王曉輝，陳軍，王云飛

（1. 陸軍勤務(wù)學(xué)院 油料系，重慶 401311；2. 32516 部隊，上海 200136）

“油料裝備全壽命管理”是“油料裝備”和“全壽命管理”兩個詞的聯(lián)合組詞。軍事大辭海將油料裝備定義為：“用于油料儲存、運(yùn)輸、加注、檢測及維修而編配的工具、器材、車輛、設(shè)備等的統(tǒng)稱，它是軍隊后勤裝備的重要組成部分”[1]。全壽命管理是對武器裝備全壽命周期全過程統(tǒng)一進(jìn)行的管理，目的是提高武器裝備系統(tǒng)整體效能[2]。油料裝備全壽命是指油料裝備從開始論證直到退役所經(jīng)歷的全過程。通常把油料裝備全壽命分為“前半生”和“后半生”[3]。“前半生”指油料裝備立項(xiàng)論證、預(yù)先研究、工程研制、定型、生產(chǎn)等階段；“后半生”指油料裝備從使用到報廢退役的階段。油料裝備全壽命管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，伴隨著科技的發(fā)展和我軍后勤信息化步伐的不斷加快，對信息化條件下的部隊油料裝備全壽命管理提出了更高的要求。探索如何將油料裝備的日常使用活動與裝備系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，通過有效的信息共享方式，使油料裝備管理部門和管理者能夠全程跟蹤和追溯“人員流”、“裝備流”和“物資流”的動態(tài)趨向，使部隊油料裝備全壽命管理決策建立在擁有強(qiáng)時效性的信息基礎(chǔ)上，增強(qiáng)管理組織的整體決策和保障能力，促進(jìn)油料裝備整體保障效能的發(fā)揮，是目前軍隊的一項(xiàng)重要研究任務(wù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)是當(dāng)下發(fā)展迅猛的一種互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，具有去中心化、分布式儲存、不可篡改、溯源、透明、共識等特點(diǎn)。建立基于區(qū)塊鏈的油料裝備全壽命管理系統(tǒng)，就是通過對油料裝備管理全壽命信息的管理，使油料裝備管理部門和技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)各個環(huán)節(jié)信息的共享，從而真正實(shí)現(xiàn)油料裝備的全壽命管理。

1 區(qū)塊鏈的基本技術(shù)及工作原理

1.1 區(qū)塊鏈基本技術(shù)

區(qū)塊鏈作為一項(xiàng)新的科學(xué)技術(shù)，是一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計算范式。通過塊鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)可以驗(yàn)證和存儲數(shù)據(jù)；通過分布式的方式、共識算法，可以生成和更新數(shù)據(jù)；通過密碼的方法可以保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全；而通過智能合約可以編程和操作數(shù)據(jù)[3-4]。其本質(zhì)是一個去中心化的分布式賬本數(shù)據(jù)庫，通過信用機(jī)制進(jìn)行記賬，賬本安全性可靠性高[5]。區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)際上是一種融合創(chuàng)新技術(shù)，具體包含六大技術(shù)，如圖1 所示。

圖1 區(qū)塊鏈六大技術(shù)

1.2 區(qū)塊鏈基本架構(gòu)

區(qū)塊鏈的基本架構(gòu)包含網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、核心層和應(yīng)用層[6-7]，如圖2 所示。其中數(shù)據(jù)層封裝了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)加密算法等技術(shù)，該層為框架基礎(chǔ)組成部分，分布式數(shù)據(jù)庫可以做到分布式多副本、時序、公開、可追蹤。網(wǎng)絡(luò)層包含了分布式組網(wǎng)機(jī)制和數(shù)據(jù)傳輸驗(yàn)證機(jī)制，依靠P2P 網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以做到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)動態(tài)地加入和退出。核心層主要包含共識協(xié)議、密碼學(xué)和博弈論：共識協(xié)議主要是確保分布式的一致性；密碼學(xué)主要確保安全和隱私保護(hù)；博弈論主要是起到激勵相容的作用。應(yīng)用層主要是智能合約，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)可編程、自動觸發(fā)、自動執(zhí)行。

圖2 區(qū)塊鏈基本架構(gòu)

1.3 區(qū)塊鏈的構(gòu)成

區(qū)塊鏈從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上講，是一種線性邏輯結(jié)構(gòu)，前后區(qū)塊依時間戳有序鏈接在一起，在全網(wǎng)形成一條主鏈。在結(jié)構(gòu)上分為塊頭（header）和塊身（body）兩部分：塊頭中記錄父區(qū)塊的ID，也就是Hash、當(dāng)前區(qū)塊的高度、難度系數(shù)、Merkle 根、時間戳等重要的信息，其作用是鏈接前一區(qū)塊，以保證區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的完整性；塊身主要是包含了過去一段時間內(nèi)部分或所有交換的信息，如圖3 所示[8-9]。

圖3 區(qū)塊及其鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

1.4 區(qū)塊鏈的基本協(xié)議機(jī)制

1）構(gòu)建一整套協(xié)議機(jī)制，讓全網(wǎng)的所有節(jié)點(diǎn)既參與記錄又參與驗(yàn)證其他節(jié)點(diǎn)記錄結(jié)果是否正確[8]。有且只有當(dāng)全網(wǎng)所有參與記錄的節(jié)點(diǎn)對記錄的真實(shí)、合法性都達(dá)成統(tǒng)一共識時，該數(shù)據(jù)才會被允許寫入到當(dāng)前的區(qū)塊中去。

2）區(qū)塊的創(chuàng)建與共識機(jī)制有關(guān)，在PoW 機(jī)制下[10-11]，需計算符合給定目標(biāo)的哈希困難問題。只有“最長的”鏈才會被網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為是有效的。

3）構(gòu)建一個分布式、共享、實(shí)時更新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，連接所有參與記錄的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之中。這樣確保了即使部分節(jié)點(diǎn)損壞或遭到黑客攻擊，也不會影響到整個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄和信息的更新[9?12]。

2 基于區(qū)塊鏈的油料裝備全壽命管理應(yīng)用分析

在油料裝備研制生產(chǎn)、采購、儲存保管、交接和退役報廢等全壽命周期內(nèi)，把科研單位、裝備管理部門、裝備生產(chǎn)廠家和裝備使用方等都統(tǒng)一上鏈，都參與到油料裝備戰(zhàn)技狀態(tài)的更新與維護(hù)環(huán)節(jié)中，建立新型的管理模型和組織架構(gòu)，加強(qiáng)需求牽引和匹配。通過對信息的不斷獲取、傳遞、共享和利用，解決信息不對稱的問題，實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)部信息的不斷交互和轉(zhuǎn)化，使油料裝備整體效能發(fā)揮最大化。區(qū)塊鏈技術(shù)在油料裝備全壽命管理中的具體應(yīng)用維度分析如圖4所示。

圖4 區(qū)塊鏈+油料裝備全壽命管理應(yīng)用維度

2.1 功能維度

數(shù)據(jù)存儲，區(qū)塊鏈架構(gòu)使每一個參與方都具有一個共享的帳本。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生交換時，通過點(diǎn)對點(diǎn)的復(fù)制，更改所有賬本，確保了數(shù)據(jù)存儲的安全性。油料裝備檔案存證是確保油料裝備接續(xù)性發(fā)展的重要保證，可以把一些紙質(zhì)包括電子文檔記錄在區(qū)塊鏈上，利用區(qū)塊鏈技術(shù)對油料裝備進(jìn)行檔案存證管理。各級用戶可以把相應(yīng)的裝備數(shù)據(jù)、重要合同文件（如油料裝備采購、訂購合同）指紋記錄到區(qū)塊鏈上，通過區(qū)塊鏈向外界證明在某個時間點(diǎn)該文件就已經(jīng)存在了，且可以校驗(yàn)這份文件是否被篡，并且根據(jù)區(qū)塊鏈的智能合約機(jī)制可促進(jìn)合同的自動執(zhí)行，如圖5 所示。所有對區(qū)塊鏈的訪問均通過非對稱加密算法，用公鑰和私鑰完成。其中公鑰是有權(quán)限的用戶如戰(zhàn)區(qū)、集團(tuán)軍等主要裝備管理部門對裝備數(shù)據(jù)的訪問權(quán)，私鑰是部隊用戶對本單位數(shù)據(jù)的訪問權(quán)。區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)，能夠讓部隊油料裝備數(shù)據(jù)存儲更加安全可靠，如圖6所示。

圖5 采購合同智能合約示例

圖6 非對稱加密算法過程

區(qū)塊鏈的時間戳功能和可溯源技術(shù)可有效解決油料裝備器材的追蹤溯源問題，從而當(dāng)發(fā)生問題進(jìn)行問責(zé)時，能夠做到有章可循。軍隊內(nèi)部開發(fā)出聯(lián)盟鏈，在區(qū)塊鏈上建立基于油料裝備全壽命管理的數(shù)據(jù)庫，記錄油料裝備在完整生命周期中的流轉(zhuǎn)情況，包括研制、生產(chǎn)、儲存、使用和維修等。具體將合同、報告、數(shù)據(jù)、計劃、技術(shù)文件、憑證、會議等與油料裝備全壽命管理有各種關(guān)聯(lián)的信息記錄在聯(lián)盟區(qū)塊鏈上。裝備管理部門借助于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫對油料裝備進(jìn)行全壽命過程的數(shù)據(jù)組織與集成，可實(shí)現(xiàn)全壽命周期內(nèi)油料裝備需求信息的精準(zhǔn)追溯，如圖7 所示。

圖7 區(qū)塊鏈油料裝備追蹤溯源

資質(zhì)認(rèn)證是在軍民融合大背景下，實(shí)現(xiàn)油料裝備投標(biāo)招標(biāo)開放與公平的基礎(chǔ)。區(qū)塊鏈技術(shù)的全系統(tǒng)共同認(rèn)證在機(jī)制上保證了數(shù)據(jù)不能進(jìn)行私自篡改，從而保證了資質(zhì)和認(rèn)證的權(quán)威性[13]?？筛鶕?jù)軍隊保密規(guī)定，建立相應(yīng)的開放式或封閉式的社群，建立區(qū)塊鏈資質(zhì)認(rèn)證平臺，將企業(yè)身份和行為信息作為該企業(yè)的數(shù)字身份記錄在區(qū)塊鏈上。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對區(qū)塊鏈認(rèn)證平臺提供的數(shù)字身份數(shù)據(jù)進(jìn)行征信管理，基于征信分析結(jié)果，提供差異化的企業(yè)資質(zhì)等級。通過發(fā)行軍事通行證（TOKEN）的方式，對信譽(yù)良好、建言獻(xiàn)策、積極工作的企業(yè)予以激勵。軍隊單位招標(biāo)時，可以通過此平臺快速獲取競標(biāo)單位的相關(guān)數(shù)據(jù)，用于精確評估競標(biāo)單位與待招標(biāo)工程間的匹配度，能有效促進(jìn)軍隊和地方企業(yè)之間的高效精準(zhǔn)合作，有利于降低油料裝備全壽命管理中的效費(fèi)比，生成具有激勵作用的軍民融合新體系，如圖8 所示。

圖8 區(qū)塊鏈企業(yè)資質(zhì)認(rèn)證

2.2 對象維度

在當(dāng)前的油料裝備全壽命管理系統(tǒng)中，對人員、經(jīng)費(fèi)、油料裝備、技術(shù)保障這些管理對象整體效能的發(fā)揮具有一定的局限性。因?yàn)槿鄙偾逦髁说谋O(jiān)管機(jī)制，有時造成了資源的浪費(fèi)。區(qū)塊鏈的信息透明機(jī)制能夠促進(jìn)整個油料裝備管理對象間的信息融合，充分調(diào)動各方面的積極性。將人員信息、裝備信息和戰(zhàn)備信息等統(tǒng)一上鏈，在戰(zhàn)區(qū)、集團(tuán)軍、裝備使用和保障部門之間建立聯(lián)盟鏈，實(shí)現(xiàn)人、物、裝等狀態(tài)信息動態(tài)更新、快速感知，從而實(shí)現(xiàn)油料裝備訓(xùn)、管、存、數(shù)據(jù)采集和全壽命量化管理，為油料裝備全壽命管理系統(tǒng)高效的運(yùn)行提供輔助服務(wù)，建鏈模型如圖9 所示。

圖9 區(qū)塊鏈油料裝備全壽命管理對象維度分析

2.3 屬性維度

軍事屬性方面，習(xí)主席指出：籌劃和指導(dǎo)戰(zhàn)爭，必須高度關(guān)注科學(xué)技術(shù)對戰(zhàn)爭的影響[14]。對于我軍戰(zhàn)斗力的提升，高新技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展，習(xí)主席作出了一系列重要的指示和實(shí)際部署。區(qū)塊鏈的技術(shù)特性和運(yùn)行機(jī)制使其在保障信息安全性上具有天然優(yōu)勢。區(qū)塊鏈上所有節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通過共識機(jī)制運(yùn)作，超級分布式數(shù)據(jù)大賬本，可以避免單一節(jié)點(diǎn)賬本遭受黑客攻擊影響到整個區(qū)塊鏈系統(tǒng)的運(yùn)行[15]。利用區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)油料裝備全壽命管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的集體維護(hù)，保護(hù)軍事信息安全，增強(qiáng)整個信息物理系統(tǒng)的健壯性。

經(jīng)濟(jì)屬性方面，在區(qū)塊鏈上交易被確認(rèn)的過程就是清算、結(jié)算和審計的過程[16]。因?yàn)閰^(qū)塊鏈技術(shù)下，數(shù)據(jù)不可篡改，能夠提供較強(qiáng)的安全性。同時大大提高清算系統(tǒng)速度，節(jié)省大量人力。借助區(qū)塊鏈對搞好油料裝備費(fèi)用的分析預(yù)估算、審價和審計監(jiān)督工作效益巨大。

信息屬性方面，油料裝備全壽命管理工程是集成時間、信息及價值的管理網(wǎng)絡(luò)，而區(qū)塊鏈可靠的數(shù)據(jù)系統(tǒng)和認(rèn)證機(jī)制能夠?yàn)榇蛲ǜ鲉挝恢g信息融合的壁壘，避免信息孤島，為實(shí)現(xiàn)全信息融合和共享提供有力的支撐。

3 基于區(qū)塊鏈的油料裝備全壽命管理模型

長期以來，部隊油料裝備全壽命管理一直以部隊相關(guān)規(guī)章制度和條令條例為依據(jù)，嚴(yán)格遵守固定的規(guī)范和程序，在一定程度上保證了管理的科學(xué)化和制度化。隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的管理方式在靈活性和接續(xù)性方面存在某種缺陷性的程度越來越凸顯，嚴(yán)重影響了油料裝備整體效能的發(fā)揮?；谏鲜鰠^(qū)塊鏈技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合在油料裝備全壽命管理各階段中的具體應(yīng)用，文中提出了如圖10 所演示的一種基于區(qū)塊鏈群的實(shí)現(xiàn)方式，以及依附于其上的分布式油料裝備數(shù)據(jù)庫、全壽命質(zhì)量管理功能、全壽命經(jīng)費(fèi)管理功能、資源規(guī)劃與優(yōu)化和績效評估等功能。各鏈既獨(dú)立工作又相互交互。

在數(shù)據(jù)層，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)成網(wǎng)狀連接，相互交互。分布式油料裝備數(shù)據(jù)存儲區(qū)塊鏈封裝了油料裝備全壽命管理系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)存儲與讀取信息，及相應(yīng)的數(shù)據(jù)加密信息，為分布式數(shù)據(jù)分析與處理提供數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)儲存基礎(chǔ)。其他鏈將會運(yùn)用數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在網(wǎng)絡(luò)層，在軍隊內(nèi)部建立起P2P 網(wǎng)絡(luò)，選擇建立不同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動態(tài)組網(wǎng)，根據(jù)任務(wù)需要可構(gòu)建出不同類型的鏈條，來分析處理油料裝備質(zhì)量、費(fèi)用等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行評估。在核心層，通過區(qū)塊鏈密碼學(xué)技術(shù)確保傳輸?shù)陌踩?，通過共識機(jī)制來確保一致性，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合管理，不被欺詐。在應(yīng)用層，通過智能合約實(shí)現(xiàn)油料裝備全壽命周內(nèi)各階段業(yè)務(wù)的可編程操作，可實(shí)現(xiàn)油料裝備檔案管理，裝備問責(zé)追蹤溯源，軍民融合企業(yè)資質(zhì)認(rèn)證等相關(guān)應(yīng)用。

圖10 分布式油料裝備全壽命管理區(qū)塊鏈群

4 結(jié)語

裝備管理理念及管理組織形式的選擇同裝備之間存在必然、本質(zhì)的聯(lián)系，只有不斷改進(jìn)和匹配才能產(chǎn)生裂變效應(yīng)。基于區(qū)塊鏈的油料裝備全壽命管理是一種新的管理理念，同時也是一種有效的管理手段與工具?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭，打的是后勤保障。將區(qū)塊鏈引入到油料裝備全壽命管理中，在油料裝備系統(tǒng)中構(gòu)建以聯(lián)盟鏈為核心，以各部門需求為導(dǎo)向的完備聯(lián)盟鏈，組成區(qū)塊鏈群，將更加有利于掌握油料裝備信息、資源消耗與流動規(guī)律，進(jìn)而促進(jìn)軍事需求精確匹配，積極適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭油料保障需要。