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工业区块链 应用指南 2020年8月 工业区块链应用指南 工业区块链 应用指南 声明 本报告所载的材料和信息，包括但不限于文本、图片、数据、观点、 建议，不构成法律建议，也不应替代律师意见。本报告所有材料或内 容的知识产权归工业互联网产业联盟（AII）和可信区块链推进计划 （TBI）所有（注明是引自其他方的内容除外），并受法律保护。如 需转载，需联系本联盟并获得授权许可。未经授权许可，任何人不得 将报告的全部或部分内容以发布、转载、汇编、转让、出售等方式使 用，不得将报告的全部或部分内容通过网络方式传播，不得在任何公 开场合使用报告内相关描述及相关数据图表。违反上述声明者，本联 盟将追究其相关法律责任。 工业区块链 应用指南 组织单位： 可信区块链推进计划、工业互联网产业联盟 编写单位： （排名不分先后） 中国信息通信研究院、树根格致科技（湖南）有限公司、树根互联 技术有限公司、联想集团、杭州趣链科技有限公司、国网区块链科 技(北京)有限公司、贵州航天云网有限公司、远光软件股份有限公 司、智链万源（北京）数字科技有限公司、万向集团、北京金山云 网络技术有限公司、深圳前海益链网络科技有限公司、上海市工业 互联网协会、中国科学院上海高等研究院、中微汇链科技（上海） 有限公司、航天云网科技发展有限责任公司、重庆长安汽车股份有 限公司、上海聚均科技有限公司 编写组主要成员： （排名不分先后） 中国信息通信研究院：魏凯、张奕卉 树根格致科技（湖南）有限公司：龙文选、郭剑南 树根互联技术有限公司：陈柏良 联想集团：过晓冰、郑懿、陈飞飞 杭州趣链科技有限公司：陈晓丰、张璐 国网区块链科技(北京)有限公司：玄佳兴、王焕娟、彭嘉琦 贵州航天云网有限公司：杨灵运、严芸、张昌福 远光软件股份有限公司：鲁静、程晗蕾 智链万源（北京）数字科技有限公司：吴佳桐、董宁 万向集团：马吉军 北京金山云网络技术有限公司：朱江、韩鹏 深圳前海益链网络科技有限公司：吕伟康 上海市工业互联网协会：王旭琴、王云 中国科学院上海高等研究院：宁德军、郭佳程、王娜 中微汇链科技（上海）有限公司：董祥国 航天云网科技发展有限责任公司：黄羿清 重庆长安汽车股份有限公司：姚建丰、张永全 上海聚均科技有限公司：杨冬华 工业区块链 应用指南 2 前 言 2020年4月，工业互联网和区块链正式被纳入国家新型基础设施范 围，各地陆续出台与工业互联网、区块链相关的支持性政策文件，一方 面，工业互联网和区块链正不断渗透到实体经济的各个领域；另一方面， 二者创新融合的呼声也愈演愈烈。抓住工业互联网和区块链技术融合发展 的机遇，发挥工业互联网和区块链技术的特性和优势，让二者联合来解决 和处理更多现实中的问题，重铸信用价值。 作为工业全要素、全产业链、全价值链连接的枢纽，工业互联网目的 在于实现设备、企业、人、机构之间的可信互联。因此，对工业互联网中 数据要素的有效管理至关重要，这直接制约工业互联网中不同参与方之间 的可信协作。区块链，作为数字加密技术、网络技术、计算技术、可信共 享等多种信息技术交织融合的产物，正是面向数据要素管理的新一代信息 基础设施类技术。工业区块链即是将区块链技术运用工业互联网领域，为 工业互联网上数据交换共享、确权、确责以及海量设备接入认证与安全管 控等方面注入新的安全能力。 本应用指南面向工业产业界，通过剖析典型区块链应用案例示范经 验，分析区块链技术应用于工业互联网的原则目标，提炼工业区块链的整 体框架，梳理工业区块链应用实施方法与路径，目的是打造一套适用于我 国工业互联网发展的“上链”指南，为有意愿拥抱新技术的企业们提供一 定指引和参照。 工业区块链 应用指南 3 目录 一、区块链概述 4 （一）区块链概念 4 （二）区块链技术带来的机遇 5 二、工业互联网概述 6 （一）工业互联网的背景 6 （二）工业互联网体系架构 7 （三）工业互联网发展存在痛点 8 1.网络安全存在威胁 8 2.数据孤岛仍存在 8 3.数据无法自信任 8 4.无法执行高度细微化协同 8 三、工业区块链概述 9 （一）工业区块链内涵 9 （二）区块链对工业互联网发展带来的价值 9 1.多方共享可追溯，夯实信任基础 10 2.全程透明监控，保安全促生产 11 3.供应链流程升级，整体效率全面提升 12 4.产融间可信协同，助力制造业服务创新 13 5.规则代码化，打造信任网络 14 6.区域性协作平台，培育全新生态圈 15 （三）工业区块链应用目标 16 1.加强工业供应链协同能力 16 2.深化工业企业降本增效 16 3.提升工业产品质量水平 17 4.推动工业企业数据安全共享 17 5.构建工业互联网基础设施 17 （四）工业区块链应用原则 18 1.总体原则 18 2.设计原则 19 3.业务应用原则 19 4.运行监控原则 20 四、工业区块链架构 21 1.物理层 21 2.核心层 22 3.接口层 22 4.应用层 23 5.监管层 23 五、应用实施方法与路径 24 （一）场景选择 24 1.选景准备 24 2.头脑风暴 24 3.场景甄选 25 4.排序定位 25 （二）实施基础 25 1.先行条件 25 2.基础要素 26 3.有力保障 26 4.安全保障 26 （三）联盟共赢 27 1.企业竞争走向生态竞争 27 2.联盟链实现信任互联 27 3.联盟链助力供应链协作共赢 28 （四）技术规范 28 1.区块链网络与商业网络匹配 28 2.部署方式 29 3.安全隐私 30 4.扩容扩展 30 5.系统集成接入 31 6.互操作性 31 （五）效果检验 32 1.定期复盘 32 2.扩展计划 32 （六）应用误区 33 1.区块链只能用于发行数字资产 33 2.区块链等同于数据库 33 3.所有数据都可以保存在区块链上 33 4.区块链必须去中心化 33 5.单依靠区块链可以解决数据真实性问题 34 6.每个机构或组织都需要部署独立节点 34 7.技术共识不等同于业务共识 34 六、总结展望 35 工业区块链 应用指南 区块链技术因其去中心化、防篡改、可追溯等特性不断与各行各业相 结合、碰撞、融合，作为“新基建”中非常重要的组成部分，我国区块链 产业已进入快速发展阶段，在区块链基础技术不断发展的同时，通过不断 挖掘、探索区块链与实体经济中应用场景的结合，区块链作为可信基础设 施的一部分，正慢慢融入到日常生活中。 （一）区块链概念 2008年，区块链技术作为比特币的底层框架技术出现，其后人们把 比特币的底层基础技术称之为区块链技术。区块链技术以密码学、分布 式技术、博弈论等理论为基础，结合共识算法、智能合约等技术维护了 多份多方共同参与、协作创造的防篡改和防伪造的分布式账本。狭义来 讲，区块链是一种以时间顺序将交易信息打包成数据区块组成的块链式 数据结构，并融合密码学、分布式技术等技术保证账本的去中心化、防 篡改等特性。 区块链技术本质上是一个去中心化的加密数据库，可在无权威中心机 构背书的情况下，通过加密和分布式共识机制的技术手段来解决参与方的 信任问题和数据的安全问题，区块链上存储的数据由全网节点共同维护， 从而有效传递价值信息。 自 2008 年至 2020 年，全球已逐步形成了围绕比特币(Bitcoin)、以 太坊（Ethereum）、超级账本（Hyperledger）等多个核心开源平台的 企业和网络社区。2019 年 6 月 18 日，社交巨头脸书（Facebook）发 布天秤座（Libra）白皮书，该项目一经宣布就受到了全球各国政府、企 业与机构的高度关注和广泛讨论，各国央行也相继开始探索区块链和数字 货币技术在金融体系中的应用。我国区块链技术虽起步晚，但得以迅猛发 展，现已和世界各国齐头并进。 一、区块链概述 4 工业区块链 应用指南 （二）区块链技术带来的机遇 随着区块链技术的不断迭代和发展，基于去中心化、公开透明、可信 任等特性的区块链技术逐渐受到社会各界的关注。互联网和移动互联网的 发展大大提高信息的传递速度和效率，信息传递的相关信任问题和数据的 隐私安全问题却在日益凸显，尤其是在各个企业和机构之间，需要花费大 量人力物力在对账、校验等信任核对环节，而区块链技术有极大潜力改善 和解决信任问题。 早在2014年，中国人民银行就着手开始研究加密数字货币技术，并 于2017年1月成立了数字货币研究所，积累了央行数字货币的技术经验。 同时很多科技企业投身到区块链应用中，各种区块链技术创新成果层出不 穷，涌现出一批国产联盟区块链底层技术平台，推进区块链技术持续演进 发展，并支撑了在政务、金融、供应链、医疗、能源、商品溯源、公益等 领域的多个代表性应用。 2020年4月，工业互联网和区块链正式被纳入国家新型基础设施范 围，各地陆续出台与工业互联网、区块链相关的政策和文件，工业互联 网和区块链将会在未来几年内不断渗透到实体经济的各个领域，抓住工 业互联网和区块链技术融合发展的机遇，发挥工业互联网和区块链技术 的特性和优势，让二者联合来解决和处理更多现实中的问题，重铸信用 价值。 5 工业区块链 应用指南 6 （一）工业互联网的背景 工业互联网是现实世界与数字世界的紧密整合，辅以嵌入式计算机 智能、联网设备（如物联网设备）和复杂的数据分析工具的集成和链接， 将元级联网功能应用于分布式系统。通过构建工业互联网平台来将制造设 备、智能终端、生产制造商、供应商、物流服务商、产品、劳动者和用户 紧密地联系起来，聚积海量工业数据作为生产要素资源，为工业主体高 效、低成本地数据共享提供有效途径。工业互联网通过各类生产信息系统 集成，依托“数据+算力+算法”能力，使生产要素信息能够被全面感知、 自动化采集、动态传输、实时分析、精准决策、智能控制，优化制造资源 配置，提升从数据到决策的智能性与价值性。工业互联网作为“新基建” 主要建设内容之一，支撑着数字经济转型，促进工业从“精益生产、数字 工厂”到“智慧工厂”。 2014年3月，GE、AT&T、Cisco和IBM等国际巨头成立工业互联网 联盟(IIC)，推动了工业互联网技术标准化和试点应用。2016年中国成立了 工业互联网产业联盟（AII），重点发展工业互联网，加快工业互联网的布 局。2018年、2019年我国工业互联网产业经济总体规模分别为1.42万亿 元、2.13万亿元，占GDP比重分别为1.5%、2.2%。预计 2020 年，工业 互联网产业经济总体规模约为3.1万亿元，占 GDP 比重增至2.9%，可带动 约255万个新增就业岗位1。 二、工业互联网概述 1 工业互联网产业经济发展报告（2020年）， 中国信息通信研究院， 2020年3月 工业区块链 应用指南 7 2 工业互联网体系架构（版本2.0）， 工业互联网产业联盟（AII），2020年4月 （二）工业互联网体系架构 工业互联网从1.0架构演进2.0架构，重点优化企业应用功能和部署架 构，并仍以数据作为核心要素，通过数据智能化闭环驱动智能生产与资源 精准管理。自上而下来看，工业互联网体系架构2.0包括业务视图、功能架 构、实施框架三大板块2。业务视图包括四个层次“产业层、商业层、应 用层、能力层”，各层分别明确了企业应用工业互联网实现数字化转型的 目标、方向、业务场景及相应的数字化能力。功能视图从网络、平台、安 全三维度进行子功能细化，明确企业支撑业务实现所需的核心功能、基本 原理和关键要素，构建基于数据整合和分析的工业协同体系。实施框架提 出了按“设备、边缘、企业、产业”四个层级开展系统建设，明确了各层 级的网络、标识、平台、安全的系统架构、部署方式以及不同系统之间关 系，指导企业实现工业互联网的应用部署。 图1 工业互联网架构2.0 来源：工业互联网体系架构（版本2.0）， 2020年4月 工业区块链 应用指南 8 （三）工业互联网发展存在痛点 1.网络安全存在威胁 随着海量异构生产终端、设计服务器、大数据平台、传感器等不断地 接入工业互联网，传统护城河式的边界防护安全架构已经无法满足工业互 联网安全的需求，中心化网络架构和单向反馈身份认证体系给网络安全造 成威胁，影响工业生产安全运行。 2.数据孤岛仍存在 工业互联网目前仍以网络转发和内外网隔离传输方式为主，无法提 供低时延、高可靠、高灵活的转发服务。工业互联网进行连接，涉及的 技术标准众多，彼此互联性和兼容性差，限制大规模网络互联。当大体 量数据传输时,容易出现传输错误、传输中断等问题，严重影响正常的业 务流转。 3.数据无法自信任 工业互联网是将设备作为信息节点融入到企业整个信息化的管理中 心，部分数据仍在工业现场由单节点采集和上传到中心服务器，存在数据 非法篡改、质量缺损、验证维护成本高、监管不足等问题，影响了生产要 素信息的质量与可靠性。 4.无法执行高度细微化协同 随着海量多源异构数据不断汇集和产业链不断延伸，基于互联网的产 业协同已不能完全满足多主体之间的数据高效分发与计算。此时，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灵活和低成本的 协同网络。 工业区块链 应用指南 9 （一）工业区块链内涵 作为工业全要素、全产业链、全价值链连接的枢纽，工业互联网目的 在于实现设备、企业、人、机构之间的可信互联。因此，对工业互联网中 数据要素的有效管理至关重要，这直接制约工业互联网中不同参与方之间 的可信协作。区块链，作为数字加密技术、网络技术、计算技术、可信共 享等多种信息技术交织融合的产物，正是面向数据要素管理的新一代信息 基础设施类技术。3 工业区块链即是将区块链技术运用工业互联网领域，为工业互联网 上数据交换共享、确权、确责以及海量设备接入认证与安全管控等方面注 入新的安全能力。区块链赋予数据难以篡改的特性，进而保障数据传输和 信息交互的可信和透明，有效提升各制造环节生产要素的优化配置能力， 加强不同制造主体之间的协作共享，以低成本建立互信的“机器共识”和 “算法透明”，加速重构现有的业务逻辑和商业模式。 （二）区块链对工业互联网发展带来的价值 区块链技术自身特点包括不可篡改、可追溯、对参与方透明等特性， 进而创造信任、传递价值。通过使用智能合约，经过双方同意的合约规则 可在不受人干预的情况下自动执行，进一步增加区块链技术作为“信任机 器”的特点，在广泛应用下可能成为“信任社会”的信用基础设施。区块 链的这些技术特点，如果通过真实应用进行正确的表达，可以为基于区块 链的工业互联网带来清晰的价值。 通过梳理提取部分具有典型价值特征的应用示例，对照区块链在不同 场景下的使用，帮助企业结合自己的具体业务，打造适合自己的具有鲜明 三、工业区块链概述 3 工业区块链应用白皮书， 工业互联网产业联盟&可信区块链推进计划， 2020年8月 工业区块链 应用指南 10 区块链特色的应用。 1.多方共享可追溯，夯实信任基础 区块链分布式数据存储、智能合约、时间戳技术与工业互联网融合发展， 有利于推动数据资源向生产要素的形态演进，保障工业互联网数据可信性。 跨境大宗食品贸易具有交易量大、影响面广的特点，在传统的食品贸 易流通过程中，如果出现食品污染问题，对污染食品的追踪和回溯非常困 难，时间长，容易造成不可挽回的损失。 基于区块链的食品可信追溯系统就是充分利用区块链可溯源技术特 点，能在数据所有方和使用方之间搭建一个可信、透明、可追溯的数据权 属证据链，把食品从生产到流通的全流程数据都能通过网络和区块链技术 进行非人工干预的智能信息登记，存储记录到安全可信任的分布式数据库 上，将数据所有权和数据使用权分离，实现“数据链下”“索引链上”。 通过区块链时间戳，形成区块按照时间顺序依次连接的链条，为数据添加 了时间维度，辅助工业互联网数据溯源查询和追责。通过该系统存储的食 品安全的相关信息，可以快速实现从生产源头到消费终端的顺向追踪以及 从消费终端到生产源头的逆向回溯，从而保证食品的整个生产经营活动始 终处于有效监控之下，使参与方从过去对单一数据中心的依赖，转化为基 于区块链的透明数据链的信任。 某大型车行，自营和供货数百家4S汽车店，对车辆的零配件需求 巨大，在采购过程中经常购买到假货，不但自己损失，还被客户投诉所 困扰。 在了解到区块链技术联盟特性和不可篡改特性后，主动联合主要零部 例 2 汽车零部件溯源 例 1 食品行业溯源 工业区块链 应用指南 11 件供货商，打造商品溯源平台，参与方包括十几家重要零部件生产厂家， 对二十几个品类的高价值零部件数据上链，经过车行经销，商品最后到达 遍布全国的4S店，一旦某件产品在4S店售出，即在数据库中进行注销，形 成销售闭环。因此，链上没有的登记的配件以及注销的配件，都不再进入 流通渠道。 由于区块链数据库不可篡改的特点，原有的假冒产品不能进入数据 库，杜绝了采购环节的腐败，并且从流通渠道中将假冒品牌挤出圈子，打 压了假冒品牌的生存空间和赢利空间。 2.全程透明监控，保安全促生产 区块链具有实时记录以及不可篡改、公开透明的特征,与工业互联网深 度融合，使链上多参与方同时维护一个账本，彼此能够相互监督，有利于 提升工业互联网数据的安全性、可靠性。 基于区块链的数据平台，通过引入区块链分布式系统这种可信、安全 的技术，构建去中心化的数据平台，使企业及其上下游企业之间的设计、 生产、物流等环节信息上链，打破企业间数据孤岛现象，帮助工厂、企业 各环节之间建立良好的数据协作，帮助行业实现跨平台安全共享数据，实 现各 IT 系统、各业务部门在运作，研发、设计、生产、销售、市场等环节 的完全整合，让企业及其上下游企业能够长期、持续地监督生产制造的各 个环节，从而提高生产制造的安全性和可靠性。 中国是液化气输入的大国，每年从国外进口液化气达数千万吨，液化 气在全部运输过程中，需要严格控制运输和储存条件。 一条由甲方、乙方、船运公司、运输公司、进出口代理、银行、保 例 3 通用生产链监控 例 4 石油液化气行业安全监控 工业区块链 应用指南 12 险、海关等单位共同打造的区块链综合业务信息系统，其中非常重要的 部分是对运载设备进行持续的追踪和监控（包括位置、设备状态、货物 状态等），以上信息实时上链，保证各参与方获得一致且不可篡改的基 础信息。 在液化气的整个运输、通关过程中，甲乙双方以及相关方，都能够及 时获取到与安全有关的上链信息，一旦出现异常，责任方有能力立即进行 紧急处置，相关方也能够了解处置过程，厘清责任，方便事后进行追责。 3.供应链流程升级，整体效率全面提升 区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡 改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点，具备的安全高效 场景，可共享信息数据、点对点价值传递和信任共识机制等优点，与工业 互联网融合发展，有利于打通工业互联网流程数据，提升业务效率。 基于区块链的智能航运和口岸管理平台，是一个典型的供应链流程 升级、提高效率的案例。供应链中由货主、货代、海关和船公司等联系起 来，实现协同商务，重构国际贸易产业链模式。 过去在商品通关过程中，需要提交非常多的纸质材料，由货代公司与 海关进行多次沟通，才能够完成报关工作。采用区块链信息平台以后，所 有报关凭证全部由货主链上提供，买方、货代公司、海关同步获取，从而 减少了人工填报的步骤以及差错，而且相关方可以及时了解货物位置、状 态和行程情况，合理安排检验、检疫、通关检查等工作，大幅提高通关效 率；货物的权属交接，也可以在区块链平台上顺利完成；其他相关的货物 抵押融资放款等相关业务，均可以同步快速进行。 管理平台整合了物流监控平台和贸易金融平台，打通海运业务中的物 流、信息流和资金流，实现三流合一，通过区块链智能合约减少了人工操 作中出错的机会，大大提高业务办理速度。 例 5 海洋集装箱运输 工业区块链 应用指南 13 4.产融间可信协同，助力制造业服务创新 核心制造企业在传统业务方向上实行业务创新非常困难，但是贸然进 入金融行业却面临巨大风险，通过区块链金融进行业务创新就是众多核心 制造企业的共同选择。 某核心制造企业上下游有多达数千家中小企业供应商和分销商，从层级 上看多达六七层，核心企业对供应商企业的资金回款一般在三到六个月，但 是在其生态圈中拥有极强信誉，与其直接进行业务往来的一级供应商需要资 金时，核心企业可以利用其信誉为供应商背书，帮助供应商获得融资便利。 但是一级以外的供应商不能获得其背书，他们需要资金往往只能进行资产抵 押贷款获取资金，这大大影响了生态圈中的资金成本和流动速度。 针对这种情况，一种围绕核心企业打造的供应链金融创新模式应运 而生，核心企业联合资金方（如信托公司、银行等）、供应商、科技公司 等，采用区块链技术打造供应链金融平台，将核心企业的应付账款，在平 台上确认以后，转换成可以质押的承兑票据，用于在所有平台上参与方之 间转让流通，并且可以拆分。例如一级供应商收到核心企业的100万承兑票 据，可以拆成10万、20万、30万、40万四张票据，分别转交给他的四个供 应商，依次类推；票据的流通和注销，在整个圈中可见；资金方可以按照 协议价格购买承兑票据，票据到期时直接从核心企业回收资金。 实践中，这种供应链金融模式能够为生态圈带来一比五以上的资金 流动，对整个圈内的资金流转速度、生产效率提升、盈利能力都有很大提 升，而核心企业的沉淀资金也能够取得远大于金融机构的收益，是近年来 利用区块链实现的非常重要的业务创新模式。 对于以上完全依赖于核心企业的主体信用的例子，产业金融还有更智能、 例 6 生产企业的金融业务创新 例 7 物理资产穿透的 金融业务创新 工业区块链 应用指南 14 更安全的模式，通过物联网、区块链、人工智能和大数据等全新智慧科技 成果的结合，在生态环境下采用工业互联网穿透到现实物理资产，让产业 融资服务，拥有了更加宽阔的场景。 通过物联网、区块链、大数据和人工智能等技术，实现对底层资产包 的逐笔穿透、逐笔追踪和基于实时数据的AI智能监控预警，让优质的实体资 产包转化为数字化、透明化、可控化的优质数字金融资产包，显著降低了 过去产业金融服务过程中资产包的兑付风险和其他风险。金融机构可以全 面掌控资产包的实时情况，针对真实资产包办理投融资业务，进一步扩展 了金融机构服务实体企业的广度和深度，帮助供应链上下游的各类企业获 得更加便捷、更加丰富的金融服务，缓解实体企业的资金周转压力，优化 企业的资产负债结构，激发产业链的整体经营活力。 5.规则代码化，打造信任网络 智能合约实质是在区块链上增加一段可以按照条件自动执行、不受人 工干预的程序，在符合条件时执行协议中确定的事项或者交易发生。增加 了智能合约的区块链通常被称为区块链2.0，是打造可信区块链网络的重要 技术。 太阳能光伏作为可再生新能源，分布式部署是其重要特点，因为有国 家补贴，吸引了众多民间资金参与投资，各地建设了众多的小型光伏发电 厂。光伏发出的电，通过国家电网送出去，由运营平台辅助结算，民间资 本在光伏行业的话语权是非常弱小，如果电送出去了却拿不到钱，投资就 打了水漂。因此实时结算对小型光伏企业非常重要。 为了鼓励光伏发电，光伏结算平台改为采用区块链记账、智能合约 分账的模式，较好地改变了电网公司的信任问题。电网公司和光伏发电企 业全部上链，当光伏发电企业经过一个记账周期，就向网络发起一笔供电 例 8 光伏行业应用智能合约 工业区块链 应用指南 15 记录，经过多方确认后，写入区块链。根据智能合约，光伏企业账户随即 获得收入记账，结算平台也按比例收到收入分账，各收入方记账写入区块 链，记账过程没有人工干预。由于收入记账接近实时可见且不可更改，光 伏企业记账节点数量大大超过电网公司和记账平台，因此大大增加了小型 光伏企业对电网系统的信任。 目前大多数用电户是预存电费，资金集中在电网公司手里，电网公 司定期与光伏企业结算资金，更改的记账方式对电网公司实际结算没有影 响，因此这是一个多赢的解决方案。 6.区域性协作平台，培育全新生态圈 自从区块链被纳入“新型基础设施”以来，新的想法和思路不断涌 现。其中一个重要的方向是，一些地方政府和行业协会正在努力打造区域 性（行业性）区块链平台。通过将区域性区块链平台与政府的一些现有数 据平台进行打通，链上拥有和储存了更加丰富的政务信息和企业信息，例 如企业的资质、信用、纳税、财务报告、用工情况、资源消耗等情况，利 用隐私保护技术在保证企业的关键信息不泄露的情况下，通过授权访问、 零知识证明等方法，让潜在合作伙伴或相关方能够及时了解和获取所需要 的信息。 这是一种全新的生态圈，范围大大超过以一个核心企业上下游、一种 单一应用的所连接和打造的供应链圈，初步具有了综合社区的特点，各种 类型的企业和机构都可以在链上存证信息和提供服务，例如企业、银行、 保险、交运、公共服务、政府部门等，具有向可信社会进化的基础，也就 是人们常说的“区块链3.0”。 在这种新型生态圈里面，可以方便地打造各种不同的联盟链业务，依 托生态圈进行更多的业务创新，如企业设立、签约服务、资产保理、供应 链金融、保险办理和理赔、交通运输服务、通关和检疫、固定资产转让、 知识产权转让、股权转让、企业投资等，让生态圈中的工业企业在整个生 命周期内各阶段都能够获得更加便捷、快速、高质量的服务，优化社会资 工业区块链 应用指南 源，创造更好的社会效益。 目前，这种新型生态圈还是处于雏形阶段，有很多问题需要解决，如 可信数据上链、隐私保护、业务模式等，但是我们相信随着时间的推移， 这些问题都会逐渐解决，新型生态圈将会越来越成熟、越来越有活力和生 命力。 总之，区块链是全新的、实用型的技术，在自身业务中灵活运用区块 链的每一个技术特点，可以帮助工业企业在不同的场景中获得不同的商业 收益。 （三）工业区块链应用目标 1.加强工业供应链协同能力 在工业供应链的整体运转过程中，涉及众多参与主体，各参与主体间 的生产经营活动密切相关，但各参与主体所处地理位置、企业规模、管理 水平、经营状况、产能状况、抗风险能力等千差万别。供应链上下游企业 间的生产、采购、销售、物流、库存管理等日常经营行为环环相扣，互相 影响，某个环节的异常可能使整个供应链的正常运转产生阻滞。借助工业 区块链构建供应链网络，为上下游企业间建立可靠的信任机制，加强企业 间的信息同步，通过智能合约自动化执行企业间协作指令，从而实现工业 供应链的高效协同。 2.深化工业企业降本增效 通过区块链构建的可信网络，实现供应链上物流、商流、信息流、资 金流、证据流的高效协同，完整复现供应链业务全景图，提高企业信息透 明度，使上下游企业或部门间串行的生产过程优化为并行的分布式生产过 程，提高供应链整体管理水平，提高工业企业的生产效率，降低企业资源 占压成本和决策成本。利用区块链的金融属性，有效促进金融赋能工业， 16 工业区块链 应用指南 构建金融与产业链相融合的产业生态，构建“自金融”的生态体系，进一 步为工业企业的生产经营降本增效。 3.提升工业产品质量水平 有效的质量监管有助于提高工业产品的质量水平。利用工业区块链上 数据不可篡改、可追溯的特性，构建工业产品溯源体系，使工业产品的全 生命周期可追溯，包括监管原材料的采购流程，记录产品的生产过程，对 检测部门出具的检测报告进行存证，加强工业产品的销售渠道管理，跟踪 产品的售后维修数据等，从而全面提高工业产品质量监管体系水平，提高 工业产品质量。 4.推动工业企业数据安全共享 2020年4月9日中共中央国务院正式发表文件，将数据纳入要素市场化 配置范围之内。数据在当前数字经济时代发挥着重要的作用，同土地、石 油一样蕴藏着巨大的价值。工业企业在日常生产经营活动中产生了大量的 数据。加强数据共享和利用，对于帮助企业进行数字化治理，推动工业领 域智能制造的发展具有重大的价值和意义。利用区块链技术构建的可信网 络，为参与到数据共享的主体确定可信的数字身份，并基于可信身份进行 数据确权；通过分布式账本的数据同步机制加强企业间的数据共享；利用 隐私加密算法保证数据共享过程中的隐私安全；利用区块链不可篡改的特 性对数据共享过程进行溯源。 5.构建工业互联网基础设施 工业互联网将设备、生产线、工厂、供应商、产品、客户等紧密的连 接和融合在一起，高效共享工业经济中的各种要素资源，重构全球工业， 激发生产力，推动产业的转型发展。工业区块链可作为工业互联网的基础 设施，为工业互联网上的实体提供可信安全的信息服务，提高数据共享效 率，保证数据真实性，保护数据隐私安全。例如与工业互联网标识节点体 17 工业区块链 应用指南 系结合，基于工业互联网标识构建工业产品溯源体系；结合物联网技术， 实现设备的可信身份管理，控制设备的访问操作权限，保障自动化生产的 安全等。 （四）工业区块链应用原则 结合区块链技术当前发展状况，提出以下工业区块链应用原则，该原 则仅适用于指导当前工业界区块链建设及试点应用工作，随着区块链技术 的快速发展，各项原则需同步修订。 1.总体原则 先进适用原则：在区块链建设中应密切关注国内外区块链技术发展 趋势，充分结合国家区块链发展战略，采用业界主流的技术路线和方案， 从根本上保证上链业务的安全、稳定、高效；区块链架构应充分结合各行 业实际情况和应用需求开展建设，确保上链业务的实用性、灵活性、易用 性、易维护性和易扩展性。 自主创新原则：在区块链建设中应深入研究区块链底层技术与应用架 构，培养、聚拢区块链技术领域专家型人才，重点考虑国有自主知识产权 和科技成果创新孵化，坚持在业务实践中快速迭代，提高区块链建设后自 主运营支撑能力。 安全可控原则：在区块链建设中应充分考虑安全防护问题，应在工业 界现有信息安全相关要求的基础上，从各行业业务逻辑安全、数据安全、 平台安全、技术安全四个方面运用密码算法、分布式账本等技术措施保障 区块链业务的安全。 标准开放原则：在区块链建设中应积极参与区块链国际、国家标准制 定，加速推进工业界各行业区块链标准规范进程，确保区块链技术与应用 体系兼容性与扩展性，强化与科研院校、科研机构合作，推动“开放、共 享、协同”的工业区块链生态圈建设。 18 工业区块链 应用指南 2.设计原则 应用导向原则：应从实际的业务场景出发，分析抽象不同业务领域的 共性需求，针对工业界各领域结合区块链技术特性提供良好通用性设计， 方便业务应用验证。 灵活可扩展原则：工业界区块链应用场景具有多样性和复杂性，要求 系统具备良好的扩展性和可移植性。应遵循模块化的设计原则，在确保系 统核心逻辑稳定的同时，对外提供可拓展边界，实现区块链系统服务的高 内聚低耦合。 安全可靠原则：工业界区块链平台设计应严格遵循国家信息安全防护 相关要求，具备高安全可靠性。应采用多种安全机制和技术手段保障系统 安全稳定运行，满足各行业对网络和信息系统安全运行的要求，并能够满 足724小时可靠运行的要求，系统关键环节软硬件资源设计采用高可靠性 方案。 简洁高效原则：工业区块链应用接入从设计到最终应用都力求遵循这一 原则，采用简洁的系统模型提高系统易用性并降低分布式系统的实现风险。 追求区块链性能的同时，也注重提升应用开发方案和方案落地的效能。 云链结合原则：工业界区块链平台系统架构中各组件的部署与集成方 案要充分考虑国内相关技术政策和原则，保证建成的系统能够在行业内现 有平台上平滑运行，实现与相关业务的紧密融合。 标准化原则：区块链作为一种点对点的信息和价值交换的“桥梁”， 应通过定义一套标准的操作接口和数据结构，提升多方业务对接效率，降 低应用落地的复杂性。应遵循标准化原则，在系统设计时数据模型和操作 模型独立于系统实现，让数据“系于链却独于链”，更好的支撑工业区块 链业务应用，提升工业界各行业区块链灵活性和通用性。 3.业务应用原则 接入简化原则：区块链需保障试点业务高效开展，应根据试点实际情 19 工业区块链 应用指南 况，按照路径最短、性能最优的原则选择合适的链接入，提高上链效率， 简化业务流程。 多方主体原则：区块链适用于主体多、流程长业务场景，可以是外部 业务也可以是公司内部业务，但是内部业务一定要是当前行政措施难以解 决的问题。 利益冲突原则：区块链可解决不同主体之间的利益博弈，不同利益主 体之间存在的利益冲突应通过区块链去中心化、多方共识、公平公正等特 性解决。 链上可信原则：区块链应解决链上数据可信需求，对于上链前的数 据需通过原业务系统的数据治理工作及安全防护能力解决原始数据可信问 题。 数据安全原则：区块链需衡量数据可用性和安全性做好权衡，应通过 数据脱敏和上链哈希值方式等手段规避因区块链使用而导致的数据安全风 险。 跨链隔离原则：区块链跨链需保证自身不受外部区块链影响，应遵循 适度隔离的原则，选择跨链服务节点作为中继，保证外部链发生重构等问 题时不会影响单位本身的业务链。 4.运行监控原则 应积极培养并组建区块链技术专家队伍，为区块链技术应用打下良好 基础。建立工业界各企业之间的运维协同机制，制定相应的运维制度、流 程与应急措施。 区块链技术发展使得工业生产业务更趋向于安全可靠、可信共享的方 向发展，为提升区块链应用的可靠性，应对区块链平台的网络连通性、计 算资源使用情况以及节点服务状态进行监控。 应针对智能合约的全生命周期进行监控,包括构建、存储和执行过程。 发布前，应进行严格、彻底的测试，包括正确性测试和一致性测试，验证 测试结果与合约的预期结果是否一致，以及运行状态进行实时监控。 20 工业区块链 应用指南 图2 工业区块链架构图 工业应用中，为了实现机器、车间、企业、人、机构之间的可信互 联，需要确保从设备端产生、边缘侧计算、数据连接、云端储存分析、设 计生产运营的全过程可信，从而触发上层的可信工业互联网应用、可信数 据交换、合规监管等。如上图1所示，工业区块链总体架构包括五个层级结 构，描述了工业区块链应用中的典型功能模块。 1.物理层 在基础网络、服务器、存储、虚拟机等基础组件之外，物理层还包 四、工业区块链架构 21 API/SDK / / 工业区块链 应用指南 22 括传感器、智能设备、视频监控、边缘设备、成套设备、成像设备等。该 层提供了基本的互联网基础信息服务，主要是为上层架构组件提供基础设 施，保证上层服务可靠运行，物联网IoT设备决定了数据来源的可靠性，区 块链保证了数据的真实性，最后将数据安全的存储、分析和计算，提供高 效、精准的数据服务。此外，为了更快处理延迟，减少无效数据传到云端 账本，降低网络的带宽压力以及存储压力，往往会在边缘侧进行计算。在 边缘侧的计算资源的环境下，和云端的计算形成共识，产生可信事件。该 事件可以直接触发交易流程，比如支付、派工等等。 2.核心层 核心层是区块链系统最重要的组成部分，将会影响整个系统的安全 性和可靠性。共识机制与P2P网络传输是区块链的核心技术，保证了网 络的安全性和分布式一致性。为了实现物理设备的数字孪生，除了传统 设备标识之外，对于一些高价值的设备，需要额外为每一个设备配备一 个物理级别的嵌入式的身份证书一次写入到设备中。数据的使用方可以 通过统一的工业CA中心来验证设备数据的身份。在工业场景中，有许多 企业商业数据，所以隐私保护也是溯源架构中必不可少的一环。针对于 工业应用特点的分布式账本，除了具有传统的难以篡改、共识、受限访 问、智能合约等特点以外，还需要具备适应工业数据的账本查询能力， 满足资产转移状态迁移的快速读写能力等，以达到快速溯源和资产交易 的目的。 3.接口层 接口层主要用于完成功能模块的封装，为应用层提供简洁的调用方 式。应用层通过调用RPC接口与其他节点进行通信，通过调用SDK工具包 对本地账本数据进行访问、写入等操作。数据从设备端发送上来以后，经 过网关，数据处理，存放在云端的账本里面。在这个过程中，数据可能被 有意无意的篡改，这里需要有技术协议保障数据在进入账本前不会被篡改 或者删除。 工业区块链 应用指南 23 4.应用层 基于可信数据，相关参与方的数据、过程和规则通过智能合约入链 后，默认就达到相关参与方的链上共享。通过拖拽