區塊鏈:工業互聯網真的需要區塊鏈技術嗎？_GART

引言

2020年10月21日，兩化融合暨工業互聯網平臺大會在成功在蘇州舉辦，本次大會以“融合新業態產業新生態發展新格局”為主題，由工業和信息化部、國務院國有資產監督管理委員會、中華全國工商業聯合會和江蘇省人民政府聯合主辦。會議重點圍繞：保持融合發展戰略執行；完善融合發展政策標準體系；推動工業互聯網加快發展，打造先進的工業互聯網平臺體系；關鍵技術創新突破；繁榮融合創新發展生態等方面展開交流和探討。????筆者作為本次大會“鏈向未來創新融合”--區塊鏈賦能工業創新發展分論壇演講嘉賓也參與其中的分享和研討。論壇中，就區塊鏈技術為工業領域高效協同和創新管理提供新的解決思路，在促進我國制造業高質量發展具有的重要意義方面，嘉賓們展開激烈討論。參會各企業也就深化區塊鏈技術與制造業融合發展，積極培育新業態、新模式，促進區塊鏈技術在工業互聯網中應用發展的案例和應用場景進行了深入介紹。

筆者通過本次大會在區塊鏈賦能工業創新發展方面也收獲了不少全新的認知和理解，特此通過本文與廣大讀者分享。

工業互聯網真的需要區塊鏈技術嗎？

2019年，Gartner發布工業互聯網平臺的魔力象限的評估，40多家國際工業互聯網平臺供應商上榜，國內企業只有一家上榜，而上榜的大部分企業也都擁擠在利基玩家區域。該評估說明，目前全球范圍內的工業互聯網平臺仍很不成熟。在Gartner評分指標中的獨立采購、合作伙伴商業模式、客戶數、IoT終端連接數、本地化部署、互聯互通等方面，還有很大提升空間。

來源：Gartner2019年工業互聯網平臺魔力象限

雖說該評估指標只是Gartner?單方評價標準，不過可以對工業互聯角度下的工業互聯網平臺發展趨勢窺見一斑，值得我們思考。據統計，我國目前各類型平臺數量總計已有數百家之多，具有一定區域、行業影響力的平臺數量超過了50多家。而這50多家平臺主要由傳統工業技術解決方案企業轉型和大型制造企業內部孵化而來。它們都有共同的優劣勢，即：依托原有工業制造兩化領域方面的系統沉淀，可快速導入已有客戶資源和應用；但也由于這些平臺缺乏互聯網基因，在產業鏈生態搭建，形成垂直產業鏈和跨行業企業協作方面乏善可陳。

美國工業互聯網聯盟發布物聯網分布式賬本白皮書:美國工業互聯網聯盟（IIC）正式發布“物聯網分布式賬本”白皮書，白皮書首次發布物聯網分布式技術的標準和基礎架構，重點介紹物聯網領域的企業規模化部署和企業案例。白皮書由IIC分布式賬本工作組發布，由IoTeX、華為和亞馬遜聯席主席發起并草擬，其它來自PWC、IGnPower、iExec等企業的專家共同撰寫，正在應用的企業場景包括亞馬遜區塊鏈與量子賬本數據庫、阿里食品溯源、沃爾瑪農場到店解決方案、博世交通、德勤汽車供應鏈、馬斯克&IBM全球貿易平臺等。[2020/7/29]

目前工業互聯網平臺推廣最大阻力其實簡單說是三方面，即：“互而不連”、“連而不互”、“互聯不網”。“互而不連”方面是指由于我國工業企業，信息化建設水平參差不齊，目前還主要是依靠加快工業企業信息化基礎設施建設的政策扶持，這是工業互聯網的基礎。而“連而不互”和“互聯不網”則是形容在工業產業鏈中，缺少垂直和橫向產業的信息共享和交互，工業互聯網平臺的建設很容易成為各個平臺企業獨自為戰的“信息孤島”。

而造成類似“信息孤島”的根本性原因，并不是工業互聯網平臺在集約化和平臺化的程度還不夠，而是數據平臺的集中控制和工業生產產業鏈分散的天然矛盾。工業互聯網或產業互聯網與消費互聯網最大的不同是，產業結構復雜，以實體企業為主，資產規模巨大，產業鏈上下游牽涉范圍廣，任何單一企業都不能完成對某個行業全產業鏈的完全、絕對的控制。但這些產業的價值所在，又必須要求這些企業建立商業聯盟關系，保證價值的流動性。所以工業行業乃至工業互聯網建設急需一種跨平臺的分布式協作機制---關于分布式協作可以參看我上篇文章：《我們真的了解什么是區塊鏈嗎？重新理解區塊鏈商業價值》。

區塊鏈技術的優勢在于沒有第三方證明和擔保的前提下，實現工業信息的協作，這和工業互聯網目前急需解決的“連而不互”、“互聯不網”的問題形成優勢互補效應，利用區塊鏈技術實現工業互聯網平臺內部企業之間、平臺與平臺之間的信息互聯和商業協作是一種比較低成本的技術路徑。

區塊鏈同工業互聯網的融合探討

這些年，區塊鏈在實體行業的應用，常常是直接做加法。特別是1024后，很多地方政府相繼推出具有地方特色的區塊鏈項目，儼然區塊鏈已經進入品牌運營階段，而實際上區塊鏈技術在應用方向、商業模式、應用價值方面需要待討論和驗證的問題還很多，遠沒到品牌價值推廣階段。對于區塊鏈如何同工業互聯網平臺這樣集中化、平臺化的工業基礎設施集成和融合將是本文討論的重點。

聲音 | 北京郵電大學高志鵬：區塊鏈和工業互聯網將在多個領域實現融合發展:據中國網消息，11月9日，中國工業互聯網研究院 組織相關高校、研究機構、媒體和企業代表在京召開了“工業互聯網+區塊鏈”專家企業家媒體座談會。北京郵電大學高志鵬教授就“區塊鏈是什么？”這個問題，從技術、模式、創新等角度進行了解讀。高教授認為區塊鏈技術是非對稱加密、分布式計算、哈希指針、默克爾樹、數字簽名等技術的集成，具有去中心、去信任、交易透明、節點匿名、不可篡改、可追溯的特點，在存證、金融、供應鏈等領域具有很好的應用前景。但區塊鏈技術也存在數據處理速度低效、數據安全性不足、跨鏈協同難、監管缺乏等不足之處。未來，區塊鏈和工業互聯網將在標識解析、協同制造、供應鏈金融、邊云協同、行業創新應用等多個領域實現融合發展。[2019/11/10]

應用重點將是創新、融合和可信

區塊鏈產業應用不應該是簡單加法，不是技術的直接嵌入，而是要做乘法，要做商業模式升級；區塊鏈的產業應用重點應該是產業創新、融合和營造可信商業協作環境。

產業創新層面：區塊鏈技術的應用賽道不應該是在和工業集約化、中心化和平臺化系統PK效率和速度上，而是應該著眼于通過區塊鏈分布式可信協作機制，實現市場供給側和消費側、垂直和橫向產業鏈間的新商業模式、新產品、新業態的創新上。例如：制造業模塊化和服務化；制造業定制化等。

產業融合層面：在進入互聯網時代后，特別是最近10年的移動互聯網的蓬勃發展，呈現產業或同一產業不同行業相互滲透、相互交叉、相互融合的趨勢。形成以第五產業知識產業為主導，第一產業農業為基礎，第二產業工業為中介，第三產業服務業為核心，第四產業信息業為配套的產業融合新局面。例如：摩拜和ofo等共享單車服務，直接滲透到自行車設計和制造；消費品質量溯源可追溯到原材料的制造或種植等。利用區塊鏈技術天然的融合性優勢可在異構、標準不統一、核心分散的多產業間形成商業融合環境。

可信商業協作環境層面：目前在工業領域依然是以訂單驅動為主的被動制造模式，而要實現需求驅動的主動制造模式，要求工業企業具備面向客戶的前置需求感知能力，而建立可信的商業協作至關重要。利用區塊鏈技術分布式交易真實性驗證機制，可在分散的商業協作網絡中，保障交易數據的前后一致性和防篡改，營造可信真實商業協作基礎，從而保障實現需求驅動的制造業新模式。

聲音 | 工業互聯網研究院院長：將快速推進區塊鏈等技術的創新應用:據經濟參考報4月7日報道，中國工業互聯網研究院院長徐曉蘭近日表示，工業互聯網是互聯網、大數據、人工智能等新一代網絡信息技術與制造業深度融合的產物，下一步還將快速推進5G、邊緣計算、增強/虛擬現實、區塊鏈等新興前沿技術在工業領域的創新應用，有效支撐制造企業實現基于智能化決策的生產效率提升、質量水平改進、工藝流程優化、生產能耗降低和原材料供應協同。[2019/4/7]

“制造企業獨立建設電商平臺的失敗案例遠遠大于成功案例，說明：分布式商業協作優于中心化控制”。

區塊鏈與工業互聯網平臺技術融合

區塊鏈技術從誕生起，就是分布式、去中心化的應用代表。而工業互聯網平臺則是云計算、大數據、AI、IoT等互聯網技術，與工業信息化技術的一種中心化集成體系。區塊鏈和其他互聯網技術最大的不同是，自身并不是一種單一技術，區塊鏈本質上已經是一種由多技術集成的分布式應用平臺。所以兩者的技術融合，更像兩種不同集成平臺的兼容和調和。

通過下圖我們可以了解工業互聯網平臺的四層架構情況，區塊鏈與工業互聯網平臺的集成也不是簡單的區塊鏈嵌入工業互聯網的某個分層，而是需要充分理解區塊鏈分布式集成框架的技術組成屬性，將區塊鏈的分層技術與工業互聯網平臺的四層架構充分融合。

來源：工業互聯網平臺白皮書2019

工業互聯網平臺邊緣層融合：通過基于工業互聯網邊緣層設備的接入，可以高效、便捷地解決區塊鏈入鏈設備數據的協議適配難和數據實時性問題。在工業智能物聯設備、傳感器、DCS、PLC等設備中，通過集成區塊鏈的SDK、API，實現物聯設備的輕節點，應該支持設備直接接入和邊緣服務器輕節點接入兩種邊緣層融合模式。

工業互聯網平臺IaaS層融合：利用工業互聯網云平臺主機虛擬化、彈性伸縮、高可用、負載均衡、資源利用率高、易維護的優勢，將區塊鏈底層網絡、存儲和計算需求部署到IaaS層，穩定、高效地實現區塊鏈的底層技術需求。例如：區塊鏈的虛擬機、數據庫、P2P網絡傳輸、多鏈交互和跨鏈都可以基于IaaS層的基礎設施進行融合性集成。

聲音 | 中國工業互聯網研究院：將利用區塊鏈等技術培育新業態:據工業電器網官博消息，中國工業互聯網研究院在回答“為進一步推動我國工業互聯網創新發展，有哪幾項任務較為迫切”一問時表示，要著力打造工業互聯網國家級創新體系，積極探索5G、邊緣計算、深度學習、增強/虛擬現實、區塊鏈等新興前沿技術在工業互聯網的創新應用，加快培育新業態、新模式。[2019/3/6]

工業互聯網平臺層融合：利用工業互聯網平臺層服務化優勢，將加密算法、共識算法、區塊管理、節點管理、數據安全處理、智能合約、數字身份、交易、存證、分布式賬本應用和分布式CA、運維和監控等區塊鏈基礎應用能力封裝為平臺PaaS服務，低成本地實現BaaS化的區塊鏈應用，提供給產業鏈上下游企業快速集成。

工業互聯網應用層融合：利用工業互聯網平臺應用層能力開放優勢，提供標識防偽、產品溯源、生產品控、質檢管理、采購、質量信用、物流、售后、保險、金融和行業監管等分布式的區塊鏈行業應用，除了提供一套完整的原生消費端、生產流通端、平臺管理端和行業監管端工業APP以外，還通過集成開放環境，SDK和API將區塊鏈業務能力服務開放，讓更多的開發者和企業實現更加廣泛的應用場景。

以上技術集成方式，并不限于完整的工業互聯網四層架構融合，而是根據行業和應用場景實際情況選擇。

區塊鏈與工業互聯網應用集成將是兼容、調和，而非替代

由于區塊鏈并不是單一技術，而是基于加密學、分布式共識、點對點通信、鏈式數據結構、博弈論等基礎技術或科學之上的融合創新應用，本質是一種應用層融合技術，因此，區塊鏈的應用可在跨網絡、平臺、操作系統間靈活部署。在工業互聯網領域，同工業互聯網平臺一定是低耦合、兼容性和系統調和性的融合，可以在平臺內企業間、工業互聯網平臺與平臺間、邊緣計算節點間嘗試區塊鏈技術的融合性嵌入。

工業互聯網平臺內企業間的互聯：工業互聯網平臺內的相關企業可以在平臺內申請加入核心工業數據安全可信共享網絡，平臺為每家企業分配虛擬節點，虛擬節點可采用平臺的IaaS層管理方式實現擴容和橫向擴展。企業之間的點對點的數據交易和共享，由平臺內的區塊鏈網絡實現。

動態 | 阿里云IoT區塊鏈方案助力supET工業互聯網平臺斬獲大獎:據cloud.idcquan報道，在烏鎮舉辦的第五屆世界互聯網大會上，融合了物聯網與區塊鏈技術的supET工業互聯網平臺，獲選世界互聯網領先科技成果，也是唯一獲獎的工業互聯網平臺。其中阿里云IoT的區塊鏈方案為supET項目提供工業設備認證、產品質量追溯和供應鏈管理服務三大類場景應用。

投資有風險，入市須謹慎。

本資訊不作為投資理財建議。[2018/11/13]

這種方式改造難度低，節點由云平臺統一管理，維護成本低，平臺主動性強，但數據互聯只在平臺內有效。見下圖：

平臺內、企業間集成互聯

工業互聯網平臺之間的互聯：工業互聯網平臺之間可采用各自部署區塊鏈節點，組建跨平臺的工業數據互聯聯盟，利用區塊鏈技術充分打通平臺壁壘，形成跨界商業合作新模式。各平臺自行管理區塊鏈共識節點，準入和退出由聯盟平臺投票決策。該模式適合解決平臺與平臺的“數據孤島”的場景，但組網的難度較大，各平臺有各自的業務訴求，短時間內很難達成共識，需要有新商業模式的誕生，激發企業和平臺的主動性。見下圖：

工業互聯網平臺間集成互聯

邊緣計算節點之間的互聯：?大型工業企業集團、產業鏈聯盟企業可以通過在邊緣計算節點部署本地的區塊鏈節點，靈活搭建基于生產設備操作層面的生產協作的可信區塊鏈網絡，形成跨企業、廠區、生產線自動化協作融合能力。該方式適合擁有多子公司、多廠區和生產線的大型工業集團內部開展生產設備數據的直接共享和流程協作，但該模式要重視數據和設備的安全控制。見下圖：

邊緣技術節點間集成互聯

區塊鏈技術在分布式環境下具有的數據安全協作，可信協作環境搭建和應用層靈活部署的優勢，對工業互聯網的推廣和發展都有積極促進和優勢互補的作用。特別是為工業企業的跨企業、跨平臺和跨產業鏈的合作提供了信任集成框架，為工業企業創造和發現新商業模式提供了契機。

區塊鏈在工業領域的應用場景

區塊鏈如何解決具體的工業領域的問題，產生具有實際商業價值的應用案例，是目前眾多從業者共同研究的方向，這里我僅提供一些本人的研究領域供大家參考。

區塊鏈機理模型共享：

工業互聯網平臺層的機理模型、數據模型、業務模型，如：資產管理模型、產品研發設計模型、過程管控模型、運維模型、工藝模型、資源配置模型等的建立需要大范圍采集多家企業、多個生產線和大量生產設備基礎數據才能積累和沉淀。一方面，出于企業核心生產數據上傳平臺的安全性、機密敏感性的考慮，目前在通用工業互聯網平臺中，大多數企業并不希望將核心數據上傳到平臺層；而另一方面，大家也看到機理模型、數據模型、業務模型的沉淀和運用，對優化工業制造、物流、工藝改進、資源配置、品控等方面有極大優勢和必要性。這就要求工業互聯網架構中需要一種可以實現分布式模型計算和機器學習的網絡結構，再以模型數據共享計費和激勵體系，鼓勵多方參與者共同構建工業機理模型。

區塊鏈安全認證：

在美國《2016-2045年新興科技趨勢報告》中指出，到2045年，最保守的預測認為，將會有超過1000億的設備連接在互聯網上，這些設備包括了移動設備、可穿戴設備、家用電器、醫療設備、工業探測器、監控攝像頭、汽車，以及服裝等。目前隨著國內工業互聯網進一步發展和演進，大量工業智能化設備，如：傳感器、DCS/PLC、網關、I/O模塊、邊緣服務器、微數據中心都需要接入工業互聯網平臺。但同時也帶來生產設備雙向安全保障的問題，特別是基于DCS/PLC的生產線控制器一旦出現網絡安全問題，將給企業帶來不可估量的損失。

采用基于區塊鏈技術的分布式數字身份認證體系，將邊緣計算中心作為企業、人和設備接入的認證和安全校驗節點，可實現人與設備、設備與設備、服務器與服務器之間的雙向身份驗證，大大降低邊緣層接口數據泄露和設備控制的安全隱患，同時還可以實現基于工業互聯網PaaS層工業數據加密存儲需求，實現數據私有化訪問。

區塊鏈工業產品流通數據融通：

利用區塊鏈技術的交易透明性、數據防篡改、信息分布式一致的特性和智能合約在網內自證自恰的應用優勢，依托于工業互聯網平臺構建平臺內制造企業、物流企業、稅務部門、交通部門、銀行、渠道商和客戶等產業鏈參與方分布式的產、銷、用的數據融通應用。實現產品品控證明、資金支付證明、票據真實性證明、供應鏈流轉證明、渠道銷售證明、客戶使用證明等安全可信的價值鏈傳遞網絡，是目前核心制造企業應用區塊鏈技術的主要應用方向之一。

區塊鏈生產線品控：

目前區塊鏈技術在農產品溯源，供應鏈溯源等方面的運用已經比較成熟，利用區塊鏈數據防篡改的特性，建立商品的生產、流通和消費的真實性驗證網絡，有效提高商品的品牌價值。而區塊鏈技術運用在制造業的質檢協作效率優化、產品質量控制和降低故障率等方面也都有很強的內在需求，特別是在工廠分布式的生產和質檢環境中有效建立質量可信評估網絡是一件非常困難的事情。

通過工廠邊緣計算中心嵌入區塊鏈分布式計算節點，可不用對生產數據全量上傳的前提下，實現各項運維、品控指標的分布式競選，為多生產線、多廠區和多企業的最優質量優化提供實時、動態的數據支撐。通過區塊鏈技術數據防篡改特性，提供產品質量故障、事故等數據無隱瞞、透明化的生產告警，建立責任界定和定損索賠的自動化機制。一條生產線的品控問題可通過區塊鏈節點自動化、防篡改地向產業鏈上下游企業和監管節點實時同步，同時可按照需求向其他生產線廣播告警。基于區塊鏈的品控告警機制，可實現低延遲、自動化、低成本和防篡改的高質量生產和安全運維。

當然工業領域的零配件和產品質量溯源要比供應鏈的商品溯源復雜很多，目前區塊鏈技術在工業產品質量溯源方面還處于初步探索階段，有部分大型制造企業正在局部工廠和生產線試點類似方案。

區塊鏈制造業服務化：

美國PearsonElectronics是高精度寬帶電流互感器的鼻祖和領先制造商，長期以來一直被認為是高精度寬帶電流互感器設計和制造的市場領導者，目前正在嘗試一種新的技術，利用物聯網和區塊鏈的技術訪問機器內部的數據，記錄機器輸出并計算交易和付款。工廠企業可以任意使用各種立箱機、封口機和碼垛機等，而不需要花大筆資金購買這些設備，只需要為產品的制造服務付費即可。

在國內，工廠生產線升級大部分是從設備商那里購買設備，然后進行組裝、調試和應用，工廠企業必須承擔設備投資的所有風險。但對于急需生產線機器又沒有獲得資金的公司來說，直接購買設備無疑有很大的困難，而且即使成功購買設備完成了對生產線的升級，也不能保證機器時刻有生產任務，一旦機器處于閑置，必然造成了廠家的生產力浪費。所以，如何在需要使用設備時能方便快速地獲取生產力，在設備空閑時又能將設備提供給其他工廠使用，成了提高工廠企業生產效率的一個重要問題。而使用基于區塊鏈的生產線租賃是一種理想的解決方式，區塊鏈是一種安全且防篡改的分布式記賬技術，在租賃設備記賬方面可以產生重要的意義，機器廠商將可以依此實現生產線的智能租賃。它消除了機器的前期費用，制造商可以將資金投入其它可以改善運營的地方，例如新產品開發等，使得其業務更加靈活，在行業中創造更大的競爭優勢。

總結：

目前區塊鏈作為一項新興技術，在國家產業規劃層面得到高度重視，我也有幸參與其中，特別是我參與的《2020?年工業互聯網創新發展工程——基于區塊鏈的工業產品防偽溯源平臺》項目也得到工信部專項扶持。可以說，區塊鏈技術在工業領域的應用方興未艾，還需要更多的人員投入、領域研究和應用。希望區塊鏈徹底擺脫“高級黑、低級紅”的困局，任何過度夸大區塊鏈價值，且不解決行業具體問題的現象，無疑都是區塊鏈健康發展的最大阻礙，談區塊鏈不談行業問題，則是“空中樓閣”。希望本文能為區塊鏈的行業應用提供一點思路。

參考文獻：

Gartner2019年工業互聯網平臺魔力象限

李燕.工業互聯網平臺發展的制約因素與推進策略?REFORM1003-7543(2019)10-0035-10.

熊鴻儒.我國數字經濟發展中的平臺壟斷及其治理策略?REFORM1003-7543(2019)07-0052-10.

工業互聯網產業聯盟工業互聯網平臺白皮書

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