區塊鏈＋物聯網——助推智能製造向縱深發展
全球區塊鏈聯盟
Blockchain Alliance
2016年12月26日，國務院印發了《「十三五」國家信息化規劃》，指出全球信息化進入全面滲透、跨界融合、加速創新、引領發展的新階段，其中在《規劃》中提到，區塊鏈作為新技術之一未來將進一步推動網路空間從人人互聯向萬物互聯演進，現實世界和數字世界日益交匯融合。
2017年1月20日，國務院辦公廳印發了《關於創新管理優化服務培育壯大經濟發展新動能加快新舊動能接續轉換的意見》中再次指出區塊鏈對於未來創新發展的重要性。
一、由來——區塊鏈的發展沿革
區塊鏈起源於比特幣。2008年11月1日，中本聰發表《比特幣:一種點對點的電子現金系統》，闡述了基於P2P網路技術、加密技術、時間戳技術、區塊鏈技術等的電子現金系統的構架理念，這標誌著比特幣的誕生。2009年1月3日第一個序號為0的比特幣創世區塊誕生。2009年1月9日出現序號為1的區塊，並與序號為0的創世區塊相連接形成了鏈，標誌著區塊鏈的誕生。2018年3月31日，《區塊鏈技術原理與開發實戰》正式引入高校講堂，首次課程在西安電子科技大學南校區開講。
簡單來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，並以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分散式賬本。或者，可以理解為，利用塊鏈式數據結構來驗證與存儲數據、利用分散式節點共識演算法來生成和更新數據、利用密碼學的方式保證數據傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數據的一種全新的分散式基礎架構與計算方式。
近年來，區塊鏈技術在全球進入實際應用並越來越受到重視，我國和歐美國家都紛紛強化布局這一顛覆性的戰略前沿技術。
全球區塊鏈產業處於起步蓄勢狀態。目前全球共有1230多家區塊鏈企業，其中美國區塊鏈企業數量接近全球1/4，但集中於金融加密貨幣領域。國際組織和各國注重搶佔標準、知識產權高地。2016年9月，國際標準化組織發布了區塊鏈技術ISO/TC307，制定了10個區塊鏈標準。2017年3月，成立區塊鏈知識產權委員會，致力於開源創新環境下保護區塊鏈技術知識產權。
我國區塊鏈產業發展形勢良好。各地加快建立產業聯盟，以杭州為代表的我省區塊鏈產業發展走在前列。2016年初以來，國內規範登記了4家區塊鏈技術應用協會或聯合會，分別為北京市區塊鏈技術應用協會、中關村區塊鏈產業聯盟、浙江省區塊鏈技術應用協會、杭州市區塊鏈技術與應用聯合會；各地自發成立16家區塊鏈同業聯盟單位，旨在加強區塊鏈技術研究、對接國內外同行業組織和產學研用資源、推進行業內資源整合等。主要城市積極打造產業生態。《國家技術轉移體系建設方案》《關於積極推進供應鏈創新與應用的指導意見》，明確了區塊鏈在國家技術戰略、消費升級、供應鏈建設等領域的重要作用。寬鬆的政策環境鼓舞了區塊鏈產業發展和巨大投融資熱情。
二、優勢——區塊鏈之於信息化
與通過計算機、互聯網技術處理賬簿、優化流程相比區塊鏈是一種重大創新。作為推動信息化發展過程中殺出的一匹黑馬，區塊鏈以其五大特徵成為現代數字科技創新和信息安全高效發展的重要驅動力，並在不斷發展的過程中展現出無可替代的優勢。
1、去中心化：由於使用分散式核算和存儲，不存在中心化的硬體或管理機構，任意節點的權利和義務都是均等的，系統中的數據塊由整個系統中具有維護功能的節點來共同維護。
2、開放性：系統是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區塊鏈的數據對所有人公開，任何人都可以通過公開的介面查詢區塊鏈數據和開發相關應用，因此整個系統信息高度透明。
3、自治性：區塊鏈採用基於協商一致的規範和協議（比如一套公開透明的演算法）使得整個系統中的所有節點能夠在去信任的環境自由安全的交換數據，使得對「人」的信任改成了對機器的信任，任何人為的干預不起作用。
4、信息不可篡改：一旦信息經過驗證並添加至區塊鏈，就會永久的存儲起來，除非能夠同時控制住系統中超過51%的節點，否則單個節點上對資料庫的修改是無效的，因此區塊鏈的數據穩定性和可靠性極高。
5、匿名性：由於節點之間的交換遵循固定的演算法，其數據交互是無需信任的（區塊鏈中的程序規則會自行判斷活動是否有效），因此交易對手無須通過公開身份的方式讓對方自己產生信任，對信用的累積非常有幫助。
基於以上特徵，區塊鏈體系結構的核心優勢大概可以表現為以下三點：
1、任何節點都可以創建交易，在經過一段時間的確認之後，就可以合理地確認該交易是否為有效，區塊鏈可有效地防止雙方問題的發生。
2、更低的交易成本通過消除交易對第三方中介機構和管理費用的需要，區塊鏈具備大幅降低交易費用的潛能。對於試圖重寫或者修改交易記錄而言，它的成本是非常高的。
3、區塊鏈實現了兩種記錄：交易（transactions）以及區塊（blocks）。交易是被存儲在區塊鏈上的實際數據，而區塊則是記錄確認某些交易是在何時，以及以何種順序成為區塊鏈資料庫的一部分。交易是由參與者在正常過程中使用系統所創建的（在加密數字貨幣的例子中，一筆交易是由bob將代幣發送給alice所創建的），而區塊則是由我們稱之為礦工（miners）的單位負責創建。
基於區塊鏈自身的特徵和優勢，利用區塊鏈技術，可以有效採集和分析原本在孤立的系統中存在的感測器和其他部件所產生的信息，幫助企業快速有效地建立更為安全的運營機制、更為高效的工作流程和更為優秀的服務。
三、智能製造——全面轉型推進
智能製造作為一系列熱點技術的總稱，智能製造不僅是機械製造一個行業的事情，也不僅僅是實現製造智能這樣簡單，它是傳統製造向更專業化更標準化轉型發展的新階段，在這一過程中傳統製造業主要從設計、生產、管理、服務等影響向智能製造發展的升級。
從根本上上來講，智能製造具有以智能工廠為載體、以關鍵製造環節智能化為核心、以端到端數據流為基礎、以全面深度互聯為支撐四大特徵，以裝備智能化、生產智能化、產品智能化，服務智能化、管理智能化為內涵，其目標是縮短研發周期、降低運營成本、提高生產效率、提升產品質量、降低資源能耗。實施智能製造，重點任務是要實現製造企業內部信息系統的縱向集成，以及不同製造企業間基於價值鏈和信息流的橫向集成，從而實現製造的數字化和網路化。
《中國製造2025》中提出：加快機械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業生產設備的智能化改造，提高精準製造、敏捷製造能力;統籌布局和推動智能交通工具、智能工程機械、服務機器人、智能家電、智能照明電器、可穿戴設備等產品研發和產業化;發展基於互聯網的個性化定製、眾包設計、雲製造等新型製造模式，推動形成基於消費需求動態感知的研發、製造和產業組織方式等。
當前，我國正在加快實施智能製造工程，著力發展智能裝備和智能產品，推進生產過程智能化，培育新型生產方式，積極推動製造企業用工業互聯網、雲計算、大數據等新一代信息技術全面提升企業研發、生產、管理和服務的數字化、網路化、智能化水平，以重塑製造業競爭新優勢。
由此可見，加快推進智能製造，是實施《中國製造2025》的主攻方向，是落實工業化和信息化深度融合、打造製造強國的戰略舉措，更是我國製造業緊跟世界發展趨勢、實現轉型升級的關鍵所在。回顧2017年，我國全面推進智能製造的條件已基本成熟。展望2018年，我國製造業智能轉型將全面推進，核心裝備供給能力穩步提高，智能製造新模式加速推廣應用，智能製造標準體系進一步完善，系統解決方案供給能力快速提升。
四、軟肋——阻礙縱深發展
北京大學工學院工業工程與管理系主任侍樂媛表示，製造業擁有的大數據遠超其他行業，但到現在為止距開採出來還差得很遠，很多數據天天「流淌」都沒有辦法收集起來。究其原因，製造業大數據具有複雜性，是動態複雜的拆分合併數據。從全球應用現狀看，製造業基本上是縱向數據的採集和利用，缺乏橫向數據的鏈接和利用。實際上，製造業需要經緯縱橫的數據採集能力。
就目前中國智能製造的現狀而言，我國與發達國家相比差距還是很大的，如果放在一個個場景里觀察中國智能製造，我們會發現有很多制約因素影響著它的發展，這使得我國的智能製造業發展在大多時候處於被動狀態，不利於智能製造產業長期有效發展。
要推動智能製造的縱深發展，就需要克服智能製造初期發展中的重要問題，即安全問題。要實現安全保障，在此就關注工業物聯網這一智能製造中的重要組網形態，從而實現人員、設備、產品等多種角色的互聯。
目前，由於智能製造不同異構網路中存在的問題，包括平台協議不同造成的兼容性、設備穩定性低下、安全性能不佳、系統設計方案許可權機制不健全等，區塊鏈的引入可以解決供應鏈的效率問題，實現信息融合，促進管理升級，從整體上提高組織設備的使用率，解決安全問題，將智能製造提升到更高的發展水平，具體表現為以下方面：
●通過區塊鏈可以將工業物聯網中的感測器、控制模塊、通信網路等系統模塊整合，通過統一的分散式賬本基礎設施進行生產製造全流程的不間斷監督。
●通過區塊鏈與物聯網的結合應用，可以加強設備與設備、設備與使用者之間的通信水平，從而完成工業企業智能設備的升級改造。
●通過智能合約的應用，可以實時收集企業訂單信息，並通過雲計算和人工智慧等技術，依據生產數據分析來制定生產計劃，有效提高設備利用率和生產效率。
●區塊鏈與物聯網的結合運用，可以實現設備與設備之間的信息自主交換，從而互相校驗軟體系統的一致性，降低系統崩潰的風險。
●區塊鏈可以為物聯網設備定義訪問許可權，提升設備的安全性能，防止設計侵權問題，打造可靠穩定的智能製造系統。
五、助推——區塊鏈之於智能製造
美國公布的一份長達35頁的《2016—2045年新興科技趨勢報告》指出，到2045年，最保守的預測也認為將會有超過1000億的設備連接在互聯網上。企業和個人可以利用來自物聯網的信息來實現自我發展的滿足，但在提高經濟效率的同時，也會加重對於網路安全和個人隱私的擔憂，例如恐怖分子、犯罪集團以及敵對勢力將可以利用物聯網作為新的攻擊手段，獲取非法收益，危害公共安全。
區塊鏈恰好可以在這個領域發揮作用，它採用去中心化的點對點通信模式，高效處理設備間的大量交易信息，這將會顯著地降低安裝維護大型數據中心的成本，同時還可以將計算和存儲需求分散到組成物聯網網路的各個設備中。這能有效地阻止網路中的任何單一節點或傳輸通道被黑客攻破，避免導致整個網路崩潰的情況發生，保護整個信息物理系統的安全。
智能製造是傳統製造向更高層級發展的新階段，區塊鏈的使用將為製造智能化提供嶄新思路。區塊鏈在製造業中的應用主要體現在以下兩方面：
1）組建和管理工業互聯網。數據透明化使研發審計、生產製造和流通更為有效，同時也為製造企業降低運營成本、提升良品率和降低製造成本，使企業具有更高的競爭優勢。智能製造的價值之一就是重塑價值鏈，而區塊鏈有助於提高價值鏈的透明度、靈活性，並能夠更敏捷地應對生產、物流、倉儲、營銷、銷售、售後等環節存在的問題。
2）生產過程中的智能化管理。區塊鏈技術能夠將製造企業中的感測器、控制模塊和系統、通信網路、ERP系統等系統連接起來，並通過統一的賬本基礎設施，讓企業、設備廠商和源網路與物聯網之間信息設施的連接與深度融合，進一步實現高效集成與智能化調控，而這一切均離不開對能源系統運行狀態的數字化感知與管控。
數據透明化使研發設計、生產製造和流通更為有效，同時也為製造企業降低運營和製造成本、提高產品質量和生產效率，使企業具有更高的競爭優勢。智能製造的優勢之一就是重塑價值鏈，而區塊鏈有助於提高價值鏈的透明度、靈活性，並能夠更敏捷地應對生產、物流、倉儲、營銷、銷售、售後等環節存在的問題。
在區塊鏈定義的規則下，設備被授權搜索它們自己的軟體升級，確認對方的可信度，並且為資源和服務進行支付。機器可以通過區塊鏈技術自動執行數字合約，而不再需要人為的甄別真偽，這使得它們可以自我維持、自我服務，成為真正的智能設備。
下面，通過佛山中德工業服務區的案例體現區塊鏈對於智能製造發展的重要性：
佛山中德工業服務區——區塊鏈+智能製造
（一）佛山概述
佛山，作為「廣佛都市圈」、「廣佛肇經濟圈」、「珠江-西江經濟帶」、「粵港澳大灣區」的重要組成部分，是珠三角大城市群的核心城市之一。佛山常住人口達到750萬、2017年城市產值達到9500億，擁有不亞於歐洲中等發達國家的人均GDP；同時位於廣州輻射的核心都市圈內，正在逐步實現向「宜居宜業宜創新的高品質現代化國際化大都市」邁進的戰略目標。
在2017年3月通過的《佛山2049遠景發展戰略規劃》中，提到將佛山定位為世界級城市群核心區、中國製造業創新中心、珠三角西向發展樞紐、嶺南水鄉的宜業之都、嶺南文化的傳承之地。佛山市實行「強中心」戰略打造而成的廣東工業服務示範區、其定位為「佛山市中心城區」、中心商務區、總部經濟發展區、公共服務區、具有濃厚嶺南風貌的綠色新城。在未來發展規劃中在功能定位上將以新都市、新產業、新文化、新人居為核心主題，致力於打造製造佛山、活力佛山、幸福佛山、開放佛山、文化佛山。
（二）區域優勢分析
1、區位優勢
佛山位於廣東省中南部，地處位於中國最具經濟實力和發展活力地區之一的珠江三角洲腹地，東倚廣州，毗鄰港澳，是廣東省第三大城市，常年氣候溫和，雨量充沛，四季如春，年平均氣溫23.2°C，自古就是富饒的魚米之鄉。歷史上佛山是中國天下四聚、四大名鎮之一，如今發展為中國先進位造業基地、廣東重要的製造業中心並創造其獨特的佛山模式使佛山製造響譽海內外。其中，於2003年開始建設的佛山新城，是珠三角城市協同發展的重要節點，也是佛山市委、市政府「強中心」戰略的核心組成部分。位於五區地理位置的中心的佛山新城，是南中國唯一「中德工業服務區」核心區，同時也是「灣中灣」的城市核，城市發展前景廣闊。
2、經濟優勢
佛山市2017年實現地區生產總值9549.60億元，增長8.5%，比去年同期高0.2個百分點，地區生產總值在全國主要城市國民生產總值中排名第16，在國地級市GDP排名第3，人均GDP12.9萬元，在全國主要城市排名第8。其中，第一產業增加值145.92億元，增長1.9%；第二產業增加值5570.18億元，增長8.2%；第三產業增加值3833.49億元，增長9.1%，產業結構呈現二三一狀態，其中以製造業為代表的二產佔比超過50%。隨著經濟總量的不斷擴張，佛山已躋身全國一線城市行列，總體經濟運行良好。
3、科技創新優勢
佛山將全面啟動「廣州大學城衛星城」的建設，充分共享廣州的高校科研與人才資源市場，共建政產學研用協同創新體系，加強新興產業和高技術產業等領域的深度合作，支持廣州全面打造國際科技創新樞紐等三大樞紐戰略，廣佛攜手建設珠三角世界級城市群核心，共同參與全球要素配置、產業分工和競爭，同時，隨著作為創新載體的高校資源和新型研發機構的設立，以及人才引進戰略的不斷推進，和創新創業鼓勵的不斷加強，在促進創新發展的同時，佛山的未來將更加充分的發揮人力資源優勢，實現產業、人才、創新的融合，建設創新佛山、智慧佛山。
4、產業政策優勢
在粵港澳大灣區一體化大趨勢下，以政策為導向，加強珠江口岸核心區域的投資建設，輻射帶動環珠江口岸的發展，形成包含佛山在內的「三核、三區、三灣」空間結構。在產業發展格局上，形成以廣州北部和南部-佛山-中山-珠海等西岸地區為路徑西岸技術密集型產業帶。政策支持方面，佛山大力發展戰略性新興產業、高科技產業以及生產性服務業等，對傳統產業進行轉型升級，同時，以高新科技為導向，構建戰略性新興產業發展平台；以綠色、集中集約為要求，構建生態型產業聚集區，強化未來經濟持續健康發展引擎。
5、其他方面
除以上優勢外，隨著布局規劃和功能性的增強，在信息技術、市場資源、人力資源、資本利用、生態環境、交通運輸等方面佛山也具有明顯優勢，在未來的成長過程中形成強勁的發展支持。同時，隨著粵港澳大灣區建設和中德合作的開展，佛山將順效應區域和國際合作大趨勢，進一步實現更好更快的發展。
（三）智能製造大發展
隨著佛山引制引「智」，打造「中德工業服務區」，「亞歐合作研究中心」的開設、與德國弗勞恩霍夫產業應用促進協會簽訂關於引進德國的新科技和新的生產性服務的合作協議，以及德國對外貿易經濟協會中國辦事處等各類服務機構的成立，佛山迎來重要的發展機遇，智能化與產業融合增強，佛山區域內的智能製造產業發展已經成為大趨勢。
2011年，佛山市提出在佛山建設中德工業服務區，2012年5月，中德工業服務區被廣東省委、省政府列為省重點建設的六大重大合作平台之一，並在2012年8月，作為中德兩國面向未來的合作項目，寫入中德兩國簽署的《關於進一步促進雙向投資的聯合聲明》，由此躋身國家級合作層面。
中德工業服務區緊扣順德區北部片區產業發展規劃思路以及順德區打造佛山市國家級高新技術產業開發區的戰略部署，堅持「資源共享、優勢互補、開放合作」的指導理念，推動形成以先進位造業（智能製造為方向）、現代服務業（以會展業為核心）、戰略性新興產業（以生物醫藥產業為代表）為支撐的產業發展體系。
中德工業服務區致力於建設以智能製造為方向的先進位造業和以生物醫藥產業為代表的戰略性新興產業。推動萊茵工業園機器人生產基地與廣東智能示範中心形成聯動發展，打造產業特色鮮明、企業集聚發展、配套鏈條完善的機器人智能裝備全產業鏈。培育1000畝廣東省創新轉化生物產業園，以中歐中心為產業載體建設國際生命健康創新創業孵化園區和國際生命健康創新創業示範園區。成功引入中科院生物物理研究所佛山分所，建設中科院國際創新轉化生物產業孵化中心，建成生物化學實驗平台和儀器設備研發平台。引入佛山中科院產業技術研究院生物醫藥高端團隊，打造生命健康中心。
2016年4月25日，中德工業城市聯盟在德國漢諾威正式成立，截至2018年5月，聯盟成員已由成立時的18座擴大至37座，中德工業城市聯盟的成立，開闢了中德城市合作模式的新空間，實現中德城市「強強聯合、優勢互補、互利共贏」，同時，能夠更好的促進佛山產業結構轉型升級，發揮先進位造業和戰略性新興產業的發展優勢，引領智能製造縱深發展。
（四）區塊鏈助力佛山智能製造
現代化城市發展過程中，按照人均GDP超10000美元後的城市產業共性特徵分析，大多是以現代服務業為主導，逐步擴展到信息產業等新興服務業，產業結構不斷優化升級。
佛山在未來產業的智能製造轉型中，由於智能製造發展具有複雜性、系統性，涵蓋設計、生產、物流、銷售、服務等產品全生命周期，涉及執行設備層、控制層、管理層、企業層、雲服務層、網路層等企業系統架構，需要應用新一代信息技術，實現橫向集成、縱向集成。目前，單個系統解決方案商很難滿足各個細分行業的智能製造發展需要，強化信息技術企業與製造企業的協同合作，需要開發功能全面的數據鏈，才能有效提升智能製造系統解決方案的自主提供能力。
數字經濟時代，佛山的規劃順應以「智慧產業、智慧空間、智慧商務、智慧生活」為主的發展趨勢，並將其作為建設創新城市的發展目標，同時，呼應國家相關發展戰略，佛山的今天以智能製造為發展目標，未來將以數字經濟為引擎，助力智能產業佔領產業發展高地，實現智慧型產業發展模式。
一般來講，數字信息產業發展的重點方向包含：大數據、雲計算、區塊鏈、人工智慧等幾方面，根據其不同特點，綜合佛山產業基礎、市場規模、區域傳統產業轉型需求、人才實力、競爭力（與周邊區域）以及與區域載體吻合度等方面的總體評估，同時結合現代製造產業數據複雜難以採集、信息交易成本突出、安全風險高等特點，區塊鏈依據去中心化、公開透明、安全可靠和開放共識等優點，未來將成為佛山智能製造發展過程中的強大助力，在不斷發展中持續推動智能製造的數字化轉型。
智能製造作為製造業發展的必然趨勢，隨著互聯網應用越來越廣泛以及智能產品使用人數的不斷增多，對信息量獲取的需求增加的同時，對於數據的可靠性和安全性的要求也不斷提升，這些都為智能製造提供了良好的前景，也是最為有利的條件。新興崛起的佛山，在推動傳統製造業向智能製造發展的轉型趨勢下，引進德國智能控制技術，完善智能控制系統，擴大智能產品規模和實現智能生產過程的標準化，推動新一代信息技術與製造業的深度融合，未來在區塊鏈與智能製造的融合發展過程中，提升智能產業競爭力，有望成為數字經濟時代的發展新星。
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文章轉自產業園區智庫
作者孟現娣
聲明：該文觀點僅代表作者本人
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