區塊鏈與供應鏈協同嵌入的端至端智能服務體系創新研究

郭春榮

摘要：缺乏智能服務體系的支撐已經成為遏制智能制造進一步發展的瓶頸問題，尤其表現在信息系統服務、供應鏈服務等關鍵環節。文章在對智能服務及區塊鏈技術進行系統分析的基礎上，將下一代供應鏈技術及區塊鏈技術引入服務系統框架，通過結構及關系嵌入方式構建端至端智能服務創新體系。并對其結構及功能加以設計分析，不但解決了面向智能制造的服務不智能問題。而且為促進制造和服務融合發展指明了方向。

關鍵詞：端至端;智能服務;供應鏈;區塊鏈

中圖分類號：F253.9文獻標識碼：A

0引言

發展智能制造，推動制造業向服務型智能制造躍升已經成為一些發達國家搶占新一輪世界科技制高點的國家戰略之一。由此可見，智能服務不但構成了智能制造的重要元素而且為智能制造指明了發展方向。智能服務是制造服務智能化的具體應用，是基于現代服務技術與制造技術的以用戶需求為導向的圍繞產品生產和服務提供的所有活動，服務企業、制造企業及終端用戶等均為主體，涵蓋生產性服務及制造服務兩個方面，前者是面向智能制造企業提供的各種服務，如供應鏈服務、信息系統服務等;后者是為智能制造企業的終端用戶提供的各類服務，如售后服務、遠程維護服務等，兩者共同促進制造與服務的融合發展。雖然智能服務的兩個方面相互交織但不難發現，面向智能制造企業的服務是智能服務的基礎，基礎不牢固，智能制造發展就舉步維艱，而在現實中這恰恰成為遏制智能制造進一步發展的瓶頸問題，最突出的是目前尚未建立起相應的服務體系，圍繞智能制造企業的不同類型組織之間的邊界清晰，缺乏協作與滲透面向智能制造的服務不智能，恰恰表現在信息系統服務、供應鏈服務等關鍵環節。根據《經濟日報》報道，中國制造業每年單因供應鏈質量問題所遭受的直接損失就超過1700億元人民幣。僅2018年就有28%的制造商因網絡安全攻擊而遭受損失。顯然，面向智能制造的服務創新刻不容緩。傳統的松散性合作已經難以真正實現創新，特別是針對智能制造這種富含先進技術的生產形式，因此，必須通過網絡嵌入的形式將基于智能制造導向的創新與服務定位的創新納入一個整體性框架，并形成融合發展的穩態。

1智能服務及區塊鏈技術分析

1.1基于智能制造多維要素的智能服務分析。現實經驗告訴我們，只有功能匹配、服務才能真正激發智能制造發展。智能制造首先體現的是以客戶為中心的產品全生命周期理念，只有生產性服務與產品、制造性服務一體化融合，才能有機整合、集成分散化的制造資源。其次，由于依賴物聯網的感知、收集及分析功能，面向智能制造的服務所處的是一個分散和分布式的物理環境，多維服務協同將成為一種有效的方法，但要基于共識協同機制平衡供應端、生產端、需求端、市場端與服務端等多主體的利益。此外，連接數量呈指數增長的物聯網節點、全產業鏈的智能設備及其生產軌跡共同產生了海量的數據與信息，云計算、大數據、工業互聯網等技術服務雖然能夠發揮一定的作用，但中心化的服務儲存器已經難以承受如此龐大的負荷，信息安全跟節點信任等問題也逐漸暴露出來;而且生產的縱向集成、價值鏈的橫向集成和端至端集成需要打通整個產品生命周期的數據流、信息流，實現透明、安全、高效的互聯互通必須借助新技術。因此，智能制造體是多維要素的集中體現，相應的服務也獨具特點（表1）。

1.2區塊鏈技術的多維要素分析。面向智能制造的服務具有用戶導向性、分布式、柔性、持續性等端至端特點，恰恰與區塊鏈技術的特性不謀而合。區塊鏈是起源于比特幣并建立在密碼學、端至端網絡技術、共識機制等技術基礎之上的現代信息技術，其本質是交易各方為信任而建立的一種去中心化、分布式數據存儲解決方案。區塊鏈技術同樣具有多維屬性（表2），基于區塊鏈的平臺可用于支持分布式參與者之間的協作，區塊鏈技術的共識機制使參與者無需建立信任關系也可完成交易，去中心化的解決方案透明度高，點對點基礎設施可以快速部署共享數據，分布式數據存儲和計算能夠有效防止惡意攻擊的連鎖反應，由程序代碼及存儲文件組成的智能合約可以由所有共識節點自動執行。基于區塊鏈的系統可以提高分散系統的安全性、透明度及效率，已經在供應鏈管理、物聯網、互聯網金融等領域得以應用，例如，區塊鏈對供應鏈的結構和流程產生了重大影響，提高了供應鏈管理質量。以沃爾瑪為例，其區塊鏈上有上百萬件商品，記錄了它們從制造商到零售商的全部歷程。全球航運公司馬士基與IBM公司合作，利用區塊鏈云服務跟蹤集裝箱，物流效率大大提高，貨物安全性能增強。當然，作為一種新興技術。區塊鏈也有一些明顯的缺點，所以成功的范例往往是多種技術相融合的成果。

2端至端智能服務體系結構及功能設計

2.1供應鏈層。供應鏈構成了智能服務體系中的基礎層次，它直接將終端延伸至客戶，包括從智能制造供應端一直到最終用戶端的服務產品生命周期的所有對等利益主體（圖1），體現的是分散的、分布的、動態的物理世界中的目標對象圍繞客戶價值所形成的端至端集成。與傳統供應鏈不同，面向智能制造的供應鏈所有節點是平等的生態關系，沒有哪一個端點是核心企業;各級用戶購買的是具有創新性的服務，產品成為服務的附屬品，服務與產品一起被生產出來并貫穿于供應鏈的始終。供應鏈節點企業借助其它層次的功能將透明化的智能制造端展現在客戶面前，用戶可以與智能工廠交互溝通，享受集成化、個性化定制服務。供應鏈各層級所產生的數據和信息也為智能工廠源源不斷的注入創新元素。因此，具備自適應性、動態集成特點的供應鏈網絡可以滿足不同定制產品的制造和交付。

2.2物聯網感知層。物聯網感知層是智能服務體系中的次一級層次。由RFID（Radio Frequency Identification Devices射頻識別器）、NFC（Near Field Communication近場通信）、條形碼、二維碼等掃描設備，智能傳感器、智能驅動器及5G無線通訊網絡等數據及信息識別、采集、檢測、存儲、處理、傳輸等軟硬件設備構成。通過廣域布局物聯網感知層為整個供應鏈體系創造了一個無所不在的端至端傳感環境，通過它可以獲取供應鏈的原材料、機械設備、半成品、產成品、人員、運輸工具、包裝等物理項的多維及多域數據及信息，經過過濾分析后向系統下一層級輸送。

2.3數據層。由物聯網感知層采集的數據及供應鏈生成的數據匯聚到數據層，它主要包括智能產品數據、物流數據、資產數據、交易數據及人員數據等。技術人員借助先進的軟硬件設備及大數據運算技術對上述數據進行挖掘、集成、處理及分析，將現實智能制造世界中的產品、貨物、設備及運輸工具等物理對象轉換為數字孿生體，并通過它們具體的時間、地點等屬性建立數據關聯，從而將對物理世界的管理轉化為對數字世界的管理。釋放數據價值。大數據技術提高了整個供應鏈的經營行為的可洞察性，從而將有價值的供應鏈數據轉化為有效的管理，例如，供應鏈節點企業可以根據客戶行為模式實時調整供給及產能。各級節點企業在數據分析及管理過程中不斷發現新知識、學習新知識并形成集體性智能決策，從而獲得供應鏈管理的新競爭優勢。

2.4區塊鏈層。經過數據層處理的數據加密后通過智能合約模塊接口上傳保存到區塊鏈層。經過系統注冊的供應鏈成員可以通過公共密鑰和私有密鑰對數據享有特定的權利。基于區塊鏈的分布式數據存儲和驗證平臺為整個供應鏈提供了一個分散和分布式的數據處理環境。其中，數字標識的利用及其訪問權限的設置一方面實現了信息共享，另一方面保證了隱私數據的保密性;將完整性檢查機制與區塊鏈相結合確保了數據的完整性;開發適當的算法為通過區塊鏈進行交易提供了端至端的安全性能;利用智能合約服務處理數據并支持不同供應鏈實體的交互實現協同管理功能;通過智能裝備數據監督生產運行情況，消除智能制造中的單點故障;通過實時質量數據進行質量監控，通過物流數據自動規劃物流線路，通過交易數據自動高效執行商業合同，通過零售商的交易數據分析最終用戶需求并向制造商及供應商提供生產及供應建議。區塊鏈技術將傳統供應鏈的個人信任轉化為端至端的系統信任，對供應鏈管理及治理結構產生了重大影響，為分散自治管理提供了技術支持，并通過提高透明度、降低不確定性降低了整個系統的交易成本。

2.5云端層。在智能服務體系當中，云端層連接區塊鏈層及數據層從而將智能制造導入云端平臺。云端系統由分布式數據中心作為支撐的源動力，由云軟件、人工智能等作為技術支持，并配備服務器、存儲設備、云景可視化管理系統，為整個物聯網系統創造了一個開放、可視的云端環境，為智能制造的最終用戶及供應鏈各利益相關者提供了一個面向服務的、基于系統結構的交互環境。根據應用及實際需求的不同，物聯網采集的大數據既可以存儲在區塊鏈層，也可以上傳到云端層?；谟布摂M化和動態計算資源提供的能力，云系統能夠無縫集成物聯網和區塊鏈基礎設施的數據和信息，并在云消費者和云提供者之間進行安全傳輸，為供應鏈節點企業及用戶提供多維云邊協同服務，加速智能制造價值鏈體系的量化及融合，提高資源利用效率。2.6服務層。服務層由基于云的多維服務交付系統構成，包括基礎設施即服務系統（Infrastructure as a Service，Iaas）、數據即服務系統（Data a8Service，DaaS）、平臺即服務系統（Platform as a Service，PaaS）、軟件即服務系統（Software as a Service。SaaS）及區塊鏈即服務系統（Blockchain as a Service，BaaS）。通過提供上述服務來處理物聯網數據并支持供應鏈節點企業及最終用戶的交互運營。供應鏈各級用戶可以按需創建、訪問遠程虛擬服務器、存儲器并進行業務操作;通過云數據服務接口和云授權機制訪問特定的物聯網和區塊鏈基礎設施中的數據。供應鏈節點企業可以匯同用戶在云上開發各種應用程序，例如，開發及應用各種智能合約，開發云可視化工具并可視化數據。區塊鏈技術為各種不同技術和服務的開發、交付創造了一個低風險環境，使得基于區塊鏈的服務和應用更加容易部署和使用?；诠沧R機制的智能服務協同優化方案使產品、制造系統及業務活動均按照自己的生命周期有序進行，有助于形成基于服務的智能生態系統。

3結束語

本文設計了基于共識機制的區塊鏈與供應鏈協同嵌入的端至端智能服務協同優化方案，包括供應鏈層、物聯網感知層、數據層、區塊鏈層、云端層、服務層六個層級，通過將服務嵌入到整個智能制造價值鏈體系當中實現了資源、信息、產品及參與者的高效交互，進而實現供應端、生產端、需求端、市場端與服務端進行有效集成，為制造化服務化奠定了堅實的理論及實踐基礎。當然，本文的研究只是從功能及結構上進行了探索性分析。智能服務體系的組織及運營將構成本文的后續研究。