基于區塊鏈的制造業產能共享模式創新研究

田 琛

（南京理工大學經濟管理學院，江蘇南京 210094）

加快發展先進制造業，推動區塊鏈、人工智能等新興技術和實體經濟深度融合，已成為當前制造業發展的重點和研究熱點。制造業產能共享模式正是共享經濟向制造業領域的滲透融合，是對供給側進行結構性改革，推動傳統制造企業轉型升級的有效途徑。

制造業產能共享模式是指依托互聯網等開放平臺，圍繞生產制造全過程的各個環節，通過整合配置分散或閑置的制造資源，實現生產制造效率的提升和制造業價值傳遞的新型發展模式。推進制造業產能共享，將不同制造資源進行拆分重組，通過調配整合實現資源利用價值最大化，可以大幅降低制造業技術創新中的不利因素以及不同生產要素之間的協作成本，重構制造業的供需結構，激發創新活力。

然而，傳統制造業產能共享模式在信息安全、交易監管、價值分配等方面存在的問題也日益凸顯，急需通過新技術新模式的應用予以解決。傳統制造業產能共享模式存在3 個方面的不足：一是數據中心化明顯，信息透明度較低。在制造業資源和技術服務的共享過程中，產生的數據量龐大，當前制造業的共享模式主要依托于中心主導平臺，數據公開性不足，供需雙方的信息對稱程度較低。此外，當前的共享模式缺乏相應的保障體系，導致企業在參與共享的同時，無法確定自己的關鍵信息是否會遭到泄露，從而降低參與共享的意愿。二是共享過程難以追溯，監督管理較為困難。共享經濟模式由于將產品的使用權和所有權分離，難以形成統一協調管理［1］，并且共享過程是一個動態的過程，數據獲取困難且難以追溯，容易導致共享過程中欺詐行為的產生，造成不必要的損失，這對政府部門的監督管理提出新的挑戰。三是信任機制不完善，價值無法自動傳遞。由于當前制造業不同共享模式之間存在著信息壁壘，無法實現數據共享，且支付過程仍然需要借助第三方中介平臺，導致企業在參與共享之后獲得的經濟、信用價值無法自動傳遞。而信用價值的缺失將嚴重制約共享模式的發展。

區塊鏈技術具有去中心化、開放性和去信任等特點［2］，可以提高數據存儲能力，有效降低共享過程中的信任風險，使信息更加透明化和可追溯化，從而可以大大拓展共享模式深度?；趨^塊鏈技術創新制造業產能共享模式具有重要的學術價值，本文分析當前共享模式的主要類型及存在的問題，研究區塊鏈的主要特點，結合制造業產能共享的需求構建基于區塊鏈的制造業產能共享模式，對構建模式的運行流程、優勢特征及創新范疇進行說明，最后提出對策建議。

1 文獻綜述

1.1 制造業產能共享模式

共享經濟的概念最早在美國Felson 等［3］教授1978 年發表的論文“Community Structure and Collaborative Consumption： A Routine Activity Approach”中提出。哈佛大學Koehn［4］教授認為，共享經濟是個體之間進行的商品和服務直接交換的系統。這種系統基于所有權和使用權的分離，利用新的信用機制，以商品再分配、有形產品服務、非有形資源協作式分享以及開放協作共享等為主要業務模式［5］。目前，共享經濟的理念已在多個領域得到了應用，取得良好的效果。

對于制造業領域的共享問題，已有部分學者開展了研究。Becker 等［6］通過討論在資源共享過程中產生的機遇和阻礙，提出一種制造企業資源共享的實施框架，并通過仿真實驗，驗證了框架的有效性。Freitag 等［7］以鋼鐵制造業為例，假設4 種共享情景，利用控制理論模型和模型仿真方法，分析生產網絡中的資源動態共享問題，認為通過資源共享將改變企業的庫存水平及資源利用率。鮑世贊等［8］通過對沈陽機床智能生產共享的運行數據進行分析，得出制造企業只有洞察價值，以客戶價值主張作為共享模式設計的出發點，才能提高智能制造的推進速度和推進質量的啟示。趙道致等［9］分析物聯網環境下，供應鏈信息的實時共享對于制造企業制造能力共享策略的影響，認為制造企業之間的制造能力共享策略存在純策略納什均衡，制造能力共享的水平與在市場需求觀測期監測到的市場銷售信息相關。

1.2 基于區塊鏈技術的共享模式

區塊鏈技術的出現為制造業產能共享模式創新帶來新的機遇，區塊鏈起源于比特幣的創始人中本聰于2008 年發表的論文“Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System”。狹義來講，區塊鏈是一種按照時間順序將數據區塊以鏈條的方式組合成特定數據結構，以密碼學方式保證不可篡改和不可偽造的去中心化共享總賬。廣義的區塊鏈技術，則是利用加密鏈式區塊結構來驗證與存儲數據，利用分布式節點共識算法來生成和更新數據，利用自動化腳本代碼來編程和操作數據的一種全新的去中心化基礎架構與分布式計算范式［10］。

區塊鏈技術出現之后，許多學者對其在共享經濟中的應用以及對共享的促進作用進行研究。Huckle 等［11］將區塊鏈與物聯網相結合，分析兩種技術的融合對于共享經濟中分布式應用發展的促進作用。Pazaitis 等［12］通過研究共享經濟中的價值系統，構建一種基于區塊鏈技術的分布式經濟模型，以實現社會共享中的價值傳遞。Hawlitschek 等［13］認為，共享經濟的參與主體之間需要建立高度的信任，而區塊鏈技術能夠在一定程度上取代參與主體對于共享平臺的信任，因此，依托區塊鏈技術可以實現共享經濟生態系統的信任自由。薛騰飛等［14］針對各醫療機構間數據共享難的問題，利用區塊鏈技術建立一種醫療數據共享模型，將現有醫療機構進行分類，配合使用改進的共識機制，實現方便、安全和快捷的數據共享。

綜上所述，關于制造業產能共享的研究更多在于協同制造、云制造和網絡化制造等文獻中，而區塊鏈技術在共享模式應用中的研究多與金融和服務業相結合，有關區塊鏈技術在制造業產能共享模式中的應用則鮮有研究。因此，將區塊鏈技術融入制造共享領域，發揮區塊鏈的技術優勢，推進制造業共享模式的創新變革具有重要的學術價值和應用前景。

2 基于區塊鏈的制造業產能共享模式構建

制造業產能共享主要包括硬資源和軟資源，貫穿于設計、研發和生產等制造活動全鏈條，如圖1所示。需求方可以根據自身的生產需要選擇共享內容，從而實現制造資源的快速流動和制造能力的高效配置，滿足多樣化的生產需求。

圖1 制造業產能共享的主要范圍

2.1 區塊鏈與制造業產能共享的耦合分析

構建基于區塊鏈的制造業產能共享模式，是在傳統制造業產能共享模式發展的基礎上進行的融合創新。本文從共享目標、共享主體和技術創新行為3 個方面對區塊鏈和制造業產能共享進行耦合分析，如圖2 所示。

圖2 區塊鏈與制造業產能共享的耦合分析

（1）區塊鏈與制造業產能共享目標的耦合。制造業產能共享的目標是通過整合和配置分散的制造資源和制造能力，最大化提升制造業生產效率，實現行業整體利益最優。而區塊鏈的一個最大特點就是每個節點的獨立性，節點之間的交互是可以單獨進行的，不需要第三方充當信息的傳達者。這和共享的本質十分契合，用戶之間實現直接對接，不需要向第三方支付額外的費用，從而提高收益。因此，二者在目標上存在耦合關系。

（2）區塊鏈與制造業產能共享主體的耦合。制造業產能共享的參與主體以制造企業和生產性服務企業為主，細分行業眾多且高度互聯。由制造商、供應商和分銷商等構成一種多元化、多層次和多功能的鏈式組織結構［15］，而區塊鏈技術去中心化和分布式管理的特點，正好與制造業的行業特征相契合，因此，二者在主體上存在耦合關系。

（3）區塊鏈與制造業產能共享基本條件的耦合。實現共享經濟必須具備互聯網和信任這兩個基本條件?；ヂ摼W為經濟共享提供技術平臺，而信任則是共享經濟順利發展的內在驅動［16］，尤其對于制造業來說，由于共享資源或共享服務的價值較大，信任機制的重要性就更加突顯，而區塊鏈技術不僅是互聯網技術的重要發展，而且能夠消除傳統信用征集的弊端，因此，二者在實現共享的基本條件上存在耦合關系。

2.2 制造業產能共享模式框架及運行流程

在構建基于區塊鏈技術的制造業產能共享模式時，首先需要根據制造業的行業特點選擇合適的區塊鏈類型。區塊鏈目前可分為公有鏈、私有鏈和聯盟鏈3 種類型。公有鏈是指任何個體或團體共用的一條區塊鏈，是一個開放的系統，只要接入此鏈就可以在鏈上進行交易、參與共識過程，獲取鏈上的全部信息。私有鏈只對特定的主體開放，需要經過系統認證才能加入區塊鏈，寫入和讀取權限收到高度限制。聯盟鏈是私有鏈的一種，是指共識過程受到預選節點控制的區塊鏈。預選節點由聯盟內部指定，每個區塊的生成由所有預選節點決定，其他節點只參與交易，不參與共識過程。相比于公有鏈的完全開放和私有鏈的高度集中，聯盟鏈提供了一種折衷模式［17］。3 種類型區塊鏈的主要差異如表1 所示［18］。

表1 區塊鏈類型差異對比

由上述可知，公有鏈交易速度過慢，私有鏈中心化程度較高，而聯盟鏈普適性更強。鑒于制造業產業鏈長、資源種類繁多的行業特征，聯盟鏈部分去中心化的特點以及較快的交易速度，能夠保證制造資源共享信息的及時發布及快速匹配。因此，選擇聯盟鏈形式進行制造業產能共享模式構建，基本框架如圖3 所示。

制造企業通過區塊鏈技術形成制造業聯盟，聯盟成員利用區塊鏈平臺發布共享需求和供給信息，這些信息在通過驗證后存入數據區塊，而在完成供需匹配后相關的交易信息也會被存入區塊。由于通過區塊鏈上的任何節點都可以查詢已完成的數據記錄，從而提高共享過程中數據的可審計性和可追溯性，同時消除信息不對稱造成的風險。在交易完成后，利用智能合約實現資金的自動支付，簡化支付流程。智能合約是一段自動執行的計算機程序，由區塊鏈內的多個用戶共同參與制定［19］，可以讓區塊鏈在安全互信的基礎上，完成滿足特定條件下的交易。

在上述基礎上，本文提出基于區塊鏈的制造業產能共享模式運行流程（如圖4 所示）：（1）制造企業向所有節點發布共享需求信息，并上傳至P2P網絡；（2）對發布共享需求信息的制造企業進行身份驗證，驗證通過后利用私鑰進行數字簽名；（3）通過P2P 網絡將共享需求進行擴散，查詢供給信息進行匹配；（4）當匹配到合適供給時，將觸發智能合約，按照合約規定進行交易；（5）交易完成后進行自動支付，并根據共識機制進行數據記錄和存儲。

圖3 基于區塊鏈的制造業產能共享模式框架

圖4 基于區塊鏈的制造業產能共享模式運行流程

3 制造業產能共享模式特征比較分析

3.1 傳統制造業產能共享模式特征

傳統的制造業產能共享模式主要分為兩種：互聯網平臺主導的共享模式和制造企業主導的共享模式［20］。

（1）互聯網平臺主導的共享模式。互聯網平臺主導的共享模式是指由互聯網企業搭建的，為制造的供需雙方提供對接服務的共享平臺。平臺自身不具備廠房、設備等制造資源，而是作為共享信息發布的第三方中介，實現共享需求的交易對接。具有代表性的是阿里巴巴旗下的淘工廠。

淘工廠主要為淘寶上的賣家提供產品的生產對接服務，通過整合平臺上工廠的空閑檔期，實現協作生產。一方面解決了賣家尋找加工工廠難的問題，另一方面通過共享生產能力，提高了生產效率和閑置資源的利用率。淘工廠的共享模式如圖5 所示。

圖5 淘工廠共享模式運行圖

這種模式的優點在于平臺主導方可以輕資產運營，靈活性較強，而缺點在于互聯網企業由于缺乏相關的生產制造經驗，對于需求和供給信息的匹配，以及技術服務等方面缺乏精準性，并且共享安全的保障機制不夠完善，數據難以追溯。

（2）制造企業主導的共享模式。制造企業主導的共享模式是指由大型制造企業搭建的開放共享平臺，依托企業自身實力，匯聚整合行業資源，助力中小微企業創新創業，打造全產業鏈的共享生態系統。該共享模式具有代表性的是海爾旗下的海創匯。

海創匯全面開放海爾集團擁有的優質資源，包括研發、供應鏈和銷售網絡等，結合線上平臺和線下孵化器，為創客提供資金、渠道和技術等一站式服務。創客利用平臺資源發布、銷售產品，與平臺分享收益，海創匯的共享模式如圖6 所示。這種模式的優點在于通過開放共享大型制造企業的優質資源，降低制造業的準入門檻，帶動中小微企業的創新創業，促進制造業領域價值的創造和傳遞。而這種模式的缺點在于中心化程度過高，數據透明度不夠，由于依托主導制造企業的資源及服務，風險過于集中。

圖6 海創匯共享模式運行

3.2 基于區塊鏈的制造業產能共享模式的創新范疇

與傳統制造業產能共享模式相比，基于區塊鏈的制造業產能共享模式的創新范疇主要包括信任機制、共享安全和價值傳遞3 個方面［21］，如圖7 所示。傳統制造業產能共享模式依靠交易往來和第三方中介平臺建立信任機制、保障共享安全以及實現價值的傳遞。而基于區塊鏈的制造業產能共享模式既保持傳統模式的優點，又在此基礎上進行改進，將當前的線式共享結構轉變為相互交叉的網絡式共享結構，以擴大制造資源和制造能力共享的范圍，提高共享效率，主要具有4 個方面的優勢：

（1）信任機制更完善。信用問題一直是制約共享模式發展的主要因素，尤其對于制造業來說，由于其產業鏈較長，容易造成產業鏈上、下游企業之間信息的不對稱，從而產生信用風險。而區塊鏈去信任的特征，正好可以解決這一問題。通過區塊鏈上的共識機制實現信用背書，提高網絡上數據的可審計性和可追溯性，同時消除信息不對稱造成的風險，在制造企業之間建立良好的信任機制。

（2）信息集聚度更高。網絡式的共享結構以及區塊鏈去中心化的特征，可以提高信息的集聚程度，增加信息共享的廣度和深度，滿足大量供需信息的精準匹配，降低信息搜集、協商等過程花費的成本。信息集聚的程度越高，信息的利用率就越大，從而促進閑置的制造資源和制造能力形成新的有效供給，推動制造業上下游企業實現協同發展，達到動態平衡。

（3）安全穩定性更好。共享過程會產生大量的數據和信息，利用區塊鏈的分布式存儲技術，每個節點具有相同的權利和義務，能夠保證某一節點出現意外時，不會對整個系統造成影響。此外，供需雙方只有按照智能合約的規定進行交易，才會被系統認可，且數據具有不可更改性，從而保障共享過程的安全性。而區塊鏈的激勵機制，利用激勵相容的原理，可以保證數據記錄的準確有效，從而提高整個共享模式安全穩定性。

（4）價值傳遞范圍更廣。當前制造業產能的共享模式主要依賴于第三方平臺或大型制造企業，價值傳遞的范圍受到限制。而基于區塊鏈的制造業產能共享模式，利用分布式存儲技術，極大程度地擴大共享范圍，使大型制造企業和中小微企業之間的價值傳遞不僅僅局限于經濟價值的傳遞，區塊鏈作為一種價值網絡，更重要的是通過智能合約，實現信用價值的傳遞。這是當前制造業產能共享模式所無法實現的。

圖7 基于區塊鏈的制造業產能共享模式的創新范疇

4 結語

制造業產能的共享模式發展雖然已初具規模，但尚處于起步階段，存在著許多需要完善和改進的地方。基于此，本文提出一種基于區塊鏈的制造業產能共享模式，利用區塊鏈技術的去中心化、共識機制、激勵機制和智能合約等特點，從信任機制、共享安全和價值傳遞3 個方面進行模式創新，構建高信用、高安全、高信息集聚度和價值傳遞范圍廣的“三高一廣”制造業產能共享模式?；趨^塊鏈的制造業產能共享模式能夠推動孤立、分散、低價值和低效率的制造業體系向完整、高價值和高效率的制造業體系轉型，幫助傳統制造企業提質增效，驅動高質量發展。

為促進基于區塊鏈的制造業產能共享模式的落地與發展，提出以下對策建議：

（1）不斷強化頂層設計，推動制造業聯盟鏈的建立。建立制造業的聯盟鏈，是構建基于區塊鏈的制造業產能共享模式的基礎。因此，政府可以通過加強政策、經濟等方面的支持，企業的信息化基礎建設，積極推動制造業聯盟鏈的建立，整合行業優勢資源，建設區塊鏈共享模式應用試點，以實踐促發展。

（2）加強核心技術研究，制定相應技術規則。區塊鏈技術應用制造業產能共享模式的關鍵在于突破相應的技術難點，因此，應加強產學研合作，推進區塊鏈的加密算法、智能合約等核心技術的研究，制定相應的技術規則，有效管控技術風險，保障區塊鏈技術應用落地的安全穩定。

（3）融合大數據技術，實現協同創新發展。以大數據技術為載體，將區塊鏈技術融合其中，實現兩種技術的優勢互補。區塊鏈技術儲存數據，大數據技術分析數據，優化共享過程中的數據處理能力，提升供需匹配的精準度，更好地為共享模式的有效運行服務。