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    区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

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    • 编辑导语:工业互联网是全球工业系统与高级盘算、剖析、感应手艺以及互联网毗邻融合的一种效果,本文作者剖析了区块链的手艺优势,总结了未来三年的工业互联网应该若何行使区块链手艺为实现中国制造2025提供创新解决方案。

      区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

      2021年1月13日,工业和信息化部对外公布了关于印发《工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)》的通知[1],这是继2018年公布《工业互联网生长行动设计(2018-2020年)》以来,又一个工业互联网三年设计。

      是我国周全实现中国制造2025历程中承上启下的要害性行动设计,也是深入贯彻落实党的十九大精神,深化“互联网+先进制造业”的详细行动。

      工业互联网是通过构建网络、平台、平安三大功效系统,打造人、机、物周全互联的新型网络基础设施,形成智能化生长的新业态和新模式,是推进制造强国和网络强国建设的主要基础[2]

      工业互联网生长工程在已往三年中(起步生长期),动员总投资近700亿元,遴选4个国家级工业互联网产业树模基地和258个试点树模项目,打造了一批高水平的公共服务平台,培育了一批龙头企业和解决方案供应商。

      网络基础、平台中枢、数据要素、平安保障作用进一步展现,工业互联网新型基础设施不停夯实,新模式新业态创新活跃,产业生态不停壮大,各地方、产业各界共识不停凝聚,努力性不停提升,为下一步生长打下坚实基础。

      本文通过剖析区块链手艺优势,以及在工业互联网创新生长行动设计中的重点义务,从“创新、融合、可信”角度,重点总结了未来三年的工业互联网创新生长行动中,若何充分行使区块链手艺的产业分布式协同优势,挖掘优化生产关系潜能,为实现中国制造2025提供创新解决方案。

      一、工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)关注重点

      工业互联网创新生长未来三年的行动设计中,着力解决工业互联网生长中的深层次难点、痛点问题,推动产业数字化,动员数字产业化。

      提出了在:基础设施建设、深化融合应用、强化手艺创新、壮大产业生态、提升平安保障水平五个主要方面,11项重点行动和10大重点工程设计[3]。它们划分是:

      1. 新型基础设施建设

      在新型基础设施方面,继续推进工业互联网平台化的互联互通,重点打造5G毗邻工厂样板;努力推进工业互联网标识剖析系统从顶层基础设施和尺度建设,到底层标识剖析应用生长。

      重点建设二级节点、企业节点和递归节点;继续推进工业互联网平台化建设,打造具备行业、区域和综合服务平台;推动数据按区域或行业的多中央化生长,实现区域级、中央级的数据协同共享。

      2. 深化融合应用

      在融合应用方面,推进工业互联网在智能制造、网络协同、个性化定制、制造业服务化、柔性化生产和数字化治理等新模式和新业态的创新。加速生长产业大中小融通、123产业融通,实现基于周全跨企业、行业、平台和产业的数字化协同保障。

      3. 强化手艺创新

      在手艺创新方面,重点强化要害基础性手艺和卡脖子手艺的软硬件研发,推动手艺产物化和手艺融合化生长;深化基础设施尺度、手艺尺度、应用尺度和评估尺度等系统化尺度化制订,占领手艺发言权和制高点。

      4. 壮大产业生态

      在壮大产业生态方面,通过继续培育产业龙头、小巨人企业,用主体协作动员产业可连续、健康生长;连续打造产业生态圈,行使产业集群、产业基地的树模和规模效应,在区域构建多边、开放、包容的政商环境,激励区域产业在新模式新业态方面优先试行。

      5. 提升平安保障

      在提升平安保障方面,推进工业互联网平安监测评估,完善网络平安分类分级治理制度,打造“两库一机制”,即:国家工业互联网平安漏洞库,基础资源库和健全完善监测预警、信息共享、协同处置等闭环事情机制。

      见下图:

      区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

      2021-2023创新生长行动设计重点示意

      二、区块链在工业互联网生长中的显性角色

      接下来,我们把目光重新聚焦到区块链来,在本次《工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)》中直接包罗区块链内容的共有5处、7个要害字匹配,划分是:

      • 完善标识剖析系统建设中的“完善标识剖析系统建设。建设兼容开放、服务全球的标识剖析服务系统,推动标识剖析与区块链、大数据等手艺融合创新,提升数据综合服务能力,增强对域名等网络基础资源的支持能力”。
      • 专栏2工业互联网标识剖析系统增强工程中的“构建基于标识剖析的区块链基础设施,支持各地部署不少于20个融合节点,提供基于区块链的标识资源分配、 治理、互操作等基础服务”。
      • 平台系统壮大行动中的“提升平台手艺供应质量。增强平台装备接入、知识 沉淀、应用开发等支持能力。突破研发、生产、治理等基础 工业软件,加速已有工业软件云化迁徙,形成笼罩工业全流程的微服务资源池。推动基础工艺、控制方式、运行机理等 工业知识的软件化、模子化,加速工业机理模子、知识图谱 建设。深化“平台+5G”“平台+人工智能”“平台+区块链”等手艺 融合应用能力。”
      • 新型模式培育行动中的拓展服务化延伸。支持装备制造企业搭建产物互联网络与服务平台,开展基于数字孪生、人工智能、区块链等手艺的产物模子构建与数据剖析,打造装备展望性维护、装备能效优化、产物衍生服务等模式”。
      • 手艺能力提升行动中的“突破新型要害手艺与产物。支持领先企业加速网络、 标识、平台与平安的要害手艺与产物研发。推动边缘盘算、 数字孪生、区块链等与工业互联网的融合手艺研究,增强融合产物及其解决方案的测试验证和商业化推广”。

      通过与2018-2020行动设计对比(2018-2020行动设计中区块链只泛起1处、1个要害字匹配)不难发现,在上一个行动设计中区块链只是作为一种新型前沿手艺,仅泛起在焦点手艺尺度突破中,而现在区块链手艺已经在作为工业互联网融合性应用在手艺型产物、平台、新模式、标识剖析应用普遍泛起,主要性已不可同日而语。

      接下来我将重点剖析区块链在行动设计中的详细义务:

      1、区块链与工业互联网标识剖析

      工业互联网的应用焦点是通过对人、机、物周全毗邻,变化传统制造模式、生产组织方式和产业形态。

      这里的人、机、物周全毗邻,除了网络互联互通基础设施外,最主要的就是标识剖析系统,工业互联网标识剖析系统无论是已往三年照样未来三年一直是行动设计的重中之重。

      现在标识剖析系统主要分为:经典DNS系统、DNS改良型和刷新路径系统,现在我国工业互联网标识剖析系统接纳基于刷新路径系统的DOA手艺为焦点、兼容Handle、OID、Ecode、GS1等主流标识手艺的融合型方案,其架构由国际根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点和递归节点等要素组成[4]

      现在,我国工业互联网标识剖析的北京、上海、广州、武汉、重庆五大国家顶级节点稳固运行,南京、贵阳两个灾备节点启动建设,上线运行二级节点达93个,笼罩22个省级行政区、包罗船舶、集装箱、汽车、石化、食物、医疗器械等33个行业,接入企业突破1万家,标识注册量已超100亿。

      在2021-2023年行动设计中虽然提到了区块链的应用,但并未提供详细的应用路径。我们可以这样明白区块链和工业互联网标识剖析系统的关系:基于分布式账本手艺的标识剖析和基于标识剖析的区块链应用。

      1)基于分布式账本手艺的标识剖析

      现在国内外关于标识剖析研究才刚刚起步,国际尺度组织相关尺度也出现多条手艺路径并进的征象。

      我国工业互联网标识剖析系统接纳基于DOA手艺为焦点的兼容方案,由国际根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点和递归节点组成,划分兼容以Handle为代表的二级剖析架构、以DNS为基础的传统或改良型树形剖析架构。

      同时国际上也在研究基于区块链去中央化的剖析系统,例如:W3C 的Decentralized Identifiers (DIDs) v1.0就是接纳类似区块链分布式账本、Hash算法和非对称加密系统,目的是确立一种去中央化的标识建立、剖析和应用的网络,通过数字签名手艺保证剖析数据的平安性,实现不依赖某个中央节点的全网标识唯一剖析[6]

      但完全去中央化的标识剖析系统对现在工业互联网建设和市场监督治理都提出了不小的挑战,以是可以将区块链分布式一致性和密码学验证优势应用在工业互联网标识二级节点或者企业节点集群中,确立基于分布式账本的标识注册、同步、剖析的扁平化区块链网络。特别是针对供应链网络中人、企业、装备、产物的联动标识剖析和跨行业、跨企业一次性标识剖析。

      见下图:

      区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

      基于区块链标识剖析示意图

      2)基于标识剖析的区块链行业应用

      工业互联网标识剖析的作用在于对产物生产、流通、消费、接纳等环节的全生命周期和基于产物的加工、组装、分装等生产要素,实现基于工具化的全球唯一标识识别治理。工业互联网标识是生产要素的身份证,也是打造高质量生长供应链和平安消费市场的条件。

      就像互联网IP地址一样,虽然通过DNS的域名剖析,可唯一剖析出该IP地址,但无法识别此地址的真实用途。

      工业互联网标识剖析系统也只能证实生产要素以什么名义注册,却无法深入认证该要素的真伪、信用、质量、评价等营业视图。以是从某种角度上看,基于标识剖析的区块链行业应用比基于区块链的标识剖析更急需。

      区块链可作为工业互联网标识到工业APP之间的毗邻纽带,实现生产要素识别到认证的高可信网络,例如:航天信息承建的工信部2020 年工业互联网创新生长工程:“基于区块链的工业产物防伪溯源平台”本质上就是一种基于工业互联网标识的区块链行业应用。

      见下图:

      区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

      基于标识剖析的区块链行业应用

      2. 区块链与工业互联网平台融合

      “平台+区块链”的融合应用,本质是平台集约化手艺和区块链分布式手艺的融合应用,也是现在我们讨论行使区块链手艺解决工业互联网“连而不互”和“互联不网”问题的主要偏向。

      “连而不互”和“互联不网”是形容在工业产业链中,缺少垂直和横向产业的信息共享和交互,工业互联网平台的建设很容易成为各个平台企业独自为战的“信息孤岛”缺少垂直和横向产业的信息共享和交互,工业互联网平台的建设很容易成为各个平台企业独自为战的“信息孤岛” [7][8]

      我国现在各类型工业工业互联网平台数目总计已有数百家之多,具有一定区域、行业影响力的平台数目跨越了50多家,而这50多家平台主要由传统工业手艺解决方案企业转型和大型制造企业内部孵化而来。

      它们都有配合的优劣势,即:依托原有工业制造两化领域方面的系统沉淀,可快速导入已有客户资源和应用;但也由于这些平台缺乏互联网基因,在产业链生态搭建,形成垂直产业链和跨行业企业协作方面乏善可陈。

      区块链与工业互联网平台的融合应该是兼容、和谐,而非替换。由于区块链本质是一种融合性手艺,是基于加密学、分布式共识、点对点通讯、链式数据结构、博弈论等基础手艺或理论上的融合,并可在跨网络、平台、操作系统间天真部署。

      融合点可以是:

      • 工业互联网平台边缘层融合:通过基于工业互联网边缘层装备的接入,可以高效、便捷地解决区块链入链装备数据的协议适配难和数据实时性问题。在工业智能物联装备、传感器、DCS、PLC等装备中,通过集成区块链的SDK、API,实现物联装备的轻节点。
      • 工业互联网平台IaaS层融合:行使工业互联网云平台主机虚拟化、弹性伸缩、高可用、负载平衡、资源行使率高、易维护的优势,将区块链底层网络、存储和盘算需求部署到IaaS层,稳固、高效地实现区块链的底层手艺需求。
      • 工业互联网平台PaaS层融合:行使工业互联网平台层服务化优势,将加密算法、共识算法、区块治理、节点治理、数据平安处置、智能合约、数字身份、买卖、存证、分布式账本应用和分布式CA、运维和监控等区块链基础应用能力封装为平台PaaS服务,低成本地实现BaaS化的区块链应用,提供应产业链上下游企业快速集成。
      • 工业互联网平台SaaS层融合:行使工业互联网平台应用层能力开放优势,提供标识防伪、产物溯源、生产物控、质检治理、采购、质量信用、物流、售后、保险、金融和行业羁系等分布式的区块链行业应用。

      3. 基于区块链的融合性手艺和产物创新

      区块链是手艺照样产物,一直以来业界都有不小的争议。

      中本聪在“Bitcoin- A Peer-to-Peer Electronic Cash System”论文中先容的比特币,并未提及“Block Chain”一词(只提到了block和chain of hash-based proof-of-work),更未对“Block Chain”给出相关界说,中本聪更多的是先容了一种平安的点对点电子现金支付方案或产物。

      很难说区块链是某种手艺,更多的具备分布式证实特征的可信买卖网络,这里的分布式的证实凭据共识协议差别可分为:间接证实和直接证实,而产业应用推荐接纳的同盟链共识协议(Raft、PBFT)一样平常是直接证实。

      以是我更愿意把区块链看为是一种产物,通过融合了共识算法、数据结构、密码学、P2P传输和博弈论等手艺和理论的分布式协作方案或产物。

      而以比特币为代表的数字钱币的点对点买卖从本质上就是一种去中央化的多方平安协作历程。因此,区块链在工业互联网创新生长的融合性手艺和产物,主要关注具备分布式协作需求的场景。

      例如:在产物供应、生产、流通、消费环节中,跨企业、跨平台、跨行业的分布式供应链异构协作场景。

      见下图:

      区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

      在分布式协作机制中,共识协议已经被分布式地部署在协作方内(故上图用虚线示意),虽然依然存在协调事情,但已经没有中央化的协调系统了。

      点对点的买卖,需要用分布式共识协议保障平安可靠的协调事情,还要密码学控制多方状态,分布式的协作更关注状态一致性,而非流程和事务一致性。

      具备创新性、融合性的分布式协作场景需要具备如下几个特点:

      • 可实现商业协作在时间、空间的动态一致性和继承性证实;
      • 可实现天真的商业规则和交织销售协作能力;
      • 可在控制权涣散的实体间确立基于“原子主义”的可信买卖环境;
      • 可提高商业协作创新的整体网络效能;
      • 在原子主义的协作环境下,更有利于珍爱商业秘密和个人隐私;
      • 可降低自律性、夹杂羁系的监测、羁系成本。

      4. 区块链与工业互联网新模式

      传统制造业模式是以产物研发驱动的商业模式,产物研发、制造、销售、售后历程被传统供应链阻隔为相对自力的环节,传统供应链中产物供应、制造、流通和销售虽然实现了价值交流但并未实现价值通报。

      例如:企业制造的产物,企业并不体贴被谁购买了,使用情况若何?而工业互联网新模式是以需求和订单驱动,普遍以为行使互联网手艺构建产物供应侧与消费侧融通,是未来产业升级的新模式。

      智能化制造、网络化协同、个性化定制、服务化延伸、柔性化生产,数字化治理等场景,则被以为是工业互联网新模式的重点偏向。

      • 从宏观上看,区块链具有优化生产关系,构建可信买卖网络的优势,有利于传统制造业产业链向消费市场延伸和跨行业协同;
      • 从微旁观,区块链手艺在分布式记账、数据防窜改、分布式状态一致性方面的手艺特征,对网络化协同、制造业服务化、柔性生产方面具备应用优势。区块链虽然不是解决数据通报和汇聚效率问题的最优方式,但却是确立新型自主、共享、协作型商业模式的有用手艺路径。

      1)新模式一:区块链手艺助力制造业服务化

      制造业服务化通常有两个层面的明白,一个是制造中心投入的服务化;一个是制造业产出的服务化。

      但无论在OECD(经济合作与生长组织)的制造投入产出样本数据中显示,制造业中心投入泛起服务化趋势,照样像IBM和GE这样的全球巨头的产出服务性收入占比已经跨越一半,都预示全球制造业的服务化是已是大势所趋。

      区块链手艺可以在分布式的数据环境下确立可信买卖网络,这一优势在金融服务化已经充分体现。

      制造业相比金融行业具备更涣散的产业链,例如:一辆汽车大约有三万多个零部件,至少由几百家供应商组成。区块链公然透明的记账模式在涣散的差别谋划实体间,确立可信的服务化收费模式,提供了基础环境。

      2)新模式二:区块链手艺助力构建智能制造产业生态圈

      行使区块链手艺在同盟内的数据透明,买卖可信、数据平安方面的优势。

      通过分布式节点,团结装备制造企业、通讯装备制造商、电子信息制造商,软件服务企业、工业自动化公司、系统集成企业、科研院所,ICT运营商,金融和保险服务机构等,确立跨行业的涵盖手艺研发、产物制造、手艺服务、系统集成和金融服务等功效在内的智能制造产业生态圈,制止企业陷入单打独斗的逆境,为我国智能制造产业升级,提供平安可信的营商环境。

      3)新模式三:区块链手艺助力构建协同协作型生产环境

      就现在工业自动化生产线来讲,已经可以通过生产线和厂区的边缘盘算中央实现生产线内的装备协同。但在生产线之间、厂区之间、上下游企业之间的实时协同就需要更天真和低成本的协同网络。

      通过在区块链应用层构建供应链、生产线、质检、售后、运维等环节的营业流程和数据模子,行使分布式义务协同节点,将营业流程和数据模子的状态在全网实时更新和同步,从而实现跨生产线、厂区和上下游企业的生产协同。

      三、区块链在工业互联网生长中的协同角色

      在《工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)》中除了以上直接提及的区块链显性应用场景外,还涉及供应链协同、平台协同、数据协同、产业协同和网络化协一致生长行动设计,实在从区块链协同特征的角度看,笔者以为区块链在更长的产业链协同和“123”产业融合层面更具创新意义。

      在《工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)》中,涉及“协同”一词的共有11处、18个要害字匹配。可见在未来三年的工业互联网生长中对协同的重视。

      产业协同凭据介入方差别可分为:内部单一协同和外部多方协同。

      内部单一协同指对单一谋划实体内部开展基于流程的强相关协作和事务的一致性同步;外部多方协同则是指在多个谋划实体间开展基于状态的弱相关协作和一致性同步。

      另外,凭据协同内容差别还可分为:流程协同、无状态协同和状态协同。

      流程协同指行使流程/规则预界说、义务自动同步、信息强一致性特点,确立基于自动化流程推进的连续协同机制,企业常用的ERP、OA、CRM等系统都属于流程协同;无状态协同则是接纳异步、接口尺度化方式的一次性协同机制,现在大多数的产物交接都属于无状态协同;状态协同是围绕多协同方抽象后状态机制实现可连续同步保障。

      而在工业产业链中,又具有链条长、环节多、涉及企业或平台庞大、多方营业目的不一致等特点。若是接纳流程协同就必然会需要基于一个中央化的第三方企业或平台,统一产业链所有的营业流程和规则,这显然不现实。

      现实中,工业产业链中的资源供应、产物制造、产物流通和销售的多环节协同中往往都接纳“无状态协同”机制,即:行使物流、订单等票据交接实现一次性价值交流,而并未连续关注产物或订单状态。

      例如:生产企业通过供应链将产物流通到销售企业中,最后到达消费者,依托的是产物一次性的价值交流,生产企业无法获取产物最终的使用体验状态。

      行使区块链状态一致性同步机制则可在“123”产业融合、产物供应链、商品供应链之间和多方谋划实体之间确立高可信的状态一致性维护机制;依托区块链防窜改的数据结构和时间序列,可将传统供应链系统中的价值交流转变为价值通报;确立供应到消费端到端产业协同场景。

      见下图:

      区块链促进工业互联网创新生长(2021-2023)

      产业协同示意图

      四、总结

      现在,工业互联网创新生长已进入快速生长阶段,在深化新型基础设施建设、生长新模式新业态、实现123产业融通、要害手艺创新、搭建产业生态生长环境和加固平安保障等方面提出了全新要求。

      其中,区块链作为一种公布式协同框架,可充分发挥其在网络对等、平台互信、数据校验与证实星散、状态协一致方面的优势,促进工业互联网创新生长。

      区块链的应用价值研究现在还处于初期,在协同动力、模子协议化、状态密码化方面还有待更深入的研究,信赖随着更多学界、产业界同伙的通力合作,挖掘区块链相关手艺在分布式产业结构融合、协同方面的伟大潜能,把区块链作为工业互联网平台化、集约化的网络协调器,为周全实现中国制造2025提供基础性保障。

      参考文献:

      • 工业和信息化部 工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2021-01/13/content_5579519.htm
      • 国务院关于深化“互联网+先进制造业”生长工业互联网的指导意见http://www.gov.cn/zhengce/content/2017-11/27/content_5242582.htm
      • 《工业互联网创新生长行动设计(2021-2023年)》解读 http://www.gov.cn/zhengce/2021-02/18/content_5587565.htm
      • 国家工业信息平安生长研究中央和工业信息平安产业生长同盟 工业互联网标识剖析平安白皮书(2020)
      • 工业互联网产业同盟和中国通讯尺度化协会 工业互联网标识剖析尺度化白皮书(2020)
      • W3C Decentralized Identifiers (DIDs) v1.0 https://www.w3.org/TR/did-core/
      • 李燕.工业互联网平台生长的制约因素与推进计谋[J].改造,2019(10):35-44.
      • 熊鸿儒.我国数字经济生长中的平台垄断及其治理计谋[J].改造,2019(07):52-61.

      #专栏作家#

      黄锐,人人都是产物司理专栏作家。高级系统架构设计师、资深产物司理、多家大型互联网公司照料,金融机构、高校客座研究员。主要关注新零售、工业互联网、金融科技和区块链行业应用版块,善于产物或系统整体性设计和设计。

      本文原创公布于人人都是产物司理,未经许可,克制转载

      题图来自 Unsplash,基于 CC0 协议

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