基于条码技术的汽轮机零部件质量信息系统的研究与设计

张凯

摘 要：本文以条形码技术，实现汽轮机、燃气轮机中小零部件的检验、入库、出库、调拨、移库、质量追溯、质量统计等管理功能，提升了企业的零部件管理水平。同时，系统通过条形码、库位编码、人员编码、托盘编码、货品编码与供应商编码的方案设计和系统配置，实现各业务单元信息的采集、零部件履历信息的查询和状态跟踪，确保汽轮机中小零部件全面有效的管理和监控，最终实现零部件的全生命周期管理，并有效实现了零部件在出现质量问题时的追溯问题。

关键词：汽轮机；条形码信息采集；生命周期管理

以大型汽轮机、燃气轮机等为代表的装备制造是我国制造业的高端领域，其发展水平决定其产业链的整体竞争力。特别是燃气轮机作为我国“十三五”规划的重大项目，对我国装备制造业的发展和制造业竞争力的提高具有重要的意义。

近几年来，随着S企业产品门类和产量的逐步提高，S企业对产品的精细化管理的要求也越来越高。特别是核电汽轮机和燃气轮机的零部件，质量要求高，在原材料购买、在制品生产、总装、销售环节都需全程跟踪。目前，S企业对于产品的质量管理主要是通过电脑文件和纸质文件的方式进行，无法对已有的信息进行有效的整合。所以，S企业质量信息系统的设计以整合中小零部件整个供应链的质量追溯为目标，以条码技术和信息化手段为载体，提升S企业的质量管理水平。

该系统主要是应用知识工程和全生命周期的原理，通过采集和记录外协零部件的供应商、批次、检验人员等，实现对检验信息的管控。通过设计合理的编码方案，记录外协零部件的操作人员、时间、进入的库位以及出库后的流向，实现对问题零件的跟踪与追溯。该系统可以通过对质量数据的统计与分析，达到提高效率、改善管理等目标。

1 需求分析

1.1 业务流程分析

根据汽轮机零部件的生产流程，本系统在供应商安排零部件的生产时增加条形码的打印功能，方便检验人员检验时对工作票上的条形码进行直接扫描，提高信息录入的准确性。检验员依据新的系统，用平板设备在离线或在线的环境下进行信息录入、上载，保证检验信息的及时性、准确性。仓库的库管员在信息系统里为每个托盘生成条形码并打印，并将已入库零件和托盘进行绑定，方便零件检索与出库。具体的业务流转状态如图1所示。

1.2 条形码技术

条码技术最早产生在二十年代，诞生于Westinghouse的实验室里。那时候对电子技术应用方面的每一个設想都使人感到非常新奇。他的想法是在信封上做条码标记，条码中的信息是收信人的地址，就像今天的邮政编码。为此Kermode发明了最早的条码标识，设计方案非常的简单，即一个“条”表示数字“1”，二个“条”表示数字“2”，以次类推。然后，他又发明了由基本的元件组成的条码识读设备：一个扫描器（能够发射光并接收反射光）；一个测定反射信号条和空的方法，即边缘定位线圈；使用测定结果的方法，即译码器。

Code39是条形码的一种。由于编制简单、能够对任意长度的数据进行编码、支持设备广泛等特性而被广泛采用。本系统采用Code39码，该条码能够对任意长度的数据进行编码，支持设备广泛。目前几乎所有的条形码阅读设备都能阅读Code39码，打印机也是同样情况。

2系统总体设计与实现

2.1 逻辑架构

本文以支持汽轮机、燃气轮机装备制造业创新发展为背景，针对重大装备配套外协件的质量管理问题，提出了基于条码技术的供应链质量跟踪/追溯模型，如图2所示，通过对零部件进行唯一编码，跟踪其在外协加工中的加工进度并获取过程加工质量反馈，当装备出现质量事故或者零部件缺陷时，通过反向追溯可以找到谁检验、谁生产，并可筛查出存在潜在质量问题的零部件。

系统主要通过从供应商到客户的正向生产跟踪，以及客户、企业到供应商的逆向质量追溯，形成一个质量信息管理的循环。通过集成供应商和S企业的质量管理，在一定程度上解决了各单元之间工序连接性差、信息不共享、产品质量信息的追踪与追溯能力不强等问题。系统基于条形码对数据的采集功能，减少了人工失误，保证了质量信息采集的准确性和高效性，通过系统对各单元模块之间的无缝连接以及质量信息的实时统计和反馈功能，增强了对供应商质量和零部件生产的监控能力，提高了企业的质量管理水平。

从系统架构上来看，S企业的质量信息系统一共有五个层级，包括业务单元层、数据采集层、数据库层、服务器层以及用户层，系统的总体架构如图3所示。

①业务单元层。

业务单元层是整个系统的最底层，是支持整个系统能否顺利运行的使能单位。业务单元层之间通过条形码和零件标识串联起来，是整个系统的跟踪、追溯路径。业务单元层包括供应商的条形码和标识管理、检验站的检验信息录入管理、仓库的出入库和条形码管理以及装配和客户的信息反馈管理。在业务单元层，仓管员需应用手持式的工业手机进行出入库操作，检验员需用工业平板电脑进行数据扫描与录入操作。

②数据采集层。

根据业务单元层布置的数据读写设备形成了车间的整个质量追溯与仓库管理系统。在网络中，数据采集设备通过各个节点的数据采集发送至服务器，然后服务器对采集到的信息进行处理，形成数据库层的数据来源。

③数据库层。

数据层为整个系统提供底层数据支持，是实现整个质量信息系统很关键的一环。

④服务器层。

服务器层是整个系统的核心，帮助系统实现其基本功能。服务器通过接受来自浏览器等操作系统的用户请求，然后与数据库层进行交互并对所需信息进行处理，并将处理结果反馈给用户。

⑤用户层。

用户通过计算机、查询机或手机进行操作，浏览器将用户的请求发送至服务器从而实现人机交互的功能。

2.2 网络结构

本系统需要运行在无线网络环境中，通过搭建无线网络环境实现系统的设计功能。

3 系统功能

本系统分为配置管理类、外协检验类、仓管类与统计报表类四个部分。配置管理类主要功能是配置用户、角色、权限、条码信息、库位、编码、供应商等信息；外协检验类主要功能是管理整个外协链的质量检验信息，包括报验、质检以及供应商质量追溯等功能；仓管类主要功能是管理外协库房的库存、外协品的出入库等；统计报表类主要功能是对系统中的数据进行分析统计，显示实时检验、库存等信息，并对人员、供应商做对比统计。

系统可以依据物料的基本信息，对零部件进行统一编码，并进行条形码打印。在仓库管理过程中，利用手持设备和条形码识别技术，实现外协加工零部件的入库、出库、移库、调拨等功能。信息系统还能通过对零部件全流程的跟踪监控，实现产品的质量追溯功能。

4 系统特点

4.1 质量信息的集成与管理

通过对检验过程中零部件数量、批次、订单信息、检验结果等信息的集成，实现了零部件质量信息化的需要。系统通过对质量信息的采集，已报表的形式实现对供应商、检验员、零部件质量信息的管理功能。

4.2 仓储信息的集成与管理

通过对合格零部件的入库、出库、移库、调拨等操作，实现零部件的仓储管理。设计合适的算法，解决零部件在缺件、借用、调换等情况下的最优路径，保证企业的装配与质量追溯的需要。

4.3 质量信息的追溯管理

根据系统对信息的有效采集，实现零部件的质量追溯管理。质量追溯管理可以有效地减少企业的质量损失，并及时的对同批次零部件进行有效的监控与追溯，为企业质量改进提供有力的帮助。

4.4 零部件全生命周期管理

通过条形码扫描技术，对计划、供应商生产、检验、仓储、总装等业务单元的信息采集，以及质量信息系统的整合，实现了汽轮机零部件生产、检验、入库、出库等过程的跟踪，保障了零部件全面有效的实时监控。通过系统的逆向质量追溯，结合故障分析知识库及专家系统，识别质量事故原因及所属供应商信息，最终实现了全生命周期管理。

5 结束语

依据当今成熟的條形码技术，研究并设计合适的质量信息系统，对汽轮机零部件的整个质量信息流程予以管理，方便了一线检验人员和仓管人员的操作。信息系统在使用条码技术后，工作可以像大型超市那样，方便、快捷、准确，减少了人工可能造成的失误。质量信息系统通过零件信息的采集，可以实现质量信息的管理、存档、检索和统计，可以动态的反映零件的生产加工和质量信息，最终实现汽轮机零部件的全生命周期管理，提高了S企业质量信息的质量管理水平。

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