基于工业互联网标识的汽车零配件质量追溯系统研究

姜炳雨 彭长超 刘文军 陈晨

摘要：近年来，工业互联网标识体系取得了阶段性进展，应用模式不断深化。为了实现产品生产过程的全流程的质量追溯，提出了一种基于工业互联网标识解析体系的汽车零配件质量追溯系统，将生产过程中产生的工艺数据以及生产计划等信息进行注册标识，通过码关联等操作实现了一物一码。将汽车零部件成品和上下游环节通过标识码贯穿，保证了追溯信息的连贯性和完整性，最终实现对产品全流程的信息跟踪和追溯。

关键词：工业互联网标识;质量追溯;汽车零部件;一物一码

中图分类号：TP399     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）10-0102-02

1 引言

近年来我国标识解析体系建设取得阶段性进展，无论从标识数量、解析数量，还是行业应用模式都有了质的飞跃[1-2]。工业互联网标识解析体系作为工业互联网基础组成部分，通过标识将生产活动中的各种人员、设备、工序、流程进行全方位关联，在企业数字化转型的过程中起到良好的纽带和推动作用[3-5]。

工业互联网标识解析体系中的标识由标识编码、标识解析系统、标识数据服务三个部分组成[6]。标识编码类似于“身份证”，使用企业前缀与企业内部的编码规则共同组成的标识码，可以对物料、半成品、产品等实现“一物一码”的唯一标识。基于工业互联网标识解析体系进行多样化的赋码管理、流程管理等业务功能封装能够显著降低标识应用的门槛[7]。

汽车零部件生产是汽车产业链中的重要一环，零部件生产从原材料进厂，经过切割、冲压、焊接、压装等工艺形成零部件产品，交付给汽车整装企业。传统的零部件生产工序通过人为控制、手工执行、纸质记录，生产效率低，无法实现对产品生产信息的有效追溯。通过工业互联网标识解析体系，打通原材料、零部件生产到下游整装过程的信息全链路追溯，能够显著降低成本，提升供应链效率。

2 业务与功能分析

2.1 业务分析

汽车零部件的生产从原材料（钢卷） 开始，经过切割冲压、焊接及焊缝检测、压装等三个主要生产阶段，输出汽车零部件成品。首先，平台实现了生产计划的制定、执行与配置，实现车间生产的高效管理。其次，平台与生产环节中的各种设备进行交互、对接和联动，采集生产过程中的各项指标数据/信息，实现生产过程的记录和管理。最后，生成汽车配件成品，成品标识码与下游企业提供的二维码进行对应绑定，最终实现生产过程中各要素的全链路闭环追溯。

图1给出了零部件生产流程。工厂在接到订单后制定生产计划，生成计划编号，而计划编号绑定执行生产计划的设备，设备再绑定操作工，操作工在使用设备时产生的实时，数据将进行注册标识。在原材料阶段，需要提交上游来料的具体信息，进行注册标识。原材料需要进行切割，得到切割件，在中转库时原材料标识更新为冲压标识码。接下来，将切割件送到冲压站，执行冲压操作，再将冲压件进行焊接，得到成品。成品中的焊缝进行检测是否合格，不合格的成品即进入返修阶段，合格的成品进入压装阶段，成品需要经过压装，才会变成零部件产品，最后向系统申请赋码，系统生成二维码，关联生成流程的每一个标识码，由激光打印机打印在产品上。客户可以通过扫描产品上的二维码，追溯到此产品生产线上的信息记录。

2.2 功能分析

通过基于工业互联网标识的汽车零配件质量追溯系统，由系统来实时将每一道工序流程数据注册标识，再将其标识关联产品标识码。便实现了从产品到原材料的正向溯源，以及原材料到產品的反向溯源。

正向追溯汽车零部件的信息是指通过向标识体系输入产品标识码，查询出此标识码对应产品的详细信息，包括：产品名称、产品属性、生产计划、生产日期、原材料记录、冲压记录、焊接记录、压装记录、返修记录等信息。系统地显示出了从产品到原材料这一系列流程节点追溯。

反向追溯汽车零部件信息是指通过解析物料标识码，查询出此物料的信息详细，包括：原材料信息、切割记录、条码记录，通过条码记录中的上游条码，即可逐级查询出产品生产线流程的具体信息。

3 系统设计

3.1 技术架构

如图4给出系统架构图。系统采用 J2EE 体系结构提供中间层集成框架用来满足高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。系统底层生产数据部分主要通过PLC采集生产设备信息，向平台传输焊接、压装等生产设备的时的实时数据。平台通过激光打印机和标签打印机完成标识码的打印。

系统前端使用Vue.js轻量级的渐进式开源框架，可以通过简单的API实现响应的数据绑定和组合的视图组件。系统后端使用了Spring Boot开源框架。数据库采用了MySQL、MongoDB和Redis，其中MySQL是关系型数据库，具有高安全性，跨平台，高效等特性;MongoDB是一种介于SQL与NoSQL之间的数据库，具有高性能、支持索引、高可用支持各种主流的编程语言等优势;Redis是一种开源的高性能key-value数据库，支持多种不同的数据类型，且事务操作是原子性的。

3.2 产品编码

产品编码是基于特定的编码规则体系设计，综合考虑工业互联网标识解析编码规则和汽车零部件编码规则，设计系统产品编码规则如图5所示。其中，编码的第1-2位是零件代码，第3-5位是不同零件的细分零件号，第6-8位是供应商代码，第9-15位由日期和批次码组成，第16位是校验码，第17位是返工码，显示零件返修次数。

向标识体系注册标识码需要一套固定的数据格式。标识码的格式为：“88.***.***/***”，其中“88.***.***”为企业前缀，以“/”为分割，后面为企业内部编码。通过对产品进行标识编码，使得上下游企业可以实现一码全览，打通了数字化生产过程，实现了供应链信息共享，更好地做到信息协同。

3.3 赋码打印

企业生产过程中，质量追溯系统根据物料、生产工艺、参数等信息，加上企业前缀，向标识体系发起注册申请，同时将注册信息同步给国家顶级节点，编码中心或应用节点收到分配的前缀后，组成完整的标识码，再将注册成功的数据返回给系统，注册标识流程结束。质量追溯系统根据工业的不同需求生成相应一维码或者二维码，并且驱动打印机进行标识码打印。物料码贴在相应的物料及中转筐;激光打印机在零部件产品上打印激光码。不同的物料类型对应不同的标识码，具体包含原材料标识码、冲压件标识码和零部件标识码。

3.4 扫码关联

在生产过程中，考虑成本和操作的便捷性，选择使用扫码枪或PDA等便携设备执行扫码关联操作。在生产线上的每一道工序，使用扫码枪扫描物料上的物料条码，可以完成不同物料条码之间的关联。标识码在生产过程以及供应链的不同环节中通过码关联进行联系，构成一物一码，成为质量追溯的载体。

4 系统实现

4.1 赋码管理

在汽车零部件生产过程中的每一道工序结束时，都会向系统申请赋码操作。图6给出了系统申请条码页面。在系统申请条码页面，记录的数据有记录流水、申请条码的数量、申请条码的类型。点击“申请条码”按钮，选择相应的条码类型、申请条码数量、选择物料名称，即可以申请相应的条码。申请成功后，点击对应申请记录的打印按钮，选择打印机的IP地址，执行打印条码操作。点击“预览”按钮，可以查看用户申请的条码的实际上的样式效果。点击“下载”按钮，可以将申请的条码用下载为excel文件。

4.2 产品追溯

在产品追溯页面实现正向溯源，通过产品码解析出产品信息、产品关联的设备信息、物料投料记录、质检记录，以及返修记录等。其中，每一条记录包含对应的信息，如设备信息记录设备编号、设备名称、设备类别、设备型号和生产厂家;质检记录对应的信息有质检员、质检时间、质检结果;返修记录信息包括返修員、返修时间等。从而，实现了生产过程中产品质量信息的全记录和统一查询，为产品的质量控制和提升提供了依据。

在原材料追溯页面，通过查询原材料标识码，解析出原材料信息、原材料的切割记录，以及所有与原材料码关联的标识码。也可以通过相关联的上级标识码逐级查询，可查询出每一个生产线节点的相关数据，切割记录的信息包括上级条码、创建时间、条码和条码的类型。查询切割记录中的条码，可查看在对应的工序下的产品信息，包括使用的物料记录、切割记录等。

5 结论

工业互联网标识解析体系作为一种新型的数字化基础设施，在推动产业转型升级中的作用逐渐显现。本文通过建设基于工业互联网标识解析的汽车零配件质量追溯系统，不仅实现生产现场的自动化水平，避免了一些人工质量控制的低效，更重要的，打通了供应链环节的壁垒，显著提高了供应链协同水平，提高生产效率。

参考文献：

[1] 杨伊静.促进工业互联网标识解析体系建设有序推进、激发标识创新发展活力 工业和信息化部印发《工业互联网标识管理办法》[J].中国科技产业，2021（1）：23-24.

[2] 李海花，期治博.工业互联网标识解析二级节点建设思路[J].信息通信技术与政策，2019（2）：61-65.

[3] 柴森春，张译霖，马宝罗.面向MES的工业互联网标识数据互通系统设计[J].信息通信技术与政策，2019（8）：62-66.

[4] 梁绍翔，朱宇，汤蕊，等.基于标识解析技术的船舶焊接质量溯源系统构建[J].航海技术，2021（2）：62-65.

[5] 曾鹏，刘阳.工业生产中工业互联网标识解析技术应用研究[J].自动化博览，2019（11）：46-48.

[6] 谢家贵，齐超，朱佳佳.工业互联网标识解析体系架构及部署进展[J].信息通信技术与政策，2020（10）：10-17.

[7] 刘文军，陈晨，袁雪腾，等.工业互联网标识解析公共支撑平台设计研究[J].信息通信技术与政策，2021（10）：18-24.

【通联编辑：梁书】

收稿日期：2021-12-12

基金项目：江苏省青蓝工程;江苏省大学生创新创业训练计划项目（202112686015Y） ;苏州工业职业技术学院科研启动基金（2017kyqd017） ;苏州工业职业技术学院院级课题（2020kytd04）

作者简介：姜炳雨（2000-） ，男，大专，主要研究方向为软件技术;彭长超（2000-） ，男，大专，主要研究方向为软件技术;刘文军（1981-） ，男，博士，副教授，主要研究方向为并行与分布式系统、无线传感器网络等;陈晨（1998-） ，女，本科，主要研究方向为工业互联网平台、工业互联网标识解析创新应用研发。