隨著縮短材料訂購(gòu)過(guò)程中的交付周期的趨勢(shì)，以及灰色市場(chǎng)的材料緊急訂單的頻率，假冒材料進(jìn)入的機(jī)會(huì)增加。當(dāng)供應(yīng)鏈中的材料真正短缺時(shí)，情況會(huì)變得更糟。在許多情況下，市場(chǎng)對(duì)材料供應(yīng)問(wèn)題的反應(yīng)通過(guò)對(duì)受影響材料的過(guò)度訂購(gòu)來(lái)解決，以便盡可能長(zhǎng)時(shí)間地確保供應(yīng)，這通常會(huì)使整個(gè)行業(yè)的問(wèn)題變得更加嚴(yán)重，將嚴(yán)重短缺升級(jí)到關(guān)鍵水平。
在這些時(shí)候，裝配制造商迫切需要材料供應(yīng)，材料經(jīng)銷商也會(huì)感受到合同到位以確保供應(yīng)。尋找合格材料以滿足不穩(wěn)定的需求變得越來(lái)越廣泛，創(chuàng)造了使用不符合標(biāo)準(zhǔn)或質(zhì)量的材料來(lái)履行材料訂單的動(dòng)力和機(jī)會(huì)。由于大多數(shù)裝配制造商已經(jīng)簽訂了可信賴的供應(yīng)商協(xié)議，因此不再全面執(zhí)行工廠收貨時(shí)對(duì)材料的檢查。
在組裝過(guò)程結(jié)束時(shí)，可能不會(huì)檢測(cè)到任何偽造的材料，因?yàn)楫a(chǎn)品已經(jīng)過(guò)測(cè)試; 而且經(jīng)常，甚至不是。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)造假者利用專門(mén)破壞進(jìn)入檢查程序的技術(shù)并產(chǎn)生足夠的混淆以使裝配公司無(wú)法對(duì)偽造材料進(jìn)入負(fù)責(zé)。一個(gè)例子被發(fā)現(xiàn)，一卷材料上的前100個(gè)零件是真品，然后每七個(gè)零件被發(fā)現(xiàn)是偽造的。即將進(jìn)行的檢查是否適用于無(wú)源設(shè)備，通常只能查看卷軸中的第一種材料。如果在組裝和測(cè)試期間發(fā)現(xiàn)任何缺陷，則使每個(gè)第七部分偽造產(chǎn)生足夠隨機(jī)的圖案以引起最大的混淆。由于這些是本例中便宜的無(wú)源元件，預(yù)計(jì)在工廠內(nèi)管理它們的工作量很小。然而，具有無(wú)源元件的偽造材料的實(shí)例數(shù)量迅速增加。盡管與例如高價(jià)值IC相比，無(wú)源材料本身可能是微不足道的，但是僅僅一個(gè)的短缺或缺陷將阻止產(chǎn)品以及可能的整個(gè)工作訂單被運(yùn)輸。由于許多假冒材料具有相同的功能，但規(guī)格低于真正材料的規(guī)格，因此偽造材料很容易通過(guò)組裝和測(cè)試過(guò)程檢測(cè)不到 – 并成為安全關(guān)鍵產(chǎn)品的一部分。雖然可以通過(guò)使用檢查，測(cè)試甚至X射線過(guò)程來(lái)檢測(cè)偽造品，對(duì)每天普通工廠放置的所有數(shù)百萬(wàn)材料組件進(jìn)行測(cè)試是不切實(shí)際的。在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的世界中，制造業(yè)永遠(yuǎn)無(wú)法承擔(dān)成本。
另一方面，電子產(chǎn)品的使用已成為人類社會(huì)幾乎所有方面的關(guān)鍵，成為每個(gè)家電和通信設(shè)備，運(yùn)輸方式，防御系統(tǒng)等的關(guān)鍵部分。無(wú)法消除風(fēng)險(xiǎn)的后果進(jìn)入市場(chǎng)的缺陷對(duì)個(gè)人和公司品牌形象都是災(zāi)難性的，更不用說(shuō)相關(guān)的復(fù)蘇成本了。除非發(fā)生重大變化，否則這只是時(shí)間問(wèn)題。
智能工廠
在大多數(shù)對(duì)話中，作為智能工廠一部分的可追溯性討論并未列入議事日程。智能工廠的重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)提供靈活制造，無(wú)遺留約束的目標(biāo)，即使是小批量產(chǎn)品的高度混合，也可以提供高度優(yōu)化的資產(chǎn)使用。然而，智能工廠的一個(gè)關(guān)鍵方面是能夠完全控制生產(chǎn)依賴性，包括物料流。工業(yè)4.0代表了所有運(yùn)營(yíng)流程的數(shù)字化，無(wú)縫共享數(shù)據(jù)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）標(biāo)準(zhǔn)，如IPC 的Connected Factory Exchange（CFX）是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最有效方式。
圖1.智能工廠，工業(yè)4.0。
在智能工廠內(nèi)，數(shù)據(jù)在自動(dòng)化機(jī)器過(guò)程之間交換，以及手動(dòng)組裝和測(cè)試過(guò)程，以便提供工廠操作的清晰可見(jiàn)性。數(shù)據(jù)在執(zhí)行級(jí)別進(jìn)行交換，允許基于機(jī)器或行的軟件自我優(yōu)化其操作。數(shù)據(jù)也在執(zhí)行層和工廠層之間交換，為機(jī)器提供特定的材料和工單信息，并提供相反方向的精確材料使用和腐敗信息。許多MES功能在工廠層內(nèi)協(xié)同工作，以提供整體工廠優(yōu)化，隨著客戶需求的變化實(shí)時(shí)工作。然后，數(shù)據(jù)也與高級(jí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)（可能包括ERP和MRP）進(jìn)行交換，以確保他們掌握最新信息，說(shuō)明哪些產(chǎn)品已經(jīng)制造，將在短期內(nèi)制造，以及哪些材料已經(jīng)生產(chǎn)。在每次操作中使用和物理分配。
對(duì)于本文的范圍，重點(diǎn)僅在于屬于智能工廠的許多關(guān)鍵元素中的四個(gè)：
智能工廠中的工藝工程方法與傳統(tǒng)方法完全相反。不是通過(guò)過(guò)程工程預(yù)先設(shè)置組件配置，而是預(yù)先創(chuàng)建一個(gè)通用的數(shù)字產(chǎn)品模型，然后可以根據(jù)需要將其輕松導(dǎo)出到數(shù)據(jù)中，以便進(jìn)行任何有能力的線路配置。該過(guò)程從消除以前用于將設(shè)計(jì)和物料清單（BOM）信息轉(zhuǎn)移到制造中的所有不同文檔開(kāi)始。
智能工廠中推薦的方法是使用包含設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)所有方面的單個(gè)文件，例如IPC-2581格式。它包含單個(gè)文件中電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)，材料規(guī)格以及設(shè)計(jì)BOM信息所需的所有元素。使用IPC-2581完全消除了手動(dòng)創(chuàng)建產(chǎn)品模型，交叉引用信息和解決沖突的需要。然而，對(duì)裝配工程過(guò)程的影響是將大約八天的工作時(shí)間和交付時(shí)間縮短到幾分鐘。借助功能強(qiáng)大的數(shù)字流程制造工程工具，數(shù)字產(chǎn)品模型可用于按需輸出任何選定機(jī)器或線路配置的多種不同格式，這被視為滿足客戶直接需求的最佳方式。雖然工程實(shí)踐中的這種逐步改進(jìn)將與那些尋求縮短產(chǎn)品引入時(shí)間以及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備成本的人產(chǎn)生共鳴，但對(duì)于工業(yè)4.0而言，這也提供了引入工程靈活性的關(guān)鍵能力。制造過(guò)程，允許產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)在線路配置之間移動(dòng)，以滿足客戶要求的不斷變化的交付率。除了操作靈活性之外，工作量和交付周期的減少還允許更廣泛地接受所使用的材料，例如，在托盤(pán)而不是卷軸上交付IC。容納更廣泛的物質(zhì)資格，可以很容易地納入操作，
適應(yīng)性規(guī)劃是最近與智能工廠相關(guān)聯(lián)的術(shù)語(yǔ)，但實(shí)際上它代表了多年來(lái)在大多數(shù)車間使用的實(shí)際實(shí)際規(guī)劃方法的演變。選擇的傳統(tǒng)自適應(yīng)規(guī)劃工具就是Excel。其他規(guī)劃工具，無(wú)論是基于無(wú)限，有限還是APS模型，都有各種各樣的規(guī)劃工具，專注于中期或長(zhǎng)期規(guī)劃任務(wù)，滿足客戶提前達(dá)成的最后期限，幾乎沒(méi)有實(shí)際考慮執(zhí)行操作的級(jí)別優(yōu)化。生產(chǎn)工程師可以根據(jù)他們對(duì)過(guò)程的了解，借助Excel幫助計(jì)劃實(shí)際優(yōu)化的工作順序。在工業(yè)4.0中，這種模式被推向了極致，因?yàn)楣ぷ鞣峙涞倪B續(xù)評(píng)估需要根據(jù)客戶的日常需求變化來(lái)進(jìn)行。Excel是一個(gè)很好的工具，但是根本無(wú)法理解和表示避免執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)或按時(shí)交付失敗所需的所有實(shí)時(shí)計(jì)劃約束，例如考慮實(shí)際可用的材料。智能自適應(yīng)規(guī)劃解決方案建立在那些長(zhǎng)期依賴Excel的人的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，將約束的可見(jiàn)性和理解引入焦點(diǎn)，使規(guī)劃工程師能夠在保持最大可能的運(yùn)營(yíng)效率的同時(shí)快速準(zhǔn)確地進(jìn)行分配和排序決策。這是通過(guò)在完成的產(chǎn)品和消耗的材料方面實(shí)時(shí)共享自動(dòng)和手動(dòng)操作的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)的，
擁有關(guān)于材料消耗的可靠數(shù)據(jù)，包括使用和腐敗，是智能工廠的另一個(gè)關(guān)鍵要素?？梢愿鶕?jù)實(shí)際材料消耗率生成材料的精益“拉動(dòng)”信號(hào)，以及后續(xù)預(yù)定工作訂單的詳細(xì)信息，然后可以使用這些信號(hào)創(chuàng)建用于從倉(cāng)庫(kù)運(yùn)輸物料的實(shí)時(shí)物流計(jì)劃，或者本地使用點(diǎn)僅在需要時(shí)存儲(chǔ)到機(jī)器，換句話說(shuō)，就在時(shí)間（JIT）。裝配過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集可確保每種材料都得到考慮，創(chuàng)建近乎完美的庫(kù)存記錄，隨后可與ERP和MRP共享。可以完全避免創(chuàng)建推動(dòng)套件的需要。通過(guò)使用自適應(yīng)規(guī)劃，準(zhǔn)確確定在可預(yù)??見(jiàn)的將來(lái)執(zhí)行工作訂單的材料庫(kù)存的準(zhǔn)確可見(jiàn)性，從而在車間和倉(cāng)庫(kù)中建立不必要的物理材料緩沖庫(kù)存，可以完全避免，沒(méi)有任何意外的內(nèi)部材料短缺的風(fēng)險(xiǎn)。MRP現(xiàn)在能夠確切地知道工廠中的材料，可以提供準(zhǔn)確且不太緊急的材料訂單系列，具有更大的靈活性。
當(dāng)一個(gè)專為IIoT環(huán)境設(shè)計(jì)的現(xiàn)代智能數(shù)字MES系統(tǒng)，為智能工廠車間的制造執(zhí)行精益供應(yīng)鏈管理提供支持時(shí) – 完全可追溯性作為一種自然結(jié)果發(fā)生，基本上是“免費(fèi)”的。運(yùn)營(yíng)成本視角。使用精益材料，所有材料載體以及單獨(dú)標(biāo)記的關(guān)鍵部件和子組件都可以從其原始包裝中進(jìn)行獨(dú)特標(biāo)記和跟蹤。由于材料的每個(gè)實(shí)例都用于生產(chǎn)，因此無(wú)論是昂貴的IC還是明顯無(wú)關(guān)緊要的無(wú)源元件，都可以追溯所用材料的確切來(lái)源。如果發(fā)生任何材料質(zhì)量錯(cuò)誤，例如檢測(cè)到偽造材料，可以識(shí)別確切的進(jìn)料包裝，
可追溯性 假冒價(jià)值精確可追溯性數(shù)據(jù)的可用性對(duì)假冒入侵的潛在后果產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。下面舉例說(shuō)明了造成市場(chǎng)問(wèn)題的假冒材料的真實(shí)案例，但細(xì)節(jié)已經(jīng)改變以保護(hù)有關(guān)人員的身份。
在一個(gè)示例中，存在汽車制造商的情況，其發(fā)現(xiàn)在一批氣囊展開(kāi)傳感器的壽命測(cè)試期間，一些未正確部署。工程團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)每個(gè)部件控制器內(nèi)部組件發(fā)生故障，導(dǎo)致部件控制器中的組件出現(xiàn)故障，該組件被立即懷疑是來(lái)自有缺陷的批次，甚至是偽造的。如果沒(méi)有可追溯性數(shù)據(jù)，則必須召回大約400,000輛汽車以檢查它們是否受到影響，或者為了以防萬(wàn)一而更換控制器。這個(gè)數(shù)字是根據(jù)制造故障單元的時(shí)間范圍，當(dāng)時(shí)的材料以及材料可以繼續(xù)使用的時(shí)間（這些日期的任何一方）決定的。憑借基本的可追溯性以及有關(guān)使用哪種材料的可用知識(shí)以及他們分配給其他批次的產(chǎn)品，受召回的汽車數(shù)量減少到15,000輛。然而，在這兩起案件中，此次召回都是全國(guó)公開(kāi)宣布，對(duì)受影響汽車的標(biāo)識(shí)造成了極大的損害。在可獲得精確可追溯性數(shù)據(jù)的情況下，可以使用它來(lái)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中指示缺陷原因的模式。這可能不一定是材料本身。在此示例中，通過(guò)使用精確跟蹤數(shù)據(jù)，故障被追溯到特定的操作過(guò)程，而不是實(shí)際上是特定材料。所有有缺陷的裝置都是在報(bào)告有故障的接地帶之前的某個(gè)時(shí)刻經(jīng)過(guò)了一個(gè)特定的過(guò)程，并進(jìn)行了更換，但是沒(méi)有采取任何行動(dòng)來(lái)檢查在沒(méi)有正確連接帶子的時(shí)間段內(nèi)制造的產(chǎn)品。結(jié)果，修改了處理這種類型的接地帶故障的糾正措施程序，并且已知具有特定影響的882輛汽車的確切數(shù)量被“離散地”“維修”以替換可疑控制器。
在第二個(gè)例子中，智能家用中央供暖控制器的隨機(jī)故障在市場(chǎng)中經(jīng)歷，隨著時(shí)間的推移顯著增加。在維修中心，發(fā)現(xiàn)常用的IC有不規(guī)則的標(biāo)記，有證據(jù)表明以前的標(biāo)記已被刪除。該IC被確定為偽造的。不幸的是，相同的IC在許多類型的關(guān)鍵和非關(guān)鍵產(chǎn)品中非常常見(jiàn)。總之，如果沒(méi)有可追溯性數(shù)據(jù)，市場(chǎng)上已有大約一百萬(wàn)種產(chǎn)品由于可能使用假冒材料而面臨失敗的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)基本的可追溯性數(shù)據(jù)，確定了來(lái)自同一來(lái)源的適用批次材料，從而將問(wèn)題的潛在范圍縮小至50,000種產(chǎn)品。具有精確的可追溯性，
在這兩個(gè)例子中，作為智能工廠運(yùn)營(yíng)的一部分收集的精確可追溯性數(shù)據(jù)能夠?qū)撛诘墓?品牌威脅問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)椴恍业晒芾淼那闆r。這種能力是向前邁出的重要一步，許多人認(rèn)為這應(yīng)該是當(dāng)今行業(yè)的強(qiáng)制性要求。就其本身而言，它并非完全解決假冒材料進(jìn)入的威脅，因?yàn)楫吘谷匀淮嬖诩倜安牧系膶?shí)際情況。采取的行動(dòng)對(duì)消除此類事件再次發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)沒(méi)有影響。
智能安全的供應(yīng)鏈
為了徹底消除假冒材料的進(jìn)入，有必要對(duì)來(lái)源進(jìn)行反擊，對(duì)責(zé)任人進(jìn)行問(wèn)責(zé)甚至起訴。在裝配制造中使用精確的可追溯性是發(fā)現(xiàn)的任何偽造材料之間的非常低成本但確定的連接，回到原始包裝，其中材料到達(dá)裝配制造現(xiàn)場(chǎng)。這種能力是創(chuàng)建有效的端到端安全供應(yīng)鏈的關(guān)鍵推動(dòng)因素，利用最新的安全技術(shù)（如區(qū)塊鏈）安全地跟蹤從裝配到供應(yīng)鏈的偽造進(jìn)入，并通過(guò)這樣做，發(fā)現(xiàn)入口點(diǎn)。
圖2：安全供應(yīng)鏈概述。
任何此類技術(shù)都需要作為全球標(biāo)準(zhǔn)提供; 為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要為所涉及的每個(gè)公司或?qū)嶓w提供福利。
安全的供應(yīng)鏈理念始于原始材料制造商，他們?yōu)槊總€(gè)發(fā)送的材料包裝單元?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)獨(dú)特的區(qū)塊鏈分類帳。標(biāo)準(zhǔn)單位數(shù)量很可能被包裝成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的包裝，即防篡改，具有獨(dú)特的標(biāo)簽或其他形式的標(biāo)識(shí)，也是防篡改和不可操作的。為此目的存在若干技術(shù)。標(biāo)準(zhǔn)與程序和審計(jì)跟蹤更相關(guān)，而不是技術(shù)本身的選擇。區(qū)塊鏈將記錄材料包裝信息，其中應(yīng)包括所包含材料的所有機(jī)械和電氣規(guī)格 – 實(shí)際上，它是一個(gè)電子數(shù)據(jù)表。經(jīng)過(guò)數(shù)字化設(shè)計(jì)，
發(fā)貨后，分銷事件將記錄到區(qū)塊鏈中。就其性質(zhì)而言，沒(méi)有添加到區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)可以被更改或篡改。記錄對(duì)安全包裝或標(biāo)簽的任何損壞，使材料內(nèi)容不安全。當(dāng)包裝損壞或包裝內(nèi)容需要分開(kāi)時(shí)，經(jīng)銷商可以重新包裝材料，但是在分銷商中執(zhí)行此操作的特定實(shí)體承擔(dān)新包裝內(nèi)容的責(zé)任。
在裝配工廠，確認(rèn)包裝和識(shí)別的安全性，并檢索區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。除了能夠檢查材料分布的路徑之外，裝配制造商還獲得有關(guān)材料本身的數(shù)字信息，這是智能材料管理的重要組成部分。
裝配制造商的好處是，如果存在任何質(zhì)量或可疑的假冒問(wèn)題，可以快速準(zhǔn)確地識(shí)別真實(shí)的實(shí)體。有了這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)那些試圖替換不適當(dāng)材料的人有強(qiáng)烈的威懾作用，因?yàn)楹翢o(wú)疑問(wèn)，在發(fā)現(xiàn)時(shí)，他們將被追蹤并承擔(dān)責(zé)任。此外，裝配制造商獲得了材料的數(shù)字規(guī)格，這些材料以前必須從數(shù)據(jù)表中手工獲得，是引入新材料的新產(chǎn)品推遲的延遲的另一個(gè)原因，或者，在不同的材料被批準(zhǔn)的情況下作為替代或替代。對(duì)于經(jīng)銷商而言，與客戶一起返回可信任狀態(tài)，
對(duì)于組裝制造商和分銷商而言，由于最終消除了偽造材料進(jìn)入，因此降低了成本和測(cè)試需求。對(duì)于原始材料制造商而言，還有與其品牌保護(hù)和客戶信任相關(guān)的好處。雖然其他人可能不會(huì)對(duì)材料制造商負(fù)責(zé)制造其材料的假冒產(chǎn)品，但客戶仍傾向于將它們聯(lián)系起來(lái)并開(kāi)始避免使用這些材料，因?yàn)槌霈F(xiàn)假冒問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)出現(xiàn)更大。雖然這很難量化，但毫無(wú)疑問(wèn)，隨著時(shí)間的推移，這種影響會(huì)變得非常顯著，對(duì)打擊假冒入侵無(wú)可奈何。
安全供應(yīng)鏈的建立取決于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定以及行業(yè)內(nèi)眾多公司的合作，包括材料制造商，分銷商，裝配制造商，區(qū)塊鏈數(shù)字安全基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商，包裝和標(biāo)簽專家，以及智能工廠的數(shù)字制造執(zhí)行系統(tǒng)提供商。
結(jié)論
電子組裝行業(yè)正在醞釀一場(chǎng)“完美風(fēng)暴”。MRP和ERP等傳統(tǒng)工具無(wú)法解決行業(yè)中的材料短缺問(wèn)題，這在很大程度上是由于工廠靈活性的提高，這有效地縮短了材料訂購(gòu)的交付周期。根據(jù)工廠原材料庫(kù)存或成品的累積和費(fèi)用，整個(gè)行業(yè)無(wú)法靈活變通。通過(guò)對(duì)軟件高混合生產(chǎn)的自動(dòng)化優(yōu)化控制，智能工業(yè)4.0運(yùn)營(yíng)代表了西方國(guó)家制造業(yè)的長(zhǎng)期生存和增長(zhǎng)計(jì)劃。作為一種協(xié)同效應(yīng)，安全的供應(yīng)鏈概念誕生了，因?yàn)閭卧觳牧系闹苯迂?zé)任現(xiàn)在可以追溯到源頭。
現(xiàn)代數(shù)字智能工廠中的安全供應(yīng)鏈不僅限于原材料，而且同樣適用于內(nèi)部或外部的子組件 – 所有這些組合起來(lái)為每個(gè)生產(chǎn)的產(chǎn)品創(chuàng)建完整的數(shù)字構(gòu)建記錄。生活在一個(gè)電子設(shè)備和電路幾乎與我們今天所做的一切互動(dòng)的世界中，以一種經(jīng)濟(jì)高效的方式保持對(duì)我們?cè)O(shè)備的信任至關(guān)重要。安全的供應(yīng)鏈潛力由智能工廠運(yùn)營(yíng)驅(qū)動(dòng)，是IIoT，區(qū)塊鏈和工業(yè)4.0等新技術(shù)協(xié)同作用的一個(gè)很好的例子，支持可持續(xù)，可靠的本地制造的業(yè)務(wù)目標(biāo)。
