區塊鏈作爲信任機器,爲解決機構與機構、人與人、設備與設備之間的高效協作帶來機遇,區塊鏈與工業互聯網協同勢在必行。

原文標題:《「新基建」下,區塊鏈助力工業互聯網快速發展機會巨大》
撰文:杜挺,上海鯊丁信息科技有限公司首席商務官、楊耀東,上海鯊丁信息科技有限公司首席研究員
來源:澎湃新聞

全球疫情仍未得到有效控制,爲應對風險,國家也提出了「新基建」來拉動經濟增長,緩解全球經濟下行風險。新華網對此也刊文稱:「新基建」已成爲發展共識,既代表着經濟高質量發展的未來方向,也成爲數字經濟發展的新引擎,會像水和空氣一樣成爲社會的基本生產工具 [1]。其中,作爲直接面臨全球經濟下行的衆多出口導向型工業企業,能否承受住這次風險,並且在新基建的機遇下打造企業數字化能力將成爲疫後經濟快速恢復的關鍵。區塊鏈作爲信任機器,提供了一種安全、高效、可信的技術方法,爲解決機構與機構、人與人、設備與設備之間的高效協作問題帶來機遇。因此,鏈(區塊鏈)網(工業互聯網)協同勢在必行。

製造業的「三座大山」

製造業對一個大國有着舉足輕重的地位,這也是近年來爲了美國總統特朗普提出要讓製造業重回美國的重要原因。中國是製造業大國,製造業的發展水平關係着國家發展和人民的生活水平。但是近年來,我國製造類企業在經營發展中遇到了一些困難和問題,習近平總書記指出「市場的冰山、融資的高山、轉型的火山」這「三座大山」最爲突出。這「三座大山」,戳中了製造類企業的痛點。例如,市場準入限制較多,各種各樣的「捲簾門」「玻璃門」「旋轉門」亟待打破 [2];外部環境變化,特別是今年疫情在全球蔓延,多個國家都採用了包括「封城」在內的阻隔傳染源的手段,全球消費都被肺炎疫情所抑制。這樣的情況給企業出口帶來了巨大壓力,因與消費需求部分脫節或是抗風險鞥能力不足,導致產品賣不出去;融資遭遇層層阻礙,導致企業特別是中小微企業資金鍊緊張,制約企業再投資再發展能力;產品質量、技術標準、品牌認可度不高,激烈的市場競爭導致企業轉型艱難等。這些問題成爲製造業高質量發展的「攔路虎」,也是我國經濟邁向高質量發展必須解決的關鍵問題。只有搬走總書記提到的這「三座大山」,才能爲製造業高質量發展營造更好的環境 [3]。

例如,在電子信息領域,作爲新一代電子裝聯技術的 SMT (表面裝貼技術),是一個重要的基礎性產業,應用範圍十分廣泛。改革開放以來,我國電子信息產業取得巨大成就,SMT 產業功不可沒。我國 SMT 產業發展迅速,目前已經成爲全球最大、最重要的電子製造服務市場,全國 SMT 生產線數量超 8 萬條,其中中國電子信息產業集團旗下製造工廠擁有多達 400 餘條生產線。但一段時間以來,市場、融資、轉型等問題一直制約着該產業的高質量發展。從市場角度看,隨着電子信息產業發展提速,用戶在高端設備、代料生產、品控以及交付及時性等方面的需求越來越旺盛,傳統 SMT 生產企業的產品質量、技術標準難以滿足需求。同時 SMT 的多品種小批量特點,導致採購成本高,代料業務難以開展,這些都給 SMT 企業帶來很大的挑戰。市場的發展嚴重影響着融資,SMT 產業毛利逐漸走低,其中的小微企業開始面臨融資難、融資貴的問題。從轉型的角度看,一方面激烈的競爭倒逼企業轉型,另一方面,企業缺乏低成本的資金來源,導致高端設備投入不足,產品質量、技術標準、品牌認可度上不去,產業升級難以開展,在「轉型的火山口」,企業進退維谷。

再如,在消費(零售)領域,隨着新生代「00 後」逐漸成爲社會生產和消費的主力軍,他們的生活品味和認知水平與父輩們有明顯的不同,消費升級已經發生。以互聯網、智能售貨設備、O2O 等模式爲特點的電子商務平臺,日益成爲社會所接受的消費形態。在此背景下,互聯網、區塊鏈、大數據、人工智能等先進技術,將爲中小企業發展起到十分重要的促進作用,是解決企業發展痛點問題的有效手段。但由於新電子商務平臺等技術的運用、新商業模式的探索,往往成本高、風險大,中小微企業在生存壓力之下,大部分沒有能力和意願採用新技術、探索新模式,導致效果不佳,不能適應新的市場需求。

面對這些挑戰,中國的企業應該如何破局呢?

2012 年,美國通用電氣公司最早提出了「工業互聯網」概念。根據當時的說法,「工業互聯網,就是把人、數據和機器連接起來。」[4] 近幾年,由於人力成本急劇上升,企業急需使用物聯網手段降低對人工的依賴,提升產能和品質。具體來說,就是企業通過開放的、全球化的通信網絡平臺,把設備、生產線、員工、工廠、倉庫、供應商、產品和客戶緊密地連接起來,共享工業生產全流程的各種要素資源,使其數字化、網絡化、自動化、智能化,從而實現效率提升和成本降低。當前許多巨頭都推出了各自的平臺,國際上有如西門子、ABB、GE 等優質的方案商。國內市場也有海爾、中國航天科工、百度、阿里巴巴、騰訊等參與者。看起來傳統制造業對工業互聯網寄予了厚望。

參與者越多,工業互聯網的問題越大?

2020 年,工業互聯網被列入的中國新基建中。根據目前看到的規劃,新基建將是由 2.2 萬個項目構成,持續多年投入,價值高達 49.6 萬億總投資額的大計劃,在 2020 年度會落實 7.6 萬億元 [5]。作爲新基建的組成部分,毫無疑問,工業互聯網將在今後的幾年得到快速的發展。

儘管參與者衆多,均是全球頂尖科技企業,技術聽起來十分具備優勢,國家也很重視,但工業互聯網也有其難以解決的缺陷和問題。

網絡互聯互通性差

與具有統一開放網絡的消費互聯網不同,工業互聯網當前還沒有統一的通信協議,千差萬別的工業設備,數據接口訪問接口不一,導致數據獲取以及流通困難。簡單來說,就是工業互聯網本身是想把工廠、供應商和企業客戶等連接起來,但因爲所有人都採用不一樣的設備,或是不一樣的層級,甚至可能通信協議就不一樣,就導致工業網絡出現割裂,企業之間信息傳遞困難,無法實時互聯互通。

網絡與數據安全難以保證

每個行業都有自己個性化的網絡安全需要,通用的網絡安全方案,不可能完全適應全部行業的深層需求,難以形成通用的網絡安全解決方案。由於工業互聯網聯通了現實和網絡,安全問題除了可能會出現數據文件的失竊和篡改的情況,攻擊還會作用到現實生產中,直接影響到工業運行安全。

區塊鏈的機會

針對當前工業互聯網所面臨的新需求和新挑戰,區塊鏈技術爲工業領域高效協同和創新管理提供了「供給側改革」的解決思路。區塊鏈技術被稱爲「信任的機器」,是一項顛覆性技術,正在引領全球新一輪技術變革和產業變革,有望成爲全球技術創新和模式創新的「策源地」,推動「信息互聯網」向「價值互聯網」變遷。目前,我國區塊鏈產業正在逐步形成中,已經開始在供應鏈金融、徵信、產品溯源、版權保護、數字身份、政務數據流轉、疫情防治 [6] 等領域快速應用。加快區塊鏈與工業互聯網深度融合,有利於實體經濟「降成本」「提效率」,構建「誠信產業環境」,推動我國經濟體系實現技術變革、組織變革和效率變革。對於企業而言,區塊鏈的核心價值在於通過技術手段全面記錄企業日常生產經營活動的數據,爲質量監督、產品銷售、融資活動提供真實可信、不可篡改的信任支撐。具體思路如下:

  1. 藉助機器共識、共享賬本、智能合約、隱私保護四大技術變革,爲工業互聯網提供在依據行業規範及標準,遵守企業間協定前提下的數據互信、互聯和共享;
  2. 其「物理分佈式,邏輯多中心,監管強中心」的多層次架構設計爲政府監管部門和工業企業相互間(政府與企業,企業與企業)提供了一種「松耦合」的連接方式,在不影響企業正常生產、商業活動的最大限度前提下提供「柔性」合規監管的可能;
  3. 其分佈式的部署方式能夠根據現實產業不同狀況提供分行業、分地域、分階段、分步驟、逐步,理性建設和發展的路徑。

2019 年 11 月 9 日,在中國工業互聯網研究院組織的「工業互聯網+區塊鏈」座談會上,中國工程院院士陳純出席座談會,他指出,區塊鏈具有可信協作、隱私保護等技術優勢,可與工業互聯網實現深度融合,尤其是在工業互聯網數據的確權、確責和交易等領域有着廣闊應用前景,爲構建國家工業互聯網數據資源管理和服務體系提供了堅實技術基礎。

「開展‘工業互聯網+區塊鏈的深度應用和創新發展’相關研究,對促進我國工業生產數字化、網絡化和智能化轉型,推動實體經濟高質量發展具有非常重要的意義。」陳純說。北京郵電大學教授高志鵬認爲,未來,區塊鏈和工業互聯網將在標識解析、協同製造、供應鏈金融、邊雲協同、行業創新應用等多個領域實現融合發展。中國工業互聯網研究院副總工程師田野則表示,工業互聯網的本質和核心是把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接融合起來,形成跨設備、跨系統、跨廠區、跨地區的互聯互通。而區塊鏈技術是一種具有多中心、數據不可篡改、可溯源等特性的全新基礎架構與分佈式計算範式,因此在工業互聯網領域的創新應用前景廣闊。[7]

根據行業專家的意見,要進一步強化區塊鏈對企業競爭力和外部環境的改善作用,就需要抓住企業生產經營活動的「兩端」:製造端和消費端。只有實現這兩端數據的真實可信,才能實現企業整個生產經營活動的全面銜接,全方位提升企業生產能力和銷售能力,提升政府、合作伙伴、金融機構和消費者對企業的信任度。通過滿足消費者需求、增強消費者信心來化解「市場的冰山」;通過真實有效的生產、銷售數據,爲銀行等金融機構提供貿易真實性和還款能力的證明,跨越「融資的高山」;最終以競爭力的提升、外部環境的改善,幫助企業成功穿過「轉型的火山」。

鏈網協同的四個「發力點」

以上談的主要是思路。在區塊鏈技術之上,可以給產業生態內多個參與方創造一個協作平臺,大家可以在保留自己的隱私與不願意共享的知識,同時在協作平臺上與參與方去共享流程、規則以及隱私保護下的數據。那實際操作中如何把工業互聯網與區塊鏈技術進行有機的協同呢?

1、鼓勵企業將生產製造環節的監控、管理以及必要的採購、銷售等數據,通過區塊鏈技術全程串接。這涉及到部署大量的傳感器,採集第一手信息,真正實現數據可信。工業領域有大量的設備,有大量的人和物在裏面交互,因此需要用區塊鏈技術來解決工業設備的可信身份,設備的註冊管理,設備的訪問控制,設備的狀態監控。當某一個參與者(設備或是人)在說「我是我」的時候,可以快速驗證其身份,確認其是不是可信、安全的。工業應用和其他應用不同,其過程非常複雜,行業衆多,相關參與方除了人、機構以外,特殊之處還包含工業設備的多樣性。區塊鏈使得相關參與方以更加安全、可信、准入的方式分享數據、流程和規則 [8]。

以生產環節的數據爲有效證明,保障採購、銷售數據的準確性,爲政府、監管機構和銀行等金融機構提供高於普通合同、訂單爲基礎的貿易真實性證明。充分利用區塊鏈技術特點,將可信數據傳播到外部,短期內爲融資提供有效依據,長期內形成局部乃至全國一體化的企業信用環境數據支撐。

2、工業生產日益演化到「雲」生產,或者說網絡化生產,這是社會化大分工的延續。越來越多的產品並不是在同一條流水線上加工,而是將原有的流程切分成細小的單元,每一單元都交給獨立的公司、專業化的公司去做。新的工業流程體系其實是由許多家公司共同完成的,通過引入區塊鏈分佈式系統這種可信、安全的技術,可以幫助工業製造的供應鏈體系的生產效率的提高,並提升協同效率,使得顆粒度更高的分工製造成爲可能。在整個產業中,給工業設備分配一個區塊鏈的身份,當設備、人、機構都有了身份以後,工業生產組織中就可以通過共識的智能合約(智能合約代表了集中式協調好的生產組織邏輯,通過分佈式的共識來執行)以多中心的方式來組織相應的生產,使其過程更加透明。圖 1 展示了使用區塊鏈可以把行業中的參與方都關聯起來,顯著的提高了業務處理速度和效率。

「新基建」下,區塊鏈與工業互聯網協同將大有可爲圖 1 基於區塊鏈組成跨部門的協作平臺示意圖 [9]。區塊鏈的技術特點將會在工業互聯網的各個層面發揮作用,從而實現工業數據有效共享

3、政府層面大力支持全社會進行相關區塊鏈平臺的建設,促進大型企業、銀行等市場主體對鏈上數據的採信。支持行業協會作爲主導,建設產業區塊鏈。無論平臺的建設方是政府、核心企業還是銀行等金融機構,只要平臺角色是中立的,數據是開放的,並且參與方承認數據的有效性,都應當予以鼓勵和支持,提升區塊鏈平臺的建設速度。建議政府予以政策、資金方面的必要支持,鼓勵銀行等金融機構基於鏈上數據提供金融服務,真正建立起「敢貸、願貸和能貸」的長效機制,使中小企業有能力跨越「融資的高山」。

4、將零售智能終端設備與「工業互聯網+區塊鏈」平臺對接。這可以在數字零售終端直接實現商品驗真、溯源的能力,增強消費者信心,促進企業優勝劣汰,化解「市場的冰山」。隨着需求的個性化提升,生產也在走向個性化、也就是向服務型製造升級,其本質是一種按需定製的生產方式。這一方面縮短供需雙方的距離,將必要的數據全部上鍊,在銷售終端爲消費者提供商品真實性和品質保障,在平臺內部爲合作方提供便捷的簽約流程,併爲金融機構提供貿易真實性證明和基於智能合約分賬模式的還款保障。另一方面,改變的傳統的先生產後銷售的模式,實現先銷售後生產的「定製」方案,大大減輕了企業的原材料壓力。隨着新商業模式的演化,未來製造業的企業在製造、銷售的時候,不單是在賣一個個硬件產品,會越來越多提供類似供應鏈金融、融資租賃、二手交易、工業品回收等服務,從而實現向服務型製造升級。而銷售情況通過與銀行共享,實現以區塊鏈數據爲依據的資金管控、收入分賬,保證企業還款能力,從而幫助企業進行有效融資,擴大生產和銷售規模,順利進入新零售等領域,穿過「轉型的火山」。

鏈網協同的早期探索

區塊鏈可以在製造業中各個環節,特別是和工業數據有關的數據生產、傳輸,更大規模數據協同,有效監管和隱私保護等方面都能帶來可觀的價值。作爲行業先行者,上海鯊丁信息科技有限公司(後文簡稱:上海鯊丁信息科技)一直致力於推動區塊鏈賦能傳統經濟,在製造業中也做了大量探索性的工作。

1、數據產生。數據被認爲是一種新的生產資料,也是工業互聯網中的核心資源。現有的區塊鏈系統中,數據的生產和使用往往是閉環的,其中的數據產生過程是可知和被信任的。把區塊鏈應用於工業互聯網中的一個難點就是大量的鏈外數據如何獲得信任從而得以上鍊?這就涉及到使用大量可信傳感器來採集數據,並可以交叉驗證。數據採集、傳輸、上鍊過程都要儘量避免人的參與。基於以上「區塊鏈+」的思路,我們來幫助某電氣集團在電氣自動化領域不斷的創新。其中的關鍵就是製造區塊鏈智能電錶。這些電錶(同時也具有區塊鏈上的獨立 ID)有獨立數據傳輸組件定時發送電力傳輸數據到無人值守節點,並在該節點完成數據上鍊過程,這些電力數據可以跟上級輸電樞紐的電力數據進行比對檢驗後成爲可信數據。基於這些可信數據將衍生出工業互聯網發展行動計劃中提到的初步構建工業互聯網標識解析體系。

2、數據傳輸。在數據生產過程確保數據的可信後,數據的價值得到大大提升,在各行各業中也越來越有用。這就涉及到數據的傳輸和交易,其中數據的合規流傳很受關注。關於這個問題,我們與某大集團下屬企業開展合規數據流轉的初步實踐。該項目將基於企業在工商、稅務等政府部門的數據,以及企業早期提交到政府的數據(如提交到科技統計部門的數據),在企業授權數據請求機構後(如銀行或其他徵信機構),該機構可以在規定的時間訪問存儲在政府聯盟鏈上的關於該企業的授權數據。徵信機構可以依據這些可信數據來判斷是否給予某個企業發放貸款,而嚴格的授信控制和區塊鏈鏈上記錄各種訪問痕跡使得數據的關聯方不用擔擔心數據被盜取或濫用。今後,把企業的生產數據(如使用可信的硬件採集)上鍊,企業可以授權銀行訪問這些數據的話,銀行可以進一步降低風險,企業則可以最大限度的獲得支持。基於區塊鏈的最新非對稱加密技術和零知識證明技術還可以保護企業與客戶溝通的商業機密、關鍵客戶信息,使得有競爭關係的多家企業可以形成商業聯盟擔不會泄露自己的商業機密。

3、大規模可信數據的存儲和分享。當前公共安全和治安所使用的攝像頭在國內的多個城市都有部署,原本這些攝像頭都掌握在公安、交警等機構手裏負責監控城市安全。通過把隱私信息去掉後分享在區塊鏈上可作爲精準地圖的數據源,從而大大加速中國的自動駕駛技術的開發進程。

4、工業監管:結合數據生產過程的自動化和去信任,企業的排污數據將變的可靠。環保機關可以採納由自動檢測裝置採集的排放數據,不必擔心企業對數據作假逃避處罰。上海鯊丁信息科技的環保數據監督區塊鏈方案已經呈報給了有關部門。

5、基於區塊鏈的資產證券化和創新金融。上海鯊丁信息科技在傳統的自然資源開採審批和採挖過程監督中部署了區塊鏈,不但使得傳統的審批和監管變得透明,還把原來的非金融資產,通過統一的監管使其成爲可信資產,能夠對接給銀行,交易所,下游企業,完成了生產資料證券化的過程。使得相關生產企業可以獲得更多的融資工具,能更好的應對生產風險,擴大自身規模。結合區塊鏈使得傳統的生產資料所屬權更加明晰,流通過程更加可信,更容易監管和交易,所以一些傳統工業中很難被證券化的生產資料可以被證券化,從而帶來額外的流動性。

總之,工業互聯網將成爲未來新基建的主戰場之一,而區塊鏈同工業互聯網的協同將能夠讓工業互聯網更加可信,其信息將擁有更大價值。爲要做好鏈網融合,把區塊鏈的衆多優勢和工業互聯網有機的結合起來,特別需要對具體的(工業)行業進行深入的研究,基於不同行業的固有特點才能發揮好區塊鏈的價值。比如發揮區塊鏈去信任的特質從而降低企業的信任成本;發揮區塊鏈分佈式的特點從而使得不同的主體間可以更好的協作;發揮區塊鏈不可篡改的特性從而提高行政和監管執法效率。我們相信鏈網融合大有可爲,將能極大的促進製造業的快速發展。

參考文獻

[1] 新華網報道:「‘新基建’開創數字經濟新時代賦能社會高質量發展」
http://www.xinhuanet.com/info/2020-03/12/c_138867381.htm

[2] 製造業「三座大山」和「三道門」的提法都引自新華網:「習近平:在民營企業座談會上的講話」
http://www.xinhuanet.com/politics/leaders/2018-11/01/c_1123649488.htm

[3] 人民網報道:「人民網評:搬走「三座大山」,實現民營經濟更大發展」
http://opinion.people.com.cn/n1/2018/1103/c1003-30379568.html

[4] 中國經濟網報道:「工業互聯網 你知道多少」
http://www.ce.cn/xwzx/gnsz/gdxw/201803/28/t20180328_28629561.shtml

[5] 更多關於新基建的數據請參考澎湃網:「你瞭解「新基建」嗎?」
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_6495234

[6] 澎湃網報道:「疫情暴雨轉陰後,用「新基建」+區塊鏈帶動新發展的幾種可能」
https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_6433327?from=groupmessage&isappinstalled=0

[7] 陳純,高志鵬,田野三位專家的觀點,引自中國通信標準化協會轉發中國工業新聞網的文章:「陳純:區塊鏈可與工業互聯網實現深度融合」
http://www.ccsa.org.cn/article_new/show_article.php?article_id=cyzx_e3b8d429-1986-835a-bde8-5dcdfd8bba25

[8] 黃忠義 . 區塊鏈技術在工業互聯網平臺安全領域探索應用 [J]. 信息安全與技術 , 2018, 9(010):22-25,33.

[9] 圖片來自華辰智通官網文章:「區塊鏈技術與工業互聯網平臺的融合」,華辰智通是一家專注工業互聯網平臺的服務提供商。
http://www.hignton.com/article/393.html

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