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觀賞作物栽培的數字化轉型
 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

介紹

Public-Private Collaboration Project (PPS)的區塊鏈:自動化合規性研究了在哪些條件下區塊鏈(blockchain)技術如何為育種者,生產者和園藝貿易商增加了價值,從而提高了使用方在整個區塊鏈方在植物保護產品的透明度。該項目的目標是就區塊鏈是否以及在何種程度上,成為減輕生產者的登記壓力和證據成本的解決方案產生SMART見解。該文件介紹了目前正在進行的觀賞作物栽培數字化轉型中的發現。  

工業4.0模型的四個階段

數字化對觀賞作物種植的影響是巨大的。園藝生產正在轉變為可以遠程控制並無縫整合到區塊鏈中的靈活,智慧,自主和需求驅動的系統5。在製造業中,這種發展被視為第四次工業革命(工業4.0”),可與之前的三次工業革命相提並論。在18世紀末,水力和蒸汽動力的機械化,19世紀後期的大眾化隨著生產線的引入進行生產,並且從1970年代開始將電腦引入工作場所。工業4.0已成為製造業中逐步使用的自動化和數據交換的名稱。工業4.0模型區分了工業發展的四個階段(圖1)。此階段也適用於進行廣泛連鎖最佳化的園藝部門。     

Figure 1 The four stages of industrial development Source: Wikipedia: Credit: Christoph Roser at AllAboutLean.

 

從當前階段到下一階段的過渡伴隨著整個鏈條的技術和組織變革。從階段3到階段4,尤其是進行了數字轉換1。第四階段的特點是自主的網絡物理生產系統。該系統基於創新的數字技術運行,例如大數據分析,雲計算,機器人技術,物聯網(IoT )和人工智慧(AI)。自主和可靠的數據交換是這些智慧生態系統的基礎。但是,這些生態系統不是自己產生的,而是需要協調的。由於參與者事先通常不清楚這對生態系統的意義,因此過去的經驗會有所幫助。因此,在本文中,我們回顧了從階段2到階段3的過渡過程中發生的轉換。       

 第三階段的登記和數據交換

根據工業4.0模型,我們現在處於第三階段的結尾。在此階段(第3階段)中,創新和發展通過電腦應用程序與流程自動化和機器人技術相結合,推動了數字生態系統的增長。 

1990年代初期從第2階段過渡到第3階段的過程中,園藝領域的鏈條自動化領域邁出了第一步,拍賣中引入了EAB2 (電子供應信electronic supply letter),技術上稱為FLOWAV EDI消息。對於拍賣的許多領導者來說,這代表著必須購買一台電腦和軟體,並每天輸入其他資訊。在此之前,約定是手動寫的,並由拍賣人員輸入到拍賣的電腦系統中。對於生產者而言,手寫的供應文件要比將必要的資訊輸入電腦上的軟體並打印出供應文件要少得多。最初,許多生產者將其視為巨大的登記壓力。變更過程本身並不複雜,而是由講道(交流,信念和資訊),胡蘿蔔(對轉換的第一批生產者的獎勵或其他好處)和鞭子(罰款或未採用數字方式輸入的生產者的費用較高)。這種結合對於涉及許多小企業的變革過程特別有效4       

 

正是由於這種登記壓力而帶來的新優勢

現在,沒有這種標準化的數字化資訊就無法進行數據交換。這構成了進一步數字化和進一步使用登記數據的基礎。考慮自動從時鐘購買中的EAW數據生成的EKT(電子時鐘交易, Electronic Clock Transactions)消息以及來自不同交易平台的產品B2B(企業對企業, Business to Business)的數字產品。拍賣給生產者的反饋以及銷售數據使生產者能夠在種植和批次級別上分析結果。這使他們能夠在品種選擇和種植計劃方面做出更好的決策。此外,自動輸入了許多EAW數據,並且可以向​​EAW添加更多資訊,例如工廠護照和各種證明。出口資訊,支付系統或其他應用的財務模型和服務,BI(商業智慧)分析和預測都已成為可能。與以前相比,這也使使用該數據更好地管理物流過程成為可能。        

最初被生產者認為是增加的登記壓力似乎導致可靠鏈數據和管理資訊的大量增加,並導致流程的最佳化和登記壓力的降低。這不僅適用於生產者,而且適用於下游的公司,他們可以開始使用由生產者登記的可靠數據。簡而言之:從登記壓力到精明的洞察力。  

 脆弱而強大的數據流

Industrie 4.0模型的第3階段,數據流經整個鏈,但通常首先在紙上進行。數據封存僅發生在鏈中下一個鏈接的較晚階段。資訊交換的數量和品質都受到限制。結果,鏈最佳化似乎是另一個烏托邦。此外,第三階段的數據生態系統仍然由許多線性數據流組成。數據(無論是否完整)在生產鏈中逐批傳遞,有時還提供附加的數據組件(圖2)。

linear data flows

Figure 2 Fragility of the data chain in the Supply Chain

 

添加的數據組件補充了現有數據集中的新數據。例如,將客戶資訊添加到產品數據中。這將為發送方和接收方建立一個數據值。但是,當有一方決定不將數據和資訊傳輸給鏈中的下一個參與者時,這是一個脆弱的數字生態系統。而且,通常缺少鏈中數據的反饋,例如回傳給生產者的銷售數據。         

如圖3所示,分佈式網絡上的數據生態系統為該脆弱的數據生態系統提供了可靠的替代方案。在分佈式系統中,所有參與者(個人和組織)都通過共享網絡相互連接,在此共享網絡中的數據而無需其他方的干預。事先就共享哪些數據以及如何驗證數據達成協議。只有在達成協議時,數據才會被共享。這是一個健壯的系統,因為數據交換不依賴仲介。  

  

Distributed data flows

Figure 3 Distributed systems provide a robust data ecosystem

 

走向工業4.0

工業4.0對數據生態系統代表著什麼?在工業4.0模型的第4階段,我們看到了許多M2M(機器到機器)開發,這使得有可能基於自動記錄的數據交換數字鏈數據。我們稱之為智慧數字生態系統(圖4)。機器被賦予了認證者和驗證者的角色。這些發展可以極大地增強人們對資訊正確性以及在供應社區環境中無法進行調整的信心。    

Figure 4 Smart Data Ecosystems in Industry 4.0

為了確保價值,我們看到被設置為供應社區創建的平台環境。這些參與者與傳統生產鏈中的參與者相同。一方會為這些播放器提供來自生態系統的全部數據,這些參與者會以網絡蜘蛛的身份拾取,促進和監視所有播放器的控制功能。社區主管是可以擔當此中立且獨立的服務角色的人或組織。控制功能至關重要,包括開發,管理和應用數據標準和標準消息,管理遊戲規則(包括在社區內共享數據以及對社區系統的訪問,身份驗證和授權)。社區主管必須可靠且獨立。     

工業4.0第四階段的核心是平台思考,其中物理鏈和數據鏈都連接在一起。這種發展代表著狹義的供應鏈管理的終結1,因為當事者是一個``供應社區''而不是一個鏈條。供應社區可以通過分佈式網絡(如區塊鏈)共同扮演第四階段所需的數據生態系統中的主任角色(圖5)。

Figure 5 Supply Community in the floriculture use case

基於該系統,可以驗證和共享數據。數據共享是根據主導者或主導者與所有參與者達成的遊戲規則進行的。然後將數據和規則記錄在智慧數據生態系統中。數據驗證之後,此資訊將在區塊鏈分類帳中加密。在該分類帳中,未經其他參與者的同意就無法更改此資訊,並且此資訊的副本已傳輸到各個節點。節點互相檢查存儲的資訊是否完全相同。這樣,此保證適用於確保透明和信任。在傳統的ICT領域中,這是不可能的,因為仍需要編輯數據。         

同樣在第四階段,流程將進一步自動化。但是,這需要大量尚不可用的數據(未固定或數字化)。要生成此數據,需要登記。生產者最初可能會遇到登記壓力。但是數據可以越來越多地通過M2M系統和軟體(例如在EAW中)自動輸入。在建立區塊鏈節點的幫助下,數據將得到保證並熟悉。作為這一發展的問題,在時間和精力,需要進行的數據融合將繼續下降。這限制了登記壓力的增加。該系統應該最終減輕登記壓力,並在整個鏈中提供更智慧的見解。這方面的一個例子是有關植物保護產品和認證使用的鏈條透明性。         

目前,政府需要深入了解植物保護產品的核算;客戶要求供應商持有良好農業規範(GAP)證書,並且要求明確特定化學品的存在。該需求因客戶而異,並隨時間發生變化。育種者,生產者,商人和其他各方花費大量時間和金錢來證明其產品符合法律或超過法律要求。通過分佈式系統以標準化方式共享此資訊,可以創建可靠而智慧的可見性,這代表著認證者不必花太多時間進行登記,處理和審計。這樣可以通過減少檢查和審計的成本來降低認證成本。這種變化本身不會發生,但是需要供應社區的協調和指導。對於成功的區塊鏈應用而言,根據荷蘭區塊鏈聯盟(the Dutch Blockchain Coalition, DBC ,以下方面很重要:       

來自相關組織和個人參與者的信任

基礎設施的可靠性

管理良好的安全性

面向未來,可擴展且在經濟上可行

治理規範。

   因此,在PPP項目中,與財團一起對這些方面給予了極大的關注,但與之相關的利益相關者也給予了極大的關注(圖5)。

 

 結論

  總之,短期內登記壓力會增加,因為需要更詳細的資訊來獲得智慧見解。區塊鏈將無法緩解登記壓力。只要手動完成登記,壓力就也不會明顯。但是,區塊鏈可以通過以標準化和可靠的方式為客戶和驗證者共享和跟踪數據和資訊,從而減輕生產者的舉證負擔和成本。數據驗證仍然至關重要。但是,正如我們在第三階段所看到的,這種數據功能化將帶來更明智的見解。但是,一旦通過認證的機器人或其他智慧機器數據開始在自主數據環境中進行登記和通信(M2M),證明它的壓力就減小。這將最終導致整個鏈條的數字化轉型。這種轉變不是靠本身實現的,而是通過講道胡蘿蔔鞭子的結合來實現的。   

 

Literature

 

Lyall, A., P. Mercier en S. Gstettner (2018) The Death of Supply Chain Management: https://hbr.org/2018/06/the-death-of-supply-chain-management

Digitale transformatie: Hoe nieuwe IT en technologie markten, businessmodellen en bedrijven beïnvloeden https://www.ictinformatiecentrum.nl/digitale-transformatie

Dutch Blockchain Coalition: Blockchain Research Agenda. https://dutchblockchaincoalition.org/uploads/pdf/Dutch-Blockchain-Research-Agenda.pdf

Janssen, W., J. Attema, E. Folmer, P. Oude Luttighuis en N. Westpalm van Hoorn Maak het waar(d): elektronisch informatieverkeer voor kleinere spelers in de keten. Forum Standaardisatie, 2011. 36 p.

Kruize, J.W., C. Verdouw, N. Bondt en L. Puister (2018) Strategieën voor een datagedreven Fruitteelt: https://edepot.wur.nl/465508

 

Authors:

Van registratiedruk naar smart inzicht

Lan van Wassenaer, Koos van der Meij, Henk Zwinkels (Floricode), Nikki Hulzebos

(Royal FloraHolland), Arjan van Velden (Florpartners), Cor Verdouw (Mprise)

en Ruud Hoosemans (Frugicom)