隨著縮短材料訂購過程中的交付周期的趨勢，以及灰色市場的材料緊急訂單的頻率，假冒材料進(jìn)入的機(jī)會增加。當(dāng)供應(yīng)鏈中的材料真正短缺時，情況會變得更糟。在許多情況下，市場對材料供應(yīng)問題的反應(yīng)通過對受影響材料的過度訂購來解決，以便盡可能長時間地確保供應(yīng)，這通常會使整個行業(yè)的問題變得更加嚴(yán)重，將嚴(yán)重短缺升級到關(guān)鍵水平。
在這些時候，裝配制造商迫切需要材料供應(yīng)，材料經(jīng)銷商也會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)定的需求變得越來越廣泛，創(chuàng)造了使用不符合標(biāo)準(zhǔn)或質(zhì)量的材料來履行材料訂單的動力和機(jī)會。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)行工廠收貨時對材料的檢查。
在組裝過程結(jié)束時，可能不會檢測到任何偽造的材料，因為產(chǎn)品已經(jīng)過測試; 而且經(jīng)常，甚至不是。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)造假者利用專門破壞進(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法對偽造材料進(jìn)入負(fù)責(zé)。一個例子被發(fā)現(xiàn)，一卷材料上的前100個零件是真品，然后每七個零件被發(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。如果在組裝和測試期間發(fā)現(xiàn)任何缺陷，則使每個第七部分偽造產(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源元件，預(yù)計在工廠內(nèi)管理它們的工作量很小。然而，具有無源元件的偽造材料的實例數(shù)量迅速增加。盡管與例如高價值IC相比，無源材料本身可能是微不足道的，但是僅僅一個的短缺或缺陷將阻止產(chǎn)品以及可能的整個工作訂單被運(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組裝和測試過程檢測不到 – 并成為安全關(guān)鍵產(chǎn)品的一部分。雖然可以通過使用檢查，測試甚至X射線過程來檢測偽造品，對每天普通工廠放置的所有數(shù)百萬材料組件進(jìn)行測試是不切實際的。在當(dāng)今競爭激烈的世界中，制造業(yè)永遠(yuǎn)無法承擔(dān)成本。
另一方面，電子產(chǎn)品的使用已成為人類社會幾乎所有方面的關(guān)鍵，成為每個家電和通信設(shè)備，運(yùn)輸方式，防御系統(tǒng)等的關(guān)鍵部分。無法消除風(fēng)險的后果進(jìn)入市場的缺陷對個人和公司品牌形象都是災(zāi)難性的，更不用說相關(guān)的復(fù)蘇成本了。除非發(fā)生重大變化，否則這只是時間問題。
智能工廠
在大多數(shù)對話中，作為智能工廠一部分的可追溯性討論并未列入議事日程。智能工廠的重點是實現(xiàn)提供靈活制造，無遺留約束的目標(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)營流程的數(shù)字化，無縫共享數(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)在自動化機(jī)器過程之間交換，以及手動組裝和測試過程，以便提供工廠操作的清晰可見性。數(shù)據(jù)在執(zhí)行級別進(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時工作。然后，數(shù)據(jù)也與高級業(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。
對于本文的范圍，重點僅在于屬于智能工廠的許多關(guān)鍵元素中的四個：
智能工廠中的工藝工程方法與傳統(tǒng)方法完全相反。不是通過過程工程預(yù)先設(shè)置組件配置，而是預(yù)先創(chuàng)建一個通用的數(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。該過程從消除以前用于將設(shè)計和物料清單（BOM）信息轉(zhuǎn)移到制造中的所有不同文檔開始。
智能工廠中推薦的方法是使用包含設(shè)計數(shù)據(jù)所有方面的單個文件，例如IPC-2581格式。它包含單個文件中電氣和機(jī)械設(shè)計，材料規(guī)格以及設(shè)計BOM信息所需的所有元素。使用IPC-2581完全消除了手動創(chuàng)建產(chǎn)品模型，交叉引用信息和解決沖突的需要。然而，對裝配工程過程的影響是將大約八天的工作時間和交付時間縮短到幾分鐘。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。雖然工程實踐中的這種逐步改進(jìn)將與那些尋求縮短產(chǎn)品引入時間以及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備成本的人產(chǎn)生共鳴，但對于工業(yè)4.0而言，這也提供了引入工程靈活性的關(guān)鍵能力。制造過程，允許產(chǎn)品在短時間內(nèi)在線路配置之間移動，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，但實際上它代表了多年來在大多數(shù)車間使用的實際實際規(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，無論是基于無限，有限還是APS模型，都有各種各樣的規(guī)劃工具，專注于中期或長期規(guī)劃任務(wù)，滿足客戶提前達(dá)成的最后期限，幾乎沒有實際考慮執(zhí)行操作的級別優(yōu)化。生產(chǎn)工程師可以根據(jù)他們對過程的了解，借助Excel幫助計劃實際優(yōu)化的工作順序。在工業(yè)4.0中，這種模式被推向了極致，因為工作分配的連續(xù)評估需要根據(jù)客戶的日常需求變化來進(jìn)行。Excel是一個很好的工具，但是根本無法理解和表示避免執(zhí)行風(fēng)險或按時交付失敗所需的所有實時計劃約束，例如考慮實際可用的材料。智能自適應(yīng)規(guī)劃解決方案建立在那些長期依賴Excel的人的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，將約束的可見性和理解引入焦點，使規(guī)劃工程師能夠在保持最大可能的運(yùn)營效率的同時快速準(zhǔn)確地進(jìn)行分配和排序決策。這是通過在完成的產(chǎn)品和消耗的材料方面實時共享自動和手動操作的信息來實現(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關(guān)鍵要素。可以根據(jù)實際材料消耗率生成材料的精益“拉動”信號，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創(chuàng)建用于從倉庫運(yùn)輸物料的實時物流計劃，或者本地使用點僅在需要時存儲到機(jī)器，換句話說，就在時間（JIT）。裝配過程中的實時數(shù)據(jù)采集可確保每種材料都得到考慮，創(chuàng)建近乎完美的庫存記錄，隨后可與ERP和MRP共享。可以完全避免創(chuàng)建推動套件的需要。通過使用自適應(yīng)規(guī)劃，準(zhǔn)確確定在可預(yù)??見的將來執(zhí)行工作訂單的材料庫存的準(zhǔn)確可見性，從而在車間和倉庫中建立不必要的物理材料緩沖庫存，可以完全避免，沒有任何意外的內(nèi)部材料短缺的風(fēng)險。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)一個專為IIoT環(huán)境設(shè)計的現(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 – 完全可追溯性作為一種自然結(jié)果發(fā)生，基本上是“免費”的。運(yùn)營成本視角。使用精益材料，所有材料載體以及單獨標(biāo)記的關(guān)鍵部件和子組件都可以從其原始包裝中進(jìn)行獨特標(biāo)記和跟蹤。由于材料的每個實例都用于生產(chǎn)，因此無論是昂貴的IC還是明顯無關(guān)緊要的無源元件，都可以追溯所用材料的確切來源。如果發(fā)生任何材料質(zhì)量錯誤，例如檢測到偽造材料，可以識別確切的進(jìn)料包裝，
可追溯性 假冒價值精確可追溯性數(shù)據(jù)的可用性對假冒入侵的潛在后果產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。下面舉例說明了造成市場問題的假冒材料的真實案例，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)在一批氣囊展開傳感器的壽命測試期間，一些未正確部署。工程團(tuán)隊進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)每個部件控制器內(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自有缺陷的批次，甚至是偽造的。如果沒有可追溯性數(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，或者為了以防萬一而更換控制器。這個數(shù)字是根據(jù)制造故障單元的時間范圍，當(dāng)時的材料以及材料可以繼續(xù)使用的時間（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，此次召回都是全國公開宣布，對受影響汽車的標(biāo)識造成了極大的損害。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，通過使用精確跟蹤數(shù)據(jù)，故障被追溯到特定的操作過程，而不是實際上是特定材料。所有有缺陷的裝置都是在報告有故障的接地帶之前的某個時刻經(jīng)過了一個特定的過程，并進(jìn)行了更換，但是沒有采取任何行動來檢查在沒有正確連接帶子的時間段內(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。
在第二個例子中，智能家用中央供暖控制器的隨機(jī)故障在市場中經(jīng)歷，隨著時間的推移顯著增加。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。總之，如果沒有可追溯性數(shù)據(jù)，市場上已有大約一百萬種產(chǎn)品由于可能使用假冒材料而面臨失敗的風(fēng)險。通過基本的可追溯性數(shù)據(jù)，確定了來自同一來源的適用批次材料，從而將問題的潛在范圍縮小至50,000種產(chǎn)品。具有精確的可追溯性，
在這兩個例子中，作為智能工廠運(yùn)營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，因為畢竟仍然存在假冒材料的實際情況。采取的行動對消除此類事件再次發(fā)生的風(fēng)險沒有影響。
智能安全的供應(yīng)鏈
為了徹底消除假冒材料的進(jìn)入，有必要對來源進(jìn)行反擊，對責(zé)任人進(jìn)行問責(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。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，并通過這樣做，發(fā)現(xiàn)入口點。
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; 為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，需要為所涉及的每個公司或?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€發(fā)送的材料包裝單元創(chuàng)建一個獨特的區(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，具有獨特的標(biāo)簽或其他形式的標(biāo)識，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 – 實際上，它是一個電子數(shù)據(jù)表。經(jīng)過數(shù)字化設(shè)計，
發(fā)貨后，分銷事件將記錄到區(qū)塊鏈中。就其性質(zhì)而言，沒有添加到區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)可以被更改或篡改。記錄對安全包裝或標(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)容需要分開時，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)量或可疑的假冒問題，可以快速準(zhǔn)確地識別真實的實體。有了這項技術(shù)，對那些試圖替換不適當(dāng)材料的人有強(qiáng)烈的威懾作用，因為毫無疑問，在發(fā)現(xiàn)時，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。對于經(jīng)銷商而言，與客戶一起返回可信任狀態(tài)，
對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試需求。對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對材料制造商負(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)系起來并開始避免使用這些材料，因為出現(xiàn)假冒問題的風(fēng)險會出現(xiàn)更大。雖然這很難量化，但毫無疑問，隨著時間的推移，這種影響會變得非常顯著，對打擊假冒入侵無可奈何。
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“完美風(fēng)暴”。MRP和ERP等傳統(tǒng)工具無法解決行業(yè)中的材料短缺問題，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的交付周期。根據(jù)工廠原材料庫存或成品的累積和費用，整個行業(yè)無法靈活變通。通過對軟件高混合生產(chǎn)的自動化優(yōu)化控制，智能工業(yè)4.0運(yùn)營代表了西方國家制造業(yè)的長期生存和增長計劃。作為一種協(xié)同效應(yīng)，安全的供應(yīng)鏈概念誕生了，因為偽造材料的直接責(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 – 所有這些組合起來為每個生產(chǎn)的產(chǎn)品創(chuàng)建完整的數(shù)字構(gòu)建記錄。生活在一個電子設(shè)備和電路幾乎與我們今天所做的一切互動的世界中，以一種經(jīng)濟(jì)高效的方式保持對我們設(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)營驅(qū)動，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)。
