區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)在有色金屬材料產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

焦磊 楊志 朗帥 王冉

1 背景

1.1 有色金屬材料

材料作為國民經(jīng)濟(jì)先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)和高端制造及國防工業(yè)等的關(guān)鍵保障，是各國戰(zhàn)略競爭的焦點(diǎn)。2018年4月，工業(yè)和信息化部、國家財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于印發(fā)國家新材料產(chǎn)業(yè)資源共享平臺(tái)建設(shè)方案的通知》提出發(fā)展目標(biāo)：到2020年，圍繞先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿新材料等重點(diǎn)領(lǐng)域和新材料產(chǎn)業(yè)鏈的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，基本形成多方共建、公益為主、高效集成的新材料產(chǎn)業(yè)資源共享服務(wù)生態(tài)體系[1]。

《原材料工業(yè)質(zhì)量提升三年行動(dòng)方案（2018—2020年）》明確指出，材料行業(yè)發(fā)展方向，其中實(shí)施質(zhì)量技術(shù)攻關(guān)、推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”質(zhì)量、提升產(chǎn)業(yè)集群質(zhì)量等要求，都可以利用區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，與材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合實(shí)現(xiàn)[2]。有色金屬材料產(chǎn)業(yè)作為材料產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，產(chǎn)量多年來穩(wěn)步增長，2019年產(chǎn)量達(dá)到了5 842萬t，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展[3]。近年來，通過淘汰落后產(chǎn)能，將鼓勵(lì)行業(yè)內(nèi)公司不斷進(jìn)行技術(shù)改造，降低消耗、降低污染、降低成本，未來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將逐步向更高的附加值轉(zhuǎn)變。其發(fā)展需求和發(fā)展方向，亟需通過現(xiàn)代制造技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)提高效率、降低成本、精細(xì)化管理、加強(qiáng)行業(yè)協(xié)同、提高產(chǎn)品質(zhì)量等發(fā)展目標(biāo)。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

2019年10月24日下午，中共中央政治局就區(qū)塊鏈發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進(jìn)行了第18次集體學(xué)習(xí)，習(xí)總書記強(qiáng)調(diào)區(qū)塊鏈技術(shù)的集成應(yīng)用在新的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)變革中起著重要作用，要把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口[4]。一時(shí)間，掀起了一番關(guān)于區(qū)塊鏈技術(shù)的討論熱潮，引起了人們廣泛關(guān)注。近年來，在中國大力發(fā)展信息化，轉(zhuǎn)型升級的大背景下，區(qū)塊鏈已經(jīng)逐漸走向應(yīng)用的舞臺(tái)上，與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能制造、5G通訊等技術(shù)一道，引領(lǐng)我們走向第4次工業(yè)革命。

區(qū)塊鏈（Block Chain）技術(shù)實(shí)際上是一種多方維護(hù)、分布式存儲(chǔ)的技術(shù)，這種技術(shù)能夠有效去中心化，具有不可篡改、可追溯、高可信度、高安全性等特點(diǎn)[5]。利用區(qū)塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，依托共識(shí)機(jī)制，區(qū)塊中的數(shù)據(jù)是通過所有參與者多方參與，共同驗(yàn)證并存儲(chǔ)的，從而保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性，綜合運(yùn)用數(shù)字簽名、動(dòng)態(tài)加密、智能合約等技術(shù)，使用密碼學(xué)的原理作為存儲(chǔ)、讀取、傳輸?shù)陌踩员Ｕ?，利用自?dòng)交互能力判定合約生效或違約[6]。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是以工業(yè)中設(shè)施、設(shè)備、環(huán)境等資源為數(shù)據(jù)來源，實(shí)現(xiàn)各個(gè)資源之間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)同步共享和系統(tǒng)相互操作，從而實(shí)現(xiàn)原材料靈活配置，制造過程整體同步管理，按照實(shí)際執(zhí)行情況及時(shí)做出合理優(yōu)化，以及制造環(huán)境的快速適應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)資源更優(yōu)化配置、生產(chǎn)力充分發(fā)揮、產(chǎn)能高效利用的新工業(yè)體系，更好適應(yīng)國內(nèi)外市場瞬息萬變的大環(huán)境。目前工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了應(yīng)用成熟期，預(yù)計(jì)到2020年底，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在整體物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)占比將達(dá)到25%，規(guī)模將突破4 500億元[7]。

2 有色金屬材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有痛點(diǎn)及可行方案

盡管有色金屬行業(yè)發(fā)展速度較快，應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸擴(kuò)展，但是現(xiàn)階段還是存在一些行業(yè)痛點(diǎn)的。以下將對行業(yè)痛點(diǎn)和一些可行方案進(jìn)行探討。

2.1 行業(yè)痛點(diǎn)

2.1.1 產(chǎn)能過剩，綠色制造

產(chǎn)能過剩問題是我國有色金屬行業(yè)的一個(gè)頑疾，國家對此問題也比較重視。不僅如此，有色金屬行業(yè)對于能源和資源的需求巨大。以電解鋁為例，一般來說，噸鋁電耗在12 000～13 000kWh，而1t鋼鐵綜合電耗約為30～50kWh，1t水泥電耗約在50～120kWh。去庫存、降能耗、綠色低碳，依舊會(huì)是今后一段時(shí)間內(nèi)有色金屬行業(yè)的主旋律。

2.1.2 管理落后，依賴人工

國內(nèi)有色金屬產(chǎn)業(yè)管理能效水平參差不齊，并且差距較大。一些大廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，全流程信息化辦公。但是更多的生產(chǎn)廠家依舊采取較為落后的管理方式。相關(guān)設(shè)備和裝備的工藝參數(shù)、運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)包的收集和記錄，仍然以紙質(zhì)載體和人工錄入為主。不僅生產(chǎn)效率低下，且過程數(shù)據(jù)的真實(shí)性不能保證，追溯性復(fù)盤分析時(shí)，準(zhǔn)確度不高且數(shù)據(jù)處理難度較大，不利于成本控制，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率以及分析各類問題的效率。長此以往，不要說產(chǎn)品質(zhì)量的提高，質(zhì)量一致性都很難保證[8]。

2.1.3 自動(dòng)化、智能化水平低

國內(nèi)一些鋁廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了物料管理、生產(chǎn)計(jì)劃、工藝管理、質(zhì)量管理等工序采用信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化。但是國內(nèi)仍有較多企業(yè)依舊處于信息化、自動(dòng)化、智能化的表層階段，只是建立了系統(tǒng)和概念的普及，沒有真正讓這些系統(tǒng)充分發(fā)揮作用。生產(chǎn)過程仍舊處于物流低效、數(shù)據(jù)不可視化、追溯困難、進(jìn)度不同步、溝通不暢的階段，亟需提高信息化、自動(dòng)化、智能化水平，且效能的提高空間較大[9]。

2.1.4 新材料研發(fā)及成果轉(zhuǎn)化效率低

高校、科研院所材料學(xué)基礎(chǔ)研究和新材料研發(fā)水平并不低，且科研效率較高，每年高影響因子論文數(shù)量以及專利數(shù)量很可觀，居于世界前列。但是，目前一些前沿的材料研究比較難以落地轉(zhuǎn)化，這也是材料工程面臨的一個(gè)比較嚴(yán)重的問題。畢竟材料學(xué)是一門應(yīng)用學(xué)科，研究出成果需要到企業(yè)落地，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。究其原因，一方面高校、科研院所與企業(yè)的思考方式不同，科研往往可以不考慮成本，但是企業(yè)要考慮盈利；另一方面，材料在試驗(yàn)室和在生產(chǎn)線上是完全的2個(gè)概念，很多在試驗(yàn)室內(nèi)的成果，成批量之后，很難在生產(chǎn)線上復(fù)現(xiàn)。因此，成果轉(zhuǎn)化也需要科研人員和企業(yè)人員共同協(xié)作促成。

2.2 可行方案

2.2.1 提高效率，資源優(yōu)化配置

近年來，供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策對于產(chǎn)能過剩問題的解決提供了很大幫助。一方面，低端過剩產(chǎn)能逐漸向中高端產(chǎn)品轉(zhuǎn)型；另一方面，從粗放型轉(zhuǎn)變?yōu)榧s型生產(chǎn)方式，并根據(jù)市場需求安排產(chǎn)能。這需要產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)，上下游同步需求和產(chǎn)能，使得資源能夠更優(yōu)化配置，提高上下游各環(huán)節(jié)之間的效率。

企業(yè)內(nèi)部提高信息化、智能化程度，從信息傳遞、生產(chǎn)計(jì)劃、物流跟蹤、設(shè)備效能、產(chǎn)品質(zhì)量等環(huán)節(jié)都能夠信息化、可視化，且上下游企業(yè)能夠及時(shí)同步進(jìn)度信息，及時(shí)做出調(diào)整。因此，企業(yè)應(yīng)著重提高精細(xì)化管理水平，在生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化方向加大投入，一方面能夠大幅度提高環(huán)節(jié)之間的轉(zhuǎn)換效率，降低成本，減少不必要的資源消耗；另一方面，上下游協(xié)作能夠有效減輕產(chǎn)能過剩，提高資源利用效率。

2.2.2 工藝流程精細(xì)化

可通過區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等新技術(shù)提高現(xiàn)場管理水平。通過區(qū)塊鏈技術(shù)，能夠有效保證產(chǎn)品的可追溯性，不僅是企業(yè)內(nèi)部，在上下游也可以實(shí)現(xiàn)全流程追溯。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在設(shè)備上加裝傳感器，收集過程中關(guān)鍵工藝參數(shù)，作為原始數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性，且可以通過圖表等可視化信息，直觀體現(xiàn)工藝執(zhí)行過程中是否出現(xiàn)了問題，對于產(chǎn)品質(zhì)量的追溯和提高都大有益處。此外，過程數(shù)據(jù)也可以作為企業(yè)大數(shù)據(jù)中的重要部分。

2.2.3 信息化、智能化

前文闡述，如果企業(yè)信息化落后，可能會(huì)造成物料積壓、過程效能不高、資源不可有效配置等問題。因此，在生產(chǎn)流程中，將信息化、可視化的系統(tǒng)融入到生產(chǎn)的每個(gè)細(xì)節(jié)，貫穿于生產(chǎn)計(jì)劃、質(zhì)量記錄、工藝流程卡、設(shè)備信息、質(zhì)檢記錄、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、工藝文件、環(huán)境數(shù)據(jù)等過程文件中，通過數(shù)據(jù)的收集、歸納、可視化，提高生產(chǎn)全過程的可操作性，及時(shí)反應(yīng)各種狀況，提高管理效能。數(shù)據(jù)的收集，也會(huì)作為企業(yè)重要的資料，既是歷史也會(huì)引領(lǐng)未來。同時(shí)，也可以縮短各環(huán)節(jié)的中間過程，有效降低生產(chǎn)周期，降低成本。

2.2.4 行業(yè)協(xié)作，創(chuàng)新合作模式

除企業(yè)內(nèi)部以及上下游的有效協(xié)作，同行業(yè)間也可以通過區(qū)塊鏈的方式組成聯(lián)盟，打破企業(yè)間的壁壘，實(shí)現(xiàn)信息共享。充分整合產(chǎn)業(yè)資源，加強(qiáng)企業(yè)間協(xié)作，充分利用各企業(yè)的特點(diǎn)，發(fā)揮出各方長處，形成合力，迅速提高產(chǎn)業(yè)水平和新材料研發(fā)能力。當(dāng)然，前提是聯(lián)盟應(yīng)建立長效的共識(shí)機(jī)制，要共同維護(hù)好各方的核心利益，充分利用好區(qū)塊鏈中同態(tài)加密、數(shù)字簽名、智能合約等技術(shù)，保證好各企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)能夠受到有效的保護(hù)，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)長期高效的合作[10]。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)在有色金屬材料產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

從應(yīng)用形態(tài)上和參與范圍上講，區(qū)塊鏈可以分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈。公有鏈?zhǔn)峭耆_放的，任何人都可以隨時(shí)參與進(jìn)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、記賬、維護(hù)等。聯(lián)盟鏈則是由若干個(gè)組織參與的區(qū)塊鏈，每個(gè)組織都負(fù)責(zé)一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)；區(qū)塊上的數(shù)據(jù)只允許聯(lián)盟內(nèi)的各組織讀取、記賬、維護(hù)等操作；組織與組織之間可以進(jìn)行交易，共同記錄數(shù)據(jù)；是一種介于公有鏈和私有鏈之間的區(qū)塊鏈類型。私有鏈則是由某個(gè)組織控制的區(qū)塊鏈，其大部分權(quán)限只對組織內(nèi)開放，也允許組織外對數(shù)據(jù)讀取，但一般附加一定程度的權(quán)限限定[11]。

在有色金屬產(chǎn)業(yè)中，區(qū)塊鏈可以從“縱、橫”2個(gè)維度上應(yīng)用?！翱v”代表上下游供應(yīng)鏈，“橫”代表企業(yè)、高校、科研院所等“產(chǎn)、學(xué)、研、用”各方的橫向合作，且更適合采用聯(lián)盟鏈的方式應(yīng)用。

3.1 縱向供應(yīng)鏈

3.1.1 現(xiàn)狀及構(gòu)架設(shè)計(jì)

供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€(gè)企業(yè)賴以生存的鏈條，包括原材料采購、生產(chǎn)、運(yùn)輸、加工、質(zhì)量檢驗(yàn)、包裝、銷售等過程。各方可能是同一個(gè)企業(yè)，也可能是不同企業(yè)。不論是不是同一個(gè)企業(yè)，目前的痛點(diǎn)在于常用的ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)等，在各個(gè)環(huán)節(jié)可能會(huì)由于傳統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的問題，在適用性、同步性上或有所不足，尤其是在不同的企業(yè)間，這個(gè)問題會(huì)更加突出。此外，各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都有可能會(huì)由于各種各樣的原因被有意或無意地篡改，所以難以達(dá)到各方完全互信。且存在被黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，同樣造成數(shù)據(jù)的篡改和丟失問題。這種供應(yīng)鏈孤島的現(xiàn)象，是造成各環(huán)節(jié)之間效率低下的重要因素之一。

而區(qū)塊鏈技術(shù)的強(qiáng)追溯性、防篡改、同步性好等特點(diǎn)，剛好能夠滿足供應(yīng)鏈的各項(xiàng)升級需求。各個(gè)環(huán)節(jié)都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成聯(lián)盟鏈，該聯(lián)盟需要建立在同一共識(shí)機(jī)制上，數(shù)據(jù)的增加、修改、刪除等操作都需要通過智能合約，在共識(shí)機(jī)制的基礎(chǔ)之上操作和進(jìn)行，最終才能落到分布式賬本上，能夠大大提高各個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)點(diǎn)的互信程度。其基本構(gòu)架如圖1所示。

3.1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

分布式賬本的特點(diǎn)，能夠?qū)?shù)據(jù)儲(chǔ)存于所有節(jié)點(diǎn)中，數(shù)據(jù)的完整性不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)受到攻擊而被篡改或者遺失。同時(shí)，也能夠保證數(shù)據(jù)的不可篡改性，另外結(jié)合數(shù)字簽名、加密算法的技術(shù)，從共識(shí)協(xié)議層就能夠避免數(shù)據(jù)的篡改，能夠有效防止企業(yè)內(nèi)部人員，由于各種各樣的原因進(jìn)行的數(shù)據(jù)修改，即使修改也能夠輕松追溯到修改方，大大降低了數(shù)據(jù)被篡改的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)了各方監(jiān)管。此外，分布式賬本使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)有效地同步，所有節(jié)點(diǎn)均能看到生產(chǎn)、檢驗(yàn)、物流等各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，能夠精準(zhǔn)定位和即時(shí)掌握，能夠有效提高各環(huán)節(jié)的協(xié)作效率。同時(shí)，協(xié)議層的智能合約是各方都能夠達(dá)成共識(shí)的成果，符合各方利益，其即時(shí)性判定的特點(diǎn)，不以個(gè)人意愿為轉(zhuǎn)移，能夠充分保證各方之間發(fā)生交易的透明可見，保證聯(lián)盟中的公平。

為了保證聯(lián)盟鏈的持續(xù)性和有效性，可以在鏈中適當(dāng)增加激勵(lì)機(jī)制和誠信檔案，做到賞罰分明。比如，可以增加誠信積分機(jī)制，根據(jù)履約次數(shù)和誠信度累計(jì)積分，根據(jù)積分的多少對企業(yè)評級。如果誠信度較高，可以提供一些優(yōu)惠政策，如優(yōu)先回款、優(yōu)惠價(jià)格等等。鏈中也可以增加監(jiān)管機(jī)構(gòu)、政府部門，尤其是有些有色金屬企業(yè)涉及貴金屬交易，也可以增加貴金屬交易機(jī)構(gòu)，方便辦理各種業(yè)務(wù)，提高辦事效能。

3.1.3 信息安全

信息傳遞過程中，有些內(nèi)容不適合鏈中所有節(jié)點(diǎn)都可看到，不可絕對透明。比如，雙方的價(jià)格、轉(zhuǎn)賬金額、賬戶余額等內(nèi)容，都是單方或雙方企業(yè)的秘密，不可廣而告之。這種情況可以通過同態(tài)加密技術(shù)保證信息安全，該技術(shù)是智能合約在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的“關(guān)鍵性數(shù)據(jù)”，并不是明文，而是通過同態(tài)加密技術(shù)加密后的密文。雙方交易時(shí)，其“關(guān)鍵性數(shù)據(jù)”都沒有經(jīng)過解密，交易后存儲(chǔ)于區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)，只有交易雙方能夠看到具體數(shù)據(jù)，其余各方只能看到密文，無法解密。這樣既可以通過區(qū)塊鏈技術(shù)保證可追溯性、不可篡改、透明性，也可以保證交易雙方的信息安全。

3.1.4 應(yīng)用實(shí)例

現(xiàn)階段，區(qū)塊鏈在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸展開了，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、物流等領(lǐng)域。在有色金屬材料產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中的應(yīng)用，還處于起步階段。中國科學(xué)技術(shù)信息研究所的葉小榕等人[12]利用區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)優(yōu)勢，設(shè)計(jì)開發(fā)了供應(yīng)鏈原型系統(tǒng)，使得整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)更加自動(dòng)化、安全可靠，便于監(jiān)管。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的白小寧等人[13]使用區(qū)塊鏈技術(shù)建立了農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全可溯源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全流程可感知、源頭可溯源、風(fēng)險(xiǎn)可預(yù)警。武漢大學(xué)國家網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院的陶啟等人[14]研究了區(qū)塊鏈技術(shù)在食品質(zhì)量安全管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，并以大米溯源為例，構(gòu)建從農(nóng)田到餐桌的大米全產(chǎn)業(yè)鏈質(zhì)量全息數(shù)據(jù)庫。區(qū)塊鏈技術(shù)目前在農(nóng)業(yè)、食品供應(yīng)鏈上已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)應(yīng)用了，下一步將是在其他工業(yè)領(lǐng)域逐漸展開應(yīng)用。

3.2 橫向合作鏈

3.2.1 現(xiàn)狀及基本構(gòu)架

除了上下游供應(yīng)鏈合作之外，同行業(yè)科研院所、各企業(yè)間也可以通過區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)盟協(xié)作，合作共贏。同行業(yè)科研院所、各企業(yè)間，打破各方之間的壁壘，發(fā)揮各種機(jī)構(gòu)和企業(yè)的長處，優(yōu)勢互補(bǔ)。科研院所和企業(yè)間也可以形成聯(lián)盟鏈，除了創(chuàng)新商業(yè)合作模式，也可以針對新材料研發(fā)和科研生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行合作，也更有利于科研成果快速有效轉(zhuǎn)化（如圖2所示）。

3.2.2 應(yīng)用優(yōu)勢

項(xiàng)目合作可通過建立區(qū)塊鏈，能夠快速實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目進(jìn)度的同步。不論是科研項(xiàng)目還是產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，一般都需要多方參與，項(xiàng)目任務(wù)不僅要將項(xiàng)目指標(biāo)完成，形成一系列成果，也要關(guān)注項(xiàng)目本身之外的內(nèi)容，如雙方的合作框架、任務(wù)分工、項(xiàng)目資金的花費(fèi)等等。項(xiàng)目進(jìn)行期間，各方都能夠看到自己和他人的項(xiàng)目進(jìn)度，能夠及時(shí)把握，并根據(jù)實(shí)際完成情況，做出相應(yīng)的調(diào)整。比如，某方由于技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)度滯后，而恰好存在進(jìn)度超前或?qū)I(yè)互補(bǔ)的資源，那么可以實(shí)現(xiàn)資源快速調(diào)配，有利于項(xiàng)目進(jìn)度健康、高效地推進(jìn)。如果有重大突破，也能夠第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)結(jié)果共享，大大提高項(xiàng)目研究效率。項(xiàng)目資金方面也是如此，可以更快、更好地實(shí)現(xiàn)資金使用的更優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目效益最大化。

此外，不論是企業(yè)還是科研院所，都比較重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和分析。而且數(shù)據(jù)是二十一世紀(jì)的“石油”，從國家層面的材料基因組計(jì)劃，企業(yè)的大數(shù)據(jù)建設(shè)，將來的核心競爭力將會(huì)是核心數(shù)據(jù)的競爭力。因此，區(qū)塊鏈可與大數(shù)據(jù)結(jié)合，作為企業(yè)和科研院所歸集和交易數(shù)據(jù)的平臺(tái)。從高校、科研院所到中試基地，再到大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)，形成新材料研發(fā)生產(chǎn)聯(lián)盟鏈，上下游共同收集數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，充分利用好區(qū)塊鏈技術(shù)的不可篡改和強(qiáng)追溯性，能夠提高新材料研發(fā)成果轉(zhuǎn)化的效率，同時(shí)對于過程中出現(xiàn)的問題，也能夠有據(jù)可查，提高解決問題的效率。

3.2.3 信息安全及可信度

“產(chǎn)、學(xué)、研、用”各方合作的過程中，有2個(gè)可能會(huì)產(chǎn)生的問題。其一是上文中已經(jīng)提到過的信息安全的問題，同樣，研發(fā)成果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、核心數(shù)據(jù)是知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要內(nèi)容，在形成成果之前極易被竊取和模仿。而區(qū)塊技術(shù)又是對所有節(jié)點(diǎn)公開的，如果缺乏保護(hù)，那么就會(huì)造成知識(shí)產(chǎn)權(quán)的損失。解決方法有2個(gè)，一是使用云平臺(tái)，每個(gè)賬戶之間都有阻隔，因此不必?fù)?dān)心自己的數(shù)據(jù)被其他節(jié)點(diǎn)看到；二是與上文中“關(guān)鍵性數(shù)據(jù)”的保護(hù)方案相同，就是使用同態(tài)加密技術(shù)，保護(hù)交易過程中的“關(guān)鍵數(shù)據(jù)”，此處不再贅述。

另一個(gè)問題是區(qū)塊中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可信度問題。由于數(shù)據(jù)絕大部分都是人為讀取和輸入的，所以區(qū)塊鏈技術(shù)并不能解決基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可信度問題。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因，被人為有意或無意地篡改，然而其作用，尤其是新材料研發(fā)過程和技術(shù)問題解決過程尤為關(guān)鍵。所以保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)真實(shí)性，是區(qū)塊鏈高效運(yùn)行的重要前提。信息化、智能化工具都是作為企業(yè)管理的輔助工具，不是“萬能藥水”，并不能從根本上解決企業(yè)管理架構(gòu)、管理水平、管理落地等環(huán)節(jié)的問題。但是，并不代表該問題沒有解決方案，通過物聯(lián)網(wǎng)來收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不通過人工直接錄入?yún)^(qū)塊鏈系統(tǒng)，則能夠保證所得數(shù)據(jù)的真實(shí)性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的重要補(bǔ)充，將在后文進(jìn)行闡述。

3.2.4 應(yīng)用實(shí)例

隨著材料基因組工程以及各項(xiàng)重點(diǎn)材料國產(chǎn)化項(xiàng)目的展開，區(qū)塊鏈技術(shù)對于“產(chǎn)、學(xué)、研、用”各方之間的合作需求提出了新解決方案，尤其是數(shù)據(jù)共享的應(yīng)用。浙江工商大學(xué)的鄭一明等人[15]提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各行業(yè)、各企業(yè)之間數(shù)據(jù)共享和流通的構(gòu)架，并研究了數(shù)據(jù)共享和融合的相關(guān)問題，擬通過新技術(shù)加快行業(yè)及企業(yè)協(xié)作平臺(tái)的發(fā)展。西安工程大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的呼陽和陳亮[16]針對企業(yè)生產(chǎn)制造中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)收集，通過區(qū)塊鏈技術(shù)執(zhí)行智能合約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)共享，提高了生產(chǎn)線數(shù)據(jù)的安全性以及同步性，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全有效共享。此外，政府監(jiān)管和政務(wù)數(shù)據(jù)共享也逐漸通過區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)整合，大大提高了辦事效率。南京市信息中心的顧穎等人[17]總結(jié)介紹了南京市政府利用區(qū)塊鏈技術(shù)在實(shí)現(xiàn)政務(wù)數(shù)據(jù)歸集中的成果，并分析了使用區(qū)塊鏈技術(shù)職稱政務(wù)業(yè)務(wù)協(xié)同中的優(yōu)勢。區(qū)塊鏈在多方協(xié)同的應(yīng)用中，以政府政務(wù)應(yīng)用為先行者，逐步實(shí)現(xiàn)行業(yè)、企業(yè)間的協(xié)同。

4 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)在材料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，是使研發(fā)、生產(chǎn)、計(jì)量、檢測等過程中的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。原來通過在設(shè)備上增添各種各樣的傳感器，收集各過程中重要的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將其可視化，但是數(shù)據(jù)只能為單個(gè)設(shè)備使用，并不能實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。將孤島式的設(shè)備通過有線或者無線的方式，匯集到統(tǒng)一平臺(tái)上，并實(shí)時(shí)同步數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)可視化，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備間互聯(lián)互通。這樣一來，可以有效降低企業(yè)成本，提高各過程的協(xié)同效率。

使用物聯(lián)網(wǎng)可以有效避免基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不可靠的行業(yè)痛點(diǎn)。傳感器收集數(shù)據(jù)，直接存儲(chǔ)到區(qū)塊中。避免了人為錄入的過程，杜絕了出現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入錯(cuò)誤或人為篡改的可能性，保證了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，提升現(xiàn)場管理水平。并且，各企業(yè)應(yīng)提高現(xiàn)場數(shù)據(jù)的重視程度，更積極開展現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集工作，并加以總結(jié)和應(yīng)用。如果只是收集材料組織、性能等資料，而忽視制備這種材料工藝流程中的數(shù)據(jù)，那么這種材料組織和性能的復(fù)現(xiàn)性容易受到影響。所以，提高材料制備全流程數(shù)據(jù)的完整性，更有利于材料研發(fā)、生產(chǎn)、檢測等全流程管理、追溯能力的提高，當(dāng)然，這需要全流程上所有涉及企業(yè)的共同協(xié)作和努力。

物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中的應(yīng)用前景更為廣泛，方向也比較多，相信物聯(lián)網(wǎng)在不久的將來就能在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用。北京理工大學(xué)的田艷等人[18]探討了物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)中，生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的管理和監(jiān)控中，提升智能化、信息化水平的發(fā)展對策。沈陽工程學(xué)院的年佳琪等人[19]分析工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在生產(chǎn)過程監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，尤其是監(jiān)測系統(tǒng)對于生產(chǎn)過程管理、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保監(jiān)管等環(huán)節(jié)的應(yīng)用。江蘇蘇金恒信息科技股份有限公司的孫茂杰[20]分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用，在生產(chǎn)、計(jì)量、監(jiān)測等環(huán)節(jié)中的應(yīng)用方法，并闡述了其技術(shù)發(fā)展的前景和應(yīng)用優(yōu)勢。這些應(yīng)用都證明了，制造業(yè)實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)將大大提高各方協(xié)同效率，與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合，使制造業(yè)的面貌煥然一新。

5 結(jié)語

區(qū)塊鏈技術(shù)是一項(xiàng)新興技術(shù)，推廣和應(yīng)用都需要過程，還有很長的路要走。但是從目前的市場應(yīng)用來看，前景一片大好，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，細(xì)節(jié)不斷深入。由于該技術(shù)能夠有效縮短信任的距離，具有不可篡改、可追溯、高可信度、高安全性等特點(diǎn)，其應(yīng)用市場和應(yīng)用平臺(tái)將會(huì)不斷擴(kuò)展。物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為關(guān)注焦點(diǎn)，通過萬物互聯(lián)，提高各環(huán)節(jié)協(xié)作效率，優(yōu)化資源配置，降低成本。區(qū)塊鏈與物聯(lián)網(wǎng)之間的結(jié)合，可以相互彌補(bǔ)，相互促進(jìn)，共同發(fā)展，不斷應(yīng)用。在不久的將來，區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能等新技術(shù)，將共同推進(jìn)第4次工業(yè)革命的浪潮，共同助力中國的騰飛和世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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