搶占新技術(shù)前沿：軍工智能制造+區(qū)塊鏈正當(dāng)時(shí)

杜浩

區(qū)塊鏈與其他新信息技術(shù)之間的關(guān)系

目前來(lái)看，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一個(gè)階段稱(chēng)為區(qū)塊鏈1.0，以比特幣為代表，主要應(yīng)用方向?yàn)槊撾x現(xiàn)有法幣體系的加密貨幣;第二個(gè)階段稱(chēng)為區(qū)塊鏈2.0，以以太坊及其標(biāo)志性技術(shù)智能合約為代表，主要應(yīng)用方向?yàn)閐ecentralizedapplication，簡(jiǎn)稱(chēng)Dapp，即去中心化的應(yīng)用。在第三個(gè)階段即區(qū)塊鏈3.0中，分片、跨鏈等技術(shù)逐漸成熟，這些技術(shù)將進(jìn)一步提升區(qū)塊鏈的性能和系統(tǒng)承載能力，解決跨鏈數(shù)據(jù)、資產(chǎn)交互流通等問(wèn)題，為其在業(yè)界應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈的技術(shù)特點(diǎn)使其在改善社會(huì)信任體系，賦能數(shù)據(jù)化智能化社會(huì)、增強(qiáng)國(guó)防軍工智能制造水平和系統(tǒng)安全等方面有非常大的潛力，各國(guó)紛紛出臺(tái)了相應(yīng)的鼓勵(lì)引導(dǎo)政策措施。

區(qū)塊鏈不同發(fā)展階段中典型代表及其技術(shù)特點(diǎn)

2019年10月，習(xí)近平總書(shū)記在中央政治局第十八次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，把區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新重要突破口，加快推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。2019年9月，德國(guó)聯(lián)邦政府發(fā)布了區(qū)塊鏈戰(zhàn)略，希望利用區(qū)塊鏈技術(shù)帶來(lái)的機(jī)遇挖掘其促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的潛力。英國(guó)也將區(qū)塊鏈列為國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略，由政府部門(mén)大力推動(dòng)區(qū)塊鏈在更廣闊領(lǐng)域落地發(fā)展。

2018年4月，美國(guó)國(guó)家制造科學(xué)中心資助美國(guó)穆格公司研究區(qū)塊鏈技術(shù)在國(guó)防增材制造領(lǐng)域的應(yīng)用。2019年7月美國(guó)發(fā)布《國(guó)防數(shù)字化現(xiàn)代戰(zhàn)略》，積極探索區(qū)塊鏈技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的應(yīng)用。2019年1月，英國(guó)《簡(jiǎn)氏防務(wù)周刊》網(wǎng)站報(bào)道稱(chēng)，韓國(guó)國(guó)防采辦計(jì)劃管理局已啟動(dòng)一項(xiàng)計(jì)劃，鼓勵(lì)本國(guó)企業(yè)為軍事應(yīng)用研發(fā)區(qū)塊鏈技術(shù)。

區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合業(yè)界應(yīng)用的主要特點(diǎn)為：數(shù)據(jù)不可篡改、可追溯性好、系統(tǒng)拓展性好、支持分布式接入?yún)f(xié)作和管理。這些特點(diǎn)結(jié)合軍工智能制造的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：軍工產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理、軍工智能制造供應(yīng)鏈管理和軍工智能制造物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備管理。

軍工產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理

一般而言，軍工產(chǎn)品會(huì)依據(jù)產(chǎn)品在生命周期中的不同發(fā)展階段而產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)，這些軍工產(chǎn)品數(shù)據(jù)也相應(yīng)地存儲(chǔ)在不同單位、不同地域、不同介質(zhì)上。軍工產(chǎn)品數(shù)據(jù)的零散存儲(chǔ)和管理會(huì)導(dǎo)致諸多問(wèn)題。首先是多方協(xié)同時(shí)軍工數(shù)據(jù)共享的效率較低;其次是多方共同存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)條件和客觀限制等原因存在數(shù)據(jù)版本不一致、不同的管理水平帶來(lái)數(shù)據(jù)質(zhì)量不一致等問(wèn)題;最后，數(shù)據(jù)的單點(diǎn)存儲(chǔ)和管理，使得數(shù)據(jù)的安全性和完整性也面臨很大的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的中心化軍工產(chǎn)品數(shù)據(jù)共享管理系統(tǒng)會(huì)在一定程度上緩解共享效率的問(wèn)題，但還沒(méi)有將軍工產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)都納入管理之中。同時(shí)，中心化的系統(tǒng)也存在彈性較差，應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景難以動(dòng)態(tài)拓展的局限。

軍工產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)

我們?cè)O(shè)想這樣一個(gè)場(chǎng)景，軍工產(chǎn)品從立項(xiàng)、設(shè)計(jì)到制造、使用、維護(hù)保養(yǎng)、退役報(bào)廢，所有產(chǎn)品全生命周期相關(guān)數(shù)據(jù)都在一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)分布式賬本中，同一產(chǎn)品不同生命周期的相關(guān)參與方作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)參與到軍工分布式網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)業(yè)務(wù)需要分配相應(yīng)的權(quán)限來(lái)分享或訪問(wèn)相關(guān)的產(chǎn)品原始數(shù)據(jù)或脫敏后的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)中心化的軍工信息系統(tǒng)因其拓展性不佳，難以解決信任、數(shù)據(jù)安全和單點(diǎn)故障等問(wèn)題，使得這種連接多個(gè)參與方的系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)成本較高，而以區(qū)塊鏈作為底層技術(shù)搭建的軍工產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)將能很好地規(guī)避這些問(wèn)題，從而滿(mǎn)足需要。

應(yīng)用非對(duì)稱(chēng)加密和同態(tài)加密技術(shù)，通過(guò)基于屬性的加密方式，在保證軍工數(shù)據(jù)加密安全性的同時(shí)提升訪問(wèn)控制的顆粒度，從一對(duì)一的共享方式轉(zhuǎn)換成一對(duì)多的數(shù)據(jù)共享，能很好地平衡數(shù)據(jù)共享效率和安全性。應(yīng)用基于智能合約的權(quán)限控制管理將能保證權(quán)限控制的透明性和穩(wěn)定性，同時(shí)智能合約的全局一致性可以確保權(quán)限管理的統(tǒng)一性。

軍工產(chǎn)品全生命周期的數(shù)據(jù)管理將顯著提升產(chǎn)品數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)和使用效率，解決傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案管理數(shù)據(jù)完整性難以保證、軍工產(chǎn)品不同生命周期數(shù)據(jù)存于各方難以整合共享、傳統(tǒng)軍工電子信息數(shù)據(jù)管理難以可信防篡等問(wèn)題。得益于區(qū)塊鏈系統(tǒng)本身分布式所帶來(lái)的拓展性，監(jiān)管部門(mén)也可以較為便捷地成為軍工產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)透明柔性監(jiān)管。

基于區(qū)塊鏈的軍工智能制造供應(yīng)鏈管理

軍工智能制造供應(yīng)鏈管理

軍工制造業(yè)供應(yīng)鏈具有參與方較多、信息流轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)均是由上游供應(yīng)鏈核心軍工企業(yè)進(jìn)行供應(yīng)鏈管理。軍工供應(yīng)鏈管理的目標(biāo)是通過(guò)相互業(yè)務(wù)關(guān)系建立信任協(xié)作，將行業(yè)上下游企業(yè)串聯(lián)起來(lái)，將松散的關(guān)系搭建成一個(gè)能支撐商品流、物流、信息流、資金流等信息復(fù)合流轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)，從而帶來(lái)相關(guān)軍工供應(yīng)鏈企業(yè)整體效率的提升和優(yōu)化。

但是在傳統(tǒng)的軍工智能制造供應(yīng)鏈管理中，供應(yīng)商、制造商、分銷(xiāo)商等都與核心企業(yè)進(jìn)行交互和信息流轉(zhuǎn)，隨著軍工產(chǎn)品市場(chǎng)的不斷發(fā)展，國(guó)防軍事環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，軍工制造流程愈發(fā)精細(xì)，這一方面會(huì)加大核心軍工企業(yè)管理難度，同時(shí)也因?yàn)楦髌髽I(yè)信息化建設(shè)水平不一致、數(shù)據(jù)信息分散存儲(chǔ)等問(wèn)題，使得各企業(yè)間的交互難以順利高效開(kāi)展?？偟膩?lái)說(shuō)，中心化的軍工智能制造供應(yīng)鏈管控會(huì)導(dǎo)致協(xié)同能力不佳、企業(yè)間容易形成信息孤島、供應(yīng)鏈彈性和擴(kuò)展性不足等問(wèn)題。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的軍工制造供應(yīng)鏈管理，利用區(qū)塊鏈中聯(lián)盟鏈高拓展性的分布式架構(gòu)，將軍工智能制造供應(yīng)鏈中每一個(gè)企業(yè)均看成一個(gè)平等的節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一組織起來(lái)，使其在聯(lián)盟鏈中實(shí)現(xiàn)高效交互和信息數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，這將降低供應(yīng)鏈上下游企業(yè)接入難度，同時(shí)提升不同企業(yè)間數(shù)據(jù)共享的效率。

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都儲(chǔ)存有一份完整的加密后的軍事供應(yīng)鏈相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)權(quán)限控制其可訪問(wèn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，即使單一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)損壞，也不影響整個(gè)軍工供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。軍工聯(lián)盟鏈多節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證的機(jī)制能最大程度保證軍工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的真實(shí)可信，并結(jié)合每筆交易的哈希數(shù)據(jù)特征，使用數(shù)字簽名確保交易權(quán)責(zé)清晰。鏈?zhǔn)降臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制使得每一份數(shù)據(jù)都是在之前數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上被記錄，篡改當(dāng)前數(shù)據(jù)就需要修改過(guò)往所有數(shù)據(jù)，這大大提高了篡改數(shù)據(jù)的門(mén)檻，保證供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)不可篡改特性的同時(shí)，也保證了數(shù)據(jù)的歷史可追溯性。

多方共享真實(shí)可信的軍工供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)也為軍工供應(yīng)鏈金融的開(kāi)展提供了有效支撐，解決了以往供應(yīng)鏈金融各參與主體之間多方難以信任，信用無(wú)法二級(jí)傳遞的問(wèn)題，包括倉(cāng)單質(zhì)押融資、應(yīng)收賬款融資等業(yè)務(wù)能夠在軍工產(chǎn)品供應(yīng)鏈的上下多級(jí)中展開(kāi)。

基于區(qū)塊鏈的軍工智能制造供應(yīng)鏈管理將能優(yōu)化供應(yīng)鏈共享協(xié)同能力，降低供應(yīng)鏈金融融資成本，減少數(shù)據(jù)孤島帶來(lái)的管理低效，提高供應(yīng)鏈管理效率。

軍工智能制造物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備管理系統(tǒng)圖

軍工智能制造物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備管理

隨著軍工智能制造和軍工制造物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)中邊緣設(shè)備也越來(lái)越多。邊緣軍工制造設(shè)備的計(jì)算存儲(chǔ)等能力普遍較弱，需要依賴(lài)云端提供的計(jì)算存儲(chǔ)資源。這就要求軍工制造網(wǎng)絡(luò)的云端有很強(qiáng)的對(duì)邊緣設(shè)備的管理能力。傳統(tǒng)軍工物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的管理有基于身份角色，有基于權(quán)限等多種模式，這些管理模式都是中心化的。

當(dāng)前軍工物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)、邊緣設(shè)備與中心的交互越來(lái)越頻繁，這帶來(lái)巨大的帶寬通信要求，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備分散在多個(gè)分布式節(jié)點(diǎn)，這些導(dǎo)致軍工云端中心化的管理模式越來(lái)越難以滿(mǎn)足邊緣設(shè)備管理需要?？偟膩?lái)說(shuō)，軍工智能制造物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的管理中存在物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)模式下中心服務(wù)器計(jì)算和通信壓力過(guò)大、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備種類(lèi)越來(lái)越多，各種設(shè)備通信管理交互協(xié)議難以兼容和高效協(xié)同、中心化的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露和丟失等問(wèn)題。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的軍工物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備管理系統(tǒng)具有去中心化和分布式管理的特點(diǎn)，能夠針對(duì)性地解決上述問(wèn)題。首先針對(duì)邊緣設(shè)備較多、通信壓力大的問(wèn)題，系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備按照實(shí)際軍工制造業(yè)務(wù)場(chǎng)景劃分邊緣層、管理層，并對(duì)超過(guò)一定數(shù)量之后的設(shè)備進(jìn)行分區(qū)分片管理，同時(shí)在邊緣設(shè)備的上層，設(shè)置擁有較多計(jì)算資源的邊緣管理層，使用智能合約自動(dòng)化對(duì)最終端設(shè)備進(jìn)行管理，以降低大量終端與中心的通信需求，將大量管理行為下放，從而降低與軍工云端中心的通信管理壓力。其次，針對(duì)通信協(xié)議兼容性問(wèn)題，在軍工物聯(lián)網(wǎng)邊緣管理層的智能合約中，增加邏輯兼容底層協(xié)議，對(duì)外提供統(tǒng)一訪問(wèn)接口，同時(shí)利用區(qū)塊鏈分布式同步數(shù)據(jù)等機(jī)制保證不同邊緣管理層數(shù)據(jù)和行為的一致性，從而有效降低兼容難度，提升協(xié)同效率。最后，針對(duì)軍工數(shù)據(jù)中心化的存儲(chǔ)問(wèn)題，區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的分布式賬本，天然支持多中心的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能有效及時(shí)地同步備份數(shù)據(jù)。結(jié)合訪問(wèn)權(quán)限控制和加密體系也能保證軍工數(shù)據(jù)的安全性。

以上是區(qū)塊鏈技術(shù)與軍工智能制造可能結(jié)合的三個(gè)方面。除這幾方面以外，區(qū)塊鏈還可以應(yīng)用在軍工智能制造分布式協(xié)同、軍工工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可信組網(wǎng)等方面。業(yè)界預(yù)判，5G時(shí)代下的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將走向“云計(jì)算+邊緣計(jì)算+區(qū)塊鏈+AIOT”的混合架構(gòu)，在軍事智能裝備、軍工智能制造領(lǐng)域，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用將會(huì)不斷拓展和深入，為推動(dòng)軍事制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供更多助力。

2016年以來(lái)，美國(guó)、英國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼將區(qū)塊鏈技術(shù)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面，成立了區(qū)塊鏈發(fā)展聯(lián)盟。當(dāng)前，要學(xué)習(xí)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，把握區(qū)塊鏈發(fā)展帶來(lái)的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期，以搶占新一輪科技革命和軍工智能制造變革戰(zhàn)略制高點(diǎn)。