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工业4.0时代的数字化转型:区块链+智能制造

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2020-10-14 编辑:澳门新莆京娱乐网站(www.turtlesinbloom.com)

导读:

2011年以来,区块链作为一种颠覆性技术,正在逐渐引领全球新一轮技术变革和产业变革,应用场景已从数字货币、矿机制造向金融、供应链、版权、医疗等领域渗透,推动“信息互联网”向“价值互联网”变迁。如今,传统制造领域对区块链技术也开始产生浓厚兴趣,一些大型制造企业都开始将区块链技术应用到财务核算、物流与供应链以及生产活动中。
智能制造是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如电脑分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,使柔性化、智能化和高度集成化具体展现出来。“智能制造”近年来不断被人们提及,但是要让其与广泛的社会生产网络相融合,实现价值流转,就离不开区块链技术的结合。
本文将与读者一起探讨区块链技术融合智能制造,为传统制造业带来的重构与创新。

 

01

区块链为解决制造业痛点带来可能

 

目前,国内一些企业在生产制造的质量控制、仓储物料管理、能源管理、资产维护等环节,仍然存在大量的“浪费”——如果用精益生产的标准去看这些问题,就会发现,制造业内部的提升空间仍然是巨大的,仅在现有的生产环节上去挖掘,依然可以带来巨大的收益,可以让企业产品质量得到提升,生产成本得以降低。

实施智能制造,重点任务就是要实现制造企业内部信息系统的纵向集成,以及不同制造企业间基于价值链和信息流的横向集成,从而实现制造的数字化和网络化。


在现实中,由于制造设备和信息系统涉及多个厂家,原本中心化的系统主要采用人工或中央电脑控制的方式,实时获得制造环节中所有信息的难度大。同时,所有的订单需求、产能情况、库存水平变化以及突发故障等信息,都存储在各自独立的系统中,而这些系统的技术架构、通讯协议、数据存储格式等各不相同,严重影响了互联互通的效率,也制约了智能制造在实际生产制造过程中的应用。


区块链技术的特点,是能够将制造企业中的传感器、控制模块和系统、通信网络、ERP系统等系统连接起来,并通过统一的账本基础设施,让企业、设备厂商和安全生产监管部门能够长期、持续地监督生产制造的各个环节,提高生产制造的安全性和可靠性。同时,区块链账本记录的可追溯性和不可篡改性也有利于企业审计工作的开展,便于发现问题、追踪问题、解决问题、优化系统,极大提高生产制造过程的智能化管理水平。


笔者认为:制造业拥有的大数据远超其他行业,但目前现状却是很多数据没有办法收集起来。究其原因,制造业大数据具有动态复杂性。从全球应用现状看,制造业基本上是纵向数据的采集和利用,缺乏横向数据的链接和利用。实际上,制造业需要经纬纵横的数据采集能力。区块链是一种去中心化的分布式账本数据库,它去中心化、开放透明、不可篡改、可追溯等特点与智能制造结合,将有效解决目前制造行业痛点。

 

02

区块链+智能制造的应用场景

 

 


利用区块链技术,可有效采集和分析在原本孤立的系统中存在的所有传感器和其他部件所产生的信息,并借助大数据分析,评估其实际价值,并对后期制造进行预期分析,能够帮助企业快速有效地建立更为安全的运营机制、更为高效的工作流程和更为优秀的服务。

数据透明化使研发审计、生产制造和流通更为有效,同时也为制造企业降低运营成本、提升良品率和降低制造成本,使企业具有更高的竞争优势。智能制造的价值之一就是重塑价值链,而区块链有助于提高价值链的透明度、灵活性,并能够更敏捷地应对生产、物流、仓储、营销、销售、售后等环节存在的问题。


笔者认为:区块链技术与智能制造融合的应用场景主要有两个大方向:


1、组建和管理工业物联网


组建高效、低成本的工业物联网,是构建智能制造网络基础设施的关键环节。在传统的组网模式下,所有设备之间的通信必须通过中心化的代理通信模式实现,设备之间的连接必须通过网络,极大提高了组网成本,同时可扩展性、可维护性 和稳定性差。


区块链技术利用 P2P 组网技术和混合通信协议,处理异构设备间的通信,将显著降低中心化数据中心的建设和维护成本,同时可以将计算和存储需求分散到组成物联网网络的各个设备中,有效阻止网络中的任何单一节点的失败,而导致整个网络崩溃的情况发生。另外,区块链中分布式账本的防篡改特性,能有效防止工业物联网中任何单节点设备被恶意攻ft和控制后带来的信息泄露和恶意操控风险。最后,利用区块链技术组建和管理工业物联网,能及时、动态掌握网络中各种生产制造设备的状态,提高设备的利用率和维护效率,同时能提供精准、高效的供应链金融服务。


2、生产制造过程的智能化管理


在传统的生产模式下,设备的操作、生产和维护记录是存储在单一、孤立的系统中,一旦出现安全和生产事故,企业、设备厂商和安全生产监管部门难以确保记录的真实性与一致性,也不利于后续事故的防范及设备的改进。


区块链技术能够将制造企业中的传感器、控制模块和系统、通信网络、ERP 系统等系统连接起来,并通过统一的账本基础设施,让企业、设备厂商和安全生产监管部门能够长期、持续地监督生产制造的各个环节,提高生产制造的安全性和可靠性。


同时,区块链账本记录的可追溯性和不可篡改性也有利于企业审计工作的开展,便于发现问题、追踪问题、解决问题、优化系统,极大提高生产制造过程的智能化管理水平。


案例:富士康依托区块链的数字化转型


在中国,制造业一直是劳动密集型产业,以富士康为代表的精密制造业可以说是行业典范。1988年,郭台铭看准时机来到中国大陆的深圳,创立了他在大陆的第一座工厂,当时凭借其相对先进的生产管理模式,不断扩张壮大,尤其是在和苹果企业达成合作关系之后,扩张态势一发不可收拾。截止2018年,在全国共建立了大大小小30余个工业园,再加上越南、印度、美国、欧洲等多个国家和地区的子企业,全球拥有上百家子企业,员工人数超百万,在2013年,一度位居世界500强第30位。富士康连同其供应链体系的上下游各零件及半成品供应商,形成了一个庞大的工业帝国。



在经历了迅猛发展之后,富士康进入平稳期,渐渐地,整个供应链的诸多问题也随之浮现。
从外部大环境来看,消费类电子产品更新迭代加速,制造业整体产能过剩,人口红利不在,劳动力成本不断攀升使得制造业的利润空间不断下降。

 
从供应链上下游来看,物流、信息流、资金流都存在难以解决的顽疾。产品堆积造成呆滞或库存不足造成断线,信息异步和不对称造成企业间沟通成本增加,资金、资产周转周期长造成大量的资金占用,限制了发展扩大的步伐。


从企业内部来看,生产数据造假、设备数据孤岛、一线员工工作单调重复、机构臃肿、沟通成本高、信息传递效率低等问题日益凸显。


因此,改革势在必行。德国提出工业4.0之后,全球的制造业都及时跟进,中国也推出了“中国制造2025”,全球的制造业进入智能制造时代。


富士康开始在物联网、大数据、云计算、工业自动化应用布局。同时,富士康也将区块链技术应用于其供应链以提高生产效率、降低成本,实现数字化转型。


1、产品溯源


对富士康来说,内部供应链系统的每个单位都想知道最真实的产品信息,只有真实的信息才能做出正确的决策。但要得到真实数据不仅成本高昂而且费尽力气得到的也不一定是真实,造成的后果就是很多生产问题被掩盖。如果能够做到很好的溯源,就可以实现信息共享,并为后续各个单位优化提供真实有效的原数据,甚至可以将组织进行精简。


在富士康内部之前也有溯源的流程,就是机器镭射打码,但是打码并非每个制程都有,程式人为可改,打上的码也可以被擦除,打码还存在不清晰,无法辨认的情况,这就为溯源造成了一定的困扰,最后的真实性也就打了折扣。


结合区块链技术,富士康可以对产品进行更完善的溯源,将每一个产品的原物料供应商、整个加工工艺流程、品质信息、加工设备编号、制程负责人的信息全部通过区块链上链,那么整个供应链上的各个单位都可以清楚明晰的了解到生产的真实状况。当然牵涉到数据分析和设备生产数据、加工参数等信息的抓取时这还需要结合大数据、云计算和物联网技术。


2、生产数据上链


生产数据是制造型企业富士康非常重要的生产资料,生产数据的质量直接影响企业的营收和未来的布局。但是富士康内部的生产数据存在滞后性、“清洗性”、分散性,漂亮的数据背后隐藏了很多问题,不仅仅是生产制造上的问题,还有一些存在于一线的粗暴管理问题。粗暴管理虽比前些年有所改善,但并未消失。


结合区块链技术,富士康对生产数据进行实时上链,这样生管企划部门可以实时、清楚地得到真实的有关信息。包括各个制程的产出数据、不良项目、生产良率、设备稼动率。通过区块链抓取到的这些数据全部都是真实有效的,通过这些数据就可以更好地做人力招募计划、产能预测、计划调整、产能提升计划、稼动率提升计划等工作。


未来富士康结合智能制造等技术,完全可以进行可视化生产,处理问题的效率将大幅提升,周边单位也能得到合并精简。 


3、设备信息上链


富士康作为大规模生产型企业拥有大量的设备,比如CNC加工中心、抛光机、成型机、电镀设备、清洗机、贴装机等,这些都是重资产,一台全新的CNC加工中心动辄几十万元。


结合区块链技术、智能合约与物联网技术富士康将对设备的信息进行实时上链。包括设备的生产数据,刀具加工寿命、保养信息、维修数据、稼动率、单设备生产良率等。这样可以实时发现问题,比如刀具寿命达到上限,按照智能合约,机器自动停止加工,技术人员(未来还可能自动换刀)及时更换刀具后方可继续进行;按照设定的保养周期到了保养时间,机器自动停止加工,直到保养完成。机器更换过什么零件都会有一个真实不可篡改的记录。


通过区块链技术可以让每一台企业设备拥有一个属于它自己的全生命周期的“医疗账本”,这些信息还可以给设备制造商提供优化改善的新思路。 


4、表单签核上链


富士康一直在推行“流程+表单”,只要是跨部门的工作推动,不论是在购买、置换、改造新设备,场地改造,物料进出,推行新方案,计划变更还是放假生产安排,都需要签单。虽然富士康已经在推行电子签核系统,但是实际效果并不理想,电子签核的效力显然无法和纸质签核相提并论,因此实际上不得不采用电子签核+纸质签核并行的方式。


借助区块链技术与智能合约,富士康将表单上链,发起人发起表单之后,各单位采用数字签名的方式进行签名,签核信息悉数保存于企业的私有链上,所有签核信息均对签核者公开透明,不可篡改,在保证企业机密的同时还可以对签核单位起到约束作用。日后如有违约,智能合约会对违约单位自动实行相应的惩罚措施;如果未违约,则可以通过智能合约对履约单位自动实行相应的奖励措施,均可以量化为对部门年终绩效的考核。


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