دور البلوكشاين في ضمان التتبُّع في العمليات الهندسية

Blockchain as a Backbone for Engineering Traceability

وتشمل العمليات الهندسية اليوم سلاسل الإمداد المعقدة، وأصحاب المصلحة المتعددين، والمطالب التنظيمية الصارمة، وضمان إمكانية التحقق من كل عنصر وماد ومادة وقرار من خلال عملية التشغيل، أصبحت أكثر صعوبة مع قواعد البيانات المركزية التقليدية، وتوفر تكنولوجيا البلوكشاين نهجا مختلفا اختلافا جوهريا لتسجيل البيانات والتحقق منها، ومن خلال توفير دفتر غير قابل للتداول وشفاف وموزع، فإن هذا الاختصار ينشئ مصدرا واحدا للمساءلة يمكن لجميع المشاركين المأذون لهم أن يثقوا به دون الاعتماد على سلطة تحويلية.

فالقابلية للتعقب في مجال الهندسة تشمل القدرة على متابعة تاريخ كل عنصر من عناصر المنتج أو المشروع وتطبيقه ومكانه وتشكيله، وفي الصناعات المنظمة مثل الفضاء الجوي، والسيارات، والأجهزة الطبية، والطاقة، لا تكون إمكانية التعقب مجرد ممارسة من أفضل الممارسات، بل هي شرط قانوني، إذ أن القدرة على تقدير الممتلكات الأساسية للشركة، واللامركزية، والأمن الخفي، تهيئ مباشرة لأجهزة التحقق من صحة البيانات التي تمت الموافقة عليها.

The Fundamentals of Blockchain Related to Engineering

القابلية للحساب وإمكانية المراجعة

وبعد كتابة البيانات إلى سلسلة من السلاسل، يتطلب تغييرها توافقاً في الآراء من أغلبية المشاركين في الشبكة، مما يجعل التغييرات الرجعية غير قابلة للحساب، وهذا لا يمكن تجنبه، وهو ما يضمن أن السجلات الهندسية - مثل الموافقة على التصميم، والتصديقات المادية، ونتائج الاختبار، وأوامر التغيير - لا يمكن أن تُعبث بعد ذلك، وهذا يعني أن أي مراجع حسابات أو أصحاب مصلحة يمكن أن يثقوا في التاريخ المسجل دون الحاجة إلى التحقق من صحة السجلات.

توافق الآراء الموزع والشفافية

وعلى عكس قواعد البيانات التقليدية التي تسيطر عليها منظمة واحدة، تحتفظ شبكة من المعاهد التي تحتفظ بها كل منها نسخة من دفتر الأستاذ، وتؤمن آليات توافق الآراء (حظر العمل، أو إثبات الاستيعاب، أو أكثر من المتغيرات كفاءة في استخدام الطاقة مثل التسامح العملي إزاء التخلف عن العمل) بأن جميع المعاهد توافق على حالة البيانات، ويلغي هذا النموذج الموزع نقاط الفشل الوحيدة ويمنع أي طرف من وجود منازعات من جانب واحد.

عقود الذكاء للامتثال الآلي

ولا يمكن أن يسجل عقد ذكي تلقائياً خطوة إلا عندما تستوفى شروط معينة مثل عتبة درجة الحرارة أثناء النقل المادي أو التوقيع الرقمي من مفتش معتمد، مما يقلل من الخطأ البشري ويكفل تسجيل بيانات التعقب بصورة متسقة وفورية.

لماذا التصادم حرج في الهندسة الحديثة

وتستلزم المشاريع الهندسية، ولا سيما المشاريع الكبيرة الحجم، مئات المورِّدين، وآلاف المكونات، وسنين من التشغيل، وقد يكلف فشل واحد يعود إلى جزء معيب الملايين في التذكير، والتقاضي، والضرر في سمعة الجمهور، وتظهر الهيئات التنظيمية مثل U.S. Food and Drug Administration [FLSO:1] (للأجهزة الطبية] [F85]

فبعد الامتثال، تؤدي القدرة على التتبع إلى تحسين النوعية، وعندما تسجل كل خطوة في عملية هندسية على سلسلة من السلاسل، يمكن تتبع أنماط العيوب إلى موردين محددين أو آلات أو مشغلي معينين، وهذه البيانات تتيح تحسين العمليات باستمرار وتحليل الأسباب الجذرية التي تكون أكثر موثوقية بكثير من النظم الرقمية القائمة على الورق أو المسيل، وفي صناعات مثل هندسة السيارات، حيث يمكن أن يكون العنصر الوحيد من بين موردين متعددين، في بلدان مختلفة، أن يتتبعوا، في جملة، بيانات الدققة.

How Blockchain Enhances Traceability: Key Mechanisms

Immutable Digital Twins

ويُعد التوأم الرقمي نسخة طبق الأصل المادي أو العملية، وعندما يقترن ذلك باختصار، يمكن تسجيل كل تغيير حكومي أو قراءة استشعار أو حدث صيانة كمعاملة غير قابلة للتداول، مما يخلق تاريخا شاملا وجدير بالثقة لدورة حياة طاقم الأصول، مثلا في هندسة التربينات الريحية، يمكن أن يسجل التوأم الرقمي المكشوف كل تشديد للقيمة الثابتة، والتفتيش غير القابل للتنبؤ.

إمكانية الوصول إلى سلسلة الإمدادات من نهاية إلى نهاية

ويمكِّن كل مشارك في سلسلة الإمداد من المساهمة ببيانات واضحة للآخرين مع الحفاظ على الخصوصية من خلال الحصول على إذن، إذ يمكن لموردي المواد الخام والمصنِّعين ومقدِّمي الخدمات اللوجستية والمجمِّعين تسجيل مصدر المواد ومناولتها والتصديق عليها، وعلى سبيل المثال، يمكن لمصنع المايكروفون أن يتتبع دفعة من السيليكون من الرمل إلى الرقاقة النهائية، بما في ذلك بيان درجات الحرارة الفرنية بالضبط الذي استخدم أثناء الصنع.

سلامة البيانات في الوقت الحقيقي

وتسمح برامجيات " Blockchain " مثل IBM Blockchain ] أو " Hyperledger Fabric " بكتابة بيانات الاستشعار من أجهزة IoT مباشرة إلى دفتر الأستاذ، وفي مصنع ذكي، يمكن تسجيل درجة الحرارة، والرطوبة، واليقظة، والضغط من معدات الإنتاج في الوقت الحقيقي، أي انحراف عن النطاق المحدد، هو دليل متفوق

Cryptographic Authentication of Stakeholders

ويحتفظ كل مشارك في شبكة من مجموعات الموانع بمفتاح خاص فريد يوقع رقميا على معاملاته، وهذا يوفر عدم الإلغاء: إذ لا يمكن للمورد أن يحرم في وقت لاحق من شحن دفعة مادية معينة، ولا يمكن للمفتش أن يرفض توقيعا بعد ذلك، وفي العمليات الهندسية التي تتطلب الحصول على موافقة متعددة (مثل استعراض التصميم، والإفراج عن الإنتاج، والقبول النهائي)، يكفل هذا الاختيار الحرفي أن يكون كل ترخيص مرتبطا بصرامة بالفرد الذي منحه مراجعة صارمة.

التطبيقات عبر التأديب الهندسي

هندسة الفضاء الجوي

ويطالب قطاع الفضاء الجوي بتتبع دقيق لكل عنصر بسبب الآثار الحرجة على السلامة. Airbus] و]Boeing] قد استكشفت تفاصيل السلاسل لتعقب أجزاء من سلسلة الإمدادات العالمية، وعلى سبيل المثال يمكن تعقب مركب من التيتانيوم يستخدم في تركيب أجنحة من خلال تبسيط خدمات المعالجة.

الهندسة الآلية

ويستخدم صانعو السيارات القاطنين لتتبع مثبت المواد الخام مثل الكوبالت والليثيوم المستخدم في بطاريات المركبات الكهربائية، وقد وضعت مبادرة " التعبئة المفتوحة " (MBI) معايير لتحديد هوية المركبات وتاريخ الخدمة، ويمكن ل " Blockchain " أن تسجل كل أرقام إنتاجية مكونة من المركبات وتاريخ التصنيع و " المورد " ، مما يتيح التذكر السريع.

التشييد والهندسة المدنية

وتشمل مشاريع التشييد الكبيرة عددا كبيرا من المتعاقدين من الباطن والمواد والمعدات، ويمكن للبلوكشاين تسجيل مراحل المشروع، وعمليات تسليم المواد، ونتائج التفتيش، وفي تشييد النفق أو الجسر، يمكن لدفتر الأستاذ أن يوثق تركيبة الخرسانة الخرسانية، ودرجة حرارة التعالج، وهوية مختبر الاختبار، مما يخلق سجلا دائما يمكن استخدامه في المطالبات المضمونة، وتسوية المنازعات، وفي نهاية المطاف إدارة أصول البنية التحتية.

Energy Engineering

وفي صناعة النفط والغاز، تستخدم شركة " كتلشين " لتتبع سجلات عمليات التفتيش والصيانة التي تستخدمها خطوط الأنابيب، وتستخدم مشاريع الطاقة المتجددة السلاسل الكتلية لتوثيق مصدر شهادات الطاقة الخضراء وتتبع دورة حياة الألواح الشمسية أو اللوحات الريحية. وتبرز مبادرة المنتدى الاقتصادي العالمي بشأن سلسلة الإمداد المستدام الكيفية التي يمكن بها للتكنولوجيا التحقق من هذه المصادر النادرة.

الهندسة الطبية

وتحتاج الأجهزة الطبية إلى إمكانية التتبع الصارم من خلال التصنيع إلى مراقبة ما بعد السوق، ويمكن لبلوكشاين تسجيل كل تغيير في التصميم، وبطاقة التعقيم، وسجل زرع المرضى، ويمكن أن تكون الأجهزة الجاهزة مثل موصلات الويب أو استبدالات الورك مثبتة على سلسلة من الطرقات، مما يتيح للمستشفيات والمنظمين تعقب الجهاز إلى الصنع الدقيق، كما أن هذا أمر قيّم للغاية عندما يكون التذكير ضرورياً بعد مرور سنوات.

التحديات التي تواجه التبني في العمليات الهندسية

Scalability and Transaction Throughput

ولا يمكن للسلاسل العامة مثل الإيثيريوم أن تعالج سوى ١٥-٣٠ عملية في الثانية، وهي معاملات منخفضة جدا بالنسبة لبيئة التصنيع ذات الحجم العالي حيث تنتج آلاف المكونات في الساعة، وتعرض سلسلة من القطع المسموح بها مثل شركة هايبردغر فابريك زيادة الناتج )بآلاف المعاملات في الثانية( ولكنها تحتاج إلى تصميم دقيق للشبكة، ويجب على الشركات الهندسية أن تقي ِّم ما إذا كان حجم بياناتها يمكن أن يعالج بكفاءة من خلال منصة مختارة من نماذج التخزين غير الشبيئية.

التكامل مع نظم الإرث

ومعظم المنظمات الهندسية تعمل بالفعل نظم معقدة لتخطيط موارد المؤسسة وإدارة دورة حياة المنتجات، إذ أن إدماج سلسلة السلاسل مع هذه النظم القديمة يتطلب توفير برامجيات متوسطة، واستثمارات كبيرة في مجال تكنولوجيا المعلومات، وتختلف أشكال البيانات والوصلات البينية اختلافا كبيرا، ويمكن أن تستغرق عملية رسم السجلات القائمة على شيمة من سلسلة السلاسل الكتلية، وقد فشلت مشاريع عديدة في مجال الاختراق المبكر في مجال الهندسة بسبب تجاوز تكلفة التكامل الفوائد المتوقعة.

توحيد المعايير وإمكانية التشغيل المتبادل

ولا يوجد معيار عالمي للتبصير القائم على سلسلة من السلاسل في مجال الهندسة، وتستخدم قطاعات مختلفة أطرا مختلفة (مبادرة كهرباء، وشركة إيثيروم، وكوردا، وكوروما)، وحتى في نفس الصناعة، يمكن للشركاء أن يديروا دفترات غير متوافقة.() أما معايير البرمجيات الصناعية مثل مبادرة التعبئة المفتوحة [FLchain،]() و[التحالف القائم على التعقب:2]

خصوصية البيانات وكرامة البيانات

إن الشفافية في مجال البلوكشاين هي سيف مزدوج، وكثيرا ما تعامل الشركات الهندسية مواصفات التصميم واتفاقات الموردين وبيانات الاختبار باعتبارها سرية للغاية، فالحواجز العامة غير ملائمة لهذه المعلومات الحساسة، إذ يلزم إجراء سلاسل من غير المسموح بها مع ضوابط الدخول الدقيقة، ولكن إنشاء وإدارة هذه الأذونات يزيد من تعقيدها، وعلاوة على ذلك، تتطلب بعض النظم التنظيمية القدرة على حذف البيانات الشخصية )مثلا، القدرة على إضافة الناتج المحلي الإجمالي(، التي تتضارب مع الحلول.

تكاليف التنفيذ والتدريب

ويتطلب نشر شبكة من سلسلة من الوحدات خبرة متخصصة في النظم الموزعة، والتبريد، وتطوير العقود الذكية، إذ تفتقر شركات هندسية كثيرة إلى هذه المهارات داخليا، ويجب عليها أن تستأجر خبراء استشاريين خارجيين، كما أن تكلفة تشغيل شبكة من السلاسل (الموارد الكلية، والكهرباء من أجل توافق الآراء) يمكن أن تكون كبيرة، ولا سيما بالنسبة للمشاريع الصغيرة والمتوسطة الحجم، ويجب أن يتجلى العائد على الاستثمار بوضوح من خلال خفض عدد المنازعات أو تقليلها أو تقليلها أو انخفاض تكاليف مراجعة الحسابات لتبرير النفقات الأولية.

التوقعات المستقبلية: التكنولوجيات المتجانسة

Blockchain and the Internet of things (IoT)

ويكتسب تركيب أجهزة الاستشعار باليووت والاختناق قوة خاصة في مجال التعقب، ويمكن للمستشعرات أن تولد تلقائيا معاملات تسجل الظروف البيئية، والبارامترات التشغيلية، وبيانات الموقع، مما يزيل الحاجة إلى إدخال البيانات يدويا ويزيد الثقة لأن البيانات تنشأ من مصدر مضاد للتلاعب، وفي مجال التصنيع الإضافي )الطباعة(، يمكن للطابعات المجهزة بأجهزة إيوت أن تُدرج بارامترات كل طبقة في سجل رقمي.

الاستخبارات الفنية للقابلية للتعقب الافتراضي

ويمكن لنماذج التفتيش أن تحلل بيانات قابلية التتبع في سلسلة من الاختراق للتنبؤ بالفشل قبل حدوثه، مثلاً عن طريق فحص أنماط شهادات المواد وسجلات التفتيش المخزنة على سلسلة من السلاسل، يمكن لنظام آي أن يُعَلِّم مسألة نوعية محتملة في مجموعة من صومات الفضاء الجوي قبل تركيبها، وهذا النهج الاستباقي يقلل من الخردة ويمنع إعادة العمل المكلفة، ويضمن الطابع غير القابل للاختلال أن تكون البيانات الخاضعة للضوابط قابلة للوصام قابلة للوصام.

التكامل مع التوائم الرقمية و BIM

وتنشئ نماذج المعلومات المتعلقة ببناء القدرات والتكنولوجيات الرقمية التوأم صوراً افتراضية للأصول المادية، وعندما ترتكز هذه النماذج إلى سلسلة من السلاسل، وكل تغيير في التصميم، وكل استبدال مادي، وكل عمل صيانة يتم تسجيله في دفتر حسابات قابل للمراجعة، مما ينشئ " شهادة ميلاد رقمية " للموجودات التي تستمر طوال حياتها التشغيلية، وفي البناء، يتيح لمديري المرافق الاطلاع على التاريخ الكامل لأي عنصر من العناصر.

الولايات الحكومية والتنظيمية

وفي الوقت الذي تنضج فيه التكنولوجيا في مجال الاختراع، بدأ المنظمون يعترفون بإمكانية تعقبها، وقد قامت إدارة الأغذية والمخدرات التابعة لمؤسسة (FLT:0) بتجربة سلسلة من مشاريع البناء في مجال تتبع الأجهزة الطبية والمستحضرات الصيدلانية، وهي مشاريع تقوم على أساس الاختراق، وتستكشف حالياً مجموعة من مشاريع التعبئة الأساسية في مجال المنتجات بموجب خطة العمل المتعلقة بتتبع الاقتصاد الكلي.

خاتمة

وتنتقل تكنولوجيا البلوكشاين إلى ما هو أبعد من مصدرها الخفي لكي تصبح أداة أساسية لضمان إمكانية التعقب في العمليات الهندسية، ودفتر الأستاذ الذي لا يمكن تشغيله، وتوافق الآراء اللامركزي، والعقود الذكية الآلية، وتعالج التحديات القائمة منذ أمد بعيد في التحقق من صحة المواد والمكونات والبيانات وتاريخها عبر سلاسل الإمداد المعقدة ودورات حياة المشاريع، وفي حين تظل العقبات المتصلة بالقابلية للتعقيدات، والتتبع، والقابلية للتكافل بين النظم الإيكولوجية،

أما الشركات الهندسية التي تستثمر الآن في فهم وتجرب حلول التأثير القائمة على أساس الاختراق، فستصبح في وضع أفضل لتلبية الطلبات التنظيمية المشددة، والحد من المسؤولية، والحصول على ميزة تنافسية، ولا تحل التكنولوجيا محل نظم إدارة الجودة القائمة، بل تعززها بمستوى من الثقة الخفية لا يمكن أن توفره قاعدة بيانات واحدة، ونظراً لأن المعايير الصناعية تنضج وتتراجع تكاليف التنفيذ، فإن المجموعة الأساسية من البيانات تُعد جزءاً معيارياً من مجموعة الأدوات الهندسية التي يعتمد عليها المهندسة، وليست شفافة.