《電子技術(shù)應(yīng)用》
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【工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專題】區(qū)塊鏈促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展

2021-03-11
來源:黃銳

  2021年1月13日,工業(yè)和信息化部對外發(fā)布了關(guān)于印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃(2021-2023年)》的通知,這是繼2018年發(fā)布《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計(jì)劃(2018-2020年)》以來,又一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)三年規(guī)劃。

  是我國全面實(shí)現(xiàn)中國制造2025過程中承上啟下的關(guān)鍵性行動計(jì)劃,也是深入貫徹落實(shí)黨的十九大精神,深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”的具體行動。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)、平臺、安全三大功能體系,打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)的新型網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,形成智能化發(fā)展的新業(yè)態(tài)和新模式,是推進(jìn)制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國建設(shè)的重要基礎(chǔ)[2]。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展工程在過去三年中(起步發(fā)展期),帶動總投資近700億元,遴選4個(gè)國家級工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范基地和258個(gè)試點(diǎn)示范項(xiàng)目,打造了一批高水平的公共服務(wù)平臺,培育了一批龍頭企業(yè)和解決方案供應(yīng)商。

  網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、平臺中樞、數(shù)據(jù)要素、安全保障作用進(jìn)一步顯現(xiàn),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新型基礎(chǔ)設(shè)施不斷夯實(shí),新模式新業(yè)態(tài)創(chuàng)新活躍,產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷壯大,各地方、產(chǎn)業(yè)各界共識不斷凝聚,積極性不斷提升,為下一步發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

  本文通過分析區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢,以及在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃中的重點(diǎn)任務(wù),從“創(chuàng)新、融合、可信”角度,重點(diǎn)總結(jié)了未來三年的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動中,如何充分利用區(qū)塊鏈技術(shù)的產(chǎn)業(yè)分布式協(xié)同優(yōu)勢,挖掘優(yōu)化生產(chǎn)關(guān)系潛能,為實(shí)現(xiàn)中國制造2025提供創(chuàng)新解決方案。

  一、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃(2021-2023年)關(guān)注重點(diǎn)

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展未來三年的行動計(jì)劃中,著力解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的深層次難點(diǎn)、痛點(diǎn)問題,推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化,帶動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化。

  提出了在:基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、深化融合應(yīng)用、強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新、壯大產(chǎn)業(yè)生態(tài)、提升安全保障水平五個(gè)主要方面,11項(xiàng)重點(diǎn)行動和10大重點(diǎn)工程計(jì)劃[3]。它們分別是:

  1. 新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

  在新型基礎(chǔ)設(shè)施方面,繼續(xù)推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺化的互聯(lián)互通,重點(diǎn)打造5G連接工廠樣板;積極推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系從頂層基礎(chǔ)設(shè)施和標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),到底層標(biāo)識解析應(yīng)用發(fā)展。

  重點(diǎn)建設(shè)二級節(jié)點(diǎn)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)和遞歸節(jié)點(diǎn);繼續(xù)推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺化建設(shè),打造具備行業(yè)、區(qū)域和綜合服務(wù)平臺;推動數(shù)據(jù)按區(qū)域或行業(yè)的多中心化發(fā)展,實(shí)現(xiàn)區(qū)域級、中央級的數(shù)據(jù)協(xié)同共享。

  2. 深化融合應(yīng)用

  在融合應(yīng)用方面,推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、個(gè)性化定制、制造業(yè)服務(wù)化、柔性化生產(chǎn)和數(shù)字化管理等新模式和新業(yè)態(tài)的創(chuàng)新。加速發(fā)展產(chǎn)業(yè)大中小融通、123產(chǎn)業(yè)融通,實(shí)現(xiàn)基于全面跨企業(yè)、行業(yè)、平臺和產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化協(xié)同保障。

  3. 強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新

  在技術(shù)創(chuàng)新方面,重點(diǎn)強(qiáng)化關(guān)鍵基礎(chǔ)性技術(shù)和卡脖子技術(shù)的軟硬件研發(fā),推動技術(shù)產(chǎn)品化和技術(shù)融合化發(fā)展;深化基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和評估標(biāo)準(zhǔn)等體系化標(biāo)準(zhǔn)化制定,占領(lǐng)技術(shù)發(fā)言權(quán)和制高點(diǎn)。

  4. 壯大產(chǎn)業(yè)生態(tài)

  在壯大產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面,通過繼續(xù)培育產(chǎn)業(yè)龍頭、小巨人企業(yè),用主體協(xié)作帶動產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、健康發(fā)展;持續(xù)打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,利用產(chǎn)業(yè)集群、產(chǎn)業(yè)基地的示范和規(guī)模效應(yīng),在區(qū)域構(gòu)建多邊、開放、包容的政商環(huán)境,鼓勵區(qū)域產(chǎn)業(yè)在新模式新業(yè)態(tài)方面優(yōu)先試行。

  5. 提升安全保障

  在提升安全保障方面,推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全監(jiān)測評估,完善網(wǎng)絡(luò)安全分類分級管理制度,打造“兩庫一機(jī)制”,即:國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全漏洞庫,基礎(chǔ)資源庫和健全完善監(jiān)測預(yù)警、信息共享、協(xié)同處置等閉環(huán)工作機(jī)制。

  見下圖:

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  2021-2023創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃重點(diǎn)示意

  二、區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的顯性角色

  接下來,我們把目光重新聚焦到區(qū)塊鏈來,在本次《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃(2021-2023年)》中直接包含區(qū)塊鏈內(nèi)容的共有5處、7個(gè)關(guān)鍵字匹配,分別是:

  在完善標(biāo)識解析體系建設(shè)中的“完善標(biāo)識解析體系建設(shè)。建設(shè)兼容開放、服務(wù)全球的標(biāo)識解析服務(wù)系統(tǒng),推動標(biāo)識解析與區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等技術(shù)融合創(chuàng)新,提升數(shù)據(jù)綜合服務(wù)能力,增強(qiáng)對域名等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源的支撐能力”。

  在專欄2工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系增強(qiáng)工程中的“構(gòu)建基于標(biāo)識解析的區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施,支持各地部署不少于20個(gè)融合節(jié)點(diǎn),提供基于區(qū)塊鏈的標(biāo)識資源分配、 管理、互操作等基礎(chǔ)服務(wù)”。

  在平臺體系壯大行動中的“提升平臺技術(shù)供給質(zhì)量。加強(qiáng)平臺設(shè)備接入、知識 沉淀、應(yīng)用開發(fā)等支持能力。突破研發(fā)、生產(chǎn)、管理等基礎(chǔ) 工業(yè)軟件,加速已有工業(yè)軟件云化遷移,形成覆蓋工業(yè)全流程的微服務(wù)資源池。推動基礎(chǔ)工藝、控制方法、運(yùn)行機(jī)理等 工業(yè)知識的軟件化、模型化,加快工業(yè)機(jī)理模型、知識圖譜 建設(shè)。深化”平臺+5G“”平臺+人工智能“”平臺+區(qū)塊鏈“等技術(shù) 融合應(yīng)用能力?!?/p>

  在新型模式培育行動中的“拓展服務(wù)化延伸。支持裝備制造企業(yè)搭建產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)平臺,開展基于數(shù)字孿生、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)的產(chǎn)品模型構(gòu)建與數(shù)據(jù)分析,打造設(shè)備預(yù)測性維護(hù)、裝備能效優(yōu)化、產(chǎn)品衍生服務(wù)等模式”。

  在技術(shù)能力提升行動中的“突破新型關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品。支持領(lǐng)先企業(yè)加快網(wǎng)絡(luò)、 標(biāo)識、平臺與安全的關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)。推動邊緣計(jì)算、 數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈等與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合技術(shù)研究,加強(qiáng)融合產(chǎn)品及其解決方案的測試驗(yàn)證和商業(yè)化推廣”。

  通過與2018-2020行動計(jì)劃對比(2018-2020行動計(jì)劃中區(qū)塊鏈只出現(xiàn)1處、1個(gè)關(guān)鍵字匹配)不難發(fā)現(xiàn),在上一個(gè)行動計(jì)劃中區(qū)塊鏈只是作為一種新型前沿技術(shù),僅出現(xiàn)在核心技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)突破中,而現(xiàn)在區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)在作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合性應(yīng)用在技術(shù)型產(chǎn)品、平臺、新模式、標(biāo)識解析應(yīng)用廣泛出現(xiàn),重要性已不可同日而語。

  接下來我將重點(diǎn)分析區(qū)塊鏈在行動計(jì)劃中的具體任務(wù):

  1、區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用核心是通過對人、機(jī)、物全面連接,變革傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)。

  這里的人、機(jī)、物全面連接,除了網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通基礎(chǔ)設(shè)施外,最重要的就是標(biāo)識解析體系,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系無論是過去三年還是未來三年一直是行動計(jì)劃的重中之重。

  目前標(biāo)識解析體系主要分為:經(jīng)典DNS體系、DNS改良型和革新路徑體系,目前我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系采用基于革新路徑體系的DOA技術(shù)為核心、兼容Handle、OID、Ecode、GS1等主流標(biāo)識技術(shù)的融合型方案,其架構(gòu)由國際根節(jié)點(diǎn)、國家頂級節(jié)點(diǎn)、二級節(jié)點(diǎn)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)和遞歸節(jié)點(diǎn)等要素組成[4]。

  目前,我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析的北京、上海、廣州、武漢、重慶五大國家頂級節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行,南京、貴陽兩個(gè)災(zāi)備節(jié)點(diǎn)啟動建設(shè),上線運(yùn)行二級節(jié)點(diǎn)達(dá)93個(gè),覆蓋22個(gè)省級行政區(qū)、包含船舶、集裝箱、汽車、石化、食品、醫(yī)療器械等33個(gè)行業(yè),接入企業(yè)突破1萬家,標(biāo)識注冊量已超100億。

  在2021-2023年行動計(jì)劃中雖然提到了區(qū)塊鏈的應(yīng)用,但并未提供具體的應(yīng)用路徑。我們可以這樣理解區(qū)塊鏈和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的關(guān)系:基于分布式賬本技術(shù)的標(biāo)識解析和基于標(biāo)識解析的區(qū)塊鏈應(yīng)用。

  1)基于分布式賬本技術(shù)的標(biāo)識解析

  目前國內(nèi)外關(guān)于標(biāo)識解析研究才剛剛起步,國際標(biāo)準(zhǔn)組織相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也呈現(xiàn)多條技術(shù)路徑并進(jìn)的現(xiàn)象。

  我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系采用基于DOA技術(shù)為核心的兼容方案,由國際根節(jié)點(diǎn)、國家頂級節(jié)點(diǎn)、二級節(jié)點(diǎn)、企業(yè)節(jié)點(diǎn)和遞歸節(jié)點(diǎn)組成,分別兼容以Handle為代表的二級解析架構(gòu)、以DNS為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)或改良型樹形解析架構(gòu)。

  同時(shí)國際上也在研究基于區(qū)塊鏈去中心化的解析體系,例如:W3C 的Decentralized Identifiers (DIDs) v1.0就是采用類似區(qū)塊鏈分布式賬本、Hash算法和非對稱加密體系,目的是建立一種去中心化的標(biāo)識創(chuàng)建、解析和應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò),通過數(shù)字簽名技術(shù)保證解析數(shù)據(jù)的安全性,實(shí)現(xiàn)不依賴某個(gè)中心節(jié)點(diǎn)的全網(wǎng)標(biāo)識唯一解析[6]。

  但完全去中心化的標(biāo)識解析體系對目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和市場監(jiān)督管理都提出了不小的挑戰(zhàn),所以可以將區(qū)塊鏈分布式一致性和密碼學(xué)驗(yàn)證優(yōu)勢應(yīng)用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識二級節(jié)點(diǎn)或者企業(yè)節(jié)點(diǎn)集群中,建立基于分布式賬本的標(biāo)識注冊、同步、解析的扁平化區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。特別是針對供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中人、企業(yè)、設(shè)備、產(chǎn)品的聯(lián)動標(biāo)識解析和跨行業(yè)、跨企業(yè)一次性標(biāo)識解析。

  見下圖:

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  基于區(qū)塊鏈標(biāo)識解析示意圖

  2)基于標(biāo)識解析的區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析的作用在于對產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、消費(fèi)、回收等環(huán)節(jié)的全生命周期和基于產(chǎn)品的加工、組裝、分裝等生產(chǎn)要素,實(shí)現(xiàn)基于對象化的全球唯一標(biāo)識識別管理。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識是生產(chǎn)要素的身份證,也是打造高質(zhì)量發(fā)展供應(yīng)鏈和安全消費(fèi)市場的前提。

  就像互聯(lián)網(wǎng)IP地址一樣,雖然通過DNS的域名解析,可唯一解析出該IP地址,但無法識別此地址的真實(shí)用途。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系也只能證明生產(chǎn)要素以什么名義注冊,卻無法深入認(rèn)證該要素的真?zhèn)巍⑿庞谩①|(zhì)量、評價(jià)等業(yè)務(wù)視圖。所以從某種角度上看,基于標(biāo)識解析的區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用比基于區(qū)塊鏈的標(biāo)識解析更急需。

  區(qū)塊鏈可作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識到工業(yè)APP之間的連接紐帶,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)要素識別到認(rèn)證的高可信網(wǎng)絡(luò),例如:航天信息承建的工信部2020 年工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展工程:“基于區(qū)塊鏈的工業(yè)產(chǎn)品防偽溯源平臺”本質(zhì)上就是一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識的區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用。

  見下圖:

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  基于標(biāo)識解析的區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用

  2. 區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺融合

  “平臺+區(qū)塊鏈”的融合應(yīng)用,本質(zhì)是平臺集約化技術(shù)和區(qū)塊鏈分布式技術(shù)的融合應(yīng)用,也是目前我們討論利用區(qū)塊鏈技術(shù)解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“連而不互”和“互聯(lián)不網(wǎng)”問題的主要方向。

  “連而不互”和“互聯(lián)不網(wǎng)”是形容在工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中,缺少垂直和橫向產(chǎn)業(yè)的信息共享和交互,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)很容易成為各個(gè)平臺企業(yè)獨(dú)自為戰(zhàn)的“信息孤島”缺少垂直和橫向產(chǎn)業(yè)的信息共享和交互,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的建設(shè)很容易成為各個(gè)平臺企業(yè)獨(dú)自為戰(zhàn)的“信息孤島”  。

  我國目前各類型工業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)量總計(jì)已有數(shù)百家之多,具有一定區(qū)域、行業(yè)影響力的平臺數(shù)量超過了50多家,而這50多家平臺主要由傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)解決方案企業(yè)轉(zhuǎn)型和大型制造企業(yè)內(nèi)部孵化而來。

  它們都有共同的優(yōu)劣勢,即:依托原有工業(yè)制造兩化領(lǐng)域方面的系統(tǒng)沉淀,可快速導(dǎo)入已有客戶資源和應(yīng)用;但也由于這些平臺缺乏互聯(lián)網(wǎng)基因,在產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)搭建,形成垂直產(chǎn)業(yè)鏈和跨行業(yè)企業(yè)協(xié)作方面乏善可陳。

  區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的融合應(yīng)該是兼容、調(diào)和,而非替代。由于區(qū)塊鏈本質(zhì)是一種融合性技術(shù),是基于加密學(xué)、分布式共識、點(diǎn)對點(diǎn)通信、鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、博弈論等基礎(chǔ)技術(shù)或理論上的融合,并可在跨網(wǎng)絡(luò)、平臺、操作系統(tǒng)間靈活部署。

  融合點(diǎn)可以是:

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺邊緣層融合:通過基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣層設(shè)備的接入,可以高效、便捷地解決區(qū)塊鏈入鏈設(shè)備數(shù)據(jù)的協(xié)議適配難和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性問題。在工業(yè)智能物聯(lián)設(shè)備、傳感器、DCS、PLC等設(shè)備中,通過集成區(qū)塊鏈的SDK、API,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)設(shè)備的輕節(jié)點(diǎn)。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺IaaS層融合:利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺主機(jī)虛擬化、彈性伸縮、高可用、負(fù)載均衡、資源利用率高、易維護(hù)的優(yōu)勢,將區(qū)塊鏈底層網(wǎng)絡(luò)、存儲和計(jì)算需求部署到IaaS層,穩(wěn)定、高效地實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈的底層技術(shù)需求。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺PaaS層融合:利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺層服務(wù)化優(yōu)勢,將加密算法、共識算法、區(qū)塊管理、節(jié)點(diǎn)管理、數(shù)據(jù)安全處理、智能合約、數(shù)字身份、交易、存證、分布式賬本應(yīng)用和分布式CA、運(yùn)維和監(jiān)控等區(qū)塊鏈基礎(chǔ)應(yīng)用能力封裝為平臺PaaS服務(wù),低成本地實(shí)現(xiàn)BaaS化的區(qū)塊鏈應(yīng)用,提供給產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)快速集成。

  工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺SaaS層融合:利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用層能力開放優(yōu)勢,提供標(biāo)識防偽、產(chǎn)品溯源、生產(chǎn)品控、質(zhì)檢管理、采購、質(zhì)量信用、物流、售后、保險(xiǎn)、金融和行業(yè)監(jiān)管等分布式的區(qū)塊鏈行業(yè)應(yīng)用。

  3. 基于區(qū)塊鏈的融合性技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新

  區(qū)塊鏈?zhǔn)羌夹g(shù)還是產(chǎn)品,一直以來業(yè)界都有不小的爭議。

  中本聰在“Bitcoin- A Peer-to-Peer Electronic Cash System”論文中介紹的比特幣,并未提及“Block Chain”一詞(只提到了block和chain of hash-based proof-of-work),更未對“Block Chain”給出相關(guān)定義,中本聰更多的是介紹了一種安全的點(diǎn)對點(diǎn)電子現(xiàn)金支付方案或產(chǎn)品。

  很難說區(qū)塊鏈?zhǔn)悄撤N技術(shù),更多的具備分布式證明特性的可信交易網(wǎng)絡(luò),這里的分布式的證明根據(jù)共識協(xié)議不同可分為:間接證明和直接證明,而產(chǎn)業(yè)應(yīng)用推薦采用的聯(lián)盟鏈共識協(xié)議(Raft、PBFT)一般是直接證明。

  所以我更愿意把區(qū)塊鏈看為是一種產(chǎn)品,通過融合了共識算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、密碼學(xué)、P2P傳輸和博弈論等技術(shù)和理論的分布式協(xié)作方案或產(chǎn)品。

  而以比特幣為代表的數(shù)字貨幣的點(diǎn)對點(diǎn)交易從本質(zhì)上就是一種去中心化的多方安全協(xié)作過程。因此,區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展的融合性技術(shù)和產(chǎn)品,主要關(guān)注具備分布式協(xié)作需求的場景。

  例如:在產(chǎn)品供應(yīng)、生產(chǎn)、流通、消費(fèi)環(huán)節(jié)中,跨企業(yè)、跨平臺、跨行業(yè)的分布式供應(yīng)鏈異構(gòu)協(xié)作場景。

  見下圖:

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  在分布式協(xié)作機(jī)制中,共識協(xié)議已經(jīng)被分布式地部署在協(xié)作方內(nèi)(故上圖用虛線表示),雖然依然存在協(xié)調(diào)工作,但已經(jīng)沒有中心化的協(xié)調(diào)系統(tǒng)了。

  點(diǎn)對點(diǎn)的交易,需要用分布式共識協(xié)議保障安全可靠的協(xié)調(diào)工作,還要密碼學(xué)控制多方狀態(tài),分布式的協(xié)作更關(guān)注狀態(tài)一致性,而非流程和事務(wù)一致性。

  具備創(chuàng)新性、融合性的分布式協(xié)作場景需要具備如下幾個(gè)特點(diǎn):

  可實(shí)現(xiàn)商業(yè)協(xié)作在時(shí)間、空間的動態(tài)一致性和繼承性證明;

  可實(shí)現(xiàn)靈活的商業(yè)規(guī)則和交叉銷售協(xié)作能力;

  可在控制權(quán)分散的實(shí)體間建立基于“原子主義”的可信交易環(huán)境;

  可提高商業(yè)協(xié)作創(chuàng)新的整體網(wǎng)絡(luò)效能;

  在原子主義的協(xié)作環(huán)境下,更有利于保護(hù)商業(yè)機(jī)密和個(gè)人隱私;

  可降低自律性、混合監(jiān)管的監(jiān)測、監(jiān)管成本。

  4. 區(qū)塊鏈與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新模式

  傳統(tǒng)制造業(yè)模式是以產(chǎn)品研發(fā)驅(qū)動的商業(yè)模式,產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售、售后過程被傳統(tǒng)供應(yīng)鏈阻隔為相對獨(dú)立的環(huán)節(jié),傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中產(chǎn)品供應(yīng)、制造、流通和銷售雖然實(shí)現(xiàn)了價(jià)值交換但并未實(shí)現(xiàn)價(jià)值傳遞。

  例如:企業(yè)制造的產(chǎn)品,企業(yè)并不關(guān)心被誰購買了,使用情況如何?而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新模式是以需求和訂單驅(qū)動,普遍認(rèn)為利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建產(chǎn)品供給側(cè)與消費(fèi)側(cè)融通,是未來產(chǎn)業(yè)升級的新模式。

  智能化制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、個(gè)性化定制、服務(wù)化延伸、柔性化生產(chǎn),數(shù)字化管理等場景,則被認(rèn)為是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新模式的重點(diǎn)方向。

  從宏觀上看,區(qū)塊鏈具有優(yōu)化生產(chǎn)關(guān)系,構(gòu)建可信交易網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢,有利于傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈向消費(fèi)市場延伸和跨行業(yè)協(xié)同;

  從微觀看,區(qū)塊鏈技術(shù)在分布式記賬、數(shù)據(jù)防篡改、分布式狀態(tài)一致性方面的技術(shù)特性,對網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、制造業(yè)服務(wù)化、柔性生產(chǎn)方面具備應(yīng)用優(yōu)勢。區(qū)塊鏈雖然不是解決數(shù)據(jù)傳遞和匯聚效率問題的最優(yōu)方式,但卻是建立新型自主、共享、協(xié)作型商業(yè)模式的有效技術(shù)路徑。

  1)新模式一:區(qū)塊鏈技術(shù)助力制造業(yè)服務(wù)化

  制造業(yè)服務(wù)化通常有兩個(gè)層面的理解,一個(gè)是制造中間投入的服務(wù)化;一個(gè)是制造業(yè)產(chǎn)出的服務(wù)化。

  但無論在OECD(經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織)的制造投入產(chǎn)出樣本數(shù)據(jù)中顯示,制造業(yè)中間投入出現(xiàn)服務(wù)化趨勢,還是像IBM和GE這樣的全球巨頭的產(chǎn)出服務(wù)性收入占比已經(jīng)超過一半,都預(yù)示全球制造業(yè)的服務(wù)化是已是大勢所趨。

  區(qū)塊鏈技術(shù)可以在分布式的數(shù)據(jù)環(huán)境下建立可信交易網(wǎng)絡(luò),這一優(yōu)勢在金融服務(wù)化已經(jīng)充分體現(xiàn)。

  制造業(yè)相比金融行業(yè)具備更分散的產(chǎn)業(yè)鏈,例如:一輛汽車大約有三萬多個(gè)零部件,至少由幾百家供應(yīng)商構(gòu)成。區(qū)塊鏈公開透明的記賬模式在分散的不同經(jīng)營實(shí)體間,建立可信的服務(wù)化收費(fèi)模式,提供了基礎(chǔ)環(huán)境。

  2)新模式二:區(qū)塊鏈技術(shù)助力構(gòu)建智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈

  利用區(qū)塊鏈技術(shù)在聯(lián)盟內(nèi)的數(shù)據(jù)透明,交易可信、數(shù)據(jù)安全方面的優(yōu)勢。

  通過分布式節(jié)點(diǎn),聯(lián)合裝備制造企業(yè)、通信設(shè)備制造商、電子信息制造商,軟件服務(wù)企業(yè)、工業(yè)自動化公司、系統(tǒng)集成企業(yè)、科研院所,ICT運(yùn)營商,金融和保險(xiǎn)服務(wù)機(jī)構(gòu)等,建立跨行業(yè)的涵蓋技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品制造、技術(shù)服務(wù)、系統(tǒng)集成和金融服務(wù)等功能在內(nèi)的智能制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈,避免企業(yè)陷入單打獨(dú)斗的困境,為我國智能制造產(chǎn)業(yè)升級,提供安全可信的營商環(huán)境。

  3)新模式三:區(qū)塊鏈技術(shù)助力構(gòu)建協(xié)同協(xié)作型生產(chǎn)環(huán)境

  就目前工業(yè)自動化生產(chǎn)線來講,已經(jīng)可以通過生產(chǎn)線和廠區(qū)的邊緣計(jì)算中心實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線內(nèi)的設(shè)備協(xié)同。但在生產(chǎn)線之間、廠區(qū)之間、上下游企業(yè)之間的實(shí)時(shí)協(xié)同就需要更靈活和低成本的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)。

  通過在區(qū)塊鏈應(yīng)用層構(gòu)建供應(yīng)鏈、生產(chǎn)線、質(zhì)檢、售后、運(yùn)維等環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)模型,利用分布式任務(wù)協(xié)同節(jié)點(diǎn),將業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)模型的狀態(tài)在全網(wǎng)實(shí)時(shí)更新和同步,從而實(shí)現(xiàn)跨生產(chǎn)線、廠區(qū)和上下游企業(yè)的生產(chǎn)協(xié)同。

  三、區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的協(xié)同角色

  在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃(2021-2023年)》中除了以上直接提及的區(qū)塊鏈顯性應(yīng)用場景外,還涉及供應(yīng)鏈協(xié)同、平臺協(xié)同、數(shù)據(jù)協(xié)同、產(chǎn)業(yè)協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同等發(fā)展行動規(guī)劃,其實(shí)從區(qū)塊鏈協(xié)同特性的角度看,筆者認(rèn)為區(qū)塊鏈在更長的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同和“123”產(chǎn)業(yè)融合層面更具創(chuàng)新意義。

  在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計(jì)劃(2021-2023年)》中,涉及“協(xié)同”一詞的共有11處、18個(gè)關(guān)鍵字匹配??梢娫谖磥砣甑墓I(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中對協(xié)同的重視。

  產(chǎn)業(yè)協(xié)同根據(jù)參與方不同可分為:內(nèi)部單一協(xié)同和外部多方協(xié)同。

  內(nèi)部單一協(xié)同指對單一經(jīng)營實(shí)體內(nèi)部開展基于流程的強(qiáng)相關(guān)協(xié)作和事務(wù)的一致性同步;外部多方協(xié)同則是指在多個(gè)經(jīng)營實(shí)體間開展基于狀態(tài)的弱相關(guān)協(xié)作和一致性同步。

  另外,根據(jù)協(xié)同內(nèi)容不同還可分為:流程協(xié)同、無狀態(tài)協(xié)同和狀態(tài)協(xié)同。

  流程協(xié)同指利用流程/規(guī)則預(yù)定義、任務(wù)自動同步、信息強(qiáng)一致性特點(diǎn),建立基于自動化流程推進(jìn)的持續(xù)協(xié)同機(jī)制,企業(yè)常用的ERP、OA、CRM等系統(tǒng)都屬于流程協(xié)同;無狀態(tài)協(xié)同則是采用異步、接口標(biāo)準(zhǔn)化方式的一次性協(xié)同機(jī)制,目前大多數(shù)的產(chǎn)品交接都屬于無狀態(tài)協(xié)同;狀態(tài)協(xié)同是圍繞多協(xié)同方抽象后狀態(tài)機(jī)制實(shí)現(xiàn)可持續(xù)同步保障。

  而在工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中,又具有鏈條長、環(huán)節(jié)多、涉及企業(yè)或平臺復(fù)雜、多方業(yè)務(wù)目標(biāo)不一致等特點(diǎn)。如果采用流程協(xié)同就必然會需要基于一個(gè)中心化的第三方企業(yè)或平臺,統(tǒng)一產(chǎn)業(yè)鏈全部的業(yè)務(wù)流程和規(guī)則,這顯然不現(xiàn)實(shí)。

  現(xiàn)實(shí)中,工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中的資源供應(yīng)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品流通和銷售的多環(huán)節(jié)協(xié)同中往往都采用“無狀態(tài)協(xié)同”機(jī)制,即:利用物流、訂單等單據(jù)交接實(shí)現(xiàn)一次性價(jià)值交換,而并未持續(xù)關(guān)注產(chǎn)品或訂單狀態(tài)。

  例如:生產(chǎn)企業(yè)通過供應(yīng)鏈將產(chǎn)品流通到銷售企業(yè)中,最后到達(dá)消費(fèi)者,依托的是產(chǎn)品一次性的價(jià)值交換,生產(chǎn)企業(yè)無法獲取產(chǎn)品最終的使用體驗(yàn)狀態(tài)。

  利用區(qū)塊鏈狀態(tài)一致性同步機(jī)制則可在“123”產(chǎn)業(yè)融合、產(chǎn)品供應(yīng)鏈、商品供應(yīng)鏈之間和多方經(jīng)營實(shí)體之間建立高可信的狀態(tài)一致性維護(hù)機(jī)制;依托區(qū)塊鏈防篡改的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和時(shí)間序列,可將傳統(tǒng)供應(yīng)鏈體系中的價(jià)值交換轉(zhuǎn)變?yōu)閮r(jià)值傳遞;建立供應(yīng)到消費(fèi)端到端產(chǎn)業(yè)協(xié)同場景。

  見下圖:

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  產(chǎn)業(yè)協(xié)同示意圖

  四、總結(jié)

  目前,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展已進(jìn)入快速發(fā)展階段,在深化新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、發(fā)展新模式新業(yè)態(tài)、實(shí)現(xiàn)123產(chǎn)業(yè)融通、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、搭建產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展環(huán)境和加固安全保障等方面提出了全新要求。

  其中,區(qū)塊鏈作為一種發(fā)布式協(xié)同框架,可充分發(fā)揮其在網(wǎng)絡(luò)對等、平臺互信、數(shù)據(jù)校驗(yàn)與證明分離、狀態(tài)協(xié)同等方面的優(yōu)勢,促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展。

  區(qū)塊鏈的應(yīng)用價(jià)值研究目前還處于初期,在協(xié)同動力、模型協(xié)議化、狀態(tài)密碼化方面還有待更深入的研究,相信隨著更多學(xué)界、產(chǎn)業(yè)界朋友的共同努力,挖掘區(qū)塊鏈相關(guān)技術(shù)在分布式產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)融合、協(xié)同方面的巨大潛能,把區(qū)塊鏈作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺化、集約化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,為全面實(shí)現(xiàn)中國制造2025提供基礎(chǔ)性保障。

  

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