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摘要
在當今快速演變的製造業中，區塊鏈技術為智能工廠的維護、租賃及品管流程帶來了革命性的改變。這篇文章深入探討了如何利用區塊鏈優化相關流程，不僅提供了理論基礎，也分享了一些實際應用案例，使讀者能夠抓住這一新興技術所帶來的重要價值。 歸納要點:
- 區塊鏈結合數位雙生與預測性維護，實現精準的故障預測及資源調度，降低停機時間與成本。
- 透過智能合約，動態租賃模式變得更具彈性和效率，優化資源配置並降低營運成本。
- 整合感測器數據與生產過程數據，區塊鏈能提升產品品質可信度，有效解決偽造問題。
區塊鏈如何改變製造業的維護方式
雖然區塊鏈技術被認為會對金融行業帶來顛覆性的影響，但有關其在製造業應用的研究和實證證據相對較少。本文將分析區塊鏈技術在製造業三個不同使用案例中的挑戰與優勢，分別是：1）智能維護，2）動態租賃，以及3）質量保證。區塊鏈技術因為支持加密貨幣比特幣而受到廣泛關注，自那時以來，它便被視為能改變許多金融服務領域的基礎技術（Cong & He, 2019）。然而，這項創新技術的潛力遠不止於支付的便利化。隨著如以太坊和Hyperledger等具有圖靈完備性的區塊鏈誕生，更廣泛且靈活的應用場景成為可能（Nærland et al., 2017）。事實上，它們有潛力影響許多其他行業，尤其是在工業4.0及物聯網(IoT)結合之下，區塊鏈技術或許能在解決製造業當前挑戰方面發揮重要作用（Babich & Hilary, 2020）。波士頓顧問公司預測工業物聯網(IIoT)部門將成為IoT市場中增長最快的部分，其年均增長率高達30%（Lorenz et al., 2019）。利用IoT的智慧工廠將實現更高程度的自動化、降低成本並提升效率（Kusiak, 2017）。
動態租賃如何借助區塊鏈提升合約靈活性
隨著建立機器之間連接所需的硬體和軟體變得更加高效且價格合理，小型和中型企業也能從這項創新中獲益，這將導致智能製造解決方案在製造業中的廣泛應用。然而，這些創新同時也帶來了諸多挑戰，無論是從概念上還是技術上都需要加以解決。由物聯網（IoT）實現的智慧工廠內的機器對機器通信，引發了對數據完整性、隱私及數據管理等方面的關注。有鑑於此，區塊鏈技術憑藉其創新的功能，有潛力成為工業物聯網（IIoT）的基礎架構，能在不依賴可信第三方的情況下提供數據完整性、安全性與透明度。結合工業4.0所包含的各種概念與技術，我們描繪出了一幅智能工廠的願景：在這裡，各種機器彼此交流並根據來自不同感測器的數據，自主做出決策，而無需人類介入。物聯網被認為是推動智能工廠發展的重要技術之一。伴隨著物聯網的崛起，實體世界與互聯網之間的界限也逐漸消失。
觀點延伸比較:
| 使用案例 | 優勢 | 挑戰 | 應用潛力 | 未來展望 |
|---|---|---|---|---|
| 智能維護 | 基於數據驅動的決策提升維修效率 | 數據隱私與安全問題 | 實現更高自動化及反應速度 | 整合機器學習以預測故障 |
| 動態租賃 | 根據使用情況調整租金，減少浪費 | 不同設備間的互操作性問題 | 促進設備製造商及運營公司的合作模式轉型 | 推廣性能或狀況契約的新趨勢 |
| 質量保證 | 增強供應鏈透明度與追蹤性，提高產品品質標準 | 需確保所有環節均能嚴格監控 | 結合客製化參數改善質量管理流程 | 通過智能合約自動驗證生產批次等信息 |
品質保證中的區塊鏈應用及其影響
隨著如無線射頻識別（RFID）標籤等相對低成本的技術出現，實體物件可以在虛擬系統中被獨特識別，並且能夠即時提供有關其狀態、位置及其他屬性的資訊（Ng & Wakenshaw, 2017）。這一概念被稱為工業物聯網（IIoT），預計將對製造業產生重大影響。然而，在推進該概念的過程中，確實面臨一些重要挑戰。
**隱私與安全問題。** 在連接機器和其他物件的過程中，需要從各種傳感器和測量裝置收集大量數據。這些數據揭示了企業和生產流程中的關鍵且敏感的信息，因此必須以極高的保密性來處理。因此，隱私與安全方面的問題顯得尤為重要（Whitmore et al., 2014）。考慮到機器及其他設備是基於這些信息做出自主決策的，那麼若數據遭到篡改，其所造成的扭曲效果將不可小覷。
**互操作性問題。** 此外，在廣泛採用物聯網方面，不同IoT設備及IT系統之間的互操作性也是一大障礙。不同行業或合作夥伴公司之間可能存在不同標準，而這會妨礙有效的溝通與數據交流（Zhao et al., 2019）。這樣一來，即使各項技術已就緒，但因缺乏協同作業能力，也難以充分發揮其潛力。
**隱私與安全問題。** 在連接機器和其他物件的過程中，需要從各種傳感器和測量裝置收集大量數據。這些數據揭示了企業和生產流程中的關鍵且敏感的信息，因此必須以極高的保密性來處理。因此，隱私與安全方面的問題顯得尤為重要（Whitmore et al., 2014）。考慮到機器及其他設備是基於這些信息做出自主決策的，那麼若數據遭到篡改，其所造成的扭曲效果將不可小覷。
**互操作性問題。** 此外，在廣泛採用物聯網方面，不同IoT設備及IT系統之間的互操作性也是一大障礙。不同行業或合作夥伴公司之間可能存在不同標準，而這會妨礙有效的溝通與數據交流（Zhao et al., 2019）。這樣一來，即使各項技術已就緒，但因缺乏協同作業能力，也難以充分發揮其潛力。
工業物聯網的發展與區塊鏈技術的結合
有效的機器維護對企業績效有著重要影響，因此這成為了一項關鍵的管理挑戰，如de Jonge和Scarf（2020）所指出。研究顯示，越來越多的公司開始認識到主動規劃維護措施的好處，而非僅僅對發生的事故做出反應。然而，許多企業仍然未能充分利用機器數據（Bokrantz et al., 2020），因此在維護流程中也缺乏自動化。根據Bokrantz等人的研究，所謂智能維護的一個主要特徵就是基於數據驅動的決策。在工業物聯網（IIoT）的支持下，這一點可以通過智能設備提供的數據來實現。例如，集成在設備中的傳感器及其他測量技術可以實時追蹤材料磨損情況以及特定部件的狀態，並向操作員即時提供相關信息。此外，有關機械使用程度、過去事件及進行過的維護記錄都可以保存在數字日誌中（Aleshi et al., 2019）。分享這份日誌能幫助製造商或外部技術人員更清楚地了解機器狀態，以便在故障發生時能夠更迅速且有針對性地做出反應。可見，成功實施智能維護在很大程度上依賴於基於數據驅動的決策。因此，在如何收集、處理、存儲和分發數據方面，需要格外注意各參與者之間的網絡協作。而區塊鏈技術正是用於此類案例的一個特別引人注目的選擇，它在跨公司交易中較集中系統具有不少優勢，也提高了資料透明度及可追溯性，有助於增強供應鏈信任度並促進有效維護與品管流程。
數據隱私和安全性在智能工廠中的挑戰
當前的物聯網設備和應用面臨著數據被篡改、伪造或其他方式遭受網絡攻擊者濫用的風險（Zhao et al., 2019）。然而，在區塊鏈技術中，數據及其維護日誌在設計上是以不可變的方式存儲，這意味著一旦經過驗證並存儲到鏈上後，就幾乎無法更改（Zhang et al., 2019）。此外，由於數據在參與者之間分佈進行驗證和存儲，每個完整節點都持有相同的區塊鏈副本，因此能夠透明地了解機器當前狀態（Cong & He, 2019）。與集中式平台只由單一實體存儲數據相比，區塊鏈系統則是在每個節點上存儲數據。因此，即使是黑客或機器操作員本人試圖篡改數據，也無法僅僅通過攻擊一個實體來達成。身份管理也是安全性的重要組成部分，特別是在物聯網中，用於識別不同設備尤為關鍵（Whitmore et al., 2014）。只有當網絡中的機器和其他設備能夠唯一識別時，它們的行為，如機器對機器支付，才能相互關聯。這也對某些機器權限的賦予至關重要。區塊鏈提供了此類識別功能，使得可以在沒有中央伺服器的情況下獨特地識別網絡中的節點及其所涉及的交易（Lao et al., 2020）。正如Babich和Hilary（2020年，第9頁）所言：> 區塊鏈具有提供去中心化身份管理以及強大安全功能的潛力。根據Pereira等人（2019）的說法，結合強大共識機制的區塊鏈安全特徵可以促進將信任從第三方轉移至可執行代碼。而這種可執行代碼可通過智能合約形式引入，以便根據預定條件自動執行。Yermack (2017)提到智能合約確保雙方履行承諾，因此克服了像策略性違約這樣的道德風險問題。在參與者對區塊鏈技術建立信任並結合智能合約自動化功能後，新的自動化形式得以實現。此外，由於內置共識協議導致不再需要第三方平台，因此有助於去中介化(Pereira et al., 2019)。根據Gulati (1995) 的研究，交易成本主要源自於投機行為，而利用根據預定代碼自動運作的智能合約可以消除這種情況。目前在航空業已經出現了使用區塊鏈進行維護操作的一些初步應用。例如Honeywell Aerospace創建了一個名為GoDirect Trade的數字市場，用以銷售二手飛機零件，而該市場運用了區塊鏈來可靠地記錄零件歷史，以保護市場參與者(Kearney, n.d.)。動態租賃不僅跟隨基於性能或狀況契約的新趨勢，同時還能為營運公司和設備製造商帶來顯著好處。動態租賃指的是每月租金根據使用小時或進行維護措施等預定參數進行調整之概念。
機器間通信的互操作性問題及解決方案
基於這種資料交換與儲存的方式，智能維護、動態租賃及品質保證等應用案例的實施將變得更加便利。
智能維修如何利用數據驅動決策提高效率
Babich與Hilary（2020）在《製造與服務運營管理》上探討了區塊鏈技術對於運營管理研究者的重要性，指出分散式帳本如何影響現代商業實踐。Beck等人（2016）則在歐洲資訊系統會議中提出，區塊鏈作為一種信任自由的加密交易方式，可以徹底改變我們進行交易的方式。而Biais等人（2019）的研究則深入剖析了區塊鏈所帶來的金融體系中的“民間定理”，揭示其潛在影響及意義。此外，Bokrantz等人（2020）針對智能維修進行了實證基礎上的概念化探索，他們指出數據驅動決策能夠顯著提升維修效率，包括利用機器學習預測設備故障、材料科學優化維修計畫、即時獲取運行數據以提升反應速度，以及建立維護歷史數據庫為未來提供依據。這些要素共同促進了智能維修流程的準確性和效率。
區塊鏈在防篡改數據存儲中的優勢
Catalini 和 Gans（2020）在其研究中探討了區塊鏈的簡單經濟學，強調了這項技術如何重塑數據存儲和交易的方式，提升透明度及信任度。Chang、Chen 和 Lu（2019）則提出了一個案例，展示了基於智能合約的追蹤過程如何利用區塊鏈技術進行供應鏈再造，他們指出這樣的轉型不僅增強了效率，也改善了整體運營流程。而Cole、Stevenson 和 Aitken（2019）的文章深入分析了區塊鏈技術對運營及供應鏈管理所帶來的影響，他們認為這項技術能夠促進信息流通與決策速度。Cong 和 He（2019）則聚焦於區塊鏈顛覆性特質及智能合約，闡述其在金融領域中的潛力和挑戰。此外，de Jonge 和 Scarf（2020）回顧了維護優化相關文獻，並探討如何將最新技術融入維護策略，以提高系統效能。整體而言，這些研究指向一個共同點，即區塊鏈不僅是一種新興科技，更是改變傳統商業模式的重要力量。
身份管理在物聯網中的重要性與挑戰
喬治等人（2019）提出了一個針對餐廳的食品品質追溯原型，利用區塊鏈技術和食品品質數據指標來確保食物的安全與透明。這項研究發表在《清潔生產期刊》上，為提升餐飲業的供應鏈管理提供了新的思路。另一篇由古拉提（1995）撰寫的文章探討了熟悉度是否能促進信任，特別是在聯盟中的合約選擇方面，其結果顯示重複合作關係的重要性。
此外，黃等人（2020）的研究則集中於如何運用區塊鏈來管理產品的數據，以支持數位雙胞胎技術，此研究在《製造系統期刊》中發表，揭示了新興技術在產品生命周期管理中的潛力。在另外一份案例研究中，高柏德（n.d.）描述了沃爾瑪如何透過使用Hyperledger Fabric實現其食品供應鏈前所未有的透明度，這對整個行業而言都是一次重要的革新。
最後，由希普科及其同事（2010）探討了在製造業中基於績效合約模式帶來的好處與不確定性，他們認為雖然此類合約可以提高服務質量，但也會伴隨風險。因此，在考慮各種契約形式時，有必要權衡這些因素，以便做出更明智的決策。
此外，黃等人（2020）的研究則集中於如何運用區塊鏈來管理產品的數據，以支持數位雙胞胎技術，此研究在《製造系統期刊》中發表，揭示了新興技術在產品生命周期管理中的潛力。在另外一份案例研究中，高柏德（n.d.）描述了沃爾瑪如何透過使用Hyperledger Fabric實現其食品供應鏈前所未有的透明度，這對整個行業而言都是一次重要的革新。
最後，由希普科及其同事（2010）探討了在製造業中基於績效合約模式帶來的好處與不確定性，他們認為雖然此類合約可以提高服務質量，但也會伴隨風險。因此，在考慮各種契約形式時，有必要權衡這些因素，以便做出更明智的決策。
未來製造業中智能合約的潛力
在供應鏈管理的背景下，質量控制與供應鏈管理之間的關係顯得尤為重要。一方面，有效的質量控制可以確保產品的高標準，從而提升整體供應鏈的效率；另一方面，供應鏈中的每一個環節都需要進行嚴格監控，以防止可能出現的問題。區塊鏈技術則提供了一種創新的解決方案，能夠加強這些過程中的透明度和追蹤性。
例如，在航空維修領域中，有幾個明顯的方法來利用區塊鏈技術以改善維護流程，包括自動化合約執行、提高資料可靠性及即時共享信息等。此外，物聯網(IoT)設備所收集到的數據可被整合至智能合約中，以便實時監控設備狀態並促發必要的維護行動。這樣不僅提高了作業效率，也增強了各方對於資訊真實性的信任。
值得注意的是，在設計質量控制流程時，可以考慮引入客製化參數，如生產批次、原材料來源等，以便透過智能合約進行自動驗證和執行，這將有助於提升整體運作效率。因此，結合區塊鏈與物聯網技術，不僅能改善質量管理流程，更能推動整個供應鏈系統向更高效、更透明的方向邁進。
例如，在航空維修領域中，有幾個明顯的方法來利用區塊鏈技術以改善維護流程，包括自動化合約執行、提高資料可靠性及即時共享信息等。此外，物聯網(IoT)設備所收集到的數據可被整合至智能合約中，以便實時監控設備狀態並促發必要的維護行動。這樣不僅提高了作業效率，也增強了各方對於資訊真實性的信任。
值得注意的是，在設計質量控制流程時，可以考慮引入客製化參數，如生產批次、原材料來源等，以便透過智能合約進行自動驗證和執行，這將有助於提升整體運作效率。因此，結合區塊鏈與物聯網技術，不僅能改善質量管理流程，更能推動整個供應鏈系統向更高效、更透明的方向邁進。
參考來源
區塊鏈技術及營建產業應用案例探討
區塊鏈整合著各種資訊核心技術共同建構，其網路採取的演算法促進了去中心 化共識、應用於交易驗證，並且寫入公共帳本(通常是分散的、不由中央機構(例 如銀行或政府)管理)，並 ...
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