工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)呼嘯而來(lái)，但由于現行生產(chǎn)模式和商業(yè)模式的限制，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用現狀仍存在諸多問(wèn)題。將工業(yè)云和區塊鏈技術(shù)結合起來(lái)，可以建立起一個(gè)云鏈混合的、面向未來(lái)的分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )。依托其去中介化的加密算法和共識機制，能夠有效解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的價(jià)值互信問(wèn)題，從而實(shí)現對既有制造業(yè)商業(yè)模式的全新重構。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地的三大難點(diǎn)

各個(gè)企業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰略，在實(shí)施層面都存在諸多問(wèn)題，這導致工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落地非常困難，實(shí)用性較差，出現了大量的“空氣云”。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落地難，主要存在三個(gè)方面的問(wèn)題。

第一，是數據安全問(wèn)題。企業(yè)類(lèi)客戶(hù)不同于個(gè)人客戶(hù)，它們對于數據安全的要求非常高，這主要是由于企業(yè)數據，尤其是生產(chǎn)數據，中間包含了大量企業(yè)的工藝和商業(yè)秘密。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大多采用中心化的工業(yè)云平臺，數據集中在云服務(wù)商處存儲和管理，這對于用戶(hù)企業(yè)來(lái)說(shuō)具有巨大的安全隱患。工業(yè)企業(yè)普遍是風(fēng)險厭惡型而非創(chuàng )新導向型，任何一個(gè)單點(diǎn)的安全問(wèn)題都可能會(huì )導致重大的安全事故，所以數據的安全和可靠是工業(yè)企業(yè)不能妥協(xié)的指標。

第二，是成本過(guò)高問(wèn)題。所謂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)是企業(yè)信息化的升級版。中國制造企業(yè)約三十多萬(wàn)家，其中97.4%的企業(yè)是中小制造企業(yè)，他們都碰到同樣的問(wèn)題——信息化、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)缺失。對于中小企業(yè)而言，他們并沒(méi)有太多的資金、技術(shù)、人才等資源來(lái)完成升級，更沒(méi)有緊迫感來(lái)完成升級，生存對于他們來(lái)說(shuō)才是第一要務(wù)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大多采用中心化工業(yè)云方案，運營(yíng)維護成本都過(guò)高，是一般制造企業(yè)無(wú)法承受的。

第三，是靈活性問(wèn)題。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通常伴隨著(zhù)大規模的自動(dòng)化和信息化升級改造，而一個(gè)生產(chǎn)系統的自動(dòng)化信息化水平越高，往往制造的柔性化越差。而當下制造企業(yè)面臨的共同問(wèn)題是外部市場(chǎng)每時(shí)每刻的快速變化，傳統的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案花費上千萬(wàn)資金成本、系統功能紛繁復雜，無(wú)法做到快速響應，中小企業(yè)無(wú)法根據現實(shí)情況變化而靈活選擇。

區塊鏈技術(shù)出手

推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)落地實(shí)施的較好方式，是通過(guò)工業(yè)云和區塊鏈技術(shù)結合，建立起一個(gè)云鏈混合的、面向未來(lái)的分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )(Distributed Intelligent Production Network，國際上多簡(jiǎn)稱(chēng)為“工業(yè)區塊鏈”或“DIPNET”)，對制造業(yè)商業(yè)模式進(jìn)行整體重構。

在DIPNET中，制造單元內大部分采用中心化的工業(yè)云技術(shù)，效率更高、響應更快、能耗更低。而生產(chǎn)中的跨組織數據互信全部通過(guò)區塊鏈來(lái)完成，訂單信息、操作信息和歷史事務(wù)等全部記錄在鏈上，分布式存儲、不可篡改，所有產(chǎn)品的溯源和管理將更加安全便捷。

分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )中整個(gè)供應鏈上的交易流程全部由智能合約自動(dòng)執行，將工業(yè)制造分解為如“樂(lè )高積木”一樣能夠按單、按次重組的“工業(yè)4.0”組件。使得后端的生產(chǎn)系統能夠快速響應外部市場(chǎng)的變化，大幅降低產(chǎn)業(yè)鏈重組中的信任成本。同時(shí)，通過(guò)區塊鏈技術(shù)與數字化工廠(chǎng)技術(shù)的結合，可以為每一個(gè)物理世界的工業(yè)資產(chǎn)生成虛擬世界的“數字化雙胞胎”，并進(jìn)行確權和流轉，完成工業(yè)資產(chǎn)的數字化，幫助重資產(chǎn)的制造企業(yè)實(shí)現輕資產(chǎn)擴張。

工業(yè)區塊鏈的經(jīng)濟系統

工業(yè)區塊鏈(DIPNET)是一個(gè)面向工業(yè)制造領(lǐng)域的智能合約平臺，提供底層協(xié)議的完整實(shí)現、配套工具、API 接口集等。區塊鏈技術(shù)的去中心化、安全性、匿名性等優(yōu)勢，吸引著(zhù)廣大傳統制造企業(yè)，試圖基于區塊鏈技術(shù)重構企業(yè)價(jià)值流轉和信息流轉方式。工業(yè)區塊鏈(DIPNET)通過(guò)將企業(yè)業(yè)務(wù)流抽象為智能合約范式，幫助制造商輕松的進(jìn)入區塊鏈網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現業(yè)務(wù)流的通證化，加速企業(yè)資源、信息流轉。企業(yè)上鏈，以區塊鏈技術(shù)重構供應鏈系統，并在此基礎上，構建共享工廠(chǎng)、去中心化電商平臺、價(jià)值生命周期管理系統等應用。

工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 使用母子雙鏈模式，分別是對于 DPOS 主鏈和 DAG 子鏈。對工業(yè)制造領(lǐng)域的不同生產(chǎn)環(huán)節，使用不同的共識方案，兼顧可靠性和性能?；A架構包含應用層、接口層、合約層、基礎服務(wù)層和網(wǎng)絡(luò )層。

(1)網(wǎng)絡(luò )層

其主要實(shí)現基本節點(diǎn)發(fā)現、數據傳輸等功能。以太坊的 devp2p 協(xié)議實(shí)現，已經(jīng)經(jīng)過(guò)以太坊網(wǎng)絡(luò )多年運作實(shí)踐，其隱私性、健壯性、性能等方面均得到很好驗證。因此可以將基于以太坊 devp2p 協(xié)議(DPT、IPFS等)，實(shí)現工業(yè)區塊鏈(DIPNET)底層網(wǎng)絡(luò )。

(2)基礎服務(wù)層

其主要實(shí)現交易數據、區塊生成、維護共識等功能。工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 采用DPOS共識的鏈式區塊結構，后期隨著(zhù)交易數量增加，最終同時(shí)支持 DAG 實(shí)現，將與支付無(wú)關(guān)的數據交互轉移至 DAG 子鏈，并對 IOT 大規模數據提供底層支持。

區塊服務(wù)層為 工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 提供：賬戶(hù)管理、組織交易、交易驗證、區塊驗證等服務(wù)。

工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 使用 ECDSA-secp256k1 數字簽名方案。工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 中包含三種賬戶(hù)類(lèi)型：

普通賬戶(hù)

合約范式賬戶(hù)

合約實(shí)例賬戶(hù)

其中普通賬戶(hù)由用戶(hù)私鑰控制，合約范式賬戶(hù)和合約實(shí)例賬戶(hù)均由特定算法生成。區塊服務(wù)層接受上層傳入的參數，可構建特定類(lèi)型的交易數據，經(jīng)過(guò)交易發(fā)送者簽名后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現交易廣播。

對于 DPOS 主鏈和 DAG 子鏈的交易，工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 將使用不同的驗證策略。值得注意的是，對于 DAG 子鏈，不存在區塊的概念。

(3)合約層

其主要實(shí)現交易數據、區塊生成、維護共識等功能。工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 通過(guò) VM 實(shí)現智能合約。所有合約范式及合約實(shí)例化交易，均僅允許在主鏈提交，以保障智能合約的時(shí)序及可靠性。其中合約范式由開(kāi)發(fā)者提交，智能合約實(shí)例由用戶(hù)通過(guò)合約范式初始化而來(lái)。智能合約可以直接訪(fǎng)問(wèn) DAG子鏈中的數據。合約層是實(shí)現工業(yè)區塊鏈(DIPNET)業(yè)務(wù)的核心環(huán)節，訂單意向的達成、訂單交割等均由智能合約自動(dòng)執行。

(4)接口層

其主要實(shí)現對外提供區塊數據訪(fǎng)問(wèn)、智能合約交互等接口功能。接口層對用戶(hù)及Dapp提供對底層區塊數據、工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 賬戶(hù)、智能合約、合約范式的訪(fǎng)問(wèn)，是與工業(yè)區塊鏈(DIPNET)服務(wù)交互的主要途徑。

主鏈與子鏈的雙鏈共識選擇共識方案，主要從安全性、去中心化、健壯性三個(gè)方面考慮。但區塊鏈上有一個(gè)不可能三角理論，就是一個(gè)區塊鏈系統不可能同時(shí)做到安全、去中心化和高效，這三者構成一個(gè)不可能三角。因此，要構建共識機制，就是在這里三角中取一個(gè)兼顧各方的位置，市場(chǎng)上各種公鏈都是在共識機制構建領(lǐng)域的嘗試。

工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 選擇 DPOS 共識機制實(shí)現母鏈，這是效率、安全性、去中心化之間的一個(gè)平衡點(diǎn)。DPOS 共識下，通過(guò)社區對超級節點(diǎn)的監督，確保大多數節點(diǎn)是誠實(shí)的，同時(shí)獲得了更高的效率和更簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )結構。

工業(yè)區塊鏈(DIPNET) 為每一個(gè)訂單確定供應鏈，并在供應鏈內預設了快速的結算系統，所有供應商都直接的與最終消費者達成結算關(guān)系。對于特定的訂單，各個(gè)環(huán)節的關(guān)注程度是不一樣的。用戶(hù)下單、簽收環(huán)節，企業(yè)希望保留可靠的記錄;但對訂單供應鏈各單元的流轉過(guò)程，則只需要保留一般記錄。因此，要考慮將供應鏈中的流轉信息、物流信息及其他物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息，記錄在DAG子鏈上，只將最后的交易及清算結果記錄在主鏈上。

DAG 子鏈是完全異步的數據模型，并且可以理論極大的數據帶寬。DPOS 與 DAG 雙鏈模式下，為不同特性的數據提供了額外的共識選擇，尤其是當工業(yè)區塊鏈(DIPNET)與物聯(lián)網(wǎng)結合時(shí)，大量的生產(chǎn)、物流數據可以使用 DAG 子鏈。

合約范式

合約范式是由開(kāi)發(fā)者發(fā)布的智能合約模版，開(kāi)發(fā)者將提供詳細的應用指導說(shuō)明，并由社區進(jìn)行審核、提供信用背書(shū)。使用者無(wú)需任何開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，只需要從海量的合約范式中，選取適合自身業(yè)務(wù)的合約范式，根據指導說(shuō)明，通過(guò)簡(jiǎn)單的配置即完成可靠的智能合約部署。合約范式是母鏈上的特殊交易，是不完全的智能合約代碼，僅提供一些通用的靜態(tài)接口及實(shí)例化接口，不提供任何業(yè)務(wù)相關(guān)功能。合約范式內也指定了手續費及收款地址，開(kāi)發(fā)者可以從用戶(hù)的交易中，獲得少量手續費作為報酬，實(shí)現“開(kāi)發(fā)即挖礦”模式。

三大發(fā)展方向

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，區塊鏈技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有三個(gè)方向：一是“一鍵重復定制”?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代下制造業(yè)逐漸轉向以滿(mǎn)足消費者碎片化需求與大規模定制為核心的生產(chǎn)模式，生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)發(fā)展日漸成為制造業(yè)轉型發(fā)展新趨勢。在這樣的現實(shí)背景下，工業(yè)區塊鏈(DIPNET)主張企業(yè)的生產(chǎn)都不是簡(jiǎn)單的復制，而是在滿(mǎn)足消費者個(gè)性化需求上的價(jià)值創(chuàng )造，工業(yè)區塊鏈(DIPNET)也將致力于為每一位接入企業(yè)提供便捷合約范式，使每一次重復都能產(chǎn)生獨一無(wú)二的價(jià)值。

二是“價(jià)值全生命周期管理”。分布式智能生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )所形成的分布式制造模式，以用戶(hù)創(chuàng )造內容為代表，使人人都有能力進(jìn)行制造并參與到產(chǎn)品全生命周期當中，徹底顛覆傳統制造業(yè)模式，生產(chǎn)企業(yè)也能因此而受益。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面，新模式使產(chǎn)品設計、生產(chǎn)制造由原來(lái)的以生產(chǎn)商為主導逐漸轉向以消費者為主導，消費者能夠更早、更準確的參與到產(chǎn)品設計和制造過(guò)程中，并通過(guò)龐大的分布式網(wǎng)絡(luò )對產(chǎn)品不斷完善，使企業(yè)的產(chǎn)品更容易適應市場(chǎng)需求，并獲得利潤上的保證;在產(chǎn)品創(chuàng )新方面，新模式延伸了創(chuàng )新邊界。通常，研發(fā)和創(chuàng )新因成本問(wèn)題而無(wú)法緊密聯(lián)系。如今新模式使用于產(chǎn)品初始階段的成本大幅下降，新技術(shù)、新產(chǎn)品的產(chǎn)學(xué)研得以緊密結合。另外，借助龐大的分布式制造網(wǎng)絡(luò )等社會(huì )資源，企業(yè)的創(chuàng )新能力與研發(fā)實(shí)力均能獲得大幅度提升，創(chuàng )新邊界得以延伸。

傳統的制造體系中，產(chǎn)品生命周期管理(PLM)是重要組成部分。PLM是以一個(gè)產(chǎn)品的生命周期為視角，將研發(fā)、設計、生產(chǎn)、銷(xiāo)售等環(huán)節的數據進(jìn)行閉環(huán)管理，實(shí)現“數據流動(dòng)自動(dòng)化”，這也就是工業(yè)4. 0 三大集成中“端到端的技成”。

而今天，以工業(yè)區塊鏈(DIPNET)技術(shù)為核心的價(jià)值生命周期管理(VLM)正在出現。VLM是以一個(gè)產(chǎn)品或一條產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值的生命周期為視角，將產(chǎn)品價(jià)值的準備、生產(chǎn)、流轉、增值、減值和消滅等環(huán)節的數據進(jìn)行閉環(huán)管理，實(shí)現“價(jià)值流動(dòng)自動(dòng)化”，這同樣屬于工業(yè)4. 0 三大集成中端到端集成的范疇，只是基于不同的視角。

通過(guò)VLM，企業(yè)能夠更好將物流、信息流和價(jià)值流統一進(jìn)行管理，通證技術(shù)和數字化工廠(chǎng)技術(shù)能夠更好的連接，金融科技與實(shí)體經(jīng)濟將深度融合，這是工業(yè)的未來(lái)，也是金融的未來(lái)。

三是無(wú)限交互的標準化與網(wǎng)絡(luò )化。數據可在任意節點(diǎn)間進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，信息實(shí)時(shí)交互，實(shí)現研發(fā)、設計、生產(chǎn)、制造、銷(xiāo)售等環(huán)節數據打通。訂單信息、事務(wù)歷史記錄等記錄在鏈上，分布式存儲不可篡改，可實(shí)現去中心化協(xié)作，產(chǎn)品溯源安全便捷。交易流程由智能合約自動(dòng)執行，提高效率。
圖5 區塊鏈的卡位

小結

融合了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的工業(yè)區塊鏈(DIPNET)，將開(kāi)創(chuàng )一個(gè)全新的扁平式、合作性的全球新工業(yè)市場(chǎng)，而非傳統意義上層級式、自上而下的產(chǎn)業(yè)結構。一個(gè)由成千上萬(wàn)節點(diǎn)組成的分布式制造網(wǎng)絡(luò )代替了從設計到制造在內的所有環(huán)節，大幅降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。這是面向未來(lái)制造最為震撼的基礎設施。

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