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区块链对工业应用发展带来新机遇

2024-10-12 08:58:26 | 来源：本站整理 | 作者：星蕴

以客户需求为中心的市场飞速发展，为工业企业制造和服务提出一系列新挑战。一方面，越来越多订单在传统规模生产的基础上，加入了“单单不同”的差异化需求；另一方面，消费个性化的长尾效应推动“供应侧”生产组织模式由传统的集中控制型向分散增强型转变，即生产活动网络化，生产管理中心化。区块链技术，通过多种信息化技术的集成重构，触发新型商业模式及管理思维，对于实现分散增强型生产关系的高效协同和管理，

以客户需求为中心的市场飞速发展，为工业企业制造和服务提出一系列新挑战。一方面，越来越多订单在传统规模生产的基础上，加入了“单单不同”的差异化需求；另一方面，消费个性化的长尾效应推动“供应侧”生产组织模式由传统的集中控制型向分散增强型转变，即生产活动网络化，生产管理中心化。

区块链技术，通过多种信息化技术的集成重构，触发新型商业模式及管理思维，对于实现分散增强型生产关系的高效协同和管理，提供了“供给侧改革”的创新思路和方法。

2019年2月22日，在“工业互联网技术创新与产业发展”主论坛，可信区块链推进计划（TBI）和工业互联网产业联盟（AII）发布了《工业区块链应用白皮书》。本文选取自该报告，着重介绍工业应用的特点，分析了区块链对工业应用的价值。

一、工业应用的发展现状

2018年，我国工业生产平稳运行，中高端制造业快速增长，企业效益持续改善，工业发展质量有所提高。但是，单位工业效能与发达国家仍然存在较大差距，主要体现在资源和能源的利用率较低，生产经营中面临众多安全和环保问题。如何积极有效利用现代信息技术解决传统工业生产中面临的经营决策挑战，推动工业化和信息化的快速融合发展，实现生产、管理和营销方式的变革，已经成为高端制造业发展的关键。

工业发展到4.0时代，已经远远超出了生产制造本身。它更多地表现为企业在可能的最大生态影响范围内精准控制成本，按需、快速、个性化地完成定制生产，并逐步增强市场竞争能力。

1. “细微化”要求

精准生产要求产业链上的每个单元都把生产、成本及质量控制做到极致。它自然推动了传统工业生产的变革，即企业由原先的“大而全”向“小而专”演变。传统产业的一个流程，现在可能进一步“颗粒化”变为多个流程。每个生产单元都只集中精力在这个“细微”流程的专业度和广度提升上，以增强自身在全球市场的竞争力。比如传统的电源插座生产，以前往往由一家工厂从设计到生产备料到组件生产到组装全部做完；而在精准生产的“微粒度”生产组织下，生产流程分解为插头设计出模、插头生产、插针生产、组件组装等多个环节，每个环节都是一家独立的公司或车间来完成。而每家公司都在自身的微细环节上发挥工匠精神，把设计、生产、质量控制、成本及生态建设做到极致。

2. “广泛化”布局

生产单元的“细微化”进一步推动企业的客户生态“广泛化”。产量是绝大多数产业盈利及竞争力的朴素的致胜法宝。在生产单元细微化的演变进程中，一方面由于生产颗粒的细微使得企业得以在全球范围内研究需求个性化趋势的“分层”要求或需求引导；另一方面对产量的需求也使得企业意识到，依赖于原先的老客户群体势必无法满足企业成长的要求。企业需要一个相对大的客户群基数和相对广泛的客户覆盖范围，才可以平衡少量大客户带来的生产周期波动风险，并使得企业的需求量有长足稳定的增长。

3. 品牌商的崛起

智能制造的业绩体现，往往体现为全球高度具有竞争力的品牌营造。好的品牌不仅可以获得比较高的生产溢价，同时有利于扩大市场占有率。品牌商最大的挑战，来源于其对产品研发的创新性，技术门槛及对其产业链的生产组织能力。品牌商同时也成为整个市场的“感应器”，它通过市场对其产品的反馈体系，最先感受到市场的变化，并通过它自身的生产组织传到生产的上游供应末端。如同前面的生产单元“微粒化”，品牌商为了应对消费端的“长尾效应”及个性化需求，品牌塑造也呈现为针对越来越细分的市场。

二、工业应用面临的痛点

当前工业发展现状及趋势，即是我们现在经常提及的“网络化生产”或“云化生产”。它对整个生产制造生命周期提出了诸多方面的挑战：

高度协同：“细微化”生产单元之间的协作程度比以往大而全的生产还要快速、精准。一个环节的生产，供应问题就可能影响全局，对整个产业链造成影响；

工业安全：高度协同的生产单元，涉及到各种生产设备，这些设备的身份辨识可信、身份管理可信、设备的访问控制的可信是多方协作的基础；

信息共享：由于产业链上下游的生产协同影响，产业链上下游对信息共享的要求从未像今日这般强烈。信息共享有助于快速生产组织、库存削减、物流联运、风险管控、质量控制等等；

“跨界”资源融合：产业生态的复杂化及多样化，使得以往单一链条中某一家或两家巨头可以轻易解决的问题变得棘手。而产业僵化问题的解决往往需要“界外”企业积极参与进来成为其中的“润滑剂”、“催化剂”。比如金融机构，高新科技机构与核心制造业的深度融合；

最大程度“标准化”：通过把生产微粒度变小的方式，不断推动生产组织最大程度的“标准化”和“精准化”，而不是“非标化”。这种“标准化”，不仅体现在生产环节，也体现在包装、运输、维修维护、商务环节等等；

柔性监管：对于政府监管部门而言，监管局面前所未有地复杂。怎样采用新技术进行“柔性”或“隐形”地引导式监管，变成安全生产和产业支持的挑战之一。

三、区块链的特点及带来的机遇

区块链（Blockchain）是一种由多方共同维护，使用密码学保证传输和访问安全，能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，也称为分布式账本技术（Distributed Ledger Technology）。典型的区块链系统中，各参与方按照事先约定的规则共同存储信息并达成共识。按照系统是否具有节点准入机制，区块链可分类为许可链和非许可链。许可链中节点的加入退出需要区块链系统的许可，根据拥有控制权限的主体是否集中可分为联盟链和私有链；非许可链则是完全开放的，亦可称为公有链4，节点可以随时自由加入和退出。

考虑到工业互联网应用的自身特点，有权限身份管理的联盟链更加适合工业互联网当中的各种应用。

从技术角度看，联盟链技术主要有共享统一账本、灵活智能合约、达成机器共识以及保护权限隐私四个技术特点。

1. 共享统一账本

共享账本中以链式结构存储了交易历史以及交易以后的资产状态。每一个区块的哈希将作为下一个区块的数据头，如此一个一个的串联在一起。由于各个有存储账本权限的节点和相关方有相同的账本数据，于是通过哈希校验可以很方便的使得账本数据难以篡改。账本中存储了交易的历史，且这些交易都是交易发起方签名，由一定的背书策略验证过，并经过共识以后写入到账本中。

2. 可定制智能合约

智能合约描述了多方协作中的交易规则和交易流程。这些规则和流程将会以代码的形式部署在相关的参与方的背书节点中。根据代码的要求，智能合约将由一个内外部事件来驱动执行。

3. 机器共识机制

在分布式网络中，各个区块链节点按照透明的代码逻辑、业务顺序和智能合约来执行所接收到的交易，最终在各个账本中，形成一种依赖机器和算法的共识，确保所记录的交易记录和交易结果全网一致。机器共识能够适应大规模机器型通讯（Massive Machine Type Communications，mMTC）的去中心化架构，有效促进形成一种去中介化的应用新模式和商业新生态。

4. 权限隐私保护

所有加入区块链网络的人、机、物、机构都经过授权得以加入联盟区块链网络。隐私保护保障共享账本的适当可见性，使得只有一定权限的人才可以读写账本，执行交易和查看交易历史，同时保证交易的真实可验证、可溯源、不可抵赖和不可伪造。

图1 制造生产管理

从商业角度看，工业制造过程主要涉及到“产品链--价值管理”、“价值链--业务管理”和“资产链—运营管理”三个过程，如上图1所示。其中产品链主要目的是在更短的创新周期内推出更多样、更为复杂的产品。区块链所带入的个体激励机制以及协作共享可以使得更多的设计者参与其中，通过有效的组织使工业设计更加快速。价值链把供应链和制造有机地结合以快速响应市场需求。区块链可以将供应链各个协作环节的商流、物流、信息流和资金流透明可信，从而提高整个生产过程组织的效率。资产链运营管理的目的主要是为了使得工业产品在投产运营后可以更好地得到运维，提高用户粘性，延长其有效使用寿命，直到报废回收。通过相似产品间或者同行间的数据互信共享将会大大提高整个产业的服务水平。区块链可以帮助商业网络更方便的管理共享的流程，如图2所示。基于这样的一个模型，可以使得商业网络中的各个参与主体之间更好的进行共享，互信以及价值交换。

图2 围绕制造业的区块链商业网络流程图

从监管角度来看，其交易可溯源、难以篡改、不可抵赖、不可伪造的特性，能使人、企业、物彼此之间因“连接”而信任，将带来前所未有的组织形态和商业模式。当监管部门以联盟节点的身份获得审阅权限模式介入的时候，由于联盟内相关节点的可见性，使得监管部门可以非常方便的实施柔性监管。通过区块链技术介入到工业互联网，可以形成核心企业内（从设计，到生产，到销售，到服务，到回收的上下游的数据共享价值链）、工业企业间（生产运维经验分享的价值链）、工业互联网平台间的互信共享和价值交换。通过各类相关的数据可信共享来全面提高工业企业在网络化生产时代的设计、生产、服务和销售的水平。

针对当前工业互联网所面临的新需求和新挑战，区块链技术为工业领域高效协同和创新管理提供了“供给侧改革”的解决思路和方法：

1）借助机器共识、共享账本、智能合约、隐私保护四大技术变革，为工业互联网提供在依据行业规范及标准，遵守企业间协定前提下的数据互信、互联和共享；

2）其“物理分布式，逻辑多中心，监管强中心”的多层次架构设计为政府监管部门和工业企业相互间提供了一种“松耦合”的连接方式（政府与企业，企业与企业），在不影响企业正常生产、商业活动的最大限度前提下提供“柔性”合规监管的可能；

3）其分布式的部署方式能够根据现实产业不同状况提供分行业、分地域、分阶段、分步骤、逐步，理性建设和发展的路径。

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