CN110009180A - 一种区块链准时生产管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区块链准时生产管理方法，其包括以下步骤：1）将生产过程以各个流程为单位建立区块链主链，并设置与流程相对应数量的物流节点，并建立各个相邻物流节点之间的生产关系，处于在先流程的物流节点获取在后流程的物流节点的任务请求并执行后，判断当前是否满足在后物流节点的生产条件，利用工作量证明的共识机制获取在先物流节点的各个子链的产量的比例L，依照获取的比例L反馈形成各个子链的半成品输入比例，依序优先供给，引用区块链的技术，以分布式的架构快速解决反应准时生产的状态，提供供货商、顾客、和生产人员了解生产状态，不只保有讯息的安全性，还能方便实时管理(可靠性高)生产的方法，进一步降低生产与库存成本。

Description

一种区块链准时生产管理方法
技术领域
本发明涉及信息管理领域，具体涉及一种基于区块链的准时生产管理方法。
背景技术
实时化生产技术(英语：Just in time，缩写为JIT)，又称准时生产，是一种生产管理的方法学，透过减少生产过程中的库存和相关的附带成本，改善商业投资回报的管理方法。简单来说，及时制度主要的目标是让正确的物资，在正确的时间，流动到正确的地方，数量是刚刚好的数量。
为了满足准时制度的目标，生产流程依赖标记符号，或称广告牌管理，广告牌的作用是告诉工人，什么时候该进行下一个流程。一般来说，广告牌也可以改为简单的视觉符号。JIT可以帮助企业持续改进生产流程，提高生产性企业的投资回报率、质量、效率、员工参与度，以及产品流动速度。减少库存造成的资源浪费。JIT库存***认为，库存带来了隐含的成本，因此高效率的企业不存在库存的问题。首先，准时生产***鼓励企业逐步消除库存，削减生产流程中的成本。其次，在管理中逐渐适应「零库存」的状态。
准时生产制度制订的三条成本减少浪费的原则。
一、时间成本-在制造过程中所浪费的时间。
二、库存成本-在制造过程中滞留的产品。
三、空转成本-在制造过程中,无法移动的状态下,机器仍持续的空转中。
传统生产方式为推式生产，如图1的传统制造流程图。图2为Just In Time(JIT)的制造流程图，在Just In Time(JIT)拉式的生产过程当中，乃是从后端向前端要求取得输入半成品。这种生产方式有两项特征，(1)一对一；(2)刚好需求都能准时，减少库存达到降低整体生产成本。
但是JIT生产方式存在(1)上一站延迟变会造成停工。(2)上一站生产力提升会造成 WIP(半成品)增加的缺点。而其中延迟的问题便没有办法处理。
而对于JIT的改善后将会产生新的问题，如图3。例如：JIT改善后的问题条件。 S21和S22这组具备两种状态，一种是生产一样的产品，目的是加快生产效率。另一种是生产不一样的产品，目的是将于下一站组装成一个半成品。第三种是同一等级工作站之间可以互相支持生产。本专利考虑第一种的状态，因为它的使用最为广泛。这里的 S41、S42、和S43同为一组。S5会向S4系列要求需要的产品和数量；S4系列会向S3 要求需要的产品和数量，分散给系列内的工作站；S3会向S2系列要求需要的产品和数量；S2系列会向S1要求需要的产品和数量，分散给系列内的工作站。整个生产方式属于JIT拉式的生产，从后端像前端一级一级要求输入半成品。
延续上面的范例，S5的需求是10个，则需要S41、S42、S43三个工作占总生产数量能够满足10个总数。或许预估平均生产量为(x’,y’,z’)＝(3,3,4)，但是真实生产的数量将不容易被知道。原因是各自输入的半成品数量(x,y,z)不容易被量测到，我们只知道x+y+z应该至少为10，在没有不良的情况下，这样才能预期符合S5的需求。
而传统的准时生产制度可以衍生出的模型有以下两种。
(一)供货商管理库存
供货商管理库存(VMI)的原理与准时生产制度的原理类似。管理库存的人是零售商，不是生产者，不管是生产者管理零售商的库存，还是零售商管理生产者的库存，最终的管理角色都归于零售商。
这种商业模式的优势是，零售商可以对生产环节获得经验，让他们更好地预测需求量和需要的库存。库存计划和控制，可以用简单的应用软件，让零售商的库存数据，随时反馈到生产在线。
(二)顾客管理库存
顾客管理库存(CMI)***，不同于零售商管理库存，是让顾客有决定库存的权力。这和准时生产制度的概念类似，大客户可以预测需求量，从而随时让生产线和零售商了解，从而管理库存。
以上的两种方法都是需要建置一个集中式主机提供服务。仍旧存在集中式计算的问题，若是在大型的制造环境，需求上百个工作站，上千个零组件的制造环境，例如汽车。则将会产生过多的数据准时性存取问题，若是主机服务器的运算能力不足或是数据库对对过大数据的处理效能不佳，将会造成很大的问题。此外，每一工作站将只能处理批量式的JIT，无法准确的管控生产数量和提出备料需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于区块链的准时生产管理方法。
为实现上述目的，本发明提供一种基于区块链的准时生产管理方法，其包括以下步骤：
1)将生产过程以各个流程为单位建立区块链主链，并设置与流程相对应数量的物流节点，并建立各个相邻物流节点之间的生产关系；
2)针对各个流程分别建立若干数量的子链，处于相同流程的子链分别对应相同的物流节点；
3)相邻两个物流节点之间具有对应的生产关系，处于在先流程的物流节点获取在后流程的物流节点的任务请求并执行后，判断当前是否满足在后物流节点的生产条件；
4)若满足在后物流节点的生产条件，在后物流节点则获取在先物流节点的半成品，同时在先物流节点停止生产，若不能满足在后物流节点的生产条件，在先物流节点继续生产；
5)同时在先的物流节点将自身数据和区块哈希信息发送给该在后物流节点，并由在后物流节点存储该获取自身数据和区块哈希信息；
6)处于区块链主链的各个物流节点分别按照步骤3)-步骤5)进行处理，完成整个产品生产，
同时区块链主链及子链均部署智能合约，提供库存查询功能。
各个物流节点具有用于产量数据输出的输出接口和用于产量数据输入的输入接口。
各个物流节点均包括第一区块和第二区块，所述第一区块用于表示生产信息，所述第二区块用于表示库存信息。
所述第一区块和第二区块之间具有对应的关系，第一区块获取在第二区块的任务请求并执行后，判断当前是否满足在第二区块的库存需求，若满足第二区块的库存需求，第二区块则获取在第一区块的半成品，同时第一区块停止生产，若不能满足在第二区块的库存需求，第一区块继续生产。
所述第一区块由若干子链构成。
本发明的有益效果：引用区块链的技术，以分布式的架构快速解决反应准时生产的状态，提供供货商、顾客、和生产人员了解生产状态，不只保有讯息的安全性(单独修改不易)还能方便实时管理(可靠性高)生产的方法，进一步降低生产与库存成本。
附图说明
图1是传统制造流程示意图。
图2是Just In Time(JIT)制造流程示意图。
图3是改善JIT制造流程示意图。
图4是区块链物流节点关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……) 仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种基于区块链的准时生产管理方法，其包括以下步骤：
1)将生产过程以各个流程为单位建立区块链主链，并设置与流程相对应数量的物流节点，并建立各个相邻物流节点之间的生产关系；
2)针对各个流程分别建立若干数量的子链，处于相同流程的子链分别对应相同的物流节点；
3)相邻两个物流节点之间具有对应的生产关系，处于在先流程的物流节点获取在后流程的物流节点的任务请求并执行后，判断当前是否满足在后物流节点的生产条件；
4)若满足在后物流节点的生产条件，在后物流节点则获取在先物流节点的半成品，同时在先物流节点停止生产，若不能满足在后物流节点的生产条件，在先物流节点继续生产；
5)同时在先的物流节点将自身数据和区块哈希信息发送给该在后物流节点，并由在后物流节点存储该获取自身数据和区块哈希信息；
6)处于区块链主链的各个物流节点分别按照步骤3)-步骤5)进行处理，完成整个产品生产，
同时区块链主链及子链均部署智能合约，提供库存查询功能。
在同一个制造***内，各自的工作站下无论有多少的子工作站(同一种生产方式)，全部都建制一个物流结点，参与智能合约。则当后一个工作站可以立即收取到足够的总数后，停止向前索取新的半成品，藉此达到时间和产量优化的特性。
每一个区块内均设有区块信息处理单元，区块信息处理单元中信息采集区块基站即是信息聚合装置，用于聚合信息，对所在范围的传感记录建立对应的哈希树(Hash)关系。无线传感网络包含该区块的所有传感器的记录内容。区块链透过哈希算法对一个交易区块中的交易进行加密，把讯息压缩成一串数字和字母组成的散列字符串。区块链中任意节点透过简单哈希计算便可以获得对应的哈希值。倘若计算出来的哈希值没有发生变化就代表区块中的讯息没有被修改过。在有顺序的区块设定下，各区块又是同步在进行它们各自的工作。
各个物流节点具有用于产量数据输出的输出接口和用于产量数据输入的输入接口。
各个物流节点均包括第一区块和第二区块，所述第一区块用于表示生产信息，所述第二区块用于表示库存信息。
所述第一区块和第二区块之间具有对应的关系，第一区块获取在第二区块的任务请求并执行后，判断当前是否满足在第二区块的库存需求，若满足第二区块的库存需求，第二区块则获取在第一区块的半成品，同时第一区块停止生产，若不能满足在第二区块的库存需求，第一区块继续生产。
所述第一区块由若干子链构成，每个子链也可以设置以其为最后工序的主链，依次对主链进行上述的操作，从而实现整套工序的工艺流程的区块链设置。
在区块链理论当中，有一个重要的特性。它之所以安全乃是因为具备「共识机制」，简单来讲，区块链内的数据会复制到所有的结点内，此时若是有人只有修改一台生产机器上的数据，其他生产机器上的纪录都没有改到，则此项动作就会失败。除非修改生产机器上的数据超过所有机器的50％以上，则代表具备共识，这笔数据就算成功。然而，在区块链的世界，它的困难就是不容易找到相关的 50％并且进行修改，所以数据具备高度安全性。
尽管常见的共识机制有工作量证明(Proof of Work,PoW)、权益证明(Proof ofStake,PoS)、和股份授权证明(DPoS)三种。PoW是从工作数量的结果来证明，PoS 是具备不同的权重来区分，DPoS与PoS类似属于权重的做法，差别乃是以既定的时间段方式，概率变动的产生区块。
延续前面两个问题的范例，S5的需求是10个，则需要S41、S42、S43三个工作占总生产数量能够满足10个总数。在生产过程，我们或许预估平均生产量为(x',y',z')＝(3,3,4)，但是「共识机制」之下真实生产的数量将不容易符合我们预估的量。直觉地，各自输入的半成品数量比为x:y:z＝3:3:4。为了符合预期S5的需求，我们的共识机制引用工作量证明的方法，以生产数量的角度分派x,y,z。
所以，包括有不良的可能性下，x,y,z数量的配比，将会以x',y',z'单位时间生产的数量比例反馈到x,y,z数量比例。
例如：
(x',y',z')＝(1,1,1)，x',y',z'单位时间的产量都未占超过全部的51％，则前S3生产数量会依序(x,y,z)＝(1,1,1)进行半成品的分配。
(x',y',z')＝(0,2,2)，y',z'单位时间的产量超过全部的51％，则前S3生产数量会依序(x,y,z)＝(0,1,1)进行半成品的分配。由于y,z比例一样，则S3再生产一件产品的时候，会变成(x,y,z)＝(0,2,1)；同理，S3再生产一件产品，则会变成(x,y,z)＝(0, 2,2)，以此类推。
实施例1、工作站输入的数量与输出的数量一致。数量一致代表没有库存、不良品、与在制品。我们称库存、不良品、与在制品同为在制品(Working In Process, WIP)，进入工作站的产品数量等同输出工作站的产品数量。在不可预期各工作站的生产过程可能的变动过程，包含质量检测，会影响单位生产内完成的生产总数量。我们以S4工作站(S41，S42，S43)和S5之间的关系来看，若是S5需要 10个半成品，则可能是S41，S42，S43等三个子工作站输出半成品，总数至少为10。按照区块链的生产记录，依序为S41→S42→S41→S42→S43→S43→S43 →S41→S42→S42。换句话说，无论S41，S42，S43子工作站的输入数量为多少，当总数到达至少为10的时候，将会反馈满足需求，停止继续向前依工作站要求下放半成品。
以S4的工作站来看，若是有几个阶段对于各自子工作站的生产完成的数量做纪录，因子工作站过程人员或机械的变动，使得不同阶段的生产数量也会有一些不同，到S5接收的总数到达10的时候，就会通过反馈区块链讯息进行停止制造。
若各工作站输入满足和输出满足的状态，输入半成品过程，负号代表还不足的数量，会反馈给上一个工作站，要求继续生产剩余的数量，直到总量满足为止。 0代表输入满足的接断符合预期需求。
实施例2工作站输入的数量与输出的数量不一致。代表存在库存、不良品、或在制品，即是进入该工作站的数量不等同输出工作站的数量。即便前一子工作站的输入远比输出要多，只要没有达到本工作站的要求，则前工作站会不断重复要求它的前一工作站持续输入合格的半成品，以便它的生产，输出合格的半成品给予本站。
各工作站输入满足和输出满足的状态，输入半成品过程，负号代表还不足的数量，会反馈给上一个工作站，要求继续生产剩余的数量，直到总量满足为止。 0代表输入满足的产品数量符合预期需求。
本案例显示当有不良品或在制品的过程会归类于WIP，所谓地待补产量是指，一般在输入满足之后，不管WIP是否存在，「待补产量」乃是指需要补充给下一站的数量。
单位时间各工作站的生产结果总数。此单位时间Δt为自定一个产品的生产时间，例如：一个工作站S4下有三个子工作站，S41、S42、S43对于该工作生产一个半成品的时间是Δt，则平均是3个。下面是以S4工作站相关参数的定义与说明，实际状况可以以此类推。
(1)工作站S41、S42、S43的输入满足数量为x'，y'，z'。x'，y'，z'∈[1，∞)。
(2)工作站S41、S42、S43的输出满足数量为x，y，z。x，y，z∈[1，∞)。
(3)工作站S41、S42、S43的在制品数量xwip，ywip，zwip∈[0，∞)。
(4)根据以上的关系，可以得知1≤x'≤x，1≤y'≤y，1≤z'≤z。
(5)子工作站S41、S42、S43的单位时间输入各工作站的数量x'+y'+z'≥δa'。单位时间输入各工作站的数量为δa'(1≤a'小于b')。这里的a'为工作站内的子工作站编号，b'为子工作站的总数。a'，b'∈整数。
(6)子工作站S41、S42、S43的单位时间输出各工作站的数量x+y+z＝δa。单位时间输出各工作站的数量为δa(1≤a＜b)。这里的a为工作站内的子工作站编号，b为子工作站的总数。a，b∈整数。
实施例步骤如下
步骤1、创建区块链。依照JIT制造工作的顺序，每个子工作站建立输入产量与输出产量的对应讯息节点。
步骤2、进行工作站输入的编号δa'，a∈[0，∞)。
步骤3、进行工作站输出的编号δa，a∈[0，∞)。
步骤4、更新δa'的值。已知每个工作站的预期需求量ρ。
步骤4-1、取得∑(x'+y'+z')，根据工作量证明的共识机制得到x'：y'：z'生产数量的比例L，L＞51％、
步骤4-2、依照x'：y'：z'的比例L，反馈形成各个子工作站x，y，z的半成品输入比例，依序优先供给。
步骤4-3、若∑(x'+y'+z')的总合＜0(尚未输入满足)；则反馈上一工作站要求补足小于0的数量。
步骤4-4、若∑(x'+y'+z')的总合≥0(达成输入满足)；则反馈上一工作站停止生产。
步骤4-4-1、若WIP的数量＞0；则反馈上一工作站要求补足WIP的数量。设定待补产量等于WIP的数量。
步骤4-4-2、若WIP的数量≤0；则不需要考虑，代表没有库存的问题。
步骤4-5、若∑(x+y+z)的总合≥0(达成输入满足)并且存在待补产量＜0；则反馈上一工作站要求补足小于0的数量。
步骤4-6、若∑(x+y+z)的总合≥0(达成输入满足)并且存在待补产量＝0；则本工作站停止生产。
实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于区块链的准时生产管理方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1）将生产过程以各个流程为单位建立区块链主链，并设置与流程相对应数量的物流节点，并建立各个相邻物流节点之间的生产关系；
2）针对各个流程分别建立若干数量的子链，处于相同流程的子链分别对应相同的物流节点；
3）相邻两个物流节点之间具有对应的生产关系，处于在先流程的物流节点获取在后流程的物流节点的任务请求并执行后，判断当前是否满足在后物流节点的生产条件；
4）若满足在后物流节点的生产条件，在后物流节点则获取在先物流节点的半成品，同时在先物流节点停止生产，若不能满足在后物流节点的生产条件，在先物流节点继续生产；
5）同时在先的物流节点将自身数据和区块哈希信息发送给该在后物流节点，并由在后物流节点存储该获取自身数据和区块哈希信息；
6）处于区块链主链的各个物流节点分别按照步骤3）-步骤5）进行处理，完成整个产品生产，
同时区块链主链及子链均部署智能合约，提供库存查询功能，
其中步骤3）中利用工作量证明的共识机制获取在先物流节点的各个子链的产量的比例L，依照获取的比例L反馈形成各个子链的半成品输入比例，依序优先供给。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的准时生产管理方法，其特征在于：各个物流节点具有用于产量数据输出的输出接口和用于产量数据输入的输入接口。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的准时生产管理方法，其特征在于：各个物流节点均包括第一区块和第二区块，所述第一区块用于表示生产信息，所述第二区块用于表示库存信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于区块链的准时生产管理方法，其特征在于：所述第一区块和第二区块之间具有对应的关系，第一区块获取在第二区块的任务请求并执行后，判断当前是否满足在第二区块的库存需求，若满足第二区块的库存需求，第二区块则获取在第一区块的半成品，同时第一区块停止生产，若不能满足在第二区块的库存需求，第一区块继续生产。
5.根据权利要求3所述的一种基于区块链的准时生产管理方法，其特征在于：所述第一区块由若干子链构成。
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