劉譯聰 李晶潔 馬程錦 周利新 連蓮

國網(wǎng)冀北電力有限公司物資分公司 北京 100075

引言

電力物資是電網(wǎng)工程建設(shè)的基礎(chǔ)，其質(zhì)量的好壞直接決定了電網(wǎng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。我國國家電網(wǎng)公司一直重視電力物資的質(zhì)量管理，尤其在“十三五”期間，強(qiáng)調(diào)對(duì)電力物資進(jìn)行集約化、精益化管理，以加強(qiáng)電力物資質(zhì)量監(jiān)督來提升用電質(zhì)量服務(wù)[1]。而隨著電網(wǎng)投資規(guī)模的不斷擴(kuò)大，互聯(lián)電網(wǎng)所承擔(dān)的高傳輸容量、高耐溫耐壓等壓力越來越大，電力物資的性能和質(zhì)量都面臨更高的挑戰(zhàn)。

我國電力設(shè)備供應(yīng)商正積極改善并提高物資質(zhì)量，但設(shè)備質(zhì)量問題仍然存在。一旦出現(xiàn)電力設(shè)備出現(xiàn)問題引起電力故障，對(duì)設(shè)備本身的質(zhì)量分析和問題溯源是避免同樣問題的關(guān)鍵。目前，電力企業(yè)的物資供應(yīng)鏈整體結(jié)構(gòu)雖較為完善，但是在各供應(yīng)商仍存在物資信息不互通、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、認(rèn)證不成共識(shí)等問題，這些問題進(jìn)一步制約了電力物資質(zhì)量的提升。

區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展為上述問題提供了解決思路，其共識(shí)機(jī)制、數(shù)據(jù)不可篡改功能可用于電力物資質(zhì)量認(rèn)證、質(zhì)量數(shù)據(jù)管理[2]。我國各級(jí)電力公司在現(xiàn)代智慧供應(yīng)體系方面積極開展數(shù)字化、平臺(tái)化的創(chuàng)新實(shí)踐，通過“大云物移智鏈”等技術(shù)，構(gòu)建“五E一中心”供應(yīng)鏈平臺(tái)[3]，從物資合同一鍵生成、在線簽署，到結(jié)算單據(jù)電子化、結(jié)算支付申請(qǐng)自動(dòng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈全程電子化、網(wǎng)絡(luò)化、便捷化。這些數(shù)字化創(chuàng)新實(shí)踐為區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用提供了有利的數(shù)據(jù)支撐，因此基于區(qū)塊鏈技術(shù)的電力物資質(zhì)量管理研究亦亟待開展。

本文首先剖析了當(dāng)前電力物資供應(yīng)鏈管理現(xiàn)狀，結(jié)合區(qū)塊鏈各鏈種的特點(diǎn)，分析其在電力物資供應(yīng)鏈管理的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，提出基于聯(lián)盟鏈的電力物資供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)上鏈框架，最后以區(qū)塊鏈平臺(tái)為支持，提出了基于電力物資質(zhì)量數(shù)據(jù)分析的招標(biāo)、采購決策與管理方法展望。

1 電力物資供應(yīng)鏈管理現(xiàn)狀

電力物資供應(yīng)鏈管理環(huán)節(jié)涉及供應(yīng)商生產(chǎn)、出廠試驗(yàn)、質(zhì)量檢測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)，其質(zhì)量管理是重中之重。質(zhì)量數(shù)據(jù)主要由供應(yīng)商、檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供，其中，供應(yīng)商提供出廠試驗(yàn)報(bào)告，檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供檢測(cè)報(bào)告。目前主要存在四方面問題，一是質(zhì)量報(bào)告的真實(shí)性難以校驗(yàn)，供應(yīng)商提供的出廠試驗(yàn)報(bào)告和質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告或存在造假問題，檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)過程缺乏透明度。二是跨部門協(xié)作的質(zhì)量追溯難度大，質(zhì)量數(shù)據(jù)貫穿設(shè)備全生命周期，除采購環(huán)節(jié)外還涉及安裝、運(yùn)行、退役等環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)保存在公司不同系統(tǒng)中。三是不同參與主體間難以形成質(zhì)量數(shù)據(jù)共識(shí)，不同質(zhì)量數(shù)據(jù)分別由業(yè)主單位、供應(yīng)商、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、監(jiān)造單位存儲(chǔ)，各方之間缺少協(xié)同與校驗(yàn)。四是對(duì)于上游材料供應(yīng)商的質(zhì)量情況難以把控，上游材料供應(yīng)商的實(shí)際選用以及材料質(zhì)量情況透明度均較低。

2 區(qū)塊鏈在電力物資供應(yīng)鏈管理中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

區(qū)塊鏈具有易追溯、防篡改、透明公開等特點(diǎn)[4]，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一方面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到上鏈存儲(chǔ)過程數(shù)據(jù)的固化，保障過程數(shù)據(jù)真實(shí)可信、公開透明。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，電力物資質(zhì)量、供應(yīng)商、物流運(yùn)輸?shù)刃畔⒍冀?jīng)過加密，作為共享且安全的加密公共分類賬而存在，任何供應(yīng)商或者其他用戶在未經(jīng)授權(quán)許可的情況下，無法干擾系統(tǒng)并更改任何信息，因此可以提升電力物資供應(yīng)鏈質(zhì)量監(jiān)管安全。

另一方面區(qū)塊鏈方便接入，并可以將接入方與其提供信息綁定。電力物資數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在由各方使用必要的位置，并配置訪問密鑰，以安全手段實(shí)時(shí)銜接客戶。且各方上鏈數(shù)據(jù)不可篡改，可利用區(qū)塊鏈的共識(shí)機(jī)制，增加供應(yīng)鏈管理中各方對(duì)于質(zhì)量數(shù)據(jù)的共識(shí)，進(jìn)而構(gòu)建互信度高、問題溯源清晰的質(zhì)量追溯體系。

因此，基于現(xiàn)代智慧供應(yīng)鏈體系建設(shè)基礎(chǔ)和業(yè)務(wù)現(xiàn)狀[5]，充分利用區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改性、透明性、可追溯性等特征，開展供應(yīng)履約、質(zhì)量檢測(cè)等業(yè)務(wù)試點(diǎn)應(yīng)用，能夠解決部分業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)模式下合同單據(jù)、檢測(cè)報(bào)告等信息保真能力不強(qiáng)、互信度不高、投訴糾紛處理難等問題。

3 電力物資區(qū)塊鏈應(yīng)用方案設(shè)計(jì)

3.1 基于聯(lián)盟鏈的電力物資業(yè)務(wù)特點(diǎn)分析

通常，區(qū)塊鏈有公有鏈、私有鏈和聯(lián)盟鏈三種類型[6]，其中：公有鏈具有完全的去中心化特點(diǎn)，因此開放程度最高，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)參與或者退出，且均可參與賬本記錄，數(shù)據(jù)也是對(duì)外公開的；私有鏈開放程度比較多，偏向于組織內(nèi)部應(yīng)用，記賬無須共識(shí)過程，且數(shù)據(jù)不公開；聯(lián)盟鏈?zhǔn)强紤]上述兩鏈種特點(diǎn)后的折中，節(jié)點(diǎn)加入或退出需授權(quán)才能維護(hù)鏈上數(shù)據(jù)，具備部分去中心化特點(diǎn)。聯(lián)盟鏈對(duì)節(jié)點(diǎn)的參與者有準(zhǔn)入限制，并且對(duì)數(shù)據(jù)訪問權(quán)限有更高要求，保證參與者的隱私數(shù)據(jù)不被泄露。

電力物資區(qū)塊鏈中的參與者包括設(shè)備制造廠商、國網(wǎng)電力物資公司、各省市級(jí)物資公司、物流公司等，對(duì)于物資質(zhì)量開展溯源工作需要在上述參與者中透明化。由于電力與國計(jì)民生息息相關(guān)，物資區(qū)塊鏈需要對(duì)政府監(jiān)管部門開放準(zhǔn)入機(jī)制，私有鏈無法實(shí)現(xiàn)；且部分廠商制造數(shù)據(jù)需要隱私保護(hù)，公有鏈不滿足需求。因此，本文采用聯(lián)盟鏈對(duì)電力物資進(jìn)行質(zhì)量管理。

3.2 電力物資供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)單及上鏈方法

國家電網(wǎng)公司根據(jù)支撐業(yè)務(wù)的種類不同分為主鏈、交易側(cè)鏈、數(shù)據(jù)側(cè)鏈、網(wǎng)省從鏈及堆棧從鏈五種不同類型的國網(wǎng)鏈，其中：主鏈、交易側(cè)鏈、數(shù)據(jù)側(cè)鏈用于支撐總部一級(jí)部署系統(tǒng)，網(wǎng)省從鏈主要負(fù)責(zé)支撐本?。ㄊ校I(yè)務(wù)系統(tǒng)，目前僅有部分省份部署；堆棧從鏈主要負(fù)責(zé)為非從鏈網(wǎng)省單位業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供區(qū)塊鏈服務(wù)。電力物資質(zhì)量數(shù)據(jù)通過不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行上鏈，如圖1所示：①基于國網(wǎng)鏈的部署特點(diǎn)，確定需采用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和上鏈方式。②對(duì)于主從鏈業(yè)務(wù)和網(wǎng)省從鏈業(yè)務(wù)分別從本地?cái)?shù)據(jù)中臺(tái)或數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入數(shù)據(jù)；對(duì)于不具備從鏈建設(shè)的網(wǎng)省和外部系統(tǒng)，按照堆棧從鏈的方式導(dǎo)入數(shù)據(jù)；其中涉及外部供應(yīng)商需要對(duì)其進(jìn)行身份認(rèn)證。③將導(dǎo)入和錄入數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)單；通過數(shù)據(jù)單ID 生成Merkle 樹，打包成新區(qū)塊。④新區(qū)塊廣播至全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)并根據(jù)事先規(guī)定好的共識(shí)機(jī)制進(jìn)行共識(shí)驗(yàn)證，當(dāng)各節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)之后，才能將新區(qū)塊更新到區(qū)塊鏈上。

電力物資涉及生產(chǎn)、組裝加工、物流、采購、銷售等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)上的所涉及的數(shù)據(jù)清單如表1所示，其在組裝加工、物流、采購、銷售等環(huán)節(jié)的鏈上數(shù)據(jù)更新和圖1中生產(chǎn)數(shù)據(jù)更新類似，最終整個(gè)電力物資供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)都被記錄在區(qū)塊鏈上。

圖1 電力物資裝備區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)上鏈方案

3.3 電力物資區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源流程設(shè)計(jì)

基于區(qū)塊鏈的電力物資數(shù)據(jù)溯源方案如圖2所示，本文綜合考慮了電力物資裝備供應(yīng)鏈從生產(chǎn)、組裝加工、物流到采購銷售等環(huán)節(jié)全流程的數(shù)據(jù)溯源，由區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后，考慮到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的容量和溯源查詢效率，將具體的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在傳統(tǒng)的中心化數(shù)據(jù)庫中，而數(shù)據(jù)單的索引存儲(chǔ)在分布式區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫中，保障電力物資溯源信息的全面性和可靠性。電力物資溯源區(qū)塊鏈中系統(tǒng)主要包括區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)管理和區(qū)塊管理。其中節(jié)點(diǎn)管理是對(duì)參與溯源區(qū)塊鏈系統(tǒng)的政府監(jiān)管部門、物流、物資生產(chǎn)、組裝等各節(jié)點(diǎn)的管理，區(qū)塊管理通過Merkle 樹打包的區(qū)塊，將其廣播至全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證，以更新新區(qū)塊至區(qū)塊鏈上。當(dāng)消費(fèi)者或政府需要查詢電力物資各環(huán)節(jié)的質(zhì)量數(shù)據(jù)信息時(shí)，通過數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)和私鑰解密查詢對(duì)應(yīng)區(qū)塊，系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出詳細(xì)數(shù)據(jù)信息反饋給消費(fèi)者。

圖2 電力物資區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源流程

4 基于區(qū)塊鏈平臺(tái)的物資質(zhì)量提升方法

基于區(qū)塊鏈技術(shù)和國網(wǎng)總部、各網(wǎng)省數(shù)據(jù)中臺(tái)系統(tǒng)，可對(duì)電力物資裝備采購數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合匯聚，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上鏈，為物資供應(yīng)商提供數(shù)據(jù)服務(wù)，將數(shù)據(jù)分析結(jié)果及時(shí)反饋至電力物資設(shè)備的生產(chǎn)制造、運(yùn)行等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電力物資裝備的質(zhì)量?jī)?yōu)化，服務(wù)供應(yīng)商設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量提升。

后期通過對(duì)平臺(tái)數(shù)據(jù)的分析，評(píng)估不同供應(yīng)廠商的設(shè)備健康水平、掌握設(shè)備健康規(guī)律及變化規(guī)律，關(guān)聯(lián)開展物資設(shè)備投資采購分析，為電網(wǎng)公司提供招標(biāo)、采購的決策，進(jìn)而能促進(jìn)供應(yīng)商針對(duì)物資質(zhì)量開展良性競(jìng)爭(zhēng)。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)電力物資供應(yīng)鏈管理問題，提出了電力物資區(qū)塊鏈構(gòu)建方法，并基于國家電網(wǎng)公司“一主兩側(cè)多從”的區(qū)塊鏈結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了電力物資供應(yīng)鏈內(nèi)外部信息上鏈和溯源方案，為電力物資供應(yīng)各環(huán)節(jié)管理提供了新思路。同時(shí)，基于區(qū)塊鏈平臺(tái)和國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中臺(tái)的建設(shè)趨勢(shì)，提出了基于不同供應(yīng)商數(shù)據(jù)分析的電網(wǎng)公司招標(biāo)、采購決策方案，以期為區(qū)塊鏈和大數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用提供參考。