基本信息
- 項目名稱：
- 具有數(shù)據(jù)核查功能的記錄儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 由于無紙記錄儀存在電子數(shù)據(jù)易篡改、難追溯等方面的缺陷，導致制造業(yè)無紙記錄儀無法滿足醫(yī)藥、食品等行業(yè)對關鍵工位的現(xiàn)場數(shù)據(jù)有可核查、可追溯的迫切需求。本作品針對現(xiàn)有無紙記錄儀在醫(yī)藥食品行業(yè)應用中的不足提出了一種采用FRAM+FLASH存儲架構，提供紙質數(shù)據(jù)、用戶MD5“數(shù)字指紋”和儀器生產(chǎn)商MD5“數(shù)字指紋”三重核查手段，在確保記錄儀數(shù)據(jù)完備性和可核查性的同時，確保了數(shù)據(jù)的易用性。
- 詳細介紹：
- 記錄儀是醫(yī)藥食品生產(chǎn)領域確保生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質量的一道有力屏障。有紙記錄儀是1996年前的主流產(chǎn)品，采用機械結構帶動紙軸旋轉，用墨水筆在紙上記錄和保存所采集的數(shù)據(jù)幅值或數(shù)值。但其內部結構復雜，運維工作量、費用及故障率頗高，同時記錄數(shù)據(jù)的后續(xù)處理、分析和保管十分困難。 隨著電子技術的發(fā)展，無紙記錄儀以其技術的先進性和設置的靈活性成為了市場的主導。目前市場上無紙記錄儀的普遍特征是：以微處理器為中心，具有程控信號輸入（俗稱萬能輸入）、液晶顯示屏上多種呈現(xiàn)形式，支持通信組網(wǎng)、USB設備（U盤）、CF卡、SD卡等形式的數(shù)據(jù)備份，而表內數(shù)據(jù)存儲則均采用電池供電的RAM+FLASH存儲架構，該架構既兼顧記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，同時又較好滿足FLASH獨特的讀寫要求。 但是，無紙記錄儀的缺點正日漸凸現(xiàn)：電子數(shù)據(jù)易篡改、難追溯，即存在數(shù)據(jù)核查手段缺失的不足；電池供電RAM+FLASH存儲架構因其外圍電路較為復雜、RAM模塊故障率高，存在數(shù)據(jù)完備性方面的固有缺陷。因此，技術落后、性價比欠佳的有紙記錄儀在制造業(yè)領域仍占有一席之地，甚至屢現(xiàn)有紙記錄儀卷土重來、再次取代曾淘汰自己的無紙記錄儀個案。 本作品針對現(xiàn)有現(xiàn)有技術的不足，在數(shù)據(jù)的可核查性方面，本作品采用MD5校驗算法。MD5算法全稱是一種單向散列函數(shù)。該算法可將大容量的文件信息用不可逆的方式“壓縮”成一種保密格式，即為記錄數(shù)據(jù)生成一個獨一無二的“數(shù)字指紋”，如果“數(shù)字指紋”發(fā)生變化，則表示其數(shù)據(jù)遭到篡改。在本作品中，我們對MD5算法中鏈接變量（Chaining Variable）進行修改，通過MD5形生成了的用戶“數(shù)字指紋”和儀器生產(chǎn)商“數(shù)字指紋”，供用戶核查以及儀器生產(chǎn)商的第三方認證。在數(shù)據(jù)完備性上采用FRAM+FLASH架構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RAM+FLASH架構。FRAM無需額外電池供電，外圍電路簡單、數(shù)據(jù)讀寫速度快、掉電數(shù)據(jù)不丟失，因此，采用FRAM+FLASH架構取代傳統(tǒng)的RAM+FLASH架構，既滿足了記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，又提升了數(shù)據(jù)的完備性。同時，本作品將FRAM在邏輯上分為上下兩區(qū)，上區(qū)用于存儲臨時存儲記錄數(shù)據(jù)和用戶MD5“數(shù)字指紋”。下區(qū)不對用戶公開，僅存儲生產(chǎn)廠商MD5“數(shù)字指紋”，用于第三方認證。此外，本作品還借鑒了有紙記錄儀的優(yōu)點，配置熱敏打印機實時打印采集數(shù)據(jù)，進一步提高了數(shù)據(jù)的可核查性 為保證記錄儀的易用性，本作品使用方式與一般的記錄儀相似，通過按鍵對記錄儀的測量通道、記錄參數(shù)、打印參數(shù)進行設置，通過數(shù)碼管進行定點或巡回數(shù)字顯示、熱敏打印機進行趨勢顯示/記錄和數(shù)字顯示/記錄。當用戶的某個工位結束當日工作時，本作品對當日采集的實時數(shù)據(jù)通過用戶MD5 生成一個用戶“數(shù)字指紋”并由打印機附加輸出；同時用戶的生產(chǎn)質管或產(chǎn)品安全部門調用該MD5算法重新生成一個用戶“數(shù)字指紋”并和打印機輸出的“數(shù)字指紋”進行比較；如果相同，則認為數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反之則不可信；記錄儀生產(chǎn)商MD5再次計算當日采集的實時數(shù)據(jù)的散列值，生成儀器生產(chǎn)商“數(shù)字指紋”單獨存儲在FRAM下區(qū)，當用戶需要第三方認證時，儀器生產(chǎn)商對記錄數(shù)據(jù)調用MD5算法，將生成的“數(shù)字指紋”和FRAM下區(qū)相應的“數(shù)字指紋”進行比較；如果相同，則認為記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反之則不可信。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的： 本作品針對現(xiàn)有醫(yī)藥食品生產(chǎn)領域存在對關鍵工位數(shù)據(jù)的可核查性和不可抵賴性的要求，提供一種具有數(shù)據(jù)核查功能的記錄儀?？朔爽F(xiàn)有的記錄儀在數(shù)據(jù)完備性和可核查性的問題，并為用戶提供可靠的第三方認證。 基本思路： 本作品在數(shù)據(jù)可核查性上采用三重核查手段，通過紙質數(shù)據(jù)、成用戶MD5“數(shù)字指紋”和生產(chǎn)廠商MD5“數(shù)字指紋”，確保數(shù)據(jù)的可核查性和不可抵賴性。 本作品在數(shù)據(jù)完備性采用FRAM+FLASH的存儲架構。將FRAM在邏輯上分為上下兩區(qū)，上區(qū)用于存儲臨時存儲記錄數(shù)據(jù)和用戶MD5“數(shù)字指紋”。下區(qū)不對用戶公開，僅存儲生產(chǎn)廠商MD5“數(shù)字指紋”，用于第三方認證。 創(chuàng)新點： 1）采用FRAM+FLASH架構既滿足了記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，又提升了數(shù)據(jù)的完備性。 2）采用三重核查手段，提高了數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的可核查性和不可抵賴性。 3）MD5算法不改變記錄儀本身存儲的任何數(shù)據(jù)，不增加用戶的日常運維工作量、確保記錄儀的易用性。 關鍵技術： FRAM+FLASH數(shù)據(jù)存儲技術 多通道數(shù)據(jù)隔離抗干擾技術 三重數(shù)據(jù)核查技術 多通道數(shù)據(jù)無筆位實時打印技術 主要技術指標： 輸入信號：電流、電壓、頻率、熱電阻、熱電阻 輸入通道：8個獨立通道，通道之間互不干擾 采樣周期: 0.6S 數(shù)字記錄精度: ±0.2%F·S
科學性、先進性
- 本作品針對無紙記錄儀存在的數(shù)據(jù)完備性和可核查性上的缺陷，提出了采用FRAM+FLASH架構代替?zhèn)鹘y(tǒng)的RAM+FLASH架構完善記錄儀的數(shù)據(jù)完備性。FRAM+FLASH架構具有外圍電路簡單、數(shù)據(jù)讀寫速度快等特點，既滿足了記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，又提升了數(shù)據(jù)的完備性。本作品采用MD5校驗算法提高數(shù)據(jù)可核查性。MD5算法為記錄數(shù)據(jù)生成一個獨一無二的“數(shù)字指紋”，通過比對“數(shù)字指紋”是否發(fā)生變化判別數(shù)據(jù)是否被篡改。由于MD5不改變記錄儀本身存儲的任何數(shù)據(jù)，因此，不增加用戶的日常運維工作量、確保記錄儀的易用性。本作品中通過MD5生成用戶“數(shù)字指紋”和儀器生產(chǎn)商“數(shù)字指紋”，供用戶核查以及儀器生產(chǎn)商的第三方認證。此外，本作品還配置熱敏打印機實時打印采集數(shù)據(jù)，通過紙質數(shù)據(jù)、用戶“數(shù)字指紋”和儀器生產(chǎn)商“數(shù)字指紋”組成的三重核查手段，提高了數(shù)據(jù)的可核查性，確保了采集數(shù)據(jù)的真實性和不可抵賴性。
獲獎情況及鑒定結果
- 校挑戰(zhàn)杯決賽二等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 原始取得
作品可展示的形式
- 實物、圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 近幾年來，我國醫(yī)藥食品安全事故頻發(fā)。這些事故不僅讓生產(chǎn)企業(yè)付出了慘重的代價，而且造成了十分惡劣的社會政治經(jīng)濟影響。因此，政府、企業(yè)高度重視，不少企業(yè)的產(chǎn)品安全除生產(chǎn)部門監(jiān)測外、常由獨立于生產(chǎn)體系直接對CEO負責的產(chǎn)品安全部門復核審查。 要解決醫(yī)藥食品安全問題，除了相關企業(yè)自律之外，記錄儀數(shù)據(jù)的可核查性也是一個十分重要的方面。本作品能滿足醫(yī)藥食品行業(yè)在加工、制造、消毒、存儲等環(huán)節(jié)中對中關鍵工位的操作數(shù)據(jù)可核查性規(guī)約的苛刻要求，可廣泛應用于醫(yī)藥食品行業(yè)以及其他對數(shù)據(jù)不可抵賴性嚴格要求的制造行業(yè)。向用戶提供不可抵賴的記錄數(shù)據(jù)。目前本作品成果以進入小試階段，在娃哈哈、農(nóng)夫山泉、華海制藥等公司試用。 根據(jù)最新的調查資料顯示，2010年國內記錄儀的市場在達到51億元人民幣，對具有數(shù)據(jù)核查功能的記錄儀的市場需求約為7.5億元，并以每年10.3%的速度增長。預計本作品轉化后第一年的銷售額能達10萬元，三年內能擴大到40萬。
同類課題研究水平概述
- 記錄儀現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、記錄和分析是實施自動控制的前提。有紙有筆記錄儀是1996年前制造業(yè)領域的主流產(chǎn)品，采用機械結構帶動紙軸旋轉，用墨水筆在紙上記錄和保存所采集的數(shù)據(jù)幅值或數(shù)值。但有紙有筆記錄儀存在故障高、記錄數(shù)據(jù)的后續(xù)處理、分析和保管困難等缺點，逐漸被無紙記錄儀所取代。 無紙記錄儀經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)進入成熟定型期，基本技術特征是：以微處理器為中心，具有程控信號輸入（俗稱萬能輸入）、液晶顯示屏上多種呈現(xiàn)形式的特征；支持通信組網(wǎng)、USB設備（U盤）、CF卡、SD卡數(shù)據(jù)備份。 目前，制造業(yè)無紙記錄儀的表內數(shù)據(jù)存儲均采用電池供電RAM+FLASH的存儲架構，該存儲架構能兼顧記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，同時又較好的滿足了FLASH獨特的讀寫要求。但隨著無紙記錄儀的廣泛深入使用，其缺點亦日漸凸現(xiàn)：電子數(shù)據(jù)易篡改、難追溯，即存在數(shù)據(jù)核查手段缺失的不足；此外，電池供電RAM+FLASH存儲架構還存在數(shù)據(jù)完備性方面的固有缺陷，導致制造業(yè)無紙記錄儀難入數(shù)據(jù)需核查、數(shù)據(jù)有完備性要求的行業(yè)大門。而醫(yī)藥、食品等行業(yè)對關鍵工位的現(xiàn)場數(shù)據(jù)有可核查、可追溯的迫切需求，甚至提出了必要時能由第三方進行核查、追溯的苛刻要求，即數(shù)據(jù)必須具備不可抵賴性和可核查性；藥品、食品安全保障有賴于不可抵賴的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，另一方面數(shù)據(jù)可核查也是食品行業(yè)、GMP法規(guī)明確規(guī)定的。 為了提高數(shù)據(jù)的不可抵賴性，廣大工程師對無紙記錄儀作出如下改進：發(fā)明專利“數(shù)據(jù)交換裝置”提出：增設邏輯單元監(jiān)控數(shù)據(jù)交換，防止法律上非常敏感的記錄數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)交換期間被篡改以及可靠地識別和記錄篡改嘗試；發(fā)明專利“財政數(shù)據(jù)記錄儀”提出：在處理單元和存儲器之間作用的保護電路禁止電子篡改存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)。上述有益探索立足專用電路阻斷電子數(shù)據(jù)被篡改的途徑，但專用電路使記錄儀的生產(chǎn)成本和復雜度增大、可靠性降低，而對專用電路的操作又相當煩瑣；從純技術角度而言，并不能完全杜絕繞過專用電路的作弊手段。數(shù)據(jù)加密（對稱密鑰、非對稱密鑰）一定程度上也可防止電子數(shù)據(jù)的篡改行為，但加/解密的資源開銷大、密鑰管理復雜；更重要的是記錄儀的易用性大打拆扣、運維工作量增加，用戶對此持強列的否定態(tài)度。因此，有必要開發(fā)一種在不增加用戶的運維工作量、不影響記錄儀易用性條件下，又能實現(xiàn)數(shù)據(jù)核查的新技術。
