木材科学与技术杂志投稿格式参考范文：区块链技术赋能家居智能制造路径创新

　　引言

　　党的二十大报告明确提出，“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务”, 对加快建设制造强国､质量强国､网络强国､数字中国做出重大战略部署，强调构建新一代信息技术､人工智能等新的增长引擎｡加快推进传统产业智能制造转型升级，已经成为我国制造业的主要驱动力之一｡中国家居行业智能制造转型升级，是从大规模定制家具模式的转变开始的，通过不断的演化､迭代提升，经历了信息化变革期､数字化转型期､“互联网 + 制造” 发展期､高质量发展期四个阶段，形成了基于家居信息化管控平台的技术体系和基于家居产品生命周期管理 (PLM) 的数字化技术体系，初步解决了定制家居生产过程中效率低､生产周期长的问题 [1]｡面对中国经济高质量发展，更需要构建基于信息化的家居智能制造技术体系，通过不断推进家居产业现代化水平和智能化程度，提升产业的核心竞争力｡

　　区块链技术是利用块链式数据结构来验证与储存数据､利用分布式节点共识算法来生成和更新数据､利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全､利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式，具有强大的数据储存和数据处理能力 [2-3]｡利用该技术助力智能制造企业，有利于解决智能制造企业在设备管理､数据共享､多方信任协作､安全保障等方面存在的问题，目前已广泛应用于金融､医疗､教育､云存储､大数据､人工智能等众多领域 [4]｡如何将区块链技术融入到家居智能制造技术体系中，加快家居智能制造转型的步伐，既是家居企业高质量发展的重要战略选择，也是产业高质量发展赋能技术的关键之一｡

　　1 区块链技术的内涵与现状

　　1.1 概念

　　区块链源于 2008 年 Satoshi Nakamoto 发表的论文 “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”, 文中描述区块链是一种按照时间顺序将数据以链条方式储存组合的特定链式结构，通过分布式节点和共识算法储存和处理数据，利用自动化代码编程和数据操作，构建了一种全新的去中心化基础架构和分布式计算范式 [5]｡简而言之，区块链是一个分布式的账本或数据库，其中存储的数据或信息是去中心化的，基于区块链技术的所有交易都是可追溯的，并具有不可篡改的特点 [6]｡

　　目前，根据去中心化程度可以将区块链分为三种类型：公有链､私有链和联盟链｡公有链是任何对象都可以查询､发送信息并参与交易的开放式区块链，具有开放性､透明性和无需第三方的特点｡私有链是针对个人或组织开放的区块链，所有节点由个人或机构控制，只有他们具有读取和写入权限，具有快速､高隐私性和低成本等优点｡联盟链是仅特定成员或组织可以参与的区块链，参与者在许可控制下共同维护､管理和使用，具有封闭性､高效性和可控性的特点 [7-9]｡

　　公有链去中心化程度高但交易速度较慢，私有链交易速度快但中心化程度高，这两者都存在一定的缺陷｡而联盟链相对来说普适性更强，应用范围更广，因此目前企业应用区块链技术基本选择联盟链形式进行框架的构建 [10-11]｡

　　1.2 技术特征

　　去中心化｡区块链上每个节点的权限都是相同的，彼此之间同步更新数据，不依赖第三方机构，没有中心管理，保证了数据的真实性，实现了真正意义上的去中心化 [12]｡

　　安全性｡区块链上节点之间的数据交换遵循固定的算法，数据在每个节点上的存储相同，单独节点的故障不会影响整体运行，攻击者没有单一入口点，从而保障链上数据的安全｡

　　不可篡改｡信息在添加至区块链以后，就会按照时间顺序被记录下来，永久存储 [13]｡

　　匿名性｡各节点的信息不必公开或验证，区块链使用非对称加密，只有拥有独立密码的用户才有权查看所有相对应的信息｡资产的转账､交易的对象以及各类隐私数据都可以设立私钥进行匿名，满足了用户对于自身隐匿的需求｡

　　透明性｡区块链的分布式账本上记载所有的数据记录，经过处理将数据分类并进行编号，任何节点都可以查阅区块链中的所有公共信息｡

　　可信任度高｡由于没有第三方，区块链中的信息安全，可信度高以及交易双方都无需担心身份信息，使得区块链具有高信任的特征｡

　　1.3 发展现状

　　2016 年国务院《关于印发 “十三五” 国家信息化规划的通知》中，区块链技术被列入战略性前沿技术;2020 年国家及各省市发布了区块链技术相关的政策､法规､方案文件共 217 份，地方政府积极完善有关区块链技术的规章制度和政策，加强区块链技术监管力度，大力促进区块链的发展 [14]｡如今，我国研究团队以及相关企业在区块链技术方面逐步取得了许多理论成就和应用成果｡区块链技术企业分布广泛，应用不断深入，应用场景持续延伸｡目前我国区块链企业主要分布在金融､教育､建筑等行业｡

　　区块链技术发展的十几年过程中，从最初是比特币的应用基础，逐渐发展到具有自身独特应用价值属性的技术;从最初只是技术爱好者的幻想到成为世界技术发展的方向 [15], 目前区块链技术在诸多领域已经有很多应用实践｡例如，利用区块链技术增强农产品交易模式中各方的信任程度和优化农产品物流策略;通过区块链技术密码学原理建立去中心化的信任机制，追溯服装纺织产品碳足迹;打造基于区块链的生态环境检测平台，检测并收集环境数据，推动环境保护监管升级，提升监管水平;参与电信运营商的数据产品开发，利用智能合约，实现链上支付､数据访问权限自动获取等功能，提高数据交易自动化水平 [16-19]｡

　　2 区块链技术赋能家居智能制造

　　2.1 家居智能制造企业发展现状与主要问题

　　自 2015 年发布的《中国制造 2025》[20] 中提出，将智能制造作为信息化和工业化深度融合的主攻方向开始，信息化､智能化逐渐在家居企业中推广开来，索菲亚家居､兔宝宝家居等企业引入新兴技术并应用于生产线管理 [21]｡经过十多年的努力，我国家居行业在标准化技术构建､柔性制造技术研究､自动信息采集技术研究､数字化木工设备研发和数字化管控平台搭建等方面取得了许多成果并成功应用于企业实践中 [22], 为家居行业的发展带来了更多机遇和优势｡

　　家居智能制造是随时代发展产生的新兴技术､互联网迭代与家居制造技术的深度融合，也是贯彻新发展理念､引领家居行业高质量发展的重要实践，但在实际的家居智能制造过程中，存在产品数据丢失､用户信任缺失､供应链管理混乱等诸多问题，对家居智能制造企业产生了消极影响，严重制约了家居智能制造企业的发展 [23-25]｡目前家居智能制造企业主要存在以下问题｡

　　家居产品质量难以控制，产品质量追溯体系尚不健全｡目前我国家居智能制造企业的信息化､智能化程度较低，缺少数据收集､处理､整合的平台，例如原材料获取时间不准确，导致后续生产加工的时间成本提升;仓储管理混乱，成品､半成品､零件积压或缺货情况严重;产品生产和检测流程不完善，原材料质量不过关｡目前亟需完成对家具质量的可追溯化，构建一个完整的家具商品质量追溯体系｡

　　生产制造过程不可控，全流程智能化管理尚未实现｡目前只有小部分大型企业采用全机器生产加工一体化的流水线加工方式，多数企业生产线仍采用人工和机器相结合的方式，导致制造过程存在人等机器､机器等人等情况，产生大量浪费，人员､设备､物料很难达到平衡｡智能化､数字化在生产制造过程中没有得到很好的体现｡因此相关企业需要加快数字化进程，完成智能化转型，尽快实现对生产制造全过程全方位的智能化管理｡

　　供应链难以控制管理｡在传统的供应链信息管理过程中，企业面临供应链的数据流通性差､安全性低､共享程度低等问题｡供应链的交易过程中也存在交易双方不信任､用户身份信息泄露､产品与信息不符等问题｡

　　缺少标准､规范的智能制造平台｡人､设备､产品和服务不能实时联通，相互识别，共享信息，有效交流，缺少一个高效率､高灵活度的数字化､网络化平台来实现信息互通｡目前也有家居制造企业运用相关平台进行信息与实体的协同，但平台本身仍存在无法承担大量数据的存储和处理，信息安全很难保证等问题｡

　　区块链技术利用去中心化､匿名性､不可篡改等特性，能有效解决家居智能制造企业管理过程中存在的问题｡

　　2.2 区块链技术应用于家居智能制造的可行性分析

　　构建基于区块链技术的家居智能制造新路径，是将新兴技术应用于家居制造企业的创新实践｡本文从家居智能制造目的､家居智能制造过程和家居智能制造条件 3 个方面对区块链技术应用于家居智能制造进行可行性分析 [26]｡

　　家居智能制造目的方面｡家居智能制造的目的是实现个性化定制，在制造过程中实现柔性化､高质量､低能耗，最大化提高生产效率，使整体利益达到最优｡要想实现智能化制造，首先要通过互联网将设备､终端､控制系统等组合连接，解决研发和设计中的互联问题;再将人､机器､服务相互连接，解决生产过程中的互联问题;最后还需将所有的信息和过程公开，解决消费者对于生产过程或产品质量存疑的问题｡而区块链技术最重要的特征就是去中心化，每个节点都是独立的且数据相同，节点之间可以单独进行交互，没有第三方参与｡这就使得消费者和企业之间可以无需第三方直接对接，同步所有流程和信息，实现家居制造的全过程信息公开，使家居产品质量可追溯｡节点独立也让设备数据能实时监控，及时发现瓶颈工序并进行自适应调整，从而提高生产制造的效率｡

　　家居智能制造过程方面｡家居智能制造的过程是企业各部门通过互联网连接从而高效制造产品的流程｡企业内部部门众多且具有很高的相关性，原材料供应､生产制造､仓储､销售､运输､售后等部门构成一种紧密联系的链式组织结构，而区块链技术的链式结构正好与之契合，还能使每个节点都能独立进行数据的储存和处理，单个节点的故障也不会影响整体系统的运行，实现对制造全过程的实时控制管理｡

　　家居智能制造条件方面｡家居智能制造的实现必须依靠一个高效､安全､信任度高的平台｡对于家居产业而言，由于其产品种类繁多､数据复杂且具有较高的价值，安全和信任的重要性更加凸显｡区块链技术作为互联网技术的重要成果，可以为家居智能制造提供强大的技术平台，能够确保信息的安全和透明，从而增强消费者对产品的信任｡

　　2.3 基于区块链技术的家居智能制造新路径

　　通过可行性分析可以得出区块链技术应用于家居智能制造有其独特的优势，针对家居智能制造企业的现存问题，本文从定制家居产品质量溯源管理､生产制造过程智能化管理､供应链运营管理､信息物理系统 (CPS) 平台组建和管理等 4 个方面简述区块链技术赋能家居智能制造的创新路径，具体模式如图 2 所示｡

　　2.3.1 区块链技术赋能家居产品质量溯源管理

　　家居产品质量溯源管理包括家居产品数据的采集､处理､同步､查询等｡数据采集获取每个家居产品在各个阶段的信息，并将数据记录在基于区块链构建的数据库中，之后由服务器对数据进行分类处理并将所有信息和操作记录进行编号 [27]｡由于区块链技术会同步每个节点上的数据，企业可以在任意节点对产品的原材料获取､加工生产､仓储物流､产品销售等环节实施全方位的信息追溯，确保信息不会丢失，保证家居产品质量｡

　　区块链技术赋能家居产品质量溯源管理具体体现在以下方面｡

　　原材料获取：将原材料信息输入区块链的数据库，记录原材料的产地､种类､数量､品质等信息｡在交易时与原材料供应商签署智能合约，并与其共享原材料的所有信息，包括收货日期､收货地点､物流运输等，储存在区块链的数据库中｡

　　加工生产：输入原材料代码､加工生产项目名称､使用机械名称､使用机械时间､零配件信息､废料情况等数据｡并对阶段完成的半成品和已经完成的产品信息进行同步｡

　　仓储物流：对储存的半成品､成品､零配件信息整合，将售出产品的信息通过区块链与物流同步，生成家居成品识别码，包括原材料种类､原材料产地､产品种类､加工过程､生产设备､物流信息､企业文化等数据｡

　　产品销售：企业或消费者都可以通过成品识别码对售出或购买的家居产品进行识别，查询此产品从原材料到成品的全部信息｡因为整个过程以区块链技术贯穿始终，区块链中的信息具有公开透明､无法篡改的特性，所以消费者可以获得可信的数据，而企业也能保证产品的质量和售后服务｡

　　2.3.2 区块链技术赋能生产制造过程智能化管理

　　智能化管理在生产制造过程中主要体现为数据采集､过程监控､设备管理､质量管理､生产调度和数据统计分析｡结合区块链技术的创新应用能有效解决生产过程中数据异常､设备管控､效率低下等问题｡

　　利用区块链的分布式存储技术，将家居产品的生产过程､生产设备､维修情况等数据记录相连接，实时掌握相关进程｡将不同设备和生产过程的数据进行分组，每个过程形成一条数据链，最终形成多链式存储结构，提高设备的生产效率，更高效地完成生产任务｡

　　选择合适的区块链类型，实现产能共享｡通过建立家居智能制造企业新共享模式，构建家居智能制造企业联盟，通过联盟链将企业联盟的产能进行整合处理共享，扩大行业内的共享范围，提高共享效率｡

　　通过区块链的链式区块结构，将企业､设备管理者和设备监管部门进行连接，确保设备信息的真实性与一致性，实现有效的设备管控和监督｡此外还能降低事故发生的概率，提高生产过程安全性，有利于后续追究责任与设备改进｡

　　2.3.3 区块链技术赋能供应链运营管理

　　区块链技术在供应链运营管理上的应用能有效解决当前供应链存在的数据流通性差､安全性低等问题，主要体现在 2 个方面｡

　　保证供应链数据安全，增强供应链上交易双方的合作诚信｡将区块链技术运用在产品生产中，分布式账本能存储家居产品生产过程的所有数据，且区块链中的数据不可篡改，提高了数据的真实性｡每个节点不能直接改变信息，必须得到半数以上节点的统一才能修改信息，整个系统也不会因为单个节点的故障而失效，充分保证数据的安全｡这也使得交易双方对交易过程更加信任，提升合作诚信｡

　　提高供应链上数据共享的程度｡目前供应链上的数据共享主要依托于第三方机构或平台，会存在企业或个人不信任第三方从而不愿意共享数据等情况，而区块链的去中心化特征本质就是没有中心，每个节点都可能是中心，网络系统是开放性强的平等状态，具有良好的抗合谋性｡系统中每个节点实现信息共享和信息互连，一个或者几个节点发生信息错误也会被附近的节点及时纠正，从而保证系统的高质高效运行，使得区块链技术对所有参与供应链的各方都能实现准确定位，为实现数据信息共享奠定了基础｡制造业供应商的参与者基于相同目标签订共同的协议，对不同层面上的工作进行统一推进｡原料采购､信息传输､产品加工到采购商评级管理等多个方面的数据都能上传于区块链技术的共享分布式数据库，所有供应链参与者､利益相关者都能实现数据共享，并且这些共享数据都具有完整性和透明性｡因此可以实现交易双方直接对接，无需第三方的参与，增强了企业共享数据的意愿，扩大了共享范围 [28], 提高了数据的集中程度，满足大量数据的储存与匹配，降低数据查询花费的成本，推动行业实现大规模数据共享，协同发展｡

　　2.3.4 区块链技术赋能 CPS 平台组建和管理

　　信息物理系统 CPS 是一个将网络信息和物理实体融合的系统 [29]｡CPS 与物联网概念相近，但更强调控制能力，让信息与实体在过程中相互协同 [30]｡将 CPS 平台运用在家居制造企业能提高其敏捷性､柔性､智能化，从而实现家居智能制造｡目前 CPS 在家居企业中的应用还处于初步阶段，存在技术不成熟､管理不完善等问题｡基于区块链技术建立 CPS 平台，可以有效地解决上述问题，使制造过程更加自动化和智能化｡

　　数据支持｡要使 CPS 成为理想的平台，大量的数据储存和处理是基础，而区块链技术的分布式账本和链式结构，符合家居制造多过程､多场景和多目标的需求｡可以收集和整理包括制造､设备､仓储等全过程数据，在此基础上，区块链技术还可以通过共享平台的搭建获取更多的相关数据，为 CPS 平台提供充足的数据，保证其高效运行。

　　保障数据安全。CPS 系统在构成家居企业生产过程控制及运营管理的基础平台时，网络范围内的信息监测、通讯将涉及底层感知、网络以及应用层面的安全及安全管理问题。企业的信息化安全管理需求超出一般意义上的网络安全界定，现有的网络安全规定很难满足，而在区块链中数据具有不可篡改和高安全性，能为 CPS 平台建立可靠的网络安全技术保障体系。

　　3 结语

　　互联网时代的飞速发展给家居制造行业带来了新思路，产生了许多新的管理模式。将区块链技术引入家居智能制造企业中，实现家居产品全方位溯源质量管理，提高生产制造过程的智能化管理程度，保障供应链管理安全并组建 CPS 平台推动家居制造企业全方位智能化管理。但区块链技术应用的具体模式还需要进一步研究，需要结合不同家居制造企业所处的行业地位、主攻方向，针对各企业特点和定位，决定区块链技术的应用程度和方式。家居智能制造企业的未来发展一定会将区块链技术与智能制造更充分地融合，搭建更安全、更高效的平台，为企业提供更完善的管理手段，创造一个创新发展、蓬勃进取的家居智能制造系统。

熊先青;张乾辰,南京林业大学家居与工业设计学院,202402