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生產(chǎn)追溯，可以正向、逆向、或者不定向地追蹤產(chǎn)品，便捷快速地確認產(chǎn)品的原材料、加工方式、加工過(guò)程關(guān)鍵參數等信息，與追溯密不可分的就是產(chǎn)品管理方案，主要包括批次管理和單品管理。批次管理，是指產(chǎn)品從原材料到交付成品的生產(chǎn)過(guò)程，嚴格按照批次進(jìn)行科學(xué)管理，確保每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節批次清、數量清、質(zhì)量清、責任清、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)清；分批發(fā)料、分批加工、分批轉工、分批入庫、分批發(fā)配等，嚴格按照先進(jìn)先出管理。如此，一旦出現質(zhì)量問(wèn)題，就能夠迅速核查原因，劃清問(wèn)題產(chǎn)品范圍，將影響率降低。

印制電路板（PCB）行業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中采用的一般都是基于批次的管理方案。單批次數量的大小是由最佳批量的算法計算得出的，不同的板件類(lèi)型，批次數量也不盡相同，EBS（E-Business Suit）系統以及MES系統（Manufacturing Execution System）中已經(jīng)實(shí)現基于批次的管理方案[2]。如果生產(chǎn)過(guò)程中，某一塊板子出現異常，則導致整個(gè)批次的板子停滯生產(chǎn)；如果已經(jīng)入庫或者發(fā)給客戶(hù)的板子出現異常則確認異常原因之后，需要將整個(gè)批次的板子全部退回核查，最佳批量越大，召回核查實(shí)物就越多，在一定程度上也造成了人力和物料資源、成本的浪費。

本文所研究的基于PCB行業(yè)的單板追溯系統，是將生產(chǎn)批次管理方案中的追溯信息精細化到每一塊板件，然后根據板件的條碼信息以及系統記錄，快速準確的定位問(wèn)題板件范圍，核查異常原因。將生產(chǎn)管理精細化，也方便質(zhì)量、產(chǎn)品召回或者退貨管理。

1. PCB單板追溯方案

本文提出的單板追溯管理的前提是基于批次管理，將PCB生產(chǎn)工單批次中的所有大板，每一塊維護唯一的二維碼，并將板件二維條碼綁定生產(chǎn)批次號。在加工過(guò)程中的設備上安裝掃描設備，每次只要有板件經(jīng)過(guò)該設備，則掃描記錄該板件經(jīng)過(guò)的時(shí)間，加工人員，加工參數，環(huán)境參數等信息。

PCB單板追溯方案，主要包括三個(gè)模塊（圖1）：板件二維條碼、硬件掃描、軟件系統。

1.1 板件條碼形式

根據生產(chǎn)批次及批次數量，按照特定的規則生成每一個(gè)大板的二維碼，該二維條碼具有唯一性，且綁定批次信息。由于PCB加工工藝路線(xiàn)的特殊性，如果只是通過(guò)PCB二維碼激光打標機鐳雕的形式，將前期生成的二維條碼信息印在PCB板件上，則在經(jīng)過(guò)后續的加工工藝路線(xiàn)時(shí)，很容易會(huì )被抹掉或者污染，導致掃描不到或者難以辨識。因此，本文的方案是把二維條碼信息鉆在板邊，在外圖的絲印字符之前，一直保留板邊二維碼，以記錄加工過(guò)程記錄。在外圖工序之后，通過(guò)PCB二維碼激光打標設備，將板邊二維條碼轉移至每一個(gè)板件上，通過(guò)外形加工之后，板邊會(huì )被切除，就繼續記錄小板上激光標記二維碼。

通過(guò)以上方式，可以將二維條碼從工藝路線(xiàn)的起始到最后入庫，一直保持可識別狀態(tài)，且不影響客戶(hù)交貨要求，以達到單板追溯需求。

在這個(gè)環(huán)節里面PCB二維碼激光打標機必不可少。

1.2 硬件掃描設備

基于PCB板件二維條碼的特殊性，選用掃描硬件設備，應該具有如下功能：

1.2.1  高識別性

鉆孔二維碼在加工過(guò)程中可能會(huì )由于阻塞，污染等原因，導致二維條碼會(huì )有部分不清晰，因此，掃描設備必須有高分辨率，可讀取點(diǎn)陣二維碼，且有容錯機制可識別錯碼；掃描設備固定在設備前水平線(xiàn)，在板件經(jīng)過(guò)水平線(xiàn)時(shí)，由于過(guò)板的速度及放置板件位置等不確定因素影響，掃描設備可識別區域廣且讀取速度快。

1.2.2  通訊接口

由于掃描設備讀取的條碼信息，需要與生產(chǎn)追溯系統進(jìn)行關(guān)聯(lián)，因此該掃描設備需有通訊接口，可以滿(mǎn)足文件傳輸等需求。同時(shí)，當網(wǎng)絡(luò )偶然中斷恢復之后，可以斷點(diǎn)續傳，以防數據丟失或者遺漏等情況發(fā)生。

1.2.3  存儲

掃描硬件設備，可以存儲掃描信息。在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )的情況下，依然可以工作，并將掃描數據存儲；此外，可以設置文件存儲時(shí)間間隔，滿(mǎn)足不同生產(chǎn)線(xiàn)不同間隔時(shí)間上傳掃描記錄的需求。

1.3  系統軟件

系統軟件是追溯查詢(xún)的媒介，也是連接二維條碼和掃描設備的重要組成部分。一方面，系統根據指定規則生成二維編碼，通過(guò)接口程序與硬件設備（鉆孔設備等）互聯(lián)；另一方面，系統讀取掃描設備的文件并解析為系統所需數據格式，存儲在數據庫中以供使用。

2. PCB單板追溯系統設計

PCB單板追溯系統的設計，是在MES系統和EBS系統的基礎上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的。該系統主要功能模塊包括：基礎配置，生產(chǎn)追溯，質(zhì)量管控，報表管理等（圖2）。

2.1  基礎配置

主要功能是綁定IP地址、掃描設備、加工設備之間的關(guān)系，以方便后續的數據關(guān)聯(lián)處理。在MES系統和EBS系統中，加工工藝流程與加工設備之間通過(guò)資源實(shí)例關(guān)聯(lián)，追溯系統中，主要是將掃描設備作為輸入端，準確得到加工時(shí)間等先關(guān)生產(chǎn)記錄。

2.2  同步接口

主要功能是同步二維條碼數據與掃描數據。首先，追溯系統需同步得到鉆孔的條碼，為防止系統紊亂錯誤，需要在鉆孔成功之后方可將條碼與工單批次的綁定信息，同步到追溯系統；條碼同步驗證需要在下一個(gè)設備加工此板件之前，否則可能會(huì )導致系統條碼綁定有誤。其次，掃描數據的同步，每一塊板件經(jīng)過(guò)加工設備時(shí)，都會(huì )先經(jīng)過(guò)掃描設備，并記錄當前加工時(shí)間，生產(chǎn)信息，設備環(huán)境因素等。將這些掃描信息以及與設備相關(guān)聯(lián)得到的加工記錄信息，通過(guò)接口形式同步到單板追溯系統數據庫。

2.3  追溯記錄

單板加工歷程追溯，是MES系統，EBS系統以及單板追溯系統的多個(gè)數據庫的數據整合，人、機、料、法、環(huán)等五個(gè)環(huán)節的追溯信息可視化。該模塊的主要功能是能夠根據板件二維碼，快速定位加工過(guò)程各種參數信息，以及與之相同加工參數的板件。

2.4  質(zhì)量管控

該模塊的主要功能是實(shí)時(shí)準確地記錄每一塊板件的品質(zhì)異常。板件報廢之后，確認報廢原因，分析解決方案，解決質(zhì)量問(wèn)題等一系列的品質(zhì)控制和管理都可以在此模塊進(jìn)行。同時(shí)，根據板件二維條碼的報廢記錄，可以實(shí)時(shí)統計批次報廢率，當超過(guò)預警范圍時(shí)，則通過(guò)推送郵件、短信、微信等形式，提醒相關(guān)人員，實(shí)時(shí)關(guān)注該批次生產(chǎn)進(jìn)度，預防并快速解決異常問(wèn)題等。

2.5  報表管理

報表管理是該系統與其他相關(guān)系統數據關(guān)聯(lián)性的最大體現，主要功能是各種不同層級管理報表的定時(shí)推送，此外，當報表中某項指標異常時(shí)，預警推送指定人員，提前發(fā)現，預防重大問(wèn)題與異常等。通過(guò)單板追溯系統的報表平臺，細化各個(gè)管理報表，為管理人員提供實(shí)時(shí)數據參考。

3. 關(guān)鍵技術(shù)和系統實(shí)現

單板追溯系統設計中，關(guān)鍵的問(wèn)題是其與各個(gè)系統之間的接口開(kāi)發(fā)。

3.1  網(wǎng)絡(luò )互連

某公司PCB生產(chǎn)廠(chǎng)設備網(wǎng)絡(luò )與辦公網(wǎng)絡(luò )是分離的，鉆孔及掃描設備等使用的是設備網(wǎng)，而系統是部署在辦公網(wǎng)，所以此單板追溯系統的需要將設備網(wǎng)絡(luò )和辦公網(wǎng)的數據同步。為了便于兩個(gè)不同網(wǎng)段之間的連通與同步，采用了FTP作為中間服務(wù)器，將設備網(wǎng)絡(luò )的數據上傳至FTP服務(wù)器，系統再從FTP服務(wù)器上讀取相關(guān)數據，解析至系統數據庫中。

3.2  數據同步

系統根據生產(chǎn)批次及批次數量，生成每塊板件唯一的二維條碼信息，將二維條碼信息傳送給鉆孔程序，按照此條碼信息，進(jìn)行鉆孔程式的調用。此接口程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，鑒于對網(wǎng)絡(luò )通暢性能的依賴(lài)性，優(yōu)化了此接口程序調用方式。本文開(kāi)發(fā)的單板追溯系統采用了反向回傳的方式，在鉆孔程式服務(wù)器中，通過(guò)掃描工單批次，根據批次數量直接在該程式中生成二維條碼信息，待鉆孔完成之后，將鉆孔服務(wù)器上已經(jīng)執行完的鉆孔程序數據，及時(shí)同步到單板追溯系統中。

3.3  文件解析

掃描設備的掃描文件一般存儲為excel文本格式，本文開(kāi)發(fā)的單板追溯系統需要解析掃描文件并存儲至系統數據庫中。雖然掃描設備已經(jīng)盡量避免錯誤條碼等問(wèn)題的出現，但是還是會(huì )有部分丟失信息或者異常情況，因此，解析文件的過(guò)程中，一旦有不符合編碼規則或者異常的數據，則需要將文件的錯誤信息輸出到錯誤文檔中做記錄，以便后續核查確認。如果網(wǎng)絡(luò )突然中斷，掃描設備可以存儲網(wǎng)絡(luò )中斷期間的掃描文件，待網(wǎng)絡(luò )恢復之后，需繼續傳回斷點(diǎn)處的所有數據。

4. 系統運行監控與結果

為了驗證PCB單板追溯系統方案的可行性和有效性，開(kāi)發(fā)的單板追溯系統已經(jīng)在某PCB生產(chǎn)廠(chǎng)試運行很長(cháng)一段時(shí)間，系統運行穩定，與EBS，MES系統接口及各項數據均正常。經(jīng)過(guò)系統運行分析，證明了單板追溯方案的可行性與有效性。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有如下案例：某批次板件共280塊，在過(guò)程檢驗時(shí)發(fā)現其中某幾片是固定位置劃傷，通過(guò)確認原因發(fā)現是某個(gè)設備硬件異常，持續約10分鐘。如果僅僅依靠批次管理，則需要核查當天時(shí)間段內加工的所有批次板件；但是通過(guò)單板追溯系統，可以確定劃傷板件在此設備加工的時(shí)間為2016年10月8日，下午15:13分，因此只需要核查當天下午15:03~15:23分之間的所有板件即可，單板追溯系統中記錄的板件共32塊。由此可見(jiàn)，通過(guò)單板追溯系統，大大減少了問(wèn)題板件核查范圍，縮短核查時(shí)間。

單板追溯系統不僅僅對PCB生產(chǎn)過(guò)程可以達到追溯效果，當板件已經(jīng)到達客戶(hù)端的時(shí)候，也可以發(fā)揮很大的作用。比如說(shuō)某批次板件已經(jīng)在客戶(hù)端，發(fā)現了塞孔異常等其他問(wèn)題，就需要反查問(wèn)題板件，如果召回整個(gè)批次，對雙方都會(huì )有很大的影響，不僅僅影響客戶(hù)的進(jìn)度，也會(huì )造成人力資源和時(shí)間的浪費。依靠單板追溯系統，就可以快速準確的定位是本批次的哪些板件有問(wèn)題，其他的批次是否會(huì )有類(lèi)似異常，只需要召回異常板件，快速修復完成即可。從根本上快速解決問(wèn)題，節約客戶(hù)的時(shí)間和成本。

5.  結論

在研究PCB單板追溯系統方案的基礎上，通過(guò)系統開(kāi)發(fā)以及實(shí)際使用情況分析，證明了PCB單板追溯系統方案的有效性與可行性，不僅僅將批次管理、生產(chǎn)追溯、品質(zhì)管理和控制更加精細化，而且便于質(zhì)量問(wèn)題的定位，可以快速區分出問(wèn)題板件，減少召回損失。本文的單板追溯方案，為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供了基礎，對PCB行業(yè)的追溯管理趨勢的發(fā)展有一定的參考價(jià)值，可以在此基礎上，進(jìn)一步研究PCB單板追溯系統中其他的擴展功能，為PCB行業(yè)在智能信息化發(fā)展上提供更加多元化的系統支持。