淺述追溯系統在建筑陶瓷生產中的研究及應用

摘 要：我國是世界建筑陶瓷產品生產、消費及出口最大的國家，也是世界上品類齊全、產銷量大、生產制造裝備進步快、產品具有較強國際競爭力的建筑陶瓷大國。建筑陶瓷生產是一種流程式的生產過程，連續性較高，從原料制備到磚坯壓制成型、磚坯表面裝飾、磚坯燒成、瓷磚深加工、瓷磚檢選包裝等生產制造環節都對產品的質量有著不同程度的影響；在建筑陶瓷生產線數字化過程中，必須采用追溯系統；追溯系統在數據互聯互通過程中的作用不可替代。本文針對從表面裝飾到檢選包裝的生產追溯系統進行分析論述，為建筑陶瓷生產線數字化提供基礎解決方案。

關鍵詞：陶瓷；生產追溯系統；數字化；數據采集；二維碼

1 前言

近年來，中國建筑陶瓷產業生產線管理模式逐步由傳統粗放型的管理模式向信息化、數字化模式過渡。建筑陶瓷企業更需要高效的數字化管理系統來保證企業的生產效率、產品質量和經濟效益的提高。當前，建筑陶瓷生產企業對產品建立的追溯系統只是建立產品的批次上，無法滿足生產過程中對瓷磚的實時監控及時效處理，這是建筑陶瓷生產線數字化、智能化的短板所在。對于產品全生產過程中的可追溯性管理，已經得到企業經營決策者的青睞與重視。因此在生產過程中建立一套追溯系統對產品進行溯源及狀態實時監控是非常必要的，有效、精準的追溯系統對于生產管理水平的提升有著重大的實際意義。

2追溯系統的現狀

隨著信息化技術的發展，以產品為主線，二維碼技術為手段，對產品的物料、半成品、成品實行自動識別、記錄和監控，在生產中發現和及時改正錯誤，事后對產品進行追溯，清晰查詢到產品的真偽、去向、存儲、工序記錄、生產者、質檢者和生產日期等信息，分析不良產品產生的原因，MTS（Manufacture Traceability System）生產追溯系統就應運而生。

生產追溯系統，是利用二維碼技術，賦給產品電子標簽、對產品進行二維碼識別、工藝作業自動記錄等信息化技術手段，來進行監控、實時分析和追蹤防錯等，實現產品生產的精益生產和管理，從而提高生產效益和產品質量的生產管理系統。

目前，追溯系統已經在食品行業、醫藥行業、物流行業、零售行業等生產制造行業廣泛應用，適用于各種類型產品生產過程控制。為在建筑陶瓷生產企業建立一套高效、適用的產品生產追溯系統提供了理論依據和實踐基礎。

建筑陶瓷行業生產過程的追溯系統是一種可以對瓷磚在生產過程中的質量進行正向、逆向或者不定向追蹤的生產監控系統。生產過程的追溯系統通過在產品表面噴涂的二維碼為數據載體，結合數據采集關聯的技術，為每件瓷磚賦予唯一識別碼，在產品生產過程中，綁定產品的生產要素信息，通過信息化手段實時采集產品在生產制造過程的產品信息與相關的質量數據，并將實時的動態質量信息存儲于數據庫，并對采集的數據進行分析和處理，從而為產品生產的可追溯性提供了保證。

3建筑陶瓷生產線產品追溯系統的作用

建筑陶瓷是重要制品，我國建筑陶瓷產業憑借自身的發展優勢與國內外機遇在近幾十年獲得了飛速發展。但當前建陶行業面臨市場萎縮，受天然氣、原料價格上漲、房地產行業持續下滑等系列困難影響，建筑陶瓷產能過剩，產量持續下行，大量中低端生產力差的企業正在加速被淘汰。隨著中國制造業的發展模式正在向數字化、智能化、綠色化、生態化方向轉變，作為傳統制造業的建筑陶瓷行業，加快智能化數字化制造轉型升級已成為當務之急。

瓷磚生產主要包括粉料制備、壓制成型、施釉裝飾、燒制成型、拋光、磨邊、清洗烘干、包裝、檢測出庫等生產制作流程。陶瓷原料在壓制成型后，陶瓷磚坯體要依次進行干燥、施釉裝飾、窯爐燒成、拋光磨邊深加工、檢選包裝等多道加工工序操作，每道工序對應多個關鍵生產設備，每個生產設備對瓷磚加工制造時，瓷磚都有可能會出現缺陷或破損。

對于缺陷和破損，目前實際生產管理過程中，通常采取兩種方式：一是任其流轉到下一工序；二是用人工肉眼檢測瓷磚質量后，再根據檢測結果將缺陷或破損瓷磚剔除至輸送線之外。

產品在哪一道工序上出現質量問題很難被發現；產品產生質量問題的原因無法追溯分析；設備出現故障與產品產生質量問題之間的關聯不能及時跟蹤；每道加工工序中的統計數據也需要人工去統計計算。以上的生產管理方式效率非常低，受人為干擾因素大，嚴重影響了建陶生產線的生產效率和產品質量。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統利用物聯網技術和通信技術，將建筑陶瓷生產過程中關鍵時間節點的要素和數據通過識別器動態采集，并利用網絡通訊技術，將數據及時傳送到后臺，通過智能系統就可以時刻掌握瓷磚生產質量信息，及時采取控制措施，實現建筑陶瓷生產線各工序生產狀態和生產過程中質量數據系統化，建立陶瓷產品生產品質的控制跟蹤，進一步實現從半成品到成品的信息關聯，從而完成產品生產的內部過程追溯管理、外部訪問的來源追溯和數據管理。當發生質量問題時，可以及時、快速找到問題點，以最快速度恢復生產，最終實現提高生產效率、保證產品質量、增加企業效益的目的。

為了貼合建筑陶瓷行業的需要，該追溯系統采用了先進行相關建筑陶瓷企業調研、生產線流程分析，然后結合實際生產狀況進行實驗、開發和實施的過程。在開發和實施過程中，不斷吸收和整合現有陶瓷生產管理方法，使建筑陶瓷生產線產品追溯系統真正達到源于生產、配合生產、助力生產的目的。

4建筑陶瓷生產線產品追溯系統的具體實施方式

建筑陶瓷磚坯體由于需要高溫燒成，后續加工工序需要對其5個面進行二次加工，基于其特殊性，不能將二維識別碼打在產品任何表面。因此，需要將二維識別碼應用技術與陶瓷磚噴墨打印機噴墨打印系統優化結合，在陶瓷磚圖案設計時，就把二維識別碼融合于圖案中，經過施淋拋光釉工序、窯爐燒成工序、深加工工序時，二維識別碼不會受到破壞或損傷而影響其被讀取。

建筑陶瓷二維識別碼采取獨有賦碼方式，采用一物一碼、一碼多用，對瓷磚進行身份標記，在陶瓷磚的整個生命周期，可以隨時讀取信息。建筑陶瓷生產線產品追溯系統具有兩大特點，一是本系統將二維識別碼技術融合到瓷磚花紋圖案之中，每片瓷磚設置4個識別區，無論在哪個角都可以采集到識別碼，方便數據讀取；二是應用復合式數碼防偽技術，以“數碼防偽系統”為基礎，為每一件產品加載唯一身份防偽碼，身份防偽碼用于追蹤產品，實現產品具備單碼驗證，結合最新的物理防偽技術，形成產品唯一身份標識，以電話、二維識別碼等多種方式，對產品快捷精準的驗證，有效提供產品防偽強度，解決產品假冒問題。標識可實現個性化定制，每款產品的展示信息，如產品介紹、使用方法、產品檢測等，通過手機小程序展示頁面，打破品牌差異化。

4.1建筑陶瓷生產線產品追溯系統硬件設計及功能

建筑陶瓷生產線產品追溯系統硬件主要包括：噴墨打印機設備、讀碼器、計數器、報警剔除裝置。

噴墨打印機設備：集成于噴墨打印機中，使用優化的建筑陶瓷磚專用墨水，使二維識別碼不會因為陶瓷磚在高溫燒成時變形，不影響讀碼器讀取。

讀碼器：建筑陶瓷生產線專用的讀碼器有兩個作用，一是用于對陶瓷磚的二維識別碼進行識別，做到識別信息自動錄入系統并加注時間標簽；二是通過讀碼器識別的信息給設備指令，完成剔除工作。專用讀碼器在高溫、高濕、高灰塵的環境中可連續使用。

讀碼器的安裝位置與數量，取決于建筑陶瓷生產線的實際需求，本文就當下常規生產線安裝位置與數量進行詳細說明。具體安裝位置如下：

位置一：讀碼器安裝于噴墨打印工序后面的視覺檢測設備上，當視覺檢測設備檢測到不合格產品后，按二維識別碼信息進行標記，同時將標記數據導入系統。

位置二：讀碼器安裝于1號不合格品剔除設備前端，當讀碼器讀到不合格產品的二維識別碼時，給1號剔除設備指令，及時剔除不合格磚坯，不合格磚坯裝入回收箱。

位置三：讀碼器安裝于窯爐出口的視覺檢測設備上，當視覺檢測設備檢測到不合格產品后，按二維識別碼信息進行標記，同時將標記數據導入系統。

位置四：讀碼器安裝于2號不合格品剔除設備前端，當讀碼器讀到不合格產品的二維識別碼時，給2號剔除設備指令，及時剔除不合格瓷磚，不合格磚坯裝入廢料箱。

位置五：讀碼器安裝于中轉庫前，用于記錄瓷磚入庫時間，同時將標記數據導入系統。

位置六：讀碼器安裝于中轉庫后，用于記錄瓷磚出庫時間，同時將標記數據導入系統。

位置七：讀碼器安裝于拋光機后的視覺檢測設備上，對瓷磚進行加工時間標記，當檢測設備判定不合格產品后，按二維識別碼進行標記，同時將標記數據導入系統。

位置八：讀碼器安裝于磨邊機后的視覺檢測設備上，對瓷磚進行加工時間標記；當檢測設備判定不合格產品后，按二維識別碼進行標記，同時將標記數據導入系統。

位置九：讀碼器安裝于超潔亮拋光機后的視覺識別設備上，對瓷磚進行加工時間標記，當檢測設備判定不合格產品后，按二維識別碼進行標記，同時將標記數據導入系統。

位置十：讀碼器安裝于3號不合格品剔除設備前端，當讀碼器讀到不合格產品的二維識別碼時，給3號剔除設備指令，及時剔除不合格瓷磚，不合格磚坯裝入廢料箱。

位置十一：讀碼器安裝于中轉庫出口，記錄瓷磚出庫時間，系統先采集瓷磚的二維識別碼，再與紙箱的二維識別碼、托盤的二維識別碼建立關聯關系。

4.2建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件設計及功能

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件的界面要求簡潔大方，字體清晰，操作方便，適合建筑陶瓷工廠高溫、高濕的車間環境；界面功能操作需要符合使用者操作的工作習慣，并支持觸摸屏操作，盡量使用Tab 鍵進行數據操作，減少鼠標和鍵盤操作，系統錄入界面要有數據校驗功能，界面提示信息以醒目顏色顯示，分為提示、警告和錯誤三種，同時提示信息簡潔明了，在各掃描數據采集工站，要求單純讀碼反應時間小于超過1秒，降低非生產用時。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件具有通用接口設計支持：支持各種標識設備、各種數據采集設備，同時支持各種IO交互設備的互聯互通；開放的數據傳輸接口可以與MES、ERP、WMS集成使用。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件具有高響應級別的設計：系統讀碼器采集信息速度可達到2000件/分鐘，200臺以上不同設備的實時控制能力，信號響應精度達小于5毫秒。高響應級別的設計保障數據同步時效性，本地與服務器端實時數據交互，確保數據的一致性。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件具有保障數據準確的設計：可實現工位級別的數據校驗，確保問題在本工位及時處理，實時的錯、漏、重校驗，實時的異常剔除反饋，采用閉環控制規則，實現人為產生的誤差不累積。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件兼容性能要求支持windowsamp;linux系統，解決因為windows操作系統不穩定帶來的問題，解決病毒侵擾的問題；軟件支持數據實時上傳與批量上傳，解決數據上傳實時響應，達到毫秒級數據上傳功能，批量上傳的功能可以實現網絡異常情況下，仍然保證正常生產；支持審批的生產計劃，防止人為選擇基礎數據導致的生產事故，實時追蹤生產進度。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件支持移動控制，經過授權的終端可以實現遠程控制、調試、迭代升級。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件支持遠程監控，經過授權的用戶可以在任何地點查看生產進度，每個工序的實時狀態，每個工序的KPI指標及生產線報警信息等。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件支持關鍵故障多種報警提醒功能，包含聲光報警、短信提醒、語音提醒、數據操作確認提醒、郵件提醒及分級報警策略。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件支持日志管理功能，每一個設備都有日志，每一個操作都有日志，每一次登錄都有日志，日志可以遠程查看，并具備自動分析功能。

建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件具有報表生成功能，開發人員通過系統自動生成的各種類型的報表對從生產車間采集的追溯信息進行分析和處理。同時軟件的報表模塊以B/S網頁查詢、Excel報表和生產看板三種形式向工廠的各類管理人員提供產品的追溯管理信息。

生產數據事關企業的經濟利益，屬于保密數據，必須運行在受控的工廠內部網絡和具有認定安全加密的專用網絡上。建筑陶瓷生產線產品追溯系統軟件具有安全保障機制，通過對各級管理用戶進行嚴格的權限定義，對系統操作使用、維護等工作權限控制，不限級別的角色定義及管理功能，預設操作員、主管、管理員角色，模塊與按鈕級別的獨立權限控制功能，并需要記錄具體用戶信息及操作時間；要具有定期的數據備份功能；要實現對密碼的加密。嚴謹的數據治理體系與嚴格的管控流程，全方位保障數據安全。

5建筑陶瓷生產線產品追溯系統實施的重要意義

基于融合在瓷磚圖案中的識別碼的建筑陶瓷生產線產品追溯系統的開發和實施具有重要的意義，主要體現在以下幾點：

（1）通過對生產過程中產品質量狀態追溯，第一時間找到發生質量問題工序的位置，并實現了生產線管理系統具備對工藝流程監控的功能。

（2）通過對產品生產過程產生的數據采集和分析，建立了全面、精準、實時的質量數據庫，有利于生產管理者制定新的產品質量提升優化方案。

（3）通過多數據庫實時數據同步的功能，使高層管理人員能夠展開異地監控與管理，提高了建陶產業的運營效率。

6建筑陶瓷生產線產品追溯系統擴展功能

建筑陶瓷生產線產品追溯系統有以下幾個擴展功能：

（1）建筑陶瓷生產線產品追溯系統可以對接產品運營系統，幫助企業定位產品流通信息，讓追溯信息可信度更高，精準定位市場需求；擴展AI智能監測功能，利用大數據分析能力，從產品出庫、物流、渠道流通、銷售及售后服務進行全流通領域數據信息追蹤，保證市場秩序。

（2）建筑陶瓷生產線產品追溯系統可以拓展對接到設計研發、銷售網絡及售后服務系統。通過產品溯源系統管理了解企業及產品的詳細信息，使消費者放心購買，提高消費者的品牌忠誠度。

（3）建筑陶瓷生產線產品追溯系統具有進行產品防偽驗證功能，消費者可以隨時隨地掃描二維識別碼進行商品防偽驗證，防止產品被假冒，助力企業品控建設，提升消費者的品牌信任度。

（4）建筑陶瓷生產線產品追溯系統可以拓展客戶畫像功能，通過消費者掃描二維識別碼繪制消費者畫像，結合渠道信息，幫助企業更加了解自己的用戶，從而采取針對性的營銷策略。精確追蹤到每一個產品的市場位置，利用市場數據進行分析，為公司市場戰略制定提供依據。

7結論

在建筑陶瓷生產線數字化實施項目中，對建筑陶瓷生產線產品追溯系統的實際應用和探索，可以發現在建筑陶瓷生產制造過程的特定應用場景下，生產線產品追溯系統可作為常規用人監控管理產品狀態的有效補充和替代方案，其數據自動采集與分析能力，都將成為其獲得市場認可和選擇的核心因素。建筑陶瓷生產線產品追溯系統將有望成為繼建筑陶瓷生產線設備信息采集系統后，又一具有巨大市場需求和潛力的制造應用體系，未來必將在建筑陶瓷生產線數字化過程中得到廣泛應用與推廣。

參考文獻

[1]西藏眾陶聯供應鏈服務有限公司.一種具有噴碼識碼系統的陶瓷生產線：中國， ZL202123288676.X[P].2022-07-29.

[2] 韓文，張伯清，許劍雄等.建筑陶瓷智能制造與綠色制造[M].北京：中國建材工業出版社，2020.

[3] 徐宏.基于二維碼的生產追溯系統和設計與實現[D].蘇州：蘇州大學（碩士學位論文），2016.

作者簡介：劉偉（1980.10-）， 男，本科，助理工程師，長期從事建筑陶瓷產業生產線數字化、智能化研究與項目實施工作。