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區塊鏈助力智能制造
區塊鏈技術(shù)起源于2008年，是隨著(zhù)比特幣的等數字加密貨幣的快速發(fā)展而逐漸興起的新一代信息技術(shù)。目前，區塊鏈技術(shù)處于早期發(fā)展階段，尚未形成行業(yè)公認的定義。近些年來(lái)，隨著(zhù)比特幣等數字貨幣的快速發(fā)展與普及，區塊鏈技術(shù)已經(jīng)逐步滲透到了各個(gè)行業(yè)中，并且在一些領(lǐng)域中開(kāi)展并實(shí)現了諸多探索性的落地應用。
區塊鏈是一種全新的記賬模式，有時(shí)也被稱(chēng)之為分布式賬本技術(shù)（distributed ledger technology, DLT），是采用去中心化的點(diǎn)對點(diǎn)的通信模式、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間直接通信、無(wú)需第三方中介的一種數據庫技術(shù)。如圖所示，其基本思想是在網(wǎng)絡(luò )中建立一個(gè)公共賬本，這個(gè)公共賬本是由多個(gè)數據區塊組成的鏈條，每個(gè)數據區塊存儲了特定時(shí)間內的網(wǎng)絡(luò )交易信息。區塊鏈由網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)用戶(hù)共同維護，通過(guò)節點(diǎn)用戶(hù)對區塊中的交易信息進(jìn)行驗證和打包，來(lái)保證交易數據的真實(shí)性。從本質(zhì)上來(lái)講，區塊鏈可視為是一個(gè)去中心化的分布式數據庫，它允許用戶(hù)在沒(méi)有第三方的情況下完成點(diǎn)對點(diǎn)交易。由于區塊鏈技術(shù)采用了加密算法、共識算法等技術(shù)，具有去中心化、可追溯性、不可篡改等特點(diǎn)。
區塊鏈的分布式賬本
作為一種隨著(zhù)比特幣等數字加密貨幣的日益普及而逐漸興起的全新的去中心化基礎架構與分布式計算范式，區塊鏈技術(shù)的去中心化、時(shí)序數據、集體維護、可編程和安全可信等特點(diǎn)，有助于解決智能制造目前面臨的數據安全、信任缺失、數據公開(kāi)共享困難和激勵與生態(tài)缺失等問(wèn)題。
區塊鏈技術(shù)在助力智能制造方面可能發(fā)揮的重要作用可以概括為以下幾個(gè)方面：
1. 數據安全
區塊鏈技術(shù)有助于保障智能制造系統的數據安全。智能制造是一種由智能機器和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機一體化智能系統，通過(guò)人與智能機器的協(xié)調合作，擴大、延伸和部分地取代人類(lèi)專(zhuān)家在制造過(guò)程中的腦力勞動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，人與機器的合作與交互一般是基于一系列傳感器和控制器采集和獲取的數據得以實(shí)現的，因而數據安全十分重要。區塊鏈的出現恰好為這個(gè)問(wèn)題的解決提供一個(gè)十分可靠的方案。區塊鏈具有去中心化、開(kāi)放透明、不可篡改、可追溯等特點(diǎn)，其采用帶有時(shí)間戳的鏈式區塊結構存儲數據，從而為數據增加了時(shí)間維度，具有極強的可驗證性和可追溯性。區塊鏈系統中的每個(gè)數據區塊都包含一個(gè)時(shí)間戳和一個(gè)與前一區塊的鏈接，一旦某個(gè)數據在某個(gè)區塊中被記錄下來(lái)，那么它將不可篡改、不可撤銷(xiāo)，這種設計使得數據安全得到充分保障。
區塊鏈技術(shù)能夠將制造企業(yè)中的傳感器、控制模塊和系統、通信網(wǎng)絡(luò )、ERP系統等系統連接起來(lái)，并通過(guò)統一的賬本基礎設施，讓企業(yè)、設備廠(chǎng)商和安全生產(chǎn)監管部門(mén)能夠長(cháng)期、持續地監督生產(chǎn)制造的各個(gè)環(huán)節，保障數據獲取和采集的安全和準確性，提高生產(chǎn)制造的安全性和可靠性。同時(shí)，區塊鏈賬本記錄的可追溯性和不可篡改性也有利于企業(yè)審計工作的開(kāi)展，便于發(fā)現問(wèn)題、追蹤問(wèn)題、解決問(wèn)題、優(yōu)化系統，極大提高生產(chǎn)制造過(guò)程的智能化管理水平。
2. 信任缺失
區塊鏈技術(shù)被稱(chēng)為是“信任機器”，因而有助于彌補智能制造的信任缺失問(wèn)題。區塊鏈數據的驗證、記賬、存儲、維護和傳輸等過(guò)程均是基于分布式系統結構，采用純數學(xué)方法而不是中心機構來(lái)建立分布式節點(diǎn)間的信任關(guān)系，從而形成去中心化的可信任的分布式系統。另外，區塊鏈系統采用特定的經(jīng)濟激勵機制來(lái)保證分布式系統中所有節點(diǎn)均可參與數據區塊的驗證過(guò)程（如比特幣的“挖礦”過(guò)程），并通過(guò)共識算法來(lái)選擇特定的節點(diǎn)將新區塊添加到區塊鏈。去中心化系統設計以及集體維護的特點(diǎn)使得區塊鏈成為名副其實(shí)的信任機器，達成了無(wú)需傳統中介方的信任，實(shí)現了價(jià)值的自由流通。從本質(zhì)上來(lái)講，區塊鏈并沒(méi)有消除信任，而是減少了系統中每個(gè)單個(gè)參與者所需要的信任量，加之激勵機制的設計以保證每個(gè)參與者之間按照系統協(xié)議來(lái)合作，從而實(shí)現把信任分配給每個(gè)參與者。區塊鏈的可信特點(diǎn)可用于解決智能制造產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節面臨的信任缺失問(wèn)題。
在智能制造流程中，運用區塊鏈技術(shù)，任何產(chǎn)品或構件所經(jīng)歷的設計、采購、生產(chǎn)、流通等任何一個(gè)環(huán)節，及某個(gè)環(huán)節所涉及的成本、質(zhì)量、規格等各項信息都可以自證其信，這就使得信息隨著(zhù)產(chǎn)品真實(shí)而有效地流通。生產(chǎn)商、供應商、銷(xiāo)售商、消費者等各個(gè)智能制造主體都共享相同的信息，不存在信息不對稱(chēng)的問(wèn)題，信息是公開(kāi)透明的，且具有極高的可信度。在這種情況下，區塊鏈應用于智能制造過(guò)程中，其可信的特點(diǎn)將使得諸多基于不信任產(chǎn)生的各項工作可望被免除，例如供應商背景調查，產(chǎn)品質(zhì)量入貨檢測等。同時(shí)，分布式信任機制還使得一些中介性質(zhì)的傳統第三方平臺所承擔的中間環(huán)節可以被免去，進(jìn)一步降低了智能制造的實(shí)施成本。因此，區塊鏈的去中心化信任特點(diǎn)將解決智能制造的信任缺失問(wèn)題，幫助各類(lèi)智能制造主體節約成本、提高效率，從而有助于智能制造的實(shí)施。
3. 數據公開(kāi)共享
智能制造的決策過(guò)程通常需要海量的數據，包括企業(yè)內部數據、企業(yè)外部數據（例如互聯(lián)網(wǎng)上相關(guān)的開(kāi)源數據）、整個(gè)供應鏈上的交易數據、整個(gè)行業(yè)和市場(chǎng)的相關(guān)數據、以及相關(guān)歷史數據和實(shí)時(shí)數據等?？梢哉f(shuō)，數據是輔助智能制造中各種決策的重要依據，數據的缺失和不足可能會(huì )導致決策困難或錯誤。然而，由于企業(yè)數據的隱私性、企業(yè)之間的競爭性、以及市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)性和復雜性，制造企業(yè)難以獲得所有數據。例如，下游供應商很難拿到客戶(hù)的真實(shí)銷(xiāo)售數據，從而無(wú)法正確判斷市場(chǎng)需求。因此，如何尋求一種既能保護數據提供方隱私、又能滿(mǎn)足數據共享需求的解決方案，是目前智能制造領(lǐng)域面臨的重要難題。區塊鏈技術(shù)的出現為解決這一難題提供了一套高效可行的解決方案。
區塊鏈數據對于區塊鏈上的各個(gè)節點(diǎn)具有公開(kāi)性和透明性，因此可以實(shí)現智能制造領(lǐng)域中各個(gè)節點(diǎn)的數據共享。同時(shí)，區塊鏈技術(shù)利用非對稱(chēng)數字加密技術(shù)對數據進(jìn)行加密，各節點(diǎn)必須得到授權，即對應數據區塊的私鑰，才能訪(fǎng)問(wèn)該數據，因此，數據在共享的同時(shí)也得到了保護。因此，通過(guò)區塊鏈技術(shù)，智能制造供應鏈中的上下游企業(yè)之間可以實(shí)現數據共享，并通過(guò)區塊鏈的加密技術(shù)對敏感、涉密信息進(jìn)行加密，從而打破智能制造生態(tài)系統中各環(huán)節之間的數據孤島，真正實(shí)現數據公開(kāi)共享。
4. 激勵與生態(tài)
區塊鏈技術(shù)廣泛采用的代幣（Token，也可譯為通證）等激勵機制可以為智能制造系統中目前面臨的激勵與生態(tài)缺失問(wèn)題提供潛在的解決方案。
首先，在激勵方面，區塊鏈的代幣激勵機制可以應用于智能制造系統，通過(guò)發(fā)放代幣的形式對智能制造系統中各參與方設置一定的激勵機制，可以有效激發(fā)智能制造系統中各參與方的積極性。智能制造生態(tài)系統中環(huán)節眾多，每個(gè)環(huán)節的正常運行對于整個(gè)系統來(lái)說(shuō)都至關(guān)重要，通過(guò)正向激勵機制和負向激勵（懲罰）措施的設置，可以有效保障整個(gè)生態(tài)系統的健康運轉，提高生態(tài)系統的運行效率。
其次，在生態(tài)方面，區塊鏈技術(shù)可以將原來(lái)以廠(chǎng)商為中心的制造模式推進(jìn)到以用戶(hù)為中心的制造模式，在這種制造模式下，一切以信息為導向，以用戶(hù)的需求數據為驅動(dòng)，這就有利于打通生產(chǎn)方與需求方之間的壁壘，實(shí)現雙方的信任，并使資源得到最優(yōu)化配置，從而實(shí)現智能制造生態(tài)系統中各個(gè)環(huán)節的開(kāi)放與共享，使各方以低成本獲取高收益，從而形成一個(gè)良性可持續發(fā)展的智能制造生態(tài)系統。