MES在手机生产核心工序的研究应用

戴庆院

（塔里木大学信息工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

1 引言

整个手机终端，外部看起来就是LED屏、中框、电池、背壳组成，其实不然，其内部由上千个零部件组装而成，从小小的一个芯片最终成为整机，需要经过漫长的生产制造过程，其中按主要的大生产工段进行划分，包括SMT的贴片、主板测试、组件预加工、组装测试、包装五大内部生产制造工段，每个工段小到四五个工序，大到几十个工序，整个生产工艺过程中，都是必不可少的，无论是质量管理、流程管理还是测试管理都必须纳入制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）的管控[1]，但在众多的生产工序中，重中之重为IMEI的写入管理，因为IMEI是手机运营使用过程中的唯一身份识别码，等同于人的身份证一样[2]，这也是在工艺流程中管控不到位时，最容易导致人为低级错误的产生从而导致客户的投诉。

2 现状调研

传统的手机生产制造过程一般包括SMT生产制程、板测生产制程、组装生产制程、包装生产制程，而本文调研的制程为包装生产制程中的写IMEI号工序，除内部质量管控体系进行监管外，当制造型企业，完成生产后，如何确保交付给终端客户手上的产品是符合质量管控，可溯源。本文重点分析如何利用MES进行管控，降低由IMEI带来的质量风险，从而降低产品缺陷带来的损失，节约成本，提升效益及客户信誉度。

从IMEI本身所具备的条件因素进行分析，IMEI本质问题的主要难点有：①IMEI的号段数量大，涉及到单卡、双卡等因素制约，且之间没有任何对应关系。②同属一个客户，不同项目之间由于销往地的不同，其对IMEI的管控需求也不尽同，难以使用人为操作进行管控。③对于不同的项目写IMEI号制程而言，由于产品本身设计的千差万别，其对于IMEI的分配也各有千秋，难以用简单的程序语言进行赋值[3]。

3 IMEI号及MES介绍

3.1 IMEI号介绍

IMEI（International Mobile Equipment Identity，国际移动设备识别码）是移动电话唯一身份识别，IMEI是由15位的数字组成的一组数字串且全球唯一。如果一部移动电话属于双卡，该手机还有另一个IMEI号定义为IMEI2，规则与IMEI等同[4]。

以一组IMEI号码为例解释各位数字代表的含义：865593047716707。前6位865593（TAC）是型号认证代码，代表手机类型；接着2位04（FAC）是工厂装配代码，代表制造商和装配地点；后6位771670（SNR）是串号，代表生产顺序号；最后1位7（SP）是检验码。前面14位根据IMEI号检验位计划逻辑（见表1）计算出来，正常流程申请下来的IMEI号可以不作检验码的核查，如果是根据规则由自行生成时，最后一位的校验码需要再次进行检查[5]。

表1 IMEI号检验位计划逻辑

3.2 MES介绍

MES可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，其重点在于制造，也就是以产品质量、准时交货、设备利用、流程控制等作为管理的目标，实时对生产制程进行监管，真正做到生产的管理本质——现场管理[6]，因为MES能更细致到每个制造工序，对每个工序进行任务的下达、执行的控制和数据采集、现场调度，使用统一的数据库，通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。MES通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，实现智能制造和智能管理[7]。所以MES 是面向生产过程（现场）管理的执行与实时信息系统，MES功能架构除必须满足客户的需求外，还需要逐步符合MESA所定义的11个主要功能，涉及人、机、料、法、环、测的监管[8]，MES功能架构如图1所示。

图1 MES功能架构图

由于MES在生产过程中对生产数据交互的实效性非常高且数据量大，必须确保系统7×24 h正常运行，每天的数据增量高达几个G甚至更大，从而为应对高数据量、高并发、读写技术等因素的影响，对于MES的硬件架构及网络的要求非常高。这也表明，MES在一家企业中运行的重要性，因为其所存储的数据，将是企业在未来很长一段时间内的价值所在[9]。常见的MES服务器架构如图2所示。

图2 MES服务器架构图

4 MES对写IMEI号工序的监管

针对上述问题，本文提出使用MES进行管控，重点关注写号工位的IMEI读取、写入及检查的协同操作，IMEI业务逻辑处理框架图如图3所示。

图3 IMEI业务逻辑处理框架图

首先，手机在进入写号设备时，设备获取到手机终端中的产品序列号，与MES进行交互验证，该序列号的状态信息，包括产品、生产工序是否与当前计划和写号工序匹配，MES将反馈OK与NG的状态给到设备[10]，设备根据反馈回来的状态确定是否继续下一步操作。

同时，设备获取到 NG 状态时，将错误信息呈现到操作人员，终止该产品序列号的下一步操作；当OK状态时，写号设备会验证硬件的相关属性，通过后，再向MES获取IMEI号，MES根据产品的基础参数，分步操作[11]。

1）获取IMEI的范围，确定一个未使用的IMEI，并进行锁定，防止其它设备并发获取。

2）反馈到写号设备，写号设备写入手机终端，成功写入后，反馈至MES更新IMEI的使用状态及产品SN的过站状态，失败后，反馈给MES，并释放IMEI号，防止被占用，造成IMEI的浪费。

3）成功写入后，MES与打印机进行集成，打印出IMEI的标签，并提醒员工粘贴到手机终端，由MES与客户产品管理的云平台集成，将手机终端号及IMEI信息上传至云端。

4）手机进入下一工序写号检查进行验证，机身粘贴的IMEI标签、机身内部的IMEI序列号及MES中该产品序号所对应的IMEI是否匹配，并从客户云端确认该IMEI是否被注册成功。

5）最后在出货站位，对整批手机的产品序列号IMEI进行出货前的最后一次验证。

由于各个供应商的MES框架不尽相同，有各自开发的语言，在本文研究中，以Visual Studio的开发平台C#、.NET作为分析工具，以满足IMEI写号与检查的需求，为提升效率，采用一台操作电脑运行写号软件时，同时对6部手机进行写号检查操作。

1）连接手机，使用“System.Diagnostics.Process”进行手机端的连接检测。

2）获取手机主板的序列号“shell getprop ro.serialno”（正常情况下，手机主板PCBA在SMT贴片完成的测试下载工序会将MES分配的产品序列号等信息写入到手机主板的地址码中），根据MES的流程控制机制，判断该序列号的手机是否符合生产制程的要求，没有出现跳漏工位的操作。检查OK后，继续下一步操作，检查NG后，提示相应预警信息。

3）获取手机原有的所有信息“shell getprop ”

（IMEI、IMEI2、SN、WIFI、BT、ISN、IDCODE、

CountryCode、KEYBOX、CID等信息，主要是确保该手机是第一次写号还是返工），并与MES中该序列号的相关信息对比，确保手机硬件中所存储的信息与MES一致。

4）将手机刷回出厂测试状态，主要是防止手机在生产过程中经过QC检测时，写入了一些非出厂的生产过程数据（声音、视频、图片、其他应用程序等），确保所有的手机在出货时无任何生产制程中遗留的非法信息。

5）根据产品序列号异步从MES中获取该序列号分配的IMEI等号段信息，若MES已根据订单初始化时分配号段，那么相对简单也是系统负载最轻的机制，若是根据序列号实时分配IMEI等号段信息时，需要考虑到并发情况，必须确保多台设备同进获取IMEI等号段信息时，不存在获取到同一个号段信息及阻止其他进程获取不同的号段信息，这样才能防止重号的风险以及提升工作效率，也可以根据客户对号段信息的特殊控制进行判断，双卡双待中，IMEI与IMEI2之间的前后关系或者奇偶关系[12]。

6）从MES获取到IMEI等号段信息，在写号工序中调用写号脚本，将IMEI号等信息写入到手机端。

7）当写号过程出现异常时，中止进行，并给操作人员进行预警提示，如过程中无任何异常，则将所有的记录提交至MES进行保存[13]。

5 总结

目前手机已成为人们手上必备消耗品，手机终端的产品质量问题，越来越受到终端用户的关注，一个公司产品的好与坏，已不是单纯的从外观进行评估，除了产品提供商本身的品牌效应外，更多是的关注产品本身各个关键零部件的品质情况，虽然IMEI等号段信息只是数字而已，看不见摸不着，但它确是万千数据中的一个重要指标。虽然本文研究只是在手机终端的IMEI号这一核心物料环节，然而，本文所提及的MES管控逻辑适用于所有的物料，特别是对于一家企业的生产数据及逻辑管控而言，其历史生产数据是非常宝贵的，如本文所描述的IMEI写号与检查工序的相关数据的调研，导入MES取代人工操作是必然趋势，也是近年来各大企业数字化转型的手段之一。