于建秋，劉 榮，張 賓，崔保磊，呂 猛，張 帆

（國網(wǎng)電商科技有限公司，天津 300309）

0 引 言

隨著我國將“中國制造2025”上升到國家戰(zhàn)略層次，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為實現(xiàn)這一宏偉目標的主攻方向，已經(jīng)開始引起越來越多人的關注。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用場景中，數(shù)據(jù)通過智能設備上傳到云端（數(shù)據(jù)庫），從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、共享、分析，以及提供決策方案等用于各個系統(tǒng)和設備之間的協(xié)作，對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)而言，海量設備的接入以及大數(shù)據(jù)是支撐運營的基礎。

現(xiàn)如今在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，生產(chǎn)、制造及供應鏈等多個場景，往往涉及多家企業(yè)和工廠，需要不同的角色協(xié)作完成，正因如此，不同的角色之間存在著不信任和安全隱患，例如數(shù)據(jù)泄露、行業(yè)隱私等風險。為了防止數(shù)據(jù)信息不被惡意篡改，保證數(shù)據(jù)信息的流轉有著更高級別的安全性能，本文在此引用一項新興技術—區(qū)塊鏈。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)工業(yè)信息化、數(shù)字化、智能化的升級，區(qū)別主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)分析，通過接入海量設備，對所采集、存儲的數(shù)據(jù)進行分析的服務體系，是支撐平臺運營、資源共享、高效供給的核心。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的本質是構建精準、高效、實時的數(shù)據(jù)采集互聯(lián)體系，將設備、產(chǎn)線、企業(yè)、供應商、產(chǎn)品和客戶等所有資源緊密地連接起來。通過信息網(wǎng)絡化提高效率，共享工業(yè)中的各類要素資源；通過智能化的生產(chǎn)方式降低成本；通過數(shù)字化幫助工業(yè)制造業(yè)延長產(chǎn)業(yè)鏈，推動行業(yè)發(fā)展。

1.1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是傳統(tǒng)工業(yè)平臺的拓展和升級，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺共有三大核心層，分別是：邊緣層、平臺層（工業(yè)PaaS）、應用層。平臺升級的本質，其實是在傳統(tǒng)云平臺的基礎上疊加智慧物聯(lián)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等新興技術，建設集數(shù)據(jù)采集、存儲、分析、應用、管理于一體的多功能信息化平臺，建設工業(yè)技術、經(jīng)驗共享的模型化知識庫。其中業(yè)務應用、功能軟件化和復用，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的基礎，為平臺迭代、業(yè)務拓展提供支撐。而邊緣層通過大范圍數(shù)據(jù)采集，深度挖掘數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議加以處理，形成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的數(shù)據(jù)基礎層。平臺基于大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)微服務等創(chuàng)新功能，構建可擴展的功能應用，依賴于平臺層，平臺層則是提供基本的云服務，包括服務器、網(wǎng)絡架構、數(shù)據(jù)存儲等通用功能。三大核心層相輔相成，最終形成資源共享、高效協(xié)作、多方共贏的生態(tài)體系。

1.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的局限性

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)其實就是將傳統(tǒng)工業(yè)融入互聯(lián)網(wǎng)中，打造面向工業(yè)領域的互聯(lián)網(wǎng)平臺。與民用領域的互聯(lián)網(wǎng)既相同也不同：相同之處在于民用領域的不少形態(tài)和場景在工業(yè)領域中同樣存在，比如商城、服務、硬件、移動APP等；不同之處在于工業(yè)的帶有明顯行業(yè)印記，用戶更細分，具備明顯的行業(yè)屬性。這就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的局限性：行業(yè)壁壘。它讓工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域很難出現(xiàn)一家獨大的情形，就工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)來講，尚未形成如民用領域中BAT這樣的局勢。由于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)每個行業(yè)的用戶關注點不同，導致功能很難標準化，做不到民用領域的統(tǒng)一。同時加上各行業(yè)獨有的標準、流程和工作習慣等差異，令定義標準變得難上加難。

1.3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用涉及民生和社會經(jīng)濟的方方面面，在現(xiàn)如今的信息時代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無處不在，應用領域主要有：制造、物流、能源、金融、安防、建筑、家居、零售和農(nóng)業(yè)等多個領域。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展的下一個時代，也是第四次工業(yè)革命的基石。

區(qū)塊鏈技術作為現(xiàn)如今的新興技術，能推進工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進步，能夠實現(xiàn)底層邏輯的革新，是未來的發(fā)展趨勢。兩者的融合有望在多個領域實現(xiàn)應用，也是未來的發(fā)展趨勢，憑借區(qū)塊鏈的高安全、共協(xié)作等技術優(yōu)勢，剛好解決企業(yè)之間的不信任、數(shù)據(jù)安全、信息泄露等隱患，打破工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)壁壘，更好地推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。利用區(qū)塊鏈拓展應用，尤其是在信息確權、問題追責、支付交易等領域，有廣闊的應用前景，為實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息化平臺的資源共享和服務體系提供了堅實的技術基礎。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用前景如圖1所示。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用前景

2 區(qū)塊鏈技術

2.1 區(qū)塊鏈技術簡介

區(qū)塊鏈技術的本質，是通過去中心化和去信任的方式，多節(jié)點集體維護一個可靠數(shù)據(jù)庫的技術。它并不是一種單一的新技術，而是多種現(xiàn)有技術的整合。所以從本質上看，區(qū)塊鏈是一個共享數(shù)據(jù)庫，用于存儲和處理區(qū)塊鏈中的數(shù)據(jù)和信息，具有“不可篡改、可以追溯、公開透明、集體維護”等特征。正是基于這些特征，才使得區(qū)塊鏈技術奠定了堅實的底層信任基礎，構造了可靠的安全機制。

2019年1月10日，國家互聯(lián)網(wǎng)信息辦公室發(fā)布《區(qū)塊鏈信息服務管理規(guī)定》。2019年10月24日，在中央政治局第十八次集體學習時，習近平總書記強調(diào)，“把區(qū)塊鏈作為核心技術自主創(chuàng)新的重要突破口”“加快推動區(qū)塊鏈技術和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”?，F(xiàn)如今，區(qū)塊鏈已走進大眾視野，成為社會的關注焦點。

2.2 區(qū)塊鏈技術原理

區(qū)塊鏈技術是由數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層這六大核心結構組成，區(qū)塊鏈技術的類型分為公有區(qū)塊鏈、聯(lián)合（行業(yè)）區(qū)塊鏈、私有區(qū)塊鏈。

區(qū)塊鏈技術通過“區(qū)塊+鏈”的方式，把數(shù)據(jù)分成不同的區(qū)塊，頭尾結合起來才能呈現(xiàn)一條完整的數(shù)據(jù)。依靠公開透明的特征，構建防偽與可追蹤溯源的數(shù)據(jù)結構，并利用分布式存儲，將數(shù)據(jù)信息可靠地記錄在區(qū)塊鏈中，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全加密、難以篡改的功能。

2.3 區(qū)塊鏈技術的影響

區(qū)塊鏈技術的首次出現(xiàn)是比特幣，應用于金融行業(yè)（貨幣），它是構建比特幣網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸與交易信息加密的基礎技術，影響了當時的交易模式。這正是利用區(qū)塊鏈隱私加密的優(yōu)勢，基于安全加密原理，而不是基于信用，使區(qū)塊鏈上任何達成一致的雙方，均可以直接支付和交易，而不需要第三方中介的參與，可謂是成功的一次應用。

由此可見，區(qū)塊鏈技術的應用，已經(jīng)不僅僅是一個想法或者停留在書面上的了。區(qū)塊鏈不僅對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生影響，還可能徹底改變經(jīng)濟體系和生活模式。經(jīng)濟方面，財產(chǎn)會變成數(shù)字，不再是實體貨幣；生活方面，沒有“中介”的生活背景，很多中間商都將面臨危機。但同時也給生活帶來了新的便利。

所以說，區(qū)塊鏈技術的影響是巨大的，它帶來了新的經(jīng)濟體系和新的生活模式，將會顛覆整個社會體系，對傳統(tǒng)行業(yè)包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生根本性的變革。

區(qū)塊鏈技術讓交易更透明、數(shù)據(jù)更安全、流程更規(guī)范，這不僅僅是在拓展行業(yè)領域，更是對互聯(lián)網(wǎng)底層邏輯的革新。區(qū)塊鏈技術可以應用于工業(yè)，也適用于其他的各行各業(yè)，未來更有望將互聯(lián)網(wǎng)從以通信為核心轉變?yōu)橐詳?shù)據(jù)存儲為核心。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈的融合

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今，已經(jīng)不僅僅停留在生產(chǎn)制造的層面，以后更多的是如何精準地控制成本，如何快速地完成需求，如何安全地管理生產(chǎn)線，從而實現(xiàn)管理模式、營銷渠道的變革，大大增強市場競爭力，這要取決于兩者的融合。

將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術融合，工業(yè)上的應用體現(xiàn)在“網(wǎng)絡化、智能化、數(shù)字化”以下三個方面：

（1）網(wǎng)絡化。設備入網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡化應用，由于海量的設備接入，使身份鑒定、設備管理成為工業(yè)安全隱患。這些設備的身份辨識、身份管理、設備訪問控制等都是實現(xiàn)協(xié)作協(xié)同的基礎，也是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全交換設備信息的關鍵。當區(qū)塊鏈應用在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時，對所有設備所采集上傳的信息進行處理，需要先對設備進行管理，從而為設備和數(shù)據(jù)綁定從屬關系，最終進行可信的、難以篡改的溯源查詢。

（2）智能化。根據(jù)區(qū)塊鏈的特征，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)智能化協(xié)作，在多主體多環(huán)節(jié)的供應鏈中尤為重要，因此提升信息共享和協(xié)同操作能力最為關鍵。信息共享有助于供需對接、快速生產(chǎn)、削減庫存、物流跟蹤、質量控制等。一個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)和供應出現(xiàn)問題就可能影響全局，所以智能化應用是融合區(qū)塊鏈技術的必然產(chǎn)物。

（3）數(shù)字化。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的提升，對標準和規(guī)范提出更高的要求，標準化生產(chǎn)及提供多種服務是發(fā)展的趨勢。

區(qū)塊鏈恰恰可以利用自己的特性，基于共享賬本和共識機制等技術優(yōu)勢，建立規(guī)范的協(xié)作流程和技術標準，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各領域中廣泛滲透和融合創(chuàng)新，提升工業(yè)各環(huán)節(jié)生產(chǎn)要素的優(yōu)化配置能力，提高協(xié)作效率，降低成本，真正實現(xiàn)資源共享，以數(shù)字化標準，規(guī)范每個節(jié)點從而實現(xiàn)全流程管理。區(qū)塊鏈實現(xiàn)企業(yè)互信共享如圖2所示。

圖2 區(qū)塊鏈實現(xiàn)企業(yè)互信共享

3.1 融合的必要性

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要新興技術的支撐，區(qū)塊鏈作為高效、安全、實時的一種數(shù)據(jù)存儲技術（分布式賬本），既能夠保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡傳輸?shù)陌踩裕帜軌蚩刂圃L問安全，確保數(shù)據(jù)上鏈后存儲一致、難以篡改。所以實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈的融合，是非常有必要的，融合后區(qū)塊鏈中的各參與方只需按照事先約定好的規(guī)則，共同存儲信息并達成共識。

工業(yè)應用中，為了提高產(chǎn)業(yè)鏈中所有節(jié)點的安全性，建立設備、企業(yè)、人三者之間的可信關系，需要實現(xiàn)從設備端開始，經(jīng)過設備連接、數(shù)據(jù)采集、儲存分析、設計生產(chǎn)，到最后的運營全過程可信。由于區(qū)塊鏈的特征，在面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用時，會對產(chǎn)業(yè)鏈各個層面的業(yè)務進行加強，從而實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的協(xié)作共享和防偽溯源，所以實現(xiàn)兩者的融合是非常有必要的。工業(yè)融合區(qū)塊鏈的架構如圖3所示。

3.2 融合的優(yōu)勢

3.2.1 提高信息安全性

區(qū)塊鏈技術可以為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供一條安全系數(shù)極高的數(shù)據(jù)傳輸通道，有效地預防數(shù)據(jù)在傳輸過程中，可能出現(xiàn)的丟失、泄露、篡改等情況。通過提高信息安全性，使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息智能化管理，無需人工干預。提高信息安全的基礎是通過區(qū)塊鏈技術的共識機制實現(xiàn)的，也就是通過驗證每個個體與共識機制的一致性，判斷非法節(jié)點進行清除，最終通過嚴格的加密技術對數(shù)據(jù)信息進行保護。同時，區(qū)塊鏈是多節(jié)點實時同步數(shù)據(jù)信息的，這樣即使區(qū)塊鏈中的某個節(jié)點出現(xiàn)問題，其他節(jié)點也有備份，在最大程度上保障了信息安全性。

3.2.2 降低運行成本

（1）區(qū)塊鏈技術能夠為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供點對點計算，相對于通過中央服務器統(tǒng)一處理的傳統(tǒng)模式，點對點可以減輕中央服務器的運行壓力。

（2）區(qū)塊鏈技術可以充分利用空閑設備，延長服務器的使用壽命，降低成本損耗。

（3）區(qū)塊鏈技術可以通過預先制定的規(guī)則，使每個節(jié)點都能夠自我維護，這樣大大節(jié)省了維修費用。

（4）使用時間戳技術來識別和記錄每個事件，使數(shù)據(jù)可以被追蹤，責任可溯源，從而提高管理效率，大大降低了管理成本。

圖3 工業(yè)融合區(qū)塊鏈的架構

3.3 融合解決的問題

3.3.1 提高協(xié)同效率

工業(yè)生產(chǎn)制造階段涉及多個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)由不同的個體參與，其間的協(xié)作關系通過系統(tǒng)集成完成，在協(xié)同過程中的問題和摩擦會降低協(xié)作和設計的效率。

通過區(qū)塊鏈技術，可以確保在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺上的分析數(shù)據(jù)和模型的權屬，避免被分析數(shù)據(jù)和模型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺隨意使用和共享，也可以通過區(qū)塊鏈讓這些分析數(shù)據(jù)和模型在跨平臺間進行共享，提高工作效率。

3.3.2 解決安全隱患

數(shù)據(jù)從設備端發(fā)送到云端以后，經(jīng)過網(wǎng)關和數(shù)據(jù)處理，存放在指定的賬本里面。在這個過程中，數(shù)據(jù)可能被有意無意的篡改，這就需要有技術協(xié)議保障數(shù)據(jù)在進入賬本前不會被篡改或者刪除。

區(qū)塊鏈剛好能夠有效解決這一問題，從設備端發(fā)送的數(shù)據(jù)，在傳輸過程中的安全性通過區(qū)塊鏈的互信來完成，所有數(shù)據(jù)和信息全部記錄在區(qū)塊鏈上，利用區(qū)塊鏈的分布式存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)不可篡改，以此解決安全隱患。

3.3.3 解決信息孤島

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各行業(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)能夠實現(xiàn)信息共享，對于整個行業(yè)而言，能夠起到資源復用、把握市場動態(tài)、優(yōu)化配置生產(chǎn)資源等效果，有效地避免了資源浪費，為保證工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各企業(yè)間信息共享的安全性，所以必須建立完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系。不同于已經(jīng)成熟的商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的技術標準和行業(yè)規(guī)范還沒有形成，而系統(tǒng)安全又是重中之重，沒有可靠的安全體系作為支撐，信息共享、數(shù)據(jù)開放這一薄弱環(huán)節(jié)無法很好地在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)得到應用。

由于塊鏈技術具備分布式存儲、加密傳輸、不可篡改等特性，所以適合作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各實體之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)可信交換的底層技術。通過在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)間建立工業(yè)聯(lián)盟區(qū)塊鏈，企業(yè)的生產(chǎn)制造數(shù)據(jù)能以可控可信的方式存儲到區(qū)塊鏈上，并以訪問可控的方式對鏈上其他企業(yè)開放，從而極大地降低企業(yè)間信息共享的成本和信任問題，打通各企業(yè)間的信息孤島。

3.4 融合帶來的影響

一方面，區(qū)塊鏈推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展。通過區(qū)塊鏈技術的特性，預先制定規(guī)則和協(xié)作過程，使得相關的文件數(shù)據(jù)上鏈過程中，實現(xiàn)全程透明、可溯源，從而提高協(xié)作效率。同時對于一些由外部參與的情況，完全可以組建一個更加開放的設計聯(lián)盟，從而提高整個設計的速率和質量。

另一方面，區(qū)塊鏈促使工業(yè)生產(chǎn)更加高效。利用區(qū)塊鏈技術的分布式、去中心化等特征，將生產(chǎn)過程改造成智能化、網(wǎng)絡化的生產(chǎn)模式，有望減少行業(yè)間壁壘，降低能耗，比傳統(tǒng)中心化的工業(yè)生產(chǎn)模式更高效。

4 區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的設想

當區(qū)塊鏈技術貫穿工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的全生命周期時，從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)集成、應用服務這5個層面進行迭代，結合5G、智能物聯(lián)、云計算等通信技術，從邊緣層、基礎設施IaaS層、功能集成PaaS層和工業(yè)應用SaaS層來搭建工業(yè)區(qū)塊鏈的技術架構體系。

區(qū)塊鏈技術支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，不僅對工業(yè)有所提升，而且對各行各業(yè)都有一定程度的影響，如下：

（1）可以支撐金融行業(yè)建立供應鏈金融服務平臺，為供應鏈上下游企業(yè)提供高效便捷的金融服務，更好地服務于實體經(jīng)濟。

（2）租賃行業(yè)依靠區(qū)塊鏈技術，使得信用租賃、融資租賃等服務可以提供完整一致的賬目，通過去中心化提高各參與方（廠商、出租方、承租方、銀行等）之間的信任度，提高執(zhí)行效率，減少爭議和欺詐風險。

（3）工業(yè)品回收行業(yè)，一方面綠色環(huán)保，另一方面幫助相應的工業(yè)企業(yè)平衡原材料來源。通過區(qū)塊鏈技術在工業(yè)品回收的網(wǎng)絡中，可以對所有的回收商流、物流通過區(qū)塊鏈來進行不可篡改的刻畫，確保唯一。

區(qū)塊鏈在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應用，類似行業(yè)的提升還有很多，在此不一一列舉?？傮w來說，通過區(qū)塊鏈技術積極提升產(chǎn)業(yè)的影響，實現(xiàn)加強技術模式創(chuàng)新、規(guī)范服務實體經(jīng)濟等應用，才能加速工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

5 結 語

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心是通過互聯(lián)網(wǎng)把工業(yè)設備、生產(chǎn)線、工廠、供應商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接在一起，形成跨設備、跨系統(tǒng)、跨地區(qū)的互聯(lián)互通。對于企業(yè)而言，區(qū)塊鏈的核心價值在于通過技術手段全面地記錄下企業(yè)日常生產(chǎn)和經(jīng)營活動的數(shù)據(jù)，為產(chǎn)品質量監(jiān)督、產(chǎn)品銷售、活動配送等提供真實可信的數(shù)據(jù)支撐。

區(qū)塊鏈技術與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的融合，是實現(xiàn)供應鏈與智能制造深度融合的基礎，未來將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈服務，面向能源產(chǎn)業(yè)上下游，結合實施“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”，促進電工裝備制造產(chǎn)業(yè)轉型升級，實現(xiàn)資源的共享整合。開展“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+區(qū)塊鏈”的相關研究，對促進我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化轉型，以及推動實體經(jīng)濟高質量發(fā)展，具有非常重要的意義。