《区块链：技术与应用》 课件 第9、10章 农业中的区块链应用；制造业中的区块链应用

第九章农业中的区块链应用新编21世纪数据科学与大数据技术系列教材区块链：技术与应用行业概述0102农产品质量安全溯源03农业金融服务目录Contents区块链：技术与应用04智慧农业明确学习目标认识传统农业供应链与生产模式中存在的问题。了解农业向数字化、智能化发展的必要性。了解区块链技术在农业生产中的应用场景、痛点与需求。理解区块链对全球农业系统与未来农业发展的影响和改变。本章导读00本章需要掌握的基本概念本章导读00农业供应链食品安全农产品溯源农业物联网农业金融智慧农业可持续发展熟悉本章结构与主要内容本章导读00行业现状区块链+农业农产品质量溯源行业概述农业金融服务区块链应用场景场景简述痛点与需求区块链解决方案智慧农业行业概述PART0101区块链：技术与应用行业概述01农业的重要性与挑战农业是让人类社会得以存续、支撑国家经济建设与发展的基础产业之一,为人类的生存提供了必要的农林渔牧等产品。我国为农业大国，农耕历史悠久，耕地广阔，农村人口众多。传统农业生产模式，现代化程度低，难以完全满足国内需求。推动农业数字化、智能化转型迫在眉睫。区块链在农业中的应用推动农业数字化转型：促进农业数据共享与规范化，提升资源配置效率。产品信息可追溯：增强农产品透明度，提升消费者信任。结合新兴技术：与物联网、人工智能结合，优化生产、物流、销售、监管等环节。行业概述011.农产品质量安全溯源区块链确保农产品从生产到销售各环节的数据公开透明、不可篡改。提供完整的可追溯信息，保障食品安全，提升消费者信任。2.农业金融服务区块链去中心化、分布式存储数据，确保透明、安全的金融服务。在涉农投资、贷款、保险等领域，降低风险、促进信息共享，拓宽金融服务渠道。3.智慧农业区块链与物联网结合，精准采集、存储和管理农业数据。提高农业生产智能化程度，助力智慧农场和智慧农村的建设。区块链应用场景农产品质量安全溯源PART0202区块链：技术与应用农产品质量安全溯源02定义运用信息化的方式,跟踪记录农产品生产经营者主体和产品流向等农产品质量安全信息,满足政府监管、企业经营和公众查询需要的管理措施。溯源内容生产经营者：个人、家庭农场、屠宰场、农业合作社、农产品加工厂与企业等；溯源信息：农产品名称、种类、产地、数量、去向及其他一切农产品种植、养殖、加工、售卖过程中的指标信息,覆盖生产、加工、运输、批发、零售全过程。重要性保障公众健康：农产品质量直接关系到人类健康，历史上多次出现食品安全事件。提升消费者信任：通过溯源信息，避免冒充产地和品种，增强消费者信任。提升品牌形象：有溯源信息的产品更受消费者信任，品牌形象得到提升。提高召回效率：一旦出现问题，能迅速追溯源头，提高问题处理速度。农产品质量安全溯源02农产品质量安全溯源的痛点信息收集不完整：农场日常操作中忽视数据收集，溯源信息后期补录成本高、准确性差。消费者信任不足：不良商家造假、信息不透明或过于专业导致消费者对溯源信息产生怀疑。基层从业者素质不高：缺乏科学认识与操作技能，实施难度大，人才短缺。未来需求优化溯源流程：利用现代设备和方法，推动溯源数字化、智能化，提高整体效率。改善消费者体验：通过更易懂、丰富的溯源信息展示方式，提高消费者参与度与信任感。培养复合型人才：培训既懂农业又掌握信息技术的人才，提升农业信息化水平。农产品质量安全溯源02【案例一】TE-FOOD：区块链在食品溯源中的应用图片来源：/te-food/te-food-in-block-seal-traduces-block-seal-a-new-product-to-authenticate-certificates-be00681275bcTE-FOOD是一家专营食品溯源的企业,它的自我定位是“使用区块链技术的农场到餐桌食品追溯解决方案”,主营业务是帮助食品公司优化供应链流程、帮助生产者提高运营效率和帮助消费者了解产品的来源信息,目前已服务6000余名企业客户。2015年，越南市场对食品安全的需求较大，TE-FOOD在越南实施了基于区块链的食品溯源系统。2017年，TE-FOOD采用区块链技术实现了食品从农场到餐桌的全过程追溯。2019年，TE-FOOD与越南同奈省合作，通过区块链技术进行非洲猪瘟防控。核心产品功能产品数字身份与区块链溯源：为每个产品分配唯一的数字身份，利用区块链技术存储所有相关数据。消费者通过扫描产品上的二维码，查看产品历史、成分、使用说明、供应商信息、认证信息等。自动化产品召回管理：通过追溯批次数据到源头，生成召回批次ID与产品序列号列表，自动化管理产品召回。区块链技术与代币系统TrustChain区块链：支持超级节点（由供应链公司运营，负责交易验证，确保数据安全）和主节点（由消费者社区成员运营，负责奖励分配、交易操作和网络保护）。代币TONE：区块链上的交易和验证燃料，用于发布数据、激励参与者。客户通过公开市场购买TONE，以推动区块链网络正常运作。创新产品应用BlockSeal—区块链证书溯源：允许食品质量证书颁发者在区块链上创建不可篡改的证书，并通过二维码与哈希值验证其真实性。基于区块链的客户忠诚度奖励制度：基于TONE代币的忠诚度奖励制度，消费者在所有参与零售商处通过消费获得代币，并在不同商家间使用。农产品质量安全溯源02【案例二】京东农产品防伪溯源图片来源：京东赣南脐橙详情页面对溯源码的说明京东是国内最大电商平台之一，涵盖广泛的业务领域，并积极推动技术创新，特别是在产品溯源和防伪技术方面。京东通过自主开发的“智臻链”防伪溯源平台，为企业提供完整的产品流通数据追溯解决方案。核心产品功能全生命周期数据记录：智臻链平台记录产品的生产、加工、包装、物流等全流程数据，确保信息的全面透明。消费者可以通过扫描二维码或RFID标签查看产品的详细信息。双向溯源与反馈机制：消费者通过扫码获得产品溯源信息，平台不仅提供信息，还能记录消费者的扫码情况。通过扫码反馈，商家能够了解消费者的需求，并根据反馈优化供应链与产品服务。技术创新与发展物联网与区块链结合：智臻链通过物联网设备采集农场关键数据，如环境信息、化肥使用量、运输节点等，结合区块链生成溯源二维码，实现全透明的农产品生产过程。“一码到底”技术：由于不同省市的溯源标准差异，京东开发“一码到底”，消除了跨地区的溯源障碍通。“千里眼”技术：通过视频记录和直播，展示农产品的生产与加工程，增强品牌信任感。特色项目与创新举措京东农场项目：京东农场与全国多家农场合作，推出了如呼伦贝尔芥花油、五常大米、黄陵苹果等24种地方特色农产品。所有京东农场的农产品都按照“一物一码”的标准提供溯源信息，消费者可轻松查询产品的生产与流通过程。谷语数字农业管理平台：谷语平台通过物联网设备采集农作物的生长数据和物流信息，并通过区块链技术生成溯源二维码。该平台让农产品的生产、种植、加工等过程的每一环节都能被追踪，确保农产品的高质量和可追溯性。京源链信任体系：京源链结合农业生产管理系统与区块链技术，帮助农场提升生产管控能力，并实现从源头到消费者的全面溯源。农产品质量安全溯源02【案例三】联合国棉花溯源图片来源：UnitedNationsEconomicCommissionforEurope.HarnessingDueDiligenceandSustainabilityinCottonValueChains.2021:6.自2017年起，联合国各组织开始在全球范围内应用区块链技术，探索数字支付、牲畜追踪、土地登记等领域的潜力。2020年，联合国欧洲经济委员会（UNECE）启动了棉花价值链溯源试点项目，旨在提升服装行业的可追溯性和透明度。截至2022年10月，该项目已在全球20个国家实施，涵盖73个实体（如农民、棉花合作社、贸易商、制造商等）。项目目标：增强可追溯性和透明度；应对环境和劳动问题。区块链技术应用完整价值链溯源：利用区块链技术为棉花从土地到货架的全流程提供溯源，涵盖关键节点，如土地、生产、运输、加工和销售等环节。关键数据收集与编码：在棉花价值链的各个节点（如发票、产地证书、可持续发展证书等），收集关键的商业信息和证明文件，通过区块链系统进行编码和存储，确保数据的不可篡改性。DNA标记：为每个物理资产（如棉花产品）和其数字证据赋予相同的标识符（如DNA标记），使物理商品与数字证据紧密关联，增加溯源的可信度。成果与影响提升信任度；全球推广模式。农业金融服务PART0303区块链：技术与应用农业金融服务03定义农业金融服务是指农村金融机构运用货币交易手段融通有价物品,向农村金融需求主体提供的共同受益的活动,需求主体包括农户、种植养殖经营户、农民专业合作社、农业企业等,涉及存款、贷款、保险、期货、证券等各类金融服务。挑战与需求高风险：农业生产周期长且易受自然环境影响，农民缺乏抵押物，导致金融风险较高。融资需求：农民对贷款、保险等有较大需求，但由于农户规模小，融资难度大，需提供专门的金融服务。市场不完善：农业金融市场尚未完全开发，互联网与农业金融结合仍处于初期阶段。乡村振兴与农业需求科技影响与互联网结合农业金融服务03农业金融服务的痛点融资难：农业金融服务主要面向基层农民，但农民资产少、收入不稳定，且土地评估困难，导致金融机构难以提供融资支持。融资回报慢、风险高，使得农民难以获得贷款。金融机构建设滞后：农业金融机构建设不完善，信息化程度低且分布散乱。农民的经济基础和信用意识薄弱，导致金融服务难以普及，非正规融资盛行，存在较多安全隐患。未来需求提升抗风险能力：农村金融机构需增强抗风险能力，扩大资金来源并改善资本结构。同时，完善风险预警体系，动态监测金融机构风险，做好防范与化解工作。改善消费者体验：农业金融服务需要进一步利用信息技术，尤其在征信、风控和定价等领域，基于大数据进行分析和决策。金融机构、农民与政府的互联互通也需依托互联网技术，推动农业金融服务的数字化转型，以应对时代的变革。农业金融服务03【案例一】EthicHub：农业融资平台图片来源：EthicHub是一个专为中小型农户打造的区块链协同融资平台，旨在解决农民融资难题，帮助他们获得流动资金并将产品推向市场。该平台聚焦透明、安全、可追溯的价值转移，采用区块链技术，突破传统金融体系的局限，特别是对农民群体的融资支持。平台运营特点融资机制：项目在平台上展示，提供基本信息、资金用途与预期收益说明，投资者可选择投资。去中心化金融（DeFi）风险与补偿机制风险控制：Ethix代币用于担保农户贷款，降低风险并提高投资吸引力。平台通过清算池为投资者提供安全保障，确保0%违约率。补偿机制：当贷款未达到预期收益时，平台会启动自动补偿机制，通过智能合约支付Ethix代币补偿投资者损失。农业金融服务03【案例二】农金保：基于区块链的农业金融服务平台图片来源：上海金融信息行业协会.2020全球区块链创新应用示范项目集.2020:5557.为解决中国农业金融服务供给不足与服务质量低的问题，农金保项目于2020年由中农置粮与东软集团联合推出，旨在为农民群体提供一站式农业金融与便民服务。截至目前，农金保的累计成交额已达50亿元，注册会员超过70万，供应链金融规模达到1亿元。平台架构与功能区块链技术支持：基于东软集团的EchoTrust区块链，农金保提供了完整的农业金融服务解决方案。各环节参与方通过区块链技术实现信息互联互通、数据共享。核心系统：农产品交易结算中心和农业区块链平台是农金保的核心模块，确保各参与方的数据能够实时同步与不可篡改。主要功能：数据存储与管理；生产、销售、物流与验货；智能合约。金融服务与征信系统农业金融服务：农民可以通过平台申请贷款、保险等金融服务。平台上的数据可作为农民信用与资产评估的重要依据，帮助金融机构进行决策。土地流转管理：农金保是中国首个在农村产权交易领域引入区块链技术的项目，通过区块链保证土地流转合同的真实性与有效性。解决土地流转难题：通过区块链技术，农金保规范了土地流转过程，避免流转程序混乱、合同不规范等问题，确保农民利益得到保障。农业金融服务03【案例三】安华农险的区块链肉鸭养殖险在大规模的肉鸭养殖中，养殖户面临自然灾害、疫病等突发情况时，需要保险来降低损失。然而，肉鸭的饲养周期较短（约45天），信息流通滞后使得保险理赔过程复杂。传统模式下，养殖户需要粗略估计鸭数量并通知保险机构，而实际的出险数量难以确认，增加了勘察成本和理赔难度。区块链技术的应用数据上链：鸭苗进雏数据、死亡数量记录、屠宰数量理赔机制：当区块链上的信息满足理赔条件时，智能合约会自动执行理赔，大大简化了传统的理赔流程，缩短了理赔时间。理赔金额和相关通知会自动生成并通知相关方，减少了人工干预，提高了理赔效率。优势与效果数据透明与共享：基于区块链的数据共享，专业人员可以根据链上信息为养殖户提供风险指导和建议，从而有效降低疫病等风险。降低疫病风险：农业金融服务需要进一步利用信息技术，尤其在征信、风控和定价等领域，基于大数据进行分析和决策。金融机构、农民与政府的互联互通也需依托互联网技术，推动农业金融服务的数字化转型，以应对时代的变革。提高信任与监督：各方通过区块链共享信息，有助于增进彼此信任，保险机构能够实时了解养殖状况，并在异常情况下及时派遣人员处理问题。智慧农业PART0404区块链：技术与应用智慧农业04定义智慧农业是指综合利用无线传感技术、自动控制技术、网络技术和数据库技术等现代信息技术实现农业全过程智能化的农业形式,核心技术包括物联网、区块链、云计算、机器人等,依托各类传感器和无线通信网络实现对农业生产环境的感知、监测与预警,为农业生产提供可视化管理与智能化决策。智慧农业的优势提高生产管理效率：智慧农业通过传感器收集光照、温度、湿度等农业生产数据，为农药、肥料、饲料等投入物的使用提供最优方案，有效减少生产成本并提高管理精细度。保障农产品品质：智慧农业系统可以实时监控农业生产环境，农户能够控制并调整环境参数，确保农产品在标准范围内生长，从而保证其质量和安全。支持可持续发展：通过精细化的生产管理，智慧农业减少资源浪费，同时也有助于监测和改善生态环境，推动农业的绿色发展，符合可持续发展的理念。智慧农业04智慧农业的痛点土地分散：许多地区的农业生产以家庭为单位，土地碎片化严重，智慧农业通常依赖大规模土地进行集约化管理，分散的土地难以进行有效的智能化生产布局，尤其在我国耕地较为细碎的情况下，这一问题尤为突出。基础设施薄弱：农村地区在通信服务、核心技术掌握和基础设施建设方面存在不足，这使得智慧农业在许多地方难以实现，农户经济条件差，无法负担所需的高成本设备，进一步制约了智慧农业的普及和落地。未来需求技术研发与推广：需要加大对智慧农业技术的研发力度，降低实施智慧农业的成本，简化数字化设备的操作，使农民能更容易学习和掌握。同时，要根据不同的农业生产模式和主体特点，灵活推进智慧农业的落地实施。基础设施建设与信息化升级：必须加强农村基础设施建设，利用信息化技术优化农业产业链，搭建能够实现精准作业、实时感知、自动控制的平台。这将为智慧农业的广泛实施创造有利条件，推动其在更多农村地区落地生根。智慧农业04【案例一】AgriDigital：区块链优化农业供应链图片来源：AgriDigital官网AgriDigital是澳大利亚的一家智慧农场管理企业，成立于2015年，致力于为农业从业者提供基于云的集成商品管理解决方案。它是全球首批在农业领域应用区块链技术建立数字信任的公司之一，目前已为全球超过11600家农企提供农业管理数字化服务，活跃用户超过11140名。核心服务与功能数字化存储管理：帮助农民轻松掌握农场存货与订单，强化农民与买家之间的关系，简化库存、交易和票据管理。买卖双方的网络连接：促进农业供应链中的信息流通，增强市场效率。自动结算与融资：通过智能合约自动执行结算，简化支付与发票生成流程，降低融资门槛。区块链技术支付和交易安全；智能合约与实物商品结算；追溯与可持续发展；区块链优化农业供应链。成果与影响增强农业供应链信任；减少管理成本、提升农民权利；促进可持续农业。智慧农业04【案例二】善粮味道：区块链赋能农业产业升级2017年，江苏中南建设集团与黑龙江北大荒农业股份有限公司联合成立了黑龙江善粮味道数字农业股份有限公司，致力于打造全球首个区块链大农场。善粮味道通过引入区块链、农业大数据和物联网技术，使得北大荒这一“中华大粮仓”不仅保持了优越的自然条件，还实现了农业生产的数字化和智能化，为农业产业的升级提供了成功的示范。核心模式技术应用数字化农业管理：善粮味道通过“交易平台+生产基地+农户”模式，实现农场管理的数字化。农民根据平台提供的标准种植，智能终端自动记录农业作业数据，并通过区块链保障数据的透明与真实。区块链技术与智能合约；全生命周期溯源。农业金融服务善粮味道推出的善粮金融平台为农业全产业链提供贷款、保险等金融服务，利用区块链解决农户信用不足的问题，帮助中小农户获得更多金融支持。市场影响与展望善粮味道通过区块链优化农业管理和金融服务，提升了农业供应链的效率与透明度，并通过产品溯源建立了品牌优势。未来，它有望在全球推广这一模式，推动更多农业企业向数字化、智能化发展。区块链：技术与应用谢谢聆听区块链：技术与应用第十章制造业中的区块链应用新编21世纪数据科学与大数据技术系列教材区块链：技术与应用行业概述0102增材制造03中国制造业数字化转型目录Contents区块链：技术与应用04工业物联网05智能制造明确学习目标了解制造行业的发展现状及区块链在制造业中的应用场景。理解增材制造、中国制造业数字化转型、工业物联网、智能制造等多个制造业场景中现存的痛点问题。掌握区块链如何为制造行业中的痛点问题提供相应的解决方案。本章导读00本章需要掌握的基本概念本章导读00制造业转型升级数据可信度业务运营效率熟悉本章结构与主要内容本章导读00行业现状区块链+制造增材制造行业概述中国制造业数字化转型区块链应用场景场景简述痛点与需求区块链解决方案工业物联网智能制造行业概述PART0101区块链：技术与应用行业现状01制造业转型升级是全球关注重点，面临数据与设备安全、供应链复杂等难题。中国制造业发展迅速但仍落后国际先进水平，有独特机遇与挑战。区块链被视为制造行业升级关键，可提升供应链效率等，不过落地受技术和人才等制约，需多举措推进，以促进高质量发展。区块链应用场景01·第一类是采用区块链技术来提高制造业相关数据的可信度，包括原材料、生产过程、产品质量方面。·第二是使用区块链技术来提升制造系统中各组织间、人与机器间的通信、交互和合作能力。增材制造中国制造数字转型工业物联网智能制造增材制造PART0202区块链：技术与应用场景简述02增材制造则是一种基于“加法”的生产技术，它基于数字模型，通过使用软件和数控系统将原材料一层一层地叠加来完成零部件产品的制造过程。3D打印技术便是一种快速增材制造技术，它可以根据需求及时、高效地生产零部件而无需提前生产和储存，大大降低制造商的库存和运输费用。痛点与需求02设计文件获取：航空公司缺少飞机零部件原始CAD设计文件，零部件短缺急需更换时，难以及时联系供应商远程设计并现场3D打印制造。质量信任危机：于远程设计图纸和3D打印制造出的零部件，飞行员和航空公司对其质量存疑，不敢放心使用。零件追溯需求迫切：2018年西南航空公司失事后，零件追溯重要性凸显，当前在这方面存在不足。可塑性供应链数字化管理完整性服务效率知识产权区块链解决方案02ABVeriPart利用微软研发的Azure区块链技术，创建了一个安全且可追溯的智能数字供应链，可以在分布式网络上提供每一个零部件的来源。VeriPart可以将增材制造零部件的全部信息通过区块链技术同步到其整个生命周期的各个环节，并将每个零部件的交易记录在一个共享的分布式账簿中，允许授权方进行授权交易的查询和信息追溯。穆格VeriPart系统LINK3D把区块链技术与云计算相结合，并集成到其软件即服务产品数字工厂，使企业能够对其3D打印全过程进行自动化的管理，数字工厂是全球领先的增材制造工作流软件，使得拥有技术的组织能够跨业务部门利用增材制造资源，为航空航天、汽车、工业和医疗企业提供了动力。数字工厂的集成通过一系列应用程序提供数据治理、数据来源、可审计性和验证LINK3D数字工厂中国制造业数字化转型PART0203区块链：技术与应用场景简述03·过去数十年，中国的实体制造业发展迅速，市场规模迅猛扩大，同时也代表着参与者数量庞大。·打破制造商和消费者之间的产品信息壁垒，架起双方之间信任的桥梁，是解决“山寨”和提升“中国制造”质量这一系列难题的关键所在。痛点与需求03品牌形象问题：中国制造业在国际上仍被视为低端、低质量，尽管部分企业已具备世界一流管理和质量控制体系，可固有印象难以改变，影响行业整体发展。数据质量与应用问题：未来制造业需“数据”要素，但当前工业数字化转型侧重效率，无法避免人为干扰数据，难以借助数据有效提升产品质量。重塑品牌品牌形象高质量高品质数字转型重构信誉世界工厂区块链解决方案03AQBBSS质量链是中国制造业引入区块链技术首创的公共服务平台。它以产品为核心，贯通企业到消费者的供应链，依托产品标准与检验检测，利用区块链去中心化构建内外结合的闭环质量管理体系，涵盖五大部分，保障产品各环节质量，打造产消信任生态。QBBSS质量链的发展思路十分明确，其目标是利用区块链技术解决产品质量管理中的难题，并借助信息化平台实现质量提升。现在，格力、美的、东鹏控股、万和新家电等多个优秀国产品牌已经选择加入到QBBSS质量链中来。将来，中国将会有更多的企业参与到这个质量链中，中国的整体质量体系将得到进一步的改善，这不仅有利于建立良好的市场竞争环境，而且也将极大地提高中国产品的国际竞争力。QBBSS质量链工业物联网PART0204区块链：技术与应用场景简述04·工业物联网通过将具有感知、监控功能的采集、控制传感器与移动通信、智能分析等技术应用于工业生产的各个阶段，能够显著地提升生产效率和产品质量，同时降低产品成本和减少资源消耗。·建立高效、低成本的工业物联网系统是构建智能化制造网络基础设施的重要组成部分。痛点与需求04组网成本高：传统组网模式下，工业物联网设备采用中央代理通信，设备互联依赖网络，大幅增加组网费用。性能不佳：可扩展性差，难以应对设备和业务增长；可维护性差，中央代理维护影响全网；稳定性差，依赖中央代理，易因单点故障导致通信中断。环境安全分布系统高成本低拓展性稳定性高风险维护性安全风险大：传统模式下单一节点设备易受恶意攻击或控制，造成信息泄露与恶意操纵，威胁生产和数据安全。区块链解决方案04AB京东智臻链防伪溯源平台是京东科技针对供应链溯源打造的产品解决方案，与多方共建区块链防伪追溯开放平台，结合物联网与区块链技术，记录商品全周期闭环关键数据，维护追溯信息，确保数据不可篡改与隐私保护，实现防伪和全过程追溯。穆格VeriPa京东智臻防伪平台IBM商业价值研究院（IBV）研究团队