基于物碼的彩色電視機元器件可追溯系統設計

0 引言

根據奧維云網發布的數據，2021 年度國內市場的彩色電視機（下文簡稱彩電）銷量為3 835 萬臺，有著巨大的存量市場及增量市場。目前市場上的主流產品還未構建其真正的產品追溯體系，首先表現為，產品售后服務人員無法通過系統直觀了解所維修產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；然后廠家通過售后數據發現某些批次的元器件或模塊有問題，無法準確圈定受影響的整機產品范圍，更不可能對已經流入消費者手中的產品進行預防性的維護。

近年來，隨著物聯網的蓬勃發展，特別是物碼系統（如條形碼、二維碼等）的普及，為彩電產品追溯系統的建設提供了成熟的技術基礎。當前基于二維碼的食品溯源^[1]、林下產品溯源^[2]、小程序溯源系統^[3]等應用已經廣泛落地，針對彩電產品的可追溯系統建設正當其時。

1 系統整體概述

彩電本身有2 000 多個元器件組成，比如用量較多的電阻、電容等，如果全部實現可追溯，實現技術難度巨大且投產產出比太低。跟據彩電企業針對其產品溯源的實際需求，本系統重點關注彩電產品的核心元器件，將組成彩電產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、遠場語音模塊等納入可追溯的范圍，對其進行數字化標識及維護，為后續維修及客戶維護服務提供平臺支撐。本系統設計基于物碼體系構建，貫穿從原材料入庫、產線生產、成品入庫、渠道分銷及售后維修等產品全生命周期。

圖1 彩電組成元件示意圖（后視圖）

整個可追溯系統采用微服務架構，所有應用模塊組件化、模塊化部署，可以快速響應前端業務需求變化。系統由業務前臺、業務數據中臺及集成平臺3 個部分組成，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, 物聯網）平臺及集成系統兩個部分，IoT 平臺部分，采用物聯網網關及邊緣計算節點，通過標準的RS232、TCP/IP 等通訊協議，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，從而實現設備狀態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品規格、廠商等信息；同WMS（Warehouse Management System, 倉儲管理系統）系統實現物碼的數據交換，實現原材料從入庫、出庫到成品入庫、發貨等全流程的物碼信息標識支撐；在生產階段，同MES（Manufacturing Execution System, 制造執行系統）系統進行全流程的數據交互，實現各節點數據的上傳。

圖3 不同供應商原材料轉碼入庫流程

3 業務數據中臺

業務數據中臺包括核心業務服務、通用功能服務及數據中臺3 個部分。

3.1 核心業務服務

主要包括物碼生成、物碼綁定、物碼查詢幾個關鍵模塊，這里重點展開介紹。物碼生成在原料倉階段實現，對主要元器件進行歸一化編碼，并賦以統一的設備編碼（支持二維碼、條形碼等形式）；物碼綁定在生產過程實現，通過對組成彩電的主要元器件上的標識碼進行掃描錄入，并最終實現跟整機串號的綁定；物碼查詢屬于應用階段，用戶可以根據整機串號實時查詢彩電元器件的相關信息。

3.1.1 物碼生成

組成彩電的主要元器件及模塊來源分為兩種，即供應商直接外采和自研產品。首先是供應商直接采購部分，由于各個供應商都有自己的產品管控體系，產品帶根據自有規則的編碼標識，以便產品的追蹤。各廠商的編碼長度及形式均有不同，需根據新的規則進行轉碼重構。轉碼步驟如下：

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

2）根據生產廠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商信息、產品類別、批次等信息的綁定，并利用打印或噴碼裝置重新進行賦碼；

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

外采部分的部分元器件或模塊，如果存在沒有碼的情況（該系統僅關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有編碼的情況，系統會自己生成賦碼規則，每批次的原材料維護對應的供應商、原來名稱、批次信息等，然后通過打印或噴碼裝置進行賦碼。

其次是自產部分的元器件及模塊，比如主板，在其生產環節將根據賦碼規則，通過打印或噴碼裝置完成賦碼動作。

3.1.2 物碼綁定

彩電的生產過程可以分為模組段、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、遠場語音模塊、喇叭、電源及配線、后殼等組件的組裝，并且上電，完成產品的功能測試及串號燒錄；包裝段完成整機遙控、配線及說明書、支架的裝箱，在外包裝箱貼上箱內產品對應的物碼。

鑒于屏是生產的第一個環節，并且本身具備物碼標識，系統選取屏作為暫定的主鍵，在生產過程中根據后續相關物料加入的順序，通過掃描設備將主要元器件及模組的物碼讀出，并且與其綁定。鑒于生產過程的直通率無法保證達到100%，所以如何實現動態綁碼就非常關鍵。如果出現維修后仍無法正常工作的情況，則需根據替換算法，將舊的物料解綁，同時更換新的物料信息。

產品通電點屏完成后，進入系統定制化參數配置及整機串號燒錄的階段，在此環節，實現屏的物碼標識同整機串號的綁定，為后續查詢打下基礎。彩電整機入庫前，包裝箱及機身后殼上會貼上整機串號的物碼標識，憑此即可查詢該整機對應的主要元器件的情況，包括規格型號、生產廠商、批次等信息。

3.1.3 物碼查詢

通過彩電維修小程序的“掃一掃”功能，對彩電上的物碼信息進行掃描，即可提取對應的串號信息，然后通過查詢產品可追溯系統，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，上門維修人員可以快速定位問題，并提供維修方案。同樣的，如果某個元器件或者某種有批量性性能問題，也可以通過該系統進行反溯，根據該物料的使用情況，輸出受影響的整機清單，結合分銷體系的數據，準確獲取受影響的用戶及范圍，并制定應急預案，比如主動推送固件調節元器件運行參數等，避免給用戶造成更大的損失。

3.2 通用功能服務

本模塊位系統的統一模塊，負責用戶管理及通知服務等。維護使用系統的管理員、業務員等用戶的權限等，不同角色的用戶開發使用不同的功能菜單；通知組件管理，負責整個系統的通知模塊，目前支撐通過短信網關向特定人員發送短信通知以及通過郵件網關向用戶發送郵件。

3.3 數據中臺

處理系統采集的數據，按規則進行數據清洗并存儲、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 整機生產過程圖示意圖

4 業務前臺

系統支持多種用戶交互方式，領導駕駛艙大屏展示，通過電腦瀏覽器及App/ 小程序訪問，并支持第三方通過H5 方式對接調用。領導駕駛艙大屏部分負責宏觀的數據展示，統籌整個系統的實時運行狀態，e.g. 物碼系統已經解決的問題排行、維修趨勢預測等；在生產過程可通過物碼信息標識經電腦瀏覽器及小程序實時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品可追溯系統，可通過整機的串號，精準查詢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。通過本系統的上線部署，有效提高產品售后維修的速度及準確性，提升客戶滿意度，為售后維修及應急處突提供了技術抓手。同時，針對部分出問題的核心元器件的產品批次，可第一時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品，比如白電、小家電等，有重要的市場推廣意義。

參考文獻：

[1] 基于QR Code二維碼的食品溯源系統的開發與設計[J]. 劉韜、都洪韜等. 阜陽師范大學學報(自然科學版).2021,38(4):89-94.

[2] 基于二維碼標識的林下產品溯源系統研究[J]. 鄭詩琳,霍耀超.貴陽學院學報(自然科學版). 2022(1):90-94.

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

（本文來源于《電子產品世界》雜志2023年3月期）