區(qū)塊鏈技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用探討

王曉明

（山東省冶金科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南250014）

1 前 言

目前，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)正處于新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，而制約鋼鐵企業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)鏈上下游客戶間協(xié)同效率低、設(shè)備（特別是關(guān)鍵設(shè)備）管理手段精細(xì)度不夠、存在部分信息孤島、相互間缺乏可信機(jī)制等痛點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)傳統(tǒng)的方法難以得到徹底解決［1］。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)在金融領(lǐng)域作為一種全新的信息存儲(chǔ)、傳播和管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)和價(jià)值的可靠轉(zhuǎn)移。在工業(yè)領(lǐng)域，該鏈技術(shù)也逐漸被人們認(rèn)知，將區(qū)塊鏈獨(dú)有的分布式存儲(chǔ)、加密傳輸、不可篡改和可溯源等技術(shù)優(yōu)勢(shì)與鋼鐵業(yè)務(wù)相結(jié)合，預(yù)計(jì)可以解決鋼鐵行業(yè)目前無(wú)法解決的部分難點(diǎn)問(wèn)題。另外，在國(guó)家層面高度重視區(qū)塊鏈技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用工作，明確要求加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，這為鋼鐵行業(yè)與區(qū)塊鏈技術(shù)的融合創(chuàng)造了條件。

2 基本知識(shí)

2.1 定 義

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的新型應(yīng)用模式。狹義來(lái)講，它是一種按照時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序項(xiàng)鏈方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義來(lái)講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)驗(yàn)證與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法來(lái)生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學(xué)的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問(wèn)的安全、利用由自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式［2］。

2.2 技術(shù)架構(gòu)

區(qū)塊鏈整體架構(gòu)存在共性，典型的區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)可劃分為基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)組件、賬本、共識(shí)、智能合約、接口、應(yīng)用、操作運(yùn)維和系統(tǒng)管理9 部分，如圖1所示。同時(shí)，區(qū)塊鏈還包括操作運(yùn)維和系統(tǒng)管理兩個(gè)層級(jí)，系統(tǒng)管理負(fù)責(zé)對(duì)區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)中其他部分進(jìn)行管理，操作運(yùn)維負(fù)責(zé)區(qū)塊鏈系統(tǒng)的日常運(yùn)維工作。

圖1 區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)圖

3 企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈意義

目前，企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈應(yīng)用正在加速推進(jìn)，并逐漸由金融領(lǐng)域向非金融領(lǐng)域滲透擴(kuò)散，從發(fā)展趨勢(shì)看，具有安全準(zhǔn)入控制機(jī)制的聯(lián)盟鏈和私有鏈將成為主趨勢(shì)，云的開(kāi)放性和云資源的易獲得性，決定了公有云平臺(tái)是當(dāng)前區(qū)塊鏈創(chuàng)新的最佳載體，區(qū)塊鏈與云計(jì)算結(jié)合緊密，有望成為公共信用系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施。

現(xiàn)階段，適合區(qū)塊鏈的應(yīng)用場(chǎng)景有具備3個(gè)特征：1）存在去中心化、多方參與和寫(xiě)入數(shù)據(jù)的需求；2）對(duì)數(shù)據(jù)真實(shí)性要求高；3）初始情況下相互不信任的多個(gè)參與者建立分布式信任的需求。如圖2 所示，在鋼鐵冶金等傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)的多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，會(huì)存在信息孤島、沒(méi)有建立可信機(jī)制、多方協(xié)作困難效率低、重復(fù)工作無(wú)法完成等現(xiàn)實(shí)難題，在該情況下，發(fā)展企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈系統(tǒng)成為此類型企業(yè)的首選?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，區(qū)塊鏈將成為企業(yè)合作的基礎(chǔ)信息技術(shù)，并逐漸演變?yōu)槲磥?lái)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用不可或缺的一部分。

圖2 傳統(tǒng)企業(yè)存在的問(wèn)題

4 區(qū)塊鏈與新一代信息技術(shù)

隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命的到來(lái)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在金融、能源、醫(yī)療健康等行業(yè)中的作用愈發(fā)重要，我國(guó)新一代信息技術(shù)發(fā)展迅速，為鋼鐵等傳統(tǒng)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)深度融合提供了條件。從國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)和區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展演進(jìn)路徑來(lái)看，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展需要云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)作為基礎(chǔ)設(shè)施支撐，同時(shí)區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展對(duì)推動(dòng)新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用，它們之間的相互關(guān)系見(jiàn)如圖3。

5 區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用探討

圖3 區(qū)塊鏈與新一代信息技術(shù)關(guān)系

工業(yè)應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備、企業(yè)和人之間的可信互聯(lián)，需要確保從設(shè)備端產(chǎn)生、邊緣側(cè)計(jì)算、數(shù)據(jù)連接、云端儲(chǔ)存分析、設(shè)計(jì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程可信，從而觸發(fā)上層的可信工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、數(shù)據(jù)交換和合規(guī)監(jiān)管等。區(qū)塊鏈技術(shù)特點(diǎn)面向工業(yè)應(yīng)用需求，將會(huì)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)層面對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)共享和柔性監(jiān)管［3］。典型工業(yè)區(qū)塊鏈架構(gòu)如圖4所示。

圖4 典型工業(yè)區(qū)塊鏈架構(gòu)

結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)的典型特征以及鋼鐵行業(yè)的自身特點(diǎn)，筆者認(rèn)為區(qū)塊鏈與鋼鐵行業(yè)的結(jié)合場(chǎng)景預(yù)計(jì)首先會(huì)從以下幾方面展開(kāi)。

5.1 設(shè)備全生命周期管理

鋼鐵企業(yè)設(shè)備管理水平距離國(guó)家智能制造總體要求還存在一定差距，主要體現(xiàn)在：設(shè)備規(guī)模大且分散，管理困難，缺少科學(xué)合理的管理手段。要實(shí)現(xiàn)設(shè)備（特別是關(guān)鍵設(shè)備）的全生命周期管理，提高設(shè)備管理的精細(xì)化水平，可以考慮與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，使設(shè)備具有唯一標(biāo)識(shí)屬性和設(shè)備的檢修維護(hù)等操作記錄，以及故障事故等狀態(tài)記錄都具有不可篡改性，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備管理的科學(xué)有效支撐。而基于區(qū)塊鏈技術(shù)的設(shè)備唯一映射關(guān)系，還可以為設(shè)備管理提供統(tǒng)一的身份認(rèn)證機(jī)制。

5.2 鋼鐵供應(yīng)鏈金融

區(qū)塊鏈技術(shù)使交易數(shù)據(jù)完全公開(kāi)透明，并提供完整的信息流。產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)希望以倉(cāng)儲(chǔ)鏈為開(kāi)始和核心，打通金融鏈、生產(chǎn)鏈、供應(yīng)鏈、物流鏈，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源能力開(kāi)放。從而讓資金流、信息流更加安全可靠。在生產(chǎn)層面，根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)、以及電商交易的可信數(shù)據(jù)，定制生產(chǎn)計(jì)劃。鑒于大宗交易非常依賴物流的特性，可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)形成集可信物流調(diào)配、資源協(xié)調(diào)為一體的生產(chǎn)物流鏈。同時(shí)，將有可信的貨權(quán)證明和信用用于服務(wù)金融融資和貸款抵押等過(guò)程，提升鋼鐵供應(yīng)鏈金融的整體效率。

圖5 基于區(qū)塊鏈的鋼卷數(shù)據(jù)資產(chǎn)化

5.3 鋼卷數(shù)據(jù)資產(chǎn)化

基于鋼鐵行業(yè)痛點(diǎn)，利用區(qū)塊鏈的去中心化、不可偽造、不可更改、集體維護(hù)可靠數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，將鋼卷資產(chǎn)化，記錄鋼卷入庫(kù)、出庫(kù)、貨權(quán)轉(zhuǎn)移等資產(chǎn)的全生命周期的流轉(zhuǎn)過(guò)程，如圖5所示。鋼卷從入庫(kù)到出庫(kù)全過(guò)程都可以用區(qū)塊鏈記錄下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)鋼卷入庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)→電商交易→金融抵押→產(chǎn)品加工→用戶提貨，生命周期維度的全程跟蹤［4］。

6 區(qū)塊鏈技術(shù)落地建議

6.1 因地制宜，循序漸進(jìn)推進(jìn)

目前，區(qū)塊鏈在金融行業(yè)的應(yīng)用相對(duì)廣泛，使得金融交易的一些關(guān)鍵性問(wèn)題得到顛覆性改變，在工業(yè)領(lǐng)域如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用尚處于探索階段，區(qū)塊鏈去中心化、開(kāi)放透明、不可篡改、可追溯等特點(diǎn)可以適用于鋼鐵生產(chǎn)業(yè)務(wù)部分場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)信息技術(shù)與鋼鐵工藝技術(shù)的結(jié)合，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作，但同時(shí)也需要結(jié)合鋼鐵企業(yè)自身實(shí)際情況，在合適的時(shí)機(jī)以合適的切入點(diǎn)在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用。

6.2 借助外力，適時(shí)快速推進(jìn)

國(guó)家層面目前高度重視新一代信息技術(shù)對(duì)生產(chǎn)力的助推作用，針對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)，2019年10月24日，中共中央政治局就區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行第十八次集體學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)把區(qū)塊鏈作為自主創(chuàng)新核心技術(shù)重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。這勢(shì)必掀起新一輪區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展的高潮，鑒于此，鋼鐵行業(yè)有必要抓住這一時(shí)機(jī)，與阿里巴巴等區(qū)塊鏈技術(shù)型企業(yè)開(kāi)展深入交流和合作，借助外力，在鋼鐵行業(yè)區(qū)塊鏈應(yīng)用推廣方面有所作為。

6.3 內(nèi)生動(dòng)力，促進(jìn)行業(yè)融合

目前，區(qū)塊鏈在互聯(lián)網(wǎng)、金融、通信等領(lǐng)域已經(jīng)凸顯出了作用，但在工業(yè)領(lǐng)域，特別是鋼鐵行業(yè)才剛剛開(kāi)始，大多數(shù)是“平行替代”或“補(bǔ)課”，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能達(dá)到“深度融合”的階段。這就需要鋼鐵行業(yè)發(fā)掘內(nèi)生動(dòng)力，尋求適合區(qū)塊鏈技術(shù)落地的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，促進(jìn)區(qū)塊鏈新技術(shù)與行業(yè)的深度融合。

7 結(jié) 語(yǔ)

區(qū)塊鏈技術(shù)涵蓋的共享賬本、機(jī)器共識(shí)、智能合約和權(quán)限隱私等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)互信、互聯(lián)、共享；分布式部署方式能夠根據(jù)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)不同狀況提供分行業(yè)、分地域、分階段、分步驟的理性建設(shè)和發(fā)展路徑。但由于區(qū)塊鏈技術(shù)在工業(yè)（特別是鋼鐵行業(yè)）的應(yīng)用還處在探索階段，因此，鋼鐵企業(yè)可以抓住政府層面加快推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的良好機(jī)遇，以企業(yè)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和數(shù)字化轉(zhuǎn)型為載體，結(jié)合企業(yè)自身實(shí)踐推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用。