基于條碼技術的汽輪機零部件質量信息系統的研究與設計

張凱

摘 要：本文以條形碼技術，實現汽輪機、燃氣輪機中小零部件的檢驗、入庫、出庫、調撥、移庫、質量追溯、質量統計等管理功能，提升了企業的零部件管理水平。同時，系統通過條形碼、庫位編碼、人員編碼、托盤編碼、貨品編碼與供應商編碼的方案設計和系統配置，實現各業務單元信息的采集、零部件履歷信息的查詢和狀態跟蹤，確保汽輪機中小零部件全面有效的管理和監控，最終實現零部件的全生命周期管理，并有效實現了零部件在出現質量問題時的追溯問題。

關鍵詞：汽輪機；條形碼信息采集；生命周期管理

以大型汽輪機、燃氣輪機等為代表的裝備制造是我國制造業的高端領域，其發展水平決定其產業鏈的整體競爭力。特別是燃氣輪機作為我國“十三五”規劃的重大項目，對我國裝備制造業的發展和制造業競爭力的提高具有重要的意義。

近幾年來，隨著S企業產品門類和產量的逐步提高，S企業對產品的精細化管理的要求也越來越高。特別是核電汽輪機和燃氣輪機的零部件，質量要求高，在原材料購買、在制品生產、總裝、銷售環節都需全程跟蹤。目前，S企業對于產品的質量管理主要是通過電腦文件和紙質文件的方式進行，無法對已有的信息進行有效的整合。所以，S企業質量信息系統的設計以整合中小零部件整個供應鏈的質量追溯為目標，以條碼技術和信息化手段為載體，提升S企業的質量管理水平。

該系統主要是應用知識工程和全生命周期的原理，通過采集和記錄外協零部件的供應商、批次、檢驗人員等，實現對檢驗信息的管控。通過設計合理的編碼方案，記錄外協零部件的操作人員、時間、進入的庫位以及出庫后的流向，實現對問題零件的跟蹤與追溯。該系統可以通過對質量數據的統計與分析，達到提高效率、改善管理等目標。

1 需求分析

1.1 業務流程分析

根據汽輪機零部件的生產流程，本系統在供應商安排零部件的生產時增加條形碼的打印功能，方便檢驗人員檢驗時對工作票上的條形碼進行直接掃描，提高信息錄入的準確性。檢驗員依據新的系統，用平板設備在離線或在線的環境下進行信息錄入、上載，保證檢驗信息的及時性、準確性。倉庫的庫管員在信息系統里為每個托盤生成條形碼并打印，并將已入庫零件和托盤進行綁定，方便零件檢索與出庫。具體的業務流轉狀態如圖1所示。

1.2 條形碼技術

條碼技術最早產生在二十年代，誕生于Westinghouse的實驗室里。那時候對電子技術應用方面的每一個設想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做條碼標記，條碼中的信息是收信人的地址，就像今天的郵政編碼。為此Kermode發明了最早的條碼標識，設計方案非常的簡單，即一個“條”表示數字“1”，二個“條”表示數字“2”，以次類推。然后，他又發明了由基本的元件組成的條碼識讀設備：一個掃描器（能夠發射光并接收反射光）；一個測定反射信號條和空的方法，即邊緣定位線圈；使用測定結果的方法，即譯碼器。

Code39是條形碼的一種。由于編制簡單、能夠對任意長度的數據進行編碼、支持設備廣泛等特性而被廣泛采用。本系統采用Code39碼，該條碼能夠對任意長度的數據進行編碼，支持設備廣泛。目前幾乎所有的條形碼閱讀設備都能閱讀Code39碼，打印機也是同樣情況。

2系統總體設計與實現

2.1 邏輯架構

本文以支持汽輪機、燃氣輪機裝備制造業創新發展為背景，針對重大裝備配套外協件的質量管理問題，提出了基于條碼技術的供應鏈質量跟蹤/追溯模型，如圖2所示，通過對零部件進行唯一編碼，跟蹤其在外協加工中的加工進度并獲取過程加工質量反饋，當裝備出現質量事故或者零部件缺陷時，通過反向追溯可以找到誰檢驗、誰生產，并可篩查出存在潛在質量問題的零部件。

系統主要通過從供應商到客戶的正向生產跟蹤，以及客戶、企業到供應商的逆向質量追溯，形成一個質量信息管理的循環。通過集成供應商和S企業的質量管理，在一定程度上解決了各單元之間工序連接性差、信息不共享、產品質量信息的追蹤與追溯能力不強等問題。系統基于條形碼對數據的采集功能，減少了人工失誤，保證了質量信息采集的準確性和高效性，通過系統對各單元模塊之間的無縫連接以及質量信息的實時統計和反饋功能，增強了對供應商質量和零部件生產的監控能力，提高了企業的質量管理水平。

從系統架構上來看，S企業的質量信息系統一共有五個層級，包括業務單元層、數據采集層、數據庫層、服務器層以及用戶層，系統的總體架構如圖3所示。

①業務單元層。

業務單元層是整個系統的最底層，是支持整個系統能否順利運行的使能單位。業務單元層之間通過條形碼和零件標識串聯起來，是整個系統的跟蹤、追溯路徑。業務單元層包括供應商的條形碼和標識管理、檢驗站的檢驗信息錄入管理、倉庫的出入庫和條形碼管理以及裝配和客戶的信息反饋管理。在業務單元層，倉管員需應用手持式的工業手機進行出入庫操作，檢驗員需用工業平板電腦進行數據掃描與錄入操作。

②數據采集層。

根據業務單元層布置的數據讀寫設備形成了車間的整個質量追溯與倉庫管理系統。在網絡中，數據采集設備通過各個節點的數據采集發送至服務器，然后服務器對采集到的信息進行處理，形成數據庫層的數據來源。

③數據庫層。

數據層為整個系統提供底層數據支持，是實現整個質量信息系統很關鍵的一環。

④服務器層。

服務器層是整個系統的核心，幫助系統實現其基本功能。服務器通過接受來自瀏覽器等操作系統的用戶請求，然后與數據庫層進行交互并對所需信息進行處理，并將處理結果反饋給用戶。

⑤用戶層。

用戶通過計算機、查詢機或手機進行操作，瀏覽器將用戶的請求發送至服務器從而實現人機交互的功能。

2.2 網絡結構

本系統需要運行在無線網絡環境中，通過搭建無線網絡環境實現系統的設計功能。

3 系統功能

本系統分為配置管理類、外協檢驗類、倉管類與統計報表類四個部分。配置管理類主要功能是配置用戶、角色、權限、條碼信息、庫位、編碼、供應商等信息；外協檢驗類主要功能是管理整個外協鏈的質量檢驗信息，包括報驗、質檢以及供應商質量追溯等功能；倉管類主要功能是管理外協庫房的庫存、外協品的出入庫等；統計報表類主要功能是對系統中的數據進行分析統計，顯示實時檢驗、庫存等信息，并對人員、供應商做對比統計。

系統可以依據物料的基本信息，對零部件進行統一編碼，并進行條形碼打印。在倉庫管理過程中，利用手持設備和條形碼識別技術，實現外協加工零部件的入庫、出庫、移庫、調撥等功能。信息系統還能通過對零部件全流程的跟蹤監控，實現產品的質量追溯功能。

4 系統特點

4.1 質量信息的集成與管理

通過對檢驗過程中零部件數量、批次、訂單信息、檢驗結果等信息的集成，實現了零部件質量信息化的需要。系統通過對質量信息的采集，已報表的形式實現對供應商、檢驗員、零部件質量信息的管理功能。

4.2 倉儲信息的集成與管理

通過對合格零部件的入庫、出庫、移庫、調撥等操作，實現零部件的倉儲管理。設計合適的算法，解決零部件在缺件、借用、調換等情況下的最優路徑，保證企業的裝配與質量追溯的需要。

4.3 質量信息的追溯管理

根據系統對信息的有效采集，實現零部件的質量追溯管理。質量追溯管理可以有效地減少企業的質量損失，并及時的對同批次零部件進行有效的監控與追溯，為企業質量改進提供有力的幫助。

4.4 零部件全生命周期管理

通過條形碼掃描技術，對計劃、供應商生產、檢驗、倉儲、總裝等業務單元的信息采集，以及質量信息系統的整合，實現了汽輪機零部件生產、檢驗、入庫、出庫等過程的跟蹤，保障了零部件全面有效的實時監控。通過系統的逆向質量追溯，結合故障分析知識庫及專家系統，識別質量事故原因及所屬供應商信息，最終實現了全生命周期管理。

5 結束語

依據當今成熟的條形碼技術，研究并設計合適的質量信息系統，對汽輪機零部件的整個質量信息流程予以管理，方便了一線檢驗人員和倉管人員的操作。信息系統在使用條碼技術后，工作可以像大型超市那樣，方便、快捷、準確，減少了人工可能造成的失誤。質量信息系統通過零件信息的采集，可以實現質量信息的管理、存檔、檢索和統計，可以動態的反映零件的生產加工和質量信息，最終實現汽輪機零部件的全生命周期管理，提高了S企業質量信息的質量管理水平。

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