工业区块链应用白皮书

⼯业区块链应⽤⽩⽪书（1.0 版）2019 年2 ⽉前⾔

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。从第三章到第五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。最后在第六、七章提出了对于⼯业区块链应⽤落地⾯临的挑战和相关政策建议。⽬录

⼀、区块链对⼯业应⽤发展带来新机遇 (1)1.⼯业应⽤的发展现状 (1)2.⼯业应⽤⾯临的痛点 (2)3.区块链的特点及带来的机遇 (3)⼆、⼯业区块链技术⽅向 (7)1.⼯业区块链技术的思路 (7)2.⼯业区块链应⽤图谱 (10)

3.区块链应⽤于⼯业制造过程的优势 (11)三、区块链在⼯业安全中的应⽤ (12)1.设备⾝份管理 (12)2.设备访问控制 (14)3.设备注册管理 (17)4.设备运营状态监管 (19)

四、区块链提⾼⼯业⽣产效率的应⽤ (21)1.供应链可视化 (21)2.分布式⽣产 (24)3.⼯业物流运输管理 (26)4.⼯业维修⼯单管理 (28)

五、区块链助⼒服务制造升级的应⽤ (30)1.围绕⼯业企业的供应链⾦融 (30)2.⼯业设备产品租赁 (32)

3.⼯业产品设备⼆⼿交易 (34)4.⼯业品回收 (36)

六、区块链对于数据共享和柔性监管的应⽤ (37)1.区块链实现⼯业⾏业间互信共享共同进步 (37)2.区块链使得⼯业互联⽹平台之间价值共享 (38)3.区块链实现⼯业互联⽹柔性监管 (38)七、⼯业区块链落地难点及挑战 (39)1.技术层⾯ (39)2.推⼴层⾯ (40)

⼋、⼯业区块链应⽤落地政策建议 (40)1.加强技术模式创新 (40)2.规范服务实体经济 (41)3.积极提升产业影响 (41)4.完善发展政策环境 (42)⼋、参考⽂献 (42)

⼀、区块链对⼯业应⽤发展带来新机遇1.⼯业应⽤的发展现状

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。但是，单位⼯业效能与发达国家仍然存在较⼤差距，主要体现在资源和能源的利⽤率较低，⽣产经营中⾯临众多安全和环保问题。如何积极有效利⽤现代信息技术解决传统⼯业⽣产中⾯临的经营决策挑战，推动⼯业化和信息化的快速融合发展，实现⽣产、管理和营销⽅式的变⾰，已经成为⾼端制造业发展的关键。

⼯业发展到 4.0 时代，已经远远超出了⽣产制造本⾝。它更多地表现为企业在可能的最⼤⽣态影响范围内精准控制成本，按需、快速、个性化地完成定制⽣产，并逐步增强市场竞争能⼒。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。它⾃然推动了传统⼯业⽣产的变⾰，即企业由原先的“⼤⽽全”向“⼩⽽专”演变。传统产业的⼀个流程，现在可能进⼀步“颗粒化”变为多个流程。每个⽣产单元都只集中精⼒在这个“细微”流程的专业度和⼴度提升上，以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到⽣产备料到组件⽣产到组装全部做完；⽽在精准⽣产的“微粒度”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。⽽每家公司都⾃⾝的微细环节上发挥⼯匠精神，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竞争⼒的朴素的致胜法宝。在⽣产单元细微化的演变进程中，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得企业意识到，依赖于原先的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）品牌商的崛起

智能制造的业绩体现，往往体现为全球⾼度具有竞争⼒的品牌营造。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.⼯业应⽤⾯临的痛点

当前⼯业发展现状及趋势，即是我们现在经常提及的“⽹络化⽣产”或“云化⽣产”。它对整个⽣产制造⽣命周期提出了诸多⽅⾯的挑战：

⾼度协同：“细微化”⽣产单元之间的协作程度⽐以往⼤⽽全的⽣

产还要快速、精准。⼀个环节的⽣产，供应问题就可能影响全局，对整个产业链造成影响；

⼯业安全：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、设备的访问控制的可信是多⽅协作的基础；

信息共享：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；

“跨界”资源融合：产业⽣态的复杂化及多样化，使得以往单⼀链条中某⼀家或两家巨头可以轻易解决的问题变得棘⼿。⽽产业僵化问题的解决往往需要“界外”企业积极参与进来成为其中的“润滑剂”、“催化剂”。⽐如⾦融机构，⾼新科技机构与核⼼制造业的深度融合；

最⼤程度“标准化”：通过把⽣产微粒度变⼩的⽅式，不断推动⽣产组织最⼤程度的“标准化”和“精准化”，⽽不是“⾮标化”。这种“标准化”，不仅体现在⽣产环节，也体现在包装、运输、维修维护、商务环节等等；柔性监管：对于政府监管部门⽽⾔，监管局⾯前所未有地复杂。

怎样采⽤新技术进⾏“柔性”或“隐形”地引导式监管，变成安全⽣产和产业⽀持的挑战之⼀。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

1 详见参考⽂献【1】

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；⾮许可链则是完全开放的，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更加适合⼯业互联⽹当中的各种应⽤。

从技术⾓度看，联盟链技术主要有共享统⼀账本、灵活智能合约、达成机器共识以及保护权限隐私四个技术特点。1）共享统⼀账本

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数据，于是通过哈希校验可以很⽅便的使得账本数据难以篡改。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）可定制智能合约

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的参与⽅的背书节点中。根据代码的要求，智能合约将由⼀个内外部事件来驱动执⾏。3）机器共识机制

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。

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，形成⼀种依赖机器和算法的共识，确保所记录的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（MassiveMachine 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）权限隐私保护

所有加⼊区块链⽹络的⼈、机、物、机构都经过授权得以加⼊联盟区块链⽹络。隐私保护保障共享账本的适当可见性，使得只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。

图 1 制造⽣产管理

从商业⾓度看，⼯业制造过程主要涉及到“产品链--价值管理”、“价值链--业务管理”和“资产链—运营管理”三个过程，如上图 1所⽰。其中产品链主要⽬的是在更短的创新周期内推出更多样、更为复杂的产品。区块链所带⼊的个体激励机制以及协作共享可以使得更多的设计者参与其中，通过有效的组织使⼯业设计更加快速。价值链

把供应链和制造有机地结合以快速响应市场需求。区块链可以将供应链各个协作环节的商流、物流、信息流和资⾦流透明可信，从⽽提⾼整个⽣产过程组织的效率。资产链运营管理的⽬的主要是为了使得⼯业产品在投产运营后可以更好地得到运维，提⾼⽤户粘性，延长其有效使⽤寿命，直到报废回收。通过相似产品间或者同⾏间的数据互信共享将会⼤⼤提⾼整个产业的服务⽔平。区块链可以帮助商业⽹络更⽅便的管理共享的流程，如图 2 所⽰。基于这样的⼀个模型，可以使得商业⽹络中的各个参与主体之间更好的进⾏共享，互信以及价值交换。图 2 围绕制造业的区块链商业⽹络流程图

从监管⾓度来看，其交易可溯源、难以篡改、不可抵赖、不可伪造的特性，能使⼈、企业、物彼此之间因“连接”⽽信任，将带来前所未有的组织形态和商业模式。当监管部门以联盟节点的⾝份获得审阅权限模式介⼊的时候，由于联盟内相关节点的可见性，使得监管部门可以⾮常⽅便的实施柔性监管。通过区块链技术介⼊到⼯业互联⽹，