區(qū)塊鏈與供應鏈協(xié)同嵌入的端至端智能服務體系創(chuàng)新研究

郭春榮

摘要：缺乏智能服務體系的支撐已經(jīng)成為遏制智能制造進一步發(fā)展的瓶頸問題，尤其表現(xiàn)在信息系統(tǒng)服務、供應鏈服務等關鍵環(huán)節(jié)。文章在對智能服務及區(qū)塊鏈技術進行系統(tǒng)分析的基礎上，將下一代供應鏈技術及區(qū)塊鏈技術引入服務系統(tǒng)框架，通過結構及關系嵌入方式構建端至端智能服務創(chuàng)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(fā)展指明了方向。

關鍵詞：端至端;智能服務;供應鏈;區(qū)塊鏈

中圖分類號：F253.9文獻標識碼：A

0引言

發(fā)展智能制造，推動制造業(yè)向服務型智能制造躍升已經(jīng)成為一些發(fā)達國家搶占新一輪世界科技制高點的國家戰(zhàn)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(fā)展方向。智能服務是制造服務智能化的具體應用，是基于現(xiàn)代服務技術與制造技術的以用戶需求為導向的圍繞產(chǎn)品生產(chǎn)和服務提供的所有活動，服務企業(yè)、制造企業(yè)及終端用戶等均為主體，涵蓋生產(chǎn)性服務及制造服務兩個方面，前者是面向智能制造企業(yè)提供的各種服務，如供應鏈服務、信息系統(tǒng)服務等;后者是為智能制造企業(yè)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(fā)展。雖然智能服務的兩個方面相互交織但不難發(fā)現(xiàn)，面向智能制造企業(yè)的服務是智能服務的基礎，基礎不牢固，智能制造發(fā)展就舉步維艱，而在現(xiàn)實中這恰恰成為遏制智能制造進一步發(fā)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(yè)的不同類型組織之間的邊界清晰，缺乏協(xié)作與滲透面向智能制造的服務不智能，恰恰表現(xiàn)在信息系統(tǒng)服務、供應鏈服務等關鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)《經(jīng)濟日報》報道，中國制造業(yè)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(wǎng)絡安全攻擊而遭受損失。顯然，面向智能制造的服務創(chuàng)新刻不容緩。傳統(tǒng)的松散性合作已經(jīng)難以真正實現(xiàn)創(chuàng)新，特別是針對智能制造這種富含先進技術的生產(chǎn)形式，因此，必須通過網(wǎng)絡嵌入的形式將基于智能制造導向的創(chuàng)新與服務定位的創(chuàng)新納入一個整體性框架，并形成融合發(fā)展的穩(wěn)態(tài)。

1智能服務及區(qū)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?，F(xiàn)實經(jīng)驗告訴我們，只有功能匹配、服務才能真正激發(fā)智能制造發(fā)展。智能制造首先體現(xiàn)的是以客戶為中心的產(chǎn)品全生命周期理念，只有生產(chǎn)性服務與產(chǎn)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(lián)網(wǎng)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(huán)境，多維服務協(xié)同將成為一種有效的方法，但要基于共識協(xié)同機制平衡供應端、生產(chǎn)端、需求端、市場端與服務端等多主體的利益。此外，連接數(shù)量呈指數(shù)增長的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點、全產(chǎn)業(yè)鏈的智能設備及其生產(chǎn)軌跡共同產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)與信息，云計算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術服務雖然能夠發(fā)揮一定的作用，但中心化的服務儲存器已經(jīng)難以承受如此龐大的負荷，信息安全跟節(jié)點信任等問題也逐漸暴露出來;而且生產(chǎn)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(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù)流、信息流，實現(xiàn)透明、安全、高效的互聯(lián)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(xiàn)，相應的服務也獨具特點（表1）。

1.2區(qū)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(xù)性等端至端特點，恰恰與區(qū)塊鏈技術的特性不謀而合。區(qū)塊鏈是起源于比特幣并建立在密碼學、端至端網(wǎng)絡技術、共識機制等技術基礎之上的現(xiàn)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(shù)據(jù)存儲解決方案。區(qū)塊鏈技術同樣具有多維屬性（表2），基于區(qū)塊鏈的平臺可用于支持分布式參與者之間的協(xié)作，區(qū)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(shù)據(jù)，分布式數(shù)據(jù)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(jié)點自動執(zhí)行?；趨^(qū)塊鏈的系統(tǒng)可以提高分散系統(tǒng)的安全性、透明度及效率，已經(jīng)在供應鏈管理、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)金融等領域得以應用，例如，區(qū)塊鏈對供應鏈的結構和流程產(chǎn)生了重大影響，提高了供應鏈管理質量。以沃爾瑪為例，其區(qū)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(qū)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(qū)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(chǎn)品生命周期的所有對等利益主體（圖1），體現(xiàn)的是分散的、分布的、動態(tài)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(tǒng)供應鏈不同，面向智能制造的供應鏈所有節(jié)點是平等的生態(tài)關系，沒有哪一個端點是核心企業(yè);各級用戶購買的是具有創(chuàng)新性的服務，產(chǎn)品成為服務的附屬品，服務與產(chǎn)品一起被生產(chǎn)出來并貫穿于供應鏈的始終。供應鏈節(jié)點企業(yè)借助其它層次的功能將透明化的智能制造端展現(xiàn)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(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息也為智能工廠源源不斷的注入創(chuàng)新元素。因此，具備自適應性、動態(tài)集成特點的供應鏈網(wǎng)絡可以滿足不同定制產(chǎn)品的制造和交付。

2.2物聯(lián)網(wǎng)感知層。物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡等數(shù)據(jù)及信息識別、采集、檢測、存儲、處理、傳輸?shù)溶浻布O備構成。通過廣域布局物聯(lián)網(wǎng)感知層為整個供應鏈體系創(chuàng)造了一個無所不在的端至端傳感環(huán)境，通過它可以獲取供應鏈的原材料、機械設備、半成品、產(chǎn)成品、人員、運輸工具、包裝等物理項的多維及多域數(shù)據(jù)及信息，經(jīng)過過濾分析后向系統(tǒng)下一層級輸送。

2.3數(shù)據(jù)層。由物聯(lián)網(wǎng)感知層采集的數(shù)據(jù)及供應鏈生成的數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)據(jù)層，它主要包括智能產(chǎn)品數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、資產(chǎn)數(shù)據(jù)、交易數(shù)據(jù)及人員數(shù)據(jù)等。技術人員借助先進的軟硬件設備及大數(shù)據(jù)運算技術對上述數(shù)據(jù)進行挖掘、集成、處理及分析，將現(xiàn)實智能制造世界中的產(chǎn)品、貨物、設備及運輸工具等物理對象轉換為數(shù)字孿生體，并通過它們具體的時間、地點等屬性建立數(shù)據(jù)關聯(lián)，從而將對物理世界的管理轉化為對數(shù)字世界的管理。釋放數(shù)據(jù)價值。大數(shù)據(jù)技術提高了整個供應鏈的經(jīng)營行為的可洞察性，從而將有價值的供應鏈數(shù)據(jù)轉化為有效的管理，例如，供應鏈節(jié)點企業(yè)可以根據(jù)客戶行為模式實時調整供給及產(chǎn)能。各級節(jié)點企業(yè)在數(shù)據(jù)分析及管理過程中不斷發(fā)現(xiàn)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(yōu)勢。

2.4區(qū)塊鏈層。經(jīng)過數(shù)據(jù)層處理的數(shù)據(jù)加密后通過智能合約模塊接口上傳保存到區(qū)塊鏈層。經(jīng)過系統(tǒng)注冊的供應鏈成員可以通過公共密鑰和私有密鑰對數(shù)據(jù)享有特定的權利?；趨^(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)處理環(huán)境。其中，數(shù)字標識的利用及其訪問權限的設置一方面實現(xiàn)了信息共享，另一方面保證了隱私數(shù)據(jù)的保密性;將完整性檢查機制與區(qū)塊鏈相結合確保了數(shù)據(jù)的完整性;開發(fā)適當?shù)乃惴橥ㄟ^區(qū)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(shù)據(jù)并支持不同供應鏈實體的交互實現(xiàn)協(xié)同管理功能;通過智能裝備數(shù)據(jù)監(jiān)督生產(chǎn)運行情況，消除智能制造中的單點故障;通過實時質量數(shù)據(jù)進行質量監(jiān)控，通過物流數(shù)據(jù)自動規(guī)劃物流線路，通過交易數(shù)據(jù)自動高效執(zhí)行商業(yè)合同，通過零售商的交易數(shù)據(jù)分析最終用戶需求并向制造商及供應商提供生產(chǎn)及供應建議。區(qū)塊鏈技術將傳統(tǒng)供應鏈的個人信任轉化為端至端的系統(tǒng)信任，對供應鏈管理及治理結構產(chǎn)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(tǒng)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(qū)塊鏈層及數(shù)據(jù)層從而將智能制造導入云端平臺。云端系統(tǒng)由分布式數(shù)據(jù)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(tǒng)，為整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造了一個開放、可視的云端環(huán)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(tǒng)結構的交互環(huán)境。根據(jù)應用及實際需求的不同，物聯(lián)網(wǎng)采集的大數(shù)據(jù)既可以存儲在區(qū)塊鏈層，也可以上傳到云端層?；谟布摂M化和動態(tài)計算資源提供的能力，云系統(tǒng)能夠無縫集成物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈基礎設施的數(shù)據(jù)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(jié)點企業(yè)及用戶提供多維云邊協(xié)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(tǒng)構成，包括基礎設施即服務系統(tǒng)（Infrastructure as a Service，Iaas）、數(shù)據(jù)即服務系統(tǒng)（Data a8Service，DaaS）、平臺即服務系統(tǒng)（Platform as a Service，PaaS）、軟件即服務系統(tǒng)（Software as a Service。SaaS）及區(qū)塊鏈即服務系統(tǒng)（Blockchain as a Service，BaaS）。通過提供上述服務來處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)并支持供應鏈節(jié)點企業(yè)及最終用戶的交互運營。供應鏈各級用戶可以按需創(chuàng)建、訪問遠程虛擬服務器、存儲器并進行業(yè)務操作;通過云數(shù)據(jù)服務接口和云授權機制訪問特定的物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈基礎設施中的數(shù)據(jù)。供應鏈節(jié)點企業(yè)可以匯同用戶在云上開發(fā)各種應用程序，例如，開發(fā)及應用各種智能合約，開發(fā)云可視化工具并可視化數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈技術為各種不同技術和服務的開發(fā)、交付創(chuàng)造了一個低風險環(huán)境，使得基于區(qū)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(xié)同優(yōu)化方案使產(chǎn)品、制造系統(tǒng)及業(yè)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(tài)系統(tǒng)。

3結束語

本文設計了基于共識機制的區(qū)塊鏈與供應鏈協(xié)同嵌入的端至端智能服務協(xié)同優(yōu)化方案，包括供應鏈層、物聯(lián)網(wǎng)感知層、數(shù)據(jù)層、區(qū)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(xiàn)了資源、信息、產(chǎn)品及參與者的高效交互，進而實現(xiàn)供應端、生產(chǎn)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(xù)研究。