生產(chǎn)追溯可以正向、反向或無向追溯產(chǎn)品，快速便捷地確認(rèn)原料、加工方法、加工過程關(guān)鍵參數(shù)等信息。與可追溯性密切相關(guān)的是產(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)品從原材料到成品的生產(chǎn)過程。嚴(yán)格按照批次進(jìn)行科學(xué)管理，保證每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的批次、數(shù)量、質(zhì)量、責(zé)任和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。材料批發(fā)、批量加工、批量轉(zhuǎn)移、批量入庫、批量配送等。，嚴(yán)格按照先進(jìn)先出管理。這樣，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，可以快速檢查原因，明確問題產(chǎn)品的范圍，降低影響率。

       在印刷電路板(PCB)行業(yè)中，生產(chǎn)過程一般采用基于批次的管理方案。批次數(shù)量由最優(yōu)批次算法計(jì)算得出，批次數(shù)量因不同的板類型而異。EBS(電子商務(wù)套裝)系統(tǒng)和MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))已經(jīng)實(shí)施了基于批次的管理方案[2]。如果某塊板在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)異常，整批板都會停止生產(chǎn)；如果已經(jīng)入庫或發(fā)給客戶的板出現(xiàn)異常，在確認(rèn)異常原因后，需要將整批板全部退回進(jìn)行驗(yàn)證。最優(yōu)批次越大，召回驗(yàn)證的實(shí)物就越多，這也在一定程度上造成了人力物力和成本的浪費(fèi)。

本文研究的基于PCB行業(yè)的單板追溯系統(tǒng)，就是將生產(chǎn)批次管理方案中的追溯信息細(xì)化到每塊板，然后根據(jù)板的條碼信息和系統(tǒng)記錄，快速準(zhǔn)確地定位問題板范圍，排查異常原因。細(xì)化生產(chǎn)管理，也便于質(zhì)量、產(chǎn)品召回或退貨管理。

1.PCB單板跟蹤方案

本文提出的單板溯源管理的前提是基于批次管理，為PCB生產(chǎn)訂單批次中的所有大板維護(hù)一個(gè)唯一的二維碼，將板的二維碼與生產(chǎn)批號綁定。在加工過程中的設(shè)備上安裝掃描設(shè)備，掃描記錄經(jīng)過的時(shí)間、加工人員、加工參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等信息。每次通過設(shè)備時(shí)。

PCB追蹤方案主要包括三個(gè)模塊(圖1): 2D條碼、硬件掃描和軟件系統(tǒng)。

1.1標(biāo)牌的條形碼形式

根據(jù)生產(chǎn)批次和批號，按照特定規(guī)則生成每個(gè)大板的二維碼。二維條碼是唯一的，并與批次信息綁定。由于PCB加工路線的特殊性，如果前期產(chǎn)生的二維碼信息僅通過PCB二維碼激光打標(biāo)機(jī)以激光雕刻的形式打印在PCB板上，在后續(xù)加工路線過程中很容易被擦除或污染，導(dǎo)致掃描失敗或難以識別。因此，本文的方案是在板材邊緣鉆取二維碼信息，將板材邊緣的二維碼保留在外部圖紙中的絲印字符之前，以記錄加工過程。繪制過程結(jié)束后，通過 PCB二維碼激光打標(biāo)設(shè)備 將板邊的二維碼轉(zhuǎn)移到每塊板上。形狀加工后，板邊會被切掉，繼續(xù)記錄小板上的激光打標(biāo)二維碼。

通過上述方法，可以使二維條碼從工藝路線開始到最后入庫都保持可識別的狀態(tài)，不影響客戶的發(fā)貨要求，從而滿足單板的追溯要求。

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，PCB二維碼激光打標(biāo)機(jī)必不可少。

1.2硬件掃描設(shè)備

基于PCB二維條碼的特殊性，掃描硬件設(shè)備應(yīng)具備以下功能:

1.2.1高認(rèn)可度

鉆孔過程中，由于堵塞、污染等原因，二維碼可能會部分不清晰。因此，掃描設(shè)備必須具有高分辨率，能夠讀取點(diǎn)陣二維碼，并具有識別錯(cuò)碼的容錯(cuò)機(jī)制。掃描設(shè)備固定在設(shè)備前面的水平線上。當(dāng)板材通過水平線時(shí)，由于板材通過速度、板材放置位置等不確定因素，掃描設(shè)備可識別區(qū)域廣，讀取速度快。

通信接口

由于掃描設(shè)備讀取的條碼信息需要與生產(chǎn)追溯系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，掃描設(shè)備需要一個(gè)通信接口，能夠滿足文件傳輸?shù)囊?。同時(shí)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)意外中斷恢復(fù)時(shí)，可以在斷點(diǎn)處繼續(xù)傳輸，防止數(shù)據(jù)丟失或遺漏。

儲存

掃描硬件設(shè)備，可以存儲掃描信息。在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，它仍然可以工作并存儲掃描的數(shù)據(jù)；此外，可以設(shè)置文件存儲間隔，以滿足不同生產(chǎn)線不同間隔上傳掃描記錄的需要。

1.3系統(tǒng)軟件

軟件是追溯查詢的媒介，也是連接2D條碼和掃描設(shè)備的重要組成部分。一方面，系統(tǒng)按照指定的規(guī)則生成二維碼，與硬件設(shè)備(鉆孔設(shè)備等)互聯(lián)。)通過接口程序；另一方面，系統(tǒng)讀取掃描設(shè)備的文件，解析成系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)格式，存儲在數(shù)據(jù)庫中以備使用。

2.PCB單板跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PCB追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在MES系統(tǒng)和EBS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開發(fā)的。系統(tǒng)的主要功能模塊包括:基本配置、生產(chǎn)追溯、質(zhì)量控制、報(bào)表管理等。(圖二)。

2.1基本配置

主要功能是綁定ip地址、掃描設(shè)備、處理設(shè)備之間的關(guān)系，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)處理。在MES系統(tǒng)和EBS系統(tǒng)中，加工過程和加工設(shè)備通過資源實(shí)例聯(lián)系起來。在追溯系統(tǒng)中，掃描設(shè)備主要作為輸入，準(zhǔn)確獲取加工時(shí)間等生產(chǎn)記錄。
2.2同步接口

主要功能是將2D條形碼數(shù)據(jù)與掃描數(shù)據(jù)同步。首先，追溯系統(tǒng)需要同步獲取鉆孔的條形碼。為了防止系統(tǒng)混亂和錯(cuò)誤，只有在鉆孔成功后，條形碼和工單批次之間的綁定信息才能同步到追溯系統(tǒng)。需要在下一個(gè)設(shè)備處理該板之前進(jìn)行條碼的同步驗(yàn)證，否則可能導(dǎo)致系統(tǒng)條碼綁定錯(cuò)誤。其次是掃描數(shù)據(jù)的同步，每塊板材通過加工設(shè)備時(shí)，會先通過掃描設(shè)備，并記錄當(dāng)前加工時(shí)間、生產(chǎn)信息、設(shè)備環(huán)境因素等。這些掃描信息和設(shè)備關(guān)聯(lián)的處理記錄信息通過接口表單同步到單板追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

2.3回顧性記錄

單板加工過程的追溯是MES系統(tǒng)、EBS系統(tǒng)和單板追溯系統(tǒng)的幾個(gè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)集成，是人、機(jī)、料、法、環(huán)境等五個(gè)環(huán)節(jié)的追溯信息可視化。該模塊的主要功能是根據(jù)板材的二維碼快速定位加工過程中的各種參數(shù)信息以及加工參數(shù)相同的板材。

2.4質(zhì)量控制

該模塊的主要功能是實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地記錄每塊板材的質(zhì)量異常情況。板材報(bào)廢后，可以在該模塊中進(jìn)行確認(rèn)報(bào)廢原因、分析解決方案、解決質(zhì)量問題等一系列質(zhì)量控制和管理。同時(shí)，根據(jù)板材2D條碼的報(bào)廢率記錄，可以實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)批次報(bào)廢率。超過預(yù)警范圍時(shí)，會通過推送郵件、短信、微信等方式提醒相關(guān)人員。，從而實(shí)時(shí)關(guān)注批量生產(chǎn)進(jìn)度，預(yù)防并快速解決異常問題等。

2.5報(bào)告管理

報(bào)表管理是本系統(tǒng)與其他相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的最大體現(xiàn)。其主要功能是定時(shí)推送不同級別的報(bào)告。此外，當(dāng)報(bào)告中的某個(gè)指標(biāo)出現(xiàn)異常時(shí)，它可以發(fā)出預(yù)警，并推動(dòng)指定人員提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)防重大問題和異常。通過單板追溯系統(tǒng)的報(bào)表平臺，細(xì)化各項(xiàng)管理報(bào)表，為管理者提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)參考。

3.關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在單板追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵問題是單板追蹤系統(tǒng)與各個(gè)系統(tǒng)之間的接口開發(fā)。

3.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

某公司PCB廠的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)與辦公網(wǎng)絡(luò)分離，鉆孔和掃描設(shè)備使用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，而系統(tǒng)部署在辦公網(wǎng)絡(luò)中。所以這個(gè)單板追蹤系統(tǒng)需要同步設(shè)備網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。為了方便兩個(gè)不同網(wǎng)段之間的通信和同步，使用FTP作為中間服務(wù)器，將設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)上傳到FTP服務(wù)器，然后系統(tǒng)從FTP服務(wù)器讀取相關(guān)數(shù)據(jù)并分析到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

3.2數(shù)據(jù)同步

根據(jù)生產(chǎn)批次和批量，系統(tǒng)生成每塊板唯一的2D條形碼信息，將2D條形碼信息傳送給鉆孔程序，并根據(jù)該條形碼信息調(diào)用鉆孔程序。在該接口程序的開發(fā)過程中，考慮到對網(wǎng)絡(luò)流暢性能的依賴，對該接口程序的調(diào)用方式進(jìn)行了優(yōu)化。本文開發(fā)的單板跟蹤系統(tǒng)采用反向傳輸?shù)姆绞?。在鉆井程序服務(wù)器中，通過掃描工單批次，根據(jù)批次號在程序中直接生成二維條碼信息。鉆孔完成后，鉆孔服務(wù)器上已經(jīng)執(zhí)行的鉆孔程序數(shù)據(jù)會及時(shí)同步到單板跟蹤系統(tǒng)。

3.3文件解析

設(shè)備的掃描文件一般以excel文本格式存儲。本文開發(fā)的單板跟蹤系統(tǒng)需要對掃描的文件進(jìn)行解析，并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。雖然掃描設(shè)備已經(jīng)盡力避免條碼錯(cuò)誤等問題，但還是會出現(xiàn)一些信息缺失或異常情況。因此，在解析文件的過程中，一旦出現(xiàn)不符合編碼規(guī)則或者異常的數(shù)據(jù)，就需要將文件的錯(cuò)誤信息輸出到錯(cuò)誤文件中進(jìn)行記錄，以便于后續(xù)的驗(yàn)證和確認(rèn)。如果網(wǎng)絡(luò)突然中斷，掃描設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)中斷期間存儲掃描的文件。網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，需要繼續(xù)發(fā)回?cái)帱c(diǎn)處的所有數(shù)據(jù)。

4.系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控和結(jié)果

為了驗(yàn)證PCB單板溯源系統(tǒng)方案的可行性和有效性，所開發(fā)的單板溯源系統(tǒng)已經(jīng)在某PCB廠進(jìn)行了長時(shí)間的試運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，與EBS、MES系統(tǒng)接口及各種數(shù)據(jù)正常。通過對系統(tǒng)運(yùn)行的分析，證明了單板追蹤方案的可行性和有效性。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，有以下幾種情況:一批280塊。在過程檢查中，發(fā)現(xiàn)有一部分在固定位置被劃傷。通過確認(rèn)原因，發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備硬件異常，持續(xù)了10分鐘左右。如果只依靠批次管理，需要檢查當(dāng)天處理的所有批次的板材。但是通過單板追溯系統(tǒng)，可以確定刮傷的板材在本設(shè)備中處理的時(shí)間是2016年10月8日下午15:13，所以當(dāng)天下午15:03-15:23之間的板材都需要檢查。單板追蹤系統(tǒng)記錄了32個(gè)板塊。可以看出，通過單板追溯系統(tǒng)，問題板的檢查范圍大大縮小，檢查時(shí)間縮短。

單板追溯系統(tǒng)不僅可以追溯PCB的生產(chǎn)過程，還可以在板材到達(dá)客戶時(shí)發(fā)揮巨大作用。比如客戶端已經(jīng)有一批板了，發(fā)現(xiàn)了塞孔等其他問題，就要反向檢查問題板。如果整批召回，對雙方影響都很大，不僅影響客戶的進(jìn)度，還浪費(fèi)人力和時(shí)間。依靠單板追溯系統(tǒng)，我們可以快速準(zhǔn)確的定位到這一批的哪些單板出現(xiàn)了問題，以及其他批次是否會出現(xiàn)類似的異常。我們只需要召回不正常的板卡，快速修復(fù)即可。從根本上快速解決問題，節(jié)省客戶的時(shí)間和成本。

5.結(jié)論

在研究PCB單板追蹤系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上，通過系統(tǒng)開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用分析，證明了PCB單板追蹤系統(tǒng)方案的有效性和可行性。既細(xì)化了批次管理、生產(chǎn)追溯、質(zhì)量管控，又方便了質(zhì)量問題的定位，可以快速分辨問題板，減少召回?fù)p失。本文的單板溯源方案為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，對 PCB行業(yè)溯源管理趨勢的發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步研究PCB單板追溯系統(tǒng)的其他擴(kuò)展功能，為PCB行業(yè)的智能化信息化發(fā)展提供更加多樣化的系統(tǒng)支持。