素等。將這些掃描(miao)信息(xi)以及(ji)與(yu)(yu)設備(bei)(bei)相關聯(lian)得到(dao)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)記(ji)(ji)錄信息(xi)，通過接口(kou)形(xing)式同(tong)步(bu)到(dao)單(dan)板追(zhui)溯(su)系統(tong)數(shu)據庫。
2.3 追(zhui)溯記錄
單(dan)板加工(gong)歷程追溯，是MES系統，EBS系(xi)統(tong)以及(ji)單板(ban)(ban)追溯(su)(su)系(xi)統(tong)的(de)(de)多(duo)個數據庫的(de)(de)數據整(zheng)合，人、機(ji)、料、法(fa)、環(huan)等(deng)五個環(huan)節的(de)(de)追溯(su)(su)信(xin)息(xi)(xi)可視(shi)化。該模(mo)塊的(de)(de)主要功能是能夠(gou)根據板(ban)(ban)件(jian)二(er)維碼，快速定(ding)位加工過程(cheng)各種參數信(xin)息(xi)(xi)，以及(ji)與之(zhi)相同加工參數的(de)(de)板(ban)(ban)件(jian)。
2.4 質量管(guan)控
該模塊的(de)主要功能是實(shi)時(shi)準確地(di)記(ji)錄每一塊板件的(de)品(pin)質(zhi)異常。板件報(bao)廢(fei)(fei)之后，確認報(bao)廢(fei)(fei)原因，分析解決方案，解決質(zhi)量問題等一系列的(de)品(pin)質(zhi)控制(zhi)和管理都可以在此模塊進行(xing)。同時(shi)，根據板件二維條碼的(de)報(bao)廢(fei)(fei)記(ji)錄，可以實(shi)時(shi)統計批次報(bao)廢(fei)(fei)率，當超(chao)過預警范(fan)圍(wei)時(shi)，則通過推送郵(you)件、短信(xin)、微(wei)信(xin)等形式(shi)，提醒(xing)相關(guan)人員，實(shi)時(shi)關(guan)注該批次生產進度，預防并快速解決異常問題等。
2.5 報(bao)表管理(li)
報(bao)表(biao)管理(li)(li)(li)是(shi)該系(xi)統(tong)與其他(ta)相關系(xi)統(tong)數(shu)(shu)據關聯性的最(zui)大體現，主要(yao)功能是(shi)各(ge)(ge)種不(bu)同(tong)層級管理(li)(li)(li)報(bao)表(biao)的定(ding)時推送，此(ci)外，當報(bao)表(biao)中某項指標(biao)異(yi)常時，預(yu)(yu)警推送指定(ding)人(ren)員(yuan)，提前發現，預(yu)(yu)防重大問題與異(yi)常等。通(tong)過單板追(zhui)溯系(xi)統(tong)的報(bao)表(biao)平(ping)臺，細(xi)化各(ge)(ge)個管理(li)(li)(li)報(bao)表(biao)，為管理(li)(li)(li)人(ren)員(yuan)提供(gong)實時數(shu)(shu)據參考。
3. 關鍵技(ji)術和(he)系(xi)統實(shi)現
單板追溯(su)系(xi)統(tong)設計(ji)中，關鍵的問(wen)題是其(qi)與各個系(xi)統(tong)之間的接口開發。
3.1 網(wang)絡互連
某公司PCB生產(chan)廠設備(bei)網(wang)(wang)絡與(yu)辦(ban)公網(wang)(wang)絡是(shi)分離的，鉆孔(kong)及掃描設備(bei)等(deng)使(shi)用的是(shi)設備(bei)網(wang)(wang)，而(er)系(xi)統(tong)是(shi)部(bu)署在辦(ban)公網(wang)(wang)，所(suo)以此單板追溯(su)系(xi)統(tong)的需(xu)要將(jiang)設備(bei)網(wang)(wang)絡和辦(ban)公網(wang)(wang)的數據同(tong)步。為了便于兩個不(bu)同(tong)網(wang)(wang)段之(zhi)間(jian)的連通與(yu)同(tong)步，采(cai)用了FTP作為中間服務器，將設(she)備網(wang)絡(luo)的數據上傳(chuan)至FTP服務器，系統再從FTP服(fu)務器上讀(du)取相關數據，解析至系統數據庫(ku)中(zhong)。
3.2 數(shu)據同步
系統(tong)根據(ju)生產批(pi)次(ci)(ci)及批(pi)次(ci)(ci)數量(liang)，生成(cheng)每塊板件唯一的(de)(de)(de)二維(wei)條碼(ma)信(xin)息(xi)(xi)，將二維(wei)條碼(ma)信(xin)息(xi)(xi)傳送(song)給鉆孔程(cheng)(cheng)序(xu)，按照此條碼(ma)信(xin)息(xi)(xi)，進行(xing)鉆孔程(cheng)(cheng)式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)調用。此接口程(cheng)(cheng)序(xu)開發(fa)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，鑒(jian)于對網絡通(tong)暢(chang)性能的(de)(de)(de)依賴性，優化了(le)此接口程(cheng)(cheng)序(xu)調用方式(shi)(shi)(shi)。本文(wen)開發(fa)的(de)(de)(de)單(dan)(dan)板追(zhui)溯系統(tong)采用了(le)反向回傳的(de)(de)(de)方式(shi)(shi)(shi)，在(zai)鉆孔程(cheng)(cheng)式(shi)(shi)(shi)服務器中(zhong)，通(tong)過掃描(miao)工單(dan)(dan)批(pi)次(ci)(ci)，根據(ju)批(pi)次(ci)(ci)數量(liang)直(zhi)接在(zai)該程(cheng)(cheng)式(shi)(shi)(shi)中(zhong)生成(cheng)二維(wei)條碼(ma)信(xin)息(xi)(xi)，待(dai)鉆孔完成(cheng)之后，將鉆孔服務器上(shang)已經(jing)執(zhi)行(xing)完的(de)(de)(de)鉆孔程(cheng)(cheng)序(xu)數據(ju)，及時同步(bu)到單(dan)(dan)板追(zhui)溯系統(tong)中(zhong)。
3.3 文件解析(xi)
掃描(miao)設備(bei)的掃描(miao)文件一般(ban)存儲(chu)為(wei)excel文本(ben)格式，本(ben)文開發(fa)的單板追溯系統需(xu)要解析(xi)(xi)掃(sao)(sao)描(miao)文件并存(cun)儲(chu)至(zhi)系統數(shu)(shu)據庫(ku)中。雖然掃(sao)(sao)描(miao)設備已經盡量避免錯誤(wu)(wu)條碼等問題的出現，但是還是會有部分丟失信息或(huo)者異常情況，因此，解析(xi)(xi)文件的過程中，一旦有不符合編(bian)碼規則或(huo)者異常的數(shu)(shu)據，則需(xu)要將文件的錯誤(wu)(wu)信息輸出到錯誤(wu)(wu)文檔中做記錄，以(yi)便后續(xu)核(he)查確認(ren)。如果(guo)網絡突然中斷(duan)，掃(sao)(sao)描(miao)設備可以(yi)存(cun)儲(chu)網絡中斷(duan)期間的掃(sao)(sao)描(miao)文件，待網絡恢復(fu)之后，需(xu)繼續(xu)傳回斷(duan)點(dian)處的所有數(shu)(shu)據。
4. 系統(tong)運行監控與結果
為了驗證(zheng)PCB單板(ban)追溯(su)系統方案的可行性和(he)有效性，開發的單板(ban)追溯(su)系統已經在某PCB生產廠(chang)試運(yun)行很長一(yi)段時(shi)間(jian)，系統運(yun)行穩定(ding)，與(yu)EBS，MES系(xi)統接(jie)口及各項(xiang)數據均正常。經(jing)過系(xi)統運行分(fen)析(xi)，證明了單(dan)板追溯方(fang)案(an)的可行性與有效性。
實際生產過程(cheng)中，有(you)如下(xia)案例：某批次板件共280塊，在(zai)過(guo)程檢驗時發現(xian)其中某幾片(pian)是(shi)固定(ding)位置劃傷(shang)，通過(guo)確認原(yuan)因發現(xian)是(shi)某個設(she)備硬(ying)件(jian)異常，持續約10分(fen)鐘。如果(guo)僅(jin)僅(jin)依靠批(pi)(pi)次(ci)管(guan)理，則需要核查當天時間段內加工的所有批(pi)(pi)次(ci)板件；但(dan)是通過單板追(zhui)溯系統，可以確定劃傷板件在此(ci)設備(bei)加工的時間為2016年10月8日，下午15:13分，因此只(zhi)需要核查當天下午15:03~15:23分(fen)之間的所有板(ban)(ban)件(jian)即可，單板(ban)(ban)追溯系統中記錄的板(ban)(ban)件(jian)共32塊。由此可(ke)見，通過單(dan)板(ban)追溯系統，大大減少了問題板(ban)件(jian)核查范圍(wei)，縮短核查時間。
單(dan)板追溯(su)系統不(bu)僅僅對PCB生產過程可以(yi)(yi)達到追溯效(xiao)果(guo)，當板(ban)(ban)件(jian)已經到達客(ke)(ke)戶端的(de)(de)(de)(de)時(shi)候，也可以(yi)(yi)發(fa)揮很大(da)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。比如說某批次(ci)板(ban)(ban)件(jian)已經在(zai)客(ke)(ke)戶端，發(fa)現了塞孔異(yi)(yi)常等其他問(wen)題(ti)，就需要反(fan)查問(wen)題(ti)板(ban)(ban)件(jian)，如果(guo)召回(hui)整個(ge)批次(ci)，對雙方都會(hui)有很大(da)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，不僅僅影響(xiang)客(ke)(ke)戶的(de)(de)(de)(de)進度(du)，也會(hui)造成人(ren)力資源和時(shi)間的(de)(de)(de)(de)浪費。依(yi)靠單板(ban)(ban)追溯系統，就可以(yi)(yi)快速準確的(de)(de)(de)(de)定位是(shi)本批次(ci)的(de)(de)(de)(de)哪些(xie)板(ban)(ban)件(jian)有問(wen)題(ti)，其他的(de)(de)(de)(de)批次(ci)是(shi)否會(hui)有類似異(yi)(yi)常，只需要召回(hui)異(yi)(yi)常板(ban)(ban)件(jian)，快速修復完(wan)成即可。從根本上快速解(jie)決問(wen)題(ti)，節約客(ke)(ke)戶的(de)(de)(de)(de)時(shi)間和成本。
5. 結論
在研究(jiu)PCB單板追溯系(xi)統方(fang)案的基礎上，通過系(xi)統開(kai)發以及實際使用(yong)情況分析，證明了(le)PCB單(dan)(dan)板追(zhui)溯系統方案的(de)有效性與可(ke)行性，不僅僅將(jiang)批次管(guan)理、生產追(zhui)溯、品質管(guan)理和控制更加精細化，而且便于質量問題的(de)定位，可(ke)以快速區分出問題板件，減少召回(hui)損失(shi)。本文的(de)單(dan)(dan)板追(zhui)溯方案，為物聯網發展提(ti)供(gong)了基礎(chu)，對(dui)PCB行業(ye)的追溯管理趨勢的發展(zhan)有一定的參考價值，可以在此基礎上，進一步(bu)研究(jiu)PCB單(dan)板追溯系(xi)統中其他的擴展(zhan)功能，為PCB行業(ye)在智能信息化發(fa)展上提供更加多元化的系統支(zhi)持。
