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工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 工业区块链应用白皮书 （ 征求意见稿） 2019 年 2 月 工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 版权声明 本白皮书版权属于工业互联网 产业 联盟 （ AII）和可信区块链推进计划（ TBI） ，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明 “ 来源：工业互联网 产业 联盟 和可信区块链推进计划 ” 。违反上述声明者，编者将追究其相关法律责任。 工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 特别感谢 本白皮书由工业互联网产业联盟区块链特设组 和可信区块链推进计划工业应用组 共同完成。主要作者包括： 魏 凯、卿苏德、张奕卉 、 黄 胜、徐晓旻、焦丽梅 、 陈垚亮 工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 前言 当前 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：共享账本、机器共识、智能合约和权限隐私四大技术，可以实现工业数据互信、互联、共享；“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“柔性”合规监管的可能；分布式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、分步骤的理性建设和发展路径。 本白皮书旨在围绕工业应用发展的现状及挑战，分析区块链技术如何能更好 地与工业应用深入契合。第一章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。第二章分析了工业区块链的技术，应用图谱以及应用于工业的相关优势。从第三章到第 六 章分别介绍了区块链在助力工业安全、提高工业生产效率、帮助服务型升级 、促进数据共享和柔性监管方面 的应用场景，同时对其中部分场景，应用区块链所带来的价值提升进行了深度分析。最后在第 七 、 八 章提出工业区块链应用落地面临的挑战和相关政策建议。 工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 目录 前 言 . 4 1. 工业应用的发展特点 .6 2. 工业应用面临的挑战 .7 3. 区块链的特点及带来的机遇 .9 二、工业区块链技术方向 . 14 1. 工业区块链技术的思路 . 14 2. 工业区块链应用图谱 . 17 3. 区块链应用于工业制造过程的优势 . 18 三、区块链在工业安全中的应用 . 20 1. 设备身份管理 . 20 2. 设备访问控制 . 22 3. 设备注册管理 . 25 4. 设备运营状态监管 . 27 四、区块链提高工业生产效率的应用 . 30 1. 供应链可视化 . 30 2. 分布式生产 . 33 3. 工业物流运输管理 . 36 4. 工业维修工单管理 . 38 五、区块链助力服务制造升级的应用 . 40 1. 围绕工业企业的供应链金融 . 40 2. 工业设备产品租赁 . 42 3. 工业产品设备二手交易 . 45 4. 工业品回收 . 46 六、区块链对于数据共享和柔性监管的应用 . 48 1. 区块链实现工业企业内部与外部的互信共享 . 48 2. 区块链促进工业互联网平台之间价值共享 . 50 3. 区块链助力工业互联网柔性监管 . 51 七、工业区块链落地难点及挑战 . 54 1. 技术层面 . 54 2. 推广层面 . 55 八、工业区块链应用落地政策建议 . 55 1. 加强技术模式创新 . 55 2. 规范服务实体经济 . 56 3. 积极提升产业影响 . 56 4. 完善发展政策环境 . 57 九、参考文献 . 57 工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 一、区块链对工业应用发展带来新机遇 1. 工业应用的发展 特点 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。工业 从 1.0 时代 发展到 4.0时代，已经远远超出了生产制造本身 ， 更多表现为企业 如何 精准控制成本，按需、快速、个性化地完成定制生产， 实现生产、管理和营销方式的变革， 逐步增强市场竞争能力。 综合来看，工业应用体现出细微化、广泛化、 品牌化的三大 特点 ： （ 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。传统产业的一个流程， 需 进一步“ 细 化”为多个 微粒度的 子流程。每个生产单元集中精力 提升 “细微”流程的专业度和 应用 广度，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 、 生产备料 、 组件生产到组装全部做完；而在精准生产的生产组织下，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 ， 每家公司发挥工匠精神， 着眼于自身的产品细节， 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 提升 竞争力的 关键 。在生产单元细微化的工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 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 求也使企业意识到，依赖于 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 化”效应 智能制造的业绩体现，往往体现为具有 全球 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。 2. 工业应用面临的 挑战 “网络化、数字化、智能化”的工业应用 对整个生产制造生命周期提出了诸多方面的挑战： 海量的设备接入使得身份鉴定、设备管理等成为工业安全的隐患。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、设备访问控制可信是多方协作的基础；也是实现人与工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 设备、设备与设备之间的高效、可信 、 安全地交换设备信息的关键；同时，对设备的全生命周期管理过程，需要对设备的从属关系等进行可信的难以篡改的溯源查询，在设备使用可能导致的责任认定中提供具有公信力的仲裁依据 。 多主体多环节的生产供应过程亟需提升 信息共享 和协同操作能力。 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 。同时， “细微化”生产单元之间的协作程度比以往大而全的生产 更加 快速、精准。一个环节的生产和 供应问题就可能影响全局，对整个产业链造成影响 。 服务型制造升级对生产要素的整合利用提出更 高 要求。 制造和服务融合发展，要求制造业核心企业发挥上下游生态链中的盟主位置，通过扮演贸易结构管理者 、 风险管理者，甚至风险承受者，联合上下游，联合仓储物流企业，以及流动性提供者（比如银行）组成服务及供应链金融 联盟链，提供包括融资租赁服务、二手交易服务、工业品回收服务等的各种增值服务 。 事前事中的 “柔性监管”需要更快速、更精准、更透明的数据采集 。 对于政府监管部门而言，监管局面前所未有地复杂。需要打破原先监管机构和企业间如“猫鼠游戏”的微妙关系， 发展监管科技， 加强与各方面在各个维度的合作和数据信息共享。 加速 监管与科技 的融合创新 ，解决如何在区块链基础设施框架下构建监管机构与互联网工业企业之间单向和双向的 、 可信可控的数据交换机制，从而实现耦合工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 共赢，以满足多样化的监管要求 。 3. 区块链的特点及带来的机遇 区块链 1（ 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 2和私有链 3；非许可链是完全开放的，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 比较 适合工业互联网当中的各种应用。 从技术角度看 ， 联盟链主要 具有 共享 账本、智能合约、机器共识以及 权限 隐私 四个技术特点。 （ 1） 共享 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1 详见参考文献 1 2联盟链： 根据一定特征所设定的节点能参与、交易，共识过程受预选节点控制的区块链。 3私有链： 写入权限在一个组织手里，读取权限可能会被限制的区块链。 4公有链：任何人都能读取区块链信息，发送交易并能被确认，参与共识过程，是真正意义上的去中心化区块链，比特币区块链即是公有链最好的代表。 工业区块链应用白皮书（征求意见稿） 数据， 可以 通过 哈希 校验很 便捷地识别 账本数据 是否被 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） 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参与方的 区块链 节点中。 根据代码的 逻辑 ， 智能合约将由一个 内 外部事件来驱动 和激发，按照事先约定好的规则和流程进行强制 执行。 （ 3） 机器共识 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 ， 达成 一种依赖机器和算法 的 分布式 共识，确保 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 所有加入 联盟链 的人、机、物、机构都 需要 经过 认证和 授权 ，通过设置不同的权限 ， 采用 隐私保护 算法等有效措施，确保 共享账本 对利益相关方的选择 可见， 拥有 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 。