物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈在智能工廠中的應(yīng)用

袁莉莉 袁曉偉 韋安壘

摘? ?要：“工業(yè)4.0”聚焦于智能工廠和智能生產(chǎn)，各國都在積極探索實踐智能工廠。目前，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠存在傳感器端數(shù)據(jù)污染、傳感器節(jié)點之間協(xié)同困難、傳感器數(shù)據(jù)的傳輸層和應(yīng)用層安全漏洞、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備信息和位置信息泄露、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多元異構(gòu)等問題。文章提出了一個基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈智能工廠運行平臺，利用區(qū)塊鏈的分布式、可追溯、數(shù)據(jù)共享的特性及共識機制和智能合約，且通過在汽車行業(yè)應(yīng)用進行分析，展現(xiàn)出區(qū)塊鏈技術(shù)在智能工廠的產(chǎn)品全生命周期中實時傳輸、數(shù)據(jù)驅(qū)動、信息交互應(yīng)用的潛力，以及降低管理風(fēng)險和成本的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);區(qū)塊鏈;智能工廠;分布式;可追溯;智能合約

Abstract： "Industry 4.0" focuses on smart factories and smart production， and nowadays more and more countries are actively exploring smart factory. The smart factory based on the IoT has many problems， such as the data pollution of sensors，? cooperations between sensor nodes， security loopholes in the transmission layer and application layer of sensor data， the leakage of information and location information of the IoT equipment， and the multi-heterogeneity of the IoT business system. This paper proposes an intelligent factory operation platform based on the IOT and blockchain， largely makes use of the distributed network， traceability， data sharing features， consensus mechanism and smart contract. Through analysis of its application in the automobile industry， it shows potentials of real-time transmission， data-driven and information interactive application of blockchain technology in the whole life cycle of smart factory products， and have advantages of reducing management risk and cost.

Key words： IoT; blockchain; smart factory; distributed network; traceability; smart contract

1 引言

智能工廠最初源起于“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略。“工業(yè)4.0”聚焦于智能工廠和智能生產(chǎn)兩個主題，旨在實現(xiàn)領(lǐng)先的供應(yīng)商戰(zhàn)略與領(lǐng)先的市場戰(zhàn)略，實現(xiàn)橫向集成、縱向集成與端對端的集成。“工業(yè)4.0”的核心是智能制造，精髓是智能工廠。在“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略下，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、邊緣計算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷發(fā)展，在協(xié)同、包容、競爭中振蕩著傳統(tǒng)制造業(yè)的基石，而這些技術(shù)也越來越多的運用于智能工廠的研究與實踐中。

近年來，各國都在積極的探索智能工廠，雖然目前世界上尚無完整意義上的智能工廠案例，但是關(guān)于智能工廠的實踐卻不斷增加。各國在智能工廠方面的積極實踐包括西門子的德國安貝格智能工廠和成都數(shù)字化工廠、GE波蘭智能工廠、ABB工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺ABB Ability、施耐德EcoStruxure交互性的系統(tǒng)化架構(gòu)與平臺、艾默生Plantweb數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)、霍尼韋爾工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略[13]。我國于2015年啟動了30個以上的智能制造試點示范項目。2015-2018年繼續(xù)邊試點示范，邊總結(jié)經(jīng)驗，邊推廣應(yīng)用。在2018年，總計共157個智能制造綜合標(biāo)準(zhǔn)化試驗驗證、重點領(lǐng)域智能制造新模式應(yīng)用項目，包括智能工廠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機器人等。智能工廠國內(nèi)較為典型的服務(wù)商為石化盈科、中控流程工業(yè)企業(yè)智能工廠，較為典型的應(yīng)用為九江石化、新疆天業(yè)智能工廠等[13]。

智能工廠實踐涉及到硬件及軟件層面的智能優(yōu)化，涉及產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、生產(chǎn)、包裝、出廠、廢棄材料處理的產(chǎn)品全生命周期管理，包括全生命周期的智能決策及數(shù)據(jù)可視化等。從目前的這些實踐可以看出，智能工廠現(xiàn)階段的發(fā)展趨向平臺化、系統(tǒng)化，依托于軟硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)，尤其是與硬件層關(guān)系密切的軟件部分的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。

國際上有關(guān)智能工廠的研究主要集中于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)字孿生等方面[1～4，7，11，12]，這些技術(shù)在智能工廠中也取得了一定的進展。智能工廠與物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生結(jié)合，構(gòu)建虛擬工廠與物理工廠，根據(jù)實體工廠“一對一”搭建虛擬工廠，以數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式進行虛擬工廠和物理工廠實時交互，反饋和調(diào)整生產(chǎn)計劃。但是，仍未考慮解決物聯(lián)網(wǎng)實時信息傳輸?shù)娜萘看?、存儲空間大及安全性的需求。雖有研究表明，智能工廠與大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的生產(chǎn)過程中，一條生產(chǎn)線上所有設(shè)備的有效性均顯著提高[1]，但是總體生產(chǎn)績效效率并未測量。面對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的不斷擴大，不斷擴充的接入設(shè)備和實時傳輸問題，顯然上述這種有效性和安全性均會受到影響。因此本文建立基于物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈的智能工廠，進一步解決物聯(lián)網(wǎng)智能工廠目前發(fā)展中所存在的問題。

2 物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)大致可以分為三個層次：首先是傳感網(wǎng)絡(luò)，以二維碼、射頻識別技術(shù)（簡稱RFID）、傳感器為主，實現(xiàn)“物”的識別;其次是傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（簡稱WSN）或者未來網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計算;第三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入/輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機、PC等終端進行。

物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)包括RFID、WSN、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、Internet與移動網(wǎng)絡(luò)、行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件等。在這些技術(shù)中，又以底層嵌入式設(shè)備芯片開發(fā)最為關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)產(chǎn)生的主要部分是傳感網(wǎng)絡(luò)，通過傳感網(wǎng)絡(luò)可以獲悉物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的眾多信息，其中包括物體本身的ID信息以及相關(guān)的屬性、狀態(tài)、位置、能力等信息。

2.2 區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)與核心技術(shù)

區(qū)塊鏈具有公正開放、對等、匿名性、去中心化、互聯(lián)共享、不可篡改、可追溯性的特性。區(qū)塊鏈的結(jié)構(gòu)自上而下一般可以分為六層如圖1所示，包含應(yīng)用層、合約層、共識層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層。其中，數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層屬于協(xié)議層，是實現(xiàn)區(qū)塊鏈技術(shù)的基本保障，缺一不可;合約層通過編程實現(xiàn)智能合約。激勵層通常發(fā)生在公有鏈中。因在聯(lián)盟鏈中，共同維護平臺正常運行，本文采用的是聯(lián)盟鏈，因此本文不涉及激勵層的討論。

區(qū)塊鏈的核心技術(shù)包括點對點分布式技術(shù)（P2P）、非對稱加密技術(shù)、共識機制、智能合約。區(qū)塊鏈各層級涉及的技術(shù)，如圖1所示。

3 智能工廠的構(gòu)成要素及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能工廠的主要構(gòu)成要素

智能工廠包括智能數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)采集、實時傳輸及存儲、數(shù)據(jù)處理及驅(qū)動四個部分。智能工廠涉及到實現(xiàn)采購管理、生產(chǎn)過程管理、監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行、采集現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備和物料數(shù)、合理庫存管理等產(chǎn)品全生命周期管理。第一部分，智能工廠中的智能數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施主要是物聯(lián)網(wǎng)下的技術(shù)，包括RFID、二維碼、芯片、傳感器、工廠自動化設(shè)備、數(shù)控機床形成的物理網(wǎng)絡(luò)。第二部分，智能工廠內(nèi)部數(shù)據(jù)采集和存儲系統(tǒng)主要是通過工廠物理網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱SCADA）或全集成自動化系統(tǒng)。第三部分，智能工廠實時采集的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，需要實時傳輸及存儲，這依托無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。第四部分，智能工廠數(shù)據(jù)處理及驅(qū)動體現(xiàn)在企業(yè)資源管理系統(tǒng)（簡稱ERP）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（簡稱MES）根據(jù)實時數(shù)據(jù)進行智能決策、監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備，保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

3.2 智能工廠的關(guān)鍵技術(shù)

智能工廠是由虛擬車間與實體車間構(gòu)成。MES系統(tǒng)是智能工廠不可缺少的部分，也是虛擬車間與實體車間信息融合的關(guān)鍵。MES系統(tǒng)采集實際制造中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為虛擬車間提供了建模依據(jù)。在生產(chǎn)前，虛擬車間搭建成與物理車間實體高度逼近的模型。在生產(chǎn)中，虛擬車間通過DMP數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理平臺管理物理車間的實時數(shù)據(jù)和知識，對其運行過程進行連續(xù)的調(diào)控與優(yōu)化，實現(xiàn)虛擬車間與物理車間的無縫集成、實時交互與融合。虛擬車間模擬最優(yōu)制造過程，MES以此進行生產(chǎn)排程，安排生產(chǎn)資源進行生產(chǎn)。MES采用OPC-UA接口對制造過程進行實時采集、監(jiān)控與調(diào)整，進而使得制造過程體現(xiàn)出自適應(yīng)、自優(yōu)化等智能性特征，MES系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

3.3 智能工廠產(chǎn)品制造過程數(shù)據(jù)流

智能工廠需要涉及到實現(xiàn)管理生產(chǎn)過程、監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場執(zhí)行、采集現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備和物料數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)要求等。大量的數(shù)據(jù)將會在產(chǎn)品制造過程產(chǎn)生，如圖3所示。由圖3可見，從工廠產(chǎn)品設(shè)計（顧客需求識別和分析、產(chǎn)品設(shè)計、設(shè)計模型和測試），流程設(shè)計（物料的工程單、物料的加工流程單、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計劃、物料需求、物料準(zhǔn)備、計劃、執(zhí)行、流程、設(shè)備、物料），產(chǎn)品測試（產(chǎn)品檢查、產(chǎn)品測試），產(chǎn)品維護（產(chǎn)品運輸、管理和保養(yǎng)），可循環(huán)（可回收及可利用材料、廢棄材料），這樣的一系列生產(chǎn)產(chǎn)品的過程都需要數(shù)據(jù)實時采集、實傳輸及處理。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠建設(shè)的痛點

智能工廠在“工業(yè)4.0”、物聯(lián)網(wǎng)的熱潮下突飛猛進，除了基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理的中心化結(jié)構(gòu)遵循著從用戶到云端再到后臺的架構(gòu)，這種架構(gòu)對于智能工廠中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實時處理需求來說，不夠健壯，也不夠快，其后臺中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一旦出現(xiàn)安全性的問題，整個系統(tǒng)都將面臨巨大損失，而且在發(fā)展的過程中也會出現(xiàn)一些問題。

（1）智能感知節(jié)點的自身安全問題，造成數(shù)據(jù)污染。物聯(lián)網(wǎng)機器/感知節(jié)點存在本地的安全問題。由于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以取代人來完成一些復(fù)雜、危險和機械的工作，所以物聯(lián)網(wǎng)機器/感知節(jié)點多數(shù)部署在無人監(jiān)控的場景中。那么攻擊者就可以輕易地接觸到這些設(shè)備，從而對它們造成破壞，甚至通過本地操作更換機器的軟硬件，造成“數(shù)據(jù)污染”。

（2）物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息泄露、位置信息被非法利用。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息泄露、位置信息被非法利用，同時還因為物聯(lián)網(wǎng)在感知層所采集的數(shù)據(jù)格式多樣，來自各種各樣感知節(jié)點的數(shù)據(jù)是海量的，并且是多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，因此帶來的網(wǎng)絡(luò)安全問題將更加復(fù)雜。

（3）物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點協(xié)同工作面臨威脅。由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點無人值守，并且有可能是動態(tài)的，再加上智能傳感終端、RFID電子標(biāo)簽相對于傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)而言是“裸露”在攻擊者的眼皮底下的，并且傳輸平臺是在一定范圍內(nèi)“暴露”在空中的，“竄擾”在傳感網(wǎng)絡(luò)的假冒攻擊，極大地威脅著傳感器節(jié)點間的協(xié)同工作。

（4）物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層和應(yīng)用層的安全。物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層和應(yīng)用層面臨著現(xiàn)有TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的所有安全問題，缺乏輻射效應(yīng)。

（5）基于物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠多元業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生較多的多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)管理困難。傳統(tǒng)的智能工廠應(yīng)用層封裝物理工廠的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、車間生產(chǎn)、包裝、運輸、庫存的應(yīng)用場景，而智能工廠的應(yīng)用層則主要涉及虛擬車間、實體車間及兩者之間交互的三個主要應(yīng)用場景。所以基于物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠產(chǎn)生的多元異構(gòu)數(shù)據(jù)，管理困難。

5 基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的智能工廠運行平臺

5.1物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈智能工廠的架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的特點決定了兩者的結(jié)合既可以利用物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備“硬連接”，也可以利用區(qū)塊鏈分布式防篡改的數(shù)據(jù)的“軟連接”，實現(xiàn)物理空間與信息空間的融合。如圖4所示為基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的智能工廠架構(gòu)圖，簡稱物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈智能工廠架構(gòu)圖。

物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈智能工廠架構(gòu)圖分為三個部分。第一部分是智能工廠的本質(zhì)，其是在實現(xiàn)工廠正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息安全、海量信息傳輸存儲、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動這三項功能。第二部分智能工廠內(nèi)部的物理空間和信息空間功能描述，物理空間借助物聯(lián)網(wǎng)的芯片和傳感器及其他先進的物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn);信息空間功能則是在原有智能工廠的基礎(chǔ)上引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)。第三部分區(qū)塊鏈技術(shù)如何融入到智能工廠中實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈智能工廠將加以展示。

由圖4可得，本文的物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈技術(shù)融入智能工廠的物理空間和信息空間，以達(dá)到實時交互與數(shù)據(jù)驅(qū)動的目的。

區(qū)塊鏈技術(shù)的融入實現(xiàn)了智能工廠平臺分別對應(yīng)區(qū)塊鏈應(yīng)用層、合約層、共識層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層實現(xiàn)物理空間與信息空間的功能。

（1）應(yīng)用層。智能工廠的應(yīng)用層則主要涉及虛擬車間、實體車間及兩者之間交互的三個主要應(yīng)用場景，引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，則可以搭建數(shù)據(jù)共享平臺，未來的智能工廠中，可以采用加密算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性，并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法旨在通過各種場景數(shù)據(jù)建?；蛱幚韺崿F(xiàn)ERP、MES、SCADA的功能。在原有的物聯(lián)網(wǎng)智能工廠中，針對同源異構(gòu)數(shù)據(jù)也可以采用加密算法，結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)實現(xiàn)產(chǎn)品需求預(yù)測等。

（2）合約層。智能合約是合約層的核心，通過嵌入?yún)^(qū)塊鏈的合約代碼實現(xiàn)。在智能工廠生產(chǎn)管理中，可以以智能合約形式執(zhí)行供應(yīng)鏈等的合約，節(jié)約大量人力，提高處理效率，如表1所示。合約層也可以在傳感器節(jié)點中編入智能合約，實現(xiàn)傳感器節(jié)點的協(xié)同工作。

（3）共識層。共識層封裝整個系統(tǒng)的共識算法，是實現(xiàn)區(qū)塊鏈去中心化特性、保證網(wǎng)絡(luò)不被惡意節(jié)點攻擊的關(guān)鍵。不同的共識機制有各自的特點及應(yīng)用場景。本文聯(lián)盟鏈由加盟的機構(gòu)或智能工廠的服務(wù)器進行區(qū)塊打包與存儲，這些服務(wù)器必須經(jīng)過授權(quán)認(rèn)證才能被接納到聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)中。共識算法等將會在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層通過多智能設(shè)備上鏈的過程實現(xiàn)。同時，傳感器節(jié)點間因為共識機制的作用，可以更好的實現(xiàn)協(xié)同合作。

（4）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的功能是實現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點與節(jié)點之間的信息交流，主要包括P2P組網(wǎng)機制、數(shù)據(jù)傳播和驗證機制。由于區(qū)塊鏈的P2P特性，數(shù)據(jù)傳輸是分散在各個節(jié)點之間進行的，部分節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞時，對其他部分影響很小，彌補了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不足。

（5）數(shù)據(jù)層。智能工廠內(nèi)部的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)融合，可以將采購信息、成本核算信息、庫存信息等錄入?yún)^(qū)塊鏈。智能工廠生產(chǎn)前將所有物理車間與虛擬車間的數(shù)據(jù)上鏈。物聯(lián)網(wǎng)機器感知節(jié)點的本地安全，可能造成數(shù)據(jù)污染。而這種數(shù)據(jù)污染問題的解決除了將多設(shè)備節(jié)點上鏈外，還可以通過區(qū)塊鏈的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)追溯，識別異常數(shù)據(jù)信息。

（6）數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施層。RFID、傳感器、數(shù)控機床、智能機器人等，并將這些智能設(shè)備的身份信息上鏈，方便進行智能設(shè)備的管理。針對物聯(lián)網(wǎng)機器感知節(jié)點的本地安全問題，采用多設(shè)備多節(jié)點上鏈，根據(jù)共識機制進行區(qū)塊打包和存儲，保證數(shù)據(jù)安全性。

5.2 物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈智能工廠在汽車行業(yè)的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)的結(jié)合適用于汽車、奢侈品、醫(yī)藥等結(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)品價值高或產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴(yán)格的制造行業(yè)。而汽車行業(yè)是一個多方參與的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，涵蓋設(shè)計、生產(chǎn)、保養(yǎng)維護、保險金融、銷售、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)。參與主體包括汽車生產(chǎn)商、汽車貿(mào)易商，而且還涉及政府、第三方物流等眾多機構(gòu)。一家汽車制造工廠就有上萬個零部件，其中大部分零部件由外包供應(yīng)商提供，供應(yīng)商數(shù)量巨大且分布在全球各地，信息透明度低、摩擦成本高。本文將以汽車行業(yè)智能工廠為例，分析物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈智能工廠的運行。

基于物聯(lián)網(wǎng)區(qū)塊鏈的智能工廠運行平臺將汽車制造行業(yè)的供應(yīng)商、分銷商、生產(chǎn)商、監(jiān)管機構(gòu)、金融機構(gòu)、消費者以聯(lián)盟鏈形式接入，加入的機構(gòu)需要通過驗證，通過共識機制打造出多中心、高效率的智能工廠運行平臺。汽車作為制造過程的最終產(chǎn)品，每部汽車都擁有多個與區(qū)塊鏈系統(tǒng)相通的智能芯片，該種芯片包含汽車身份ID、汽車零部件來源、生產(chǎn)流程、銷售渠道、維修記錄等重要信息。擁有多個而不是一個智能芯片，是防止芯片被他人惡意利用所造成的安全問題，這些芯片上鏈，結(jié)合共識機制實現(xiàn)智能感知節(jié)點的信任和協(xié)同合作。汽車制造過程中產(chǎn)生的信息會自動觸發(fā)相應(yīng)智能合約，實現(xiàn)這條供應(yīng)鏈上下游企業(yè)交易信息的自動記錄及貨款的自動轉(zhuǎn)移。

汽車智能工廠利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的芯片和傳感器及無線網(wǎng)絡(luò)的特性，結(jié)合區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)庫，可以構(gòu)建數(shù)據(jù)共享平臺，在通過獲取物理工廠芯片及傳感器的數(shù)據(jù)后，通過無線傳輸實現(xiàn)上鏈，既可以彌補物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不足，也可以利用區(qū)塊鏈結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)的強大計算能力，虛擬工廠可視化界面監(jiān)測、調(diào)整數(shù)據(jù)，產(chǎn)生最優(yōu)生產(chǎn)模型，合理安排工廠生產(chǎn)排程計劃。汽車制造商也能夠完全掌握上下游供應(yīng)商和經(jīng)銷商的真實信息，嚴(yán)格把控零部件質(zhì)量，實現(xiàn)對問題產(chǎn)品或者是主要產(chǎn)品零部件信息追溯，控制庫存水平，提升供應(yīng)鏈運營效率，降低管理風(fēng)險和成本。

6 結(jié)束語

基于目前物聯(lián)網(wǎng)智能工廠存在的痛點，本文構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的智能工廠，利用區(qū)塊鏈的分布式、可追溯、數(shù)據(jù)共享及共識機制和智能合約的特性，通過對汽車行業(yè)智能工廠的應(yīng)用進行分析發(fā)現(xiàn)，這樣既克服了物聯(lián)網(wǎng)智能工廠存在的傳感器端數(shù)據(jù)污染、傳感器節(jié)點之間協(xié)同困難、傳感器數(shù)據(jù)的傳輸層和應(yīng)用層安全漏洞、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備信息和位置信息泄露、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多元異構(gòu)等問題，又展現(xiàn)了智能工廠的產(chǎn)品全生命周期中的實時傳輸、數(shù)據(jù)驅(qū)動、信息交互應(yīng)用的潛力，以及降低管理風(fēng)險和成本的優(yōu)勢。然而，區(qū)塊鏈技術(shù)在真正的實踐中仍有很大的空間，未來大規(guī)模高容量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中區(qū)塊鏈容量優(yōu)化仍將是未來的研究方向。

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