工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)融合區(qū)塊鏈技術(shù)在綠色供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

周曉陽(yáng) 趙鈺 袁可 吉宜斌 包巖

(1.中國(guó)移動(dòng)紫金(江蘇)創(chuàng)新研究院有限公司,南京211899;2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)江蘇有限公司,南京210029)

0 引言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)正進(jìn)入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新階段,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已成為工業(yè)生產(chǎn)向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的重要途徑[1-4]。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)全面連接人、機(jī)、物、系統(tǒng)等要素,實(shí)現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析,從而提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理、降低成本,為企業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié),通過(guò)賦予工業(yè)設(shè)備、傳感器和生產(chǎn)線等對(duì)象唯一的數(shù)字標(biāo)識(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)這些對(duì)象的識(shí)別與追蹤。然而,在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)共享過(guò)程中,信任問(wèn)題一直是困擾著工業(yè)企業(yè)的重要難題。

區(qū)塊鏈技術(shù)作為新興的分布式賬本技術(shù),因其去中心化、不可篡改和安全可信的特點(diǎn),逐漸引起人們的關(guān)注。區(qū)塊鏈通過(guò)將交易數(shù)據(jù)記錄在多個(gè)區(qū)塊中,并利用密碼學(xué)技術(shù)確保數(shù)據(jù)的可信共享。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析中,區(qū)塊鏈技術(shù)為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全共享和信任建立提供了新的可能性,為工業(yè)企業(yè)解決信任問(wèn)題提供了創(chuàng)新的解決方案,同時(shí)也促進(jìn)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用。

隨著全球氣候變化日益嚴(yán)峻,低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。中國(guó)移動(dòng)作為中央企業(yè),積極主動(dòng)承擔(dān)節(jié)能減排責(zé)任,并發(fā)布“C2三能——碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)計(jì)劃”,創(chuàng)新構(gòu)建“三能六綠”發(fā)展模式。在此背景下,綠色供應(yīng)鏈作為低碳經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用提出了新的要求和挑戰(zhàn)。通過(guò)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析與區(qū)塊鏈技術(shù)相融合,實(shí)現(xiàn)雙碳綠色供應(yīng)鏈的數(shù)字化和智能化發(fā)展,將為推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)向更加環(huán)保和可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型作出積極貢獻(xiàn)。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)融合區(qū)塊鏈技術(shù)打造信息身份、信息內(nèi)容的雙重可信體系

1.1 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)的身份可信

在工業(yè)制造場(chǎng)景中,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可通過(guò)唯一標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)物理世界向數(shù)字世界的身份可信映射,促進(jìn)跨鏈或標(biāo)識(shí)對(duì)象間的互操作。標(biāo)識(shí)解析體系使得各個(gè)生產(chǎn)要素實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián),而數(shù)據(jù)傳輸不需要任何交互行為。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力、燃?xì)?、行駛里程等活?dòng)數(shù)據(jù)的可信采集,保證數(shù)字身份、個(gè)人資產(chǎn)和設(shè)備信息的隱私安全,本文以雙碳綠色供應(yīng)鏈為應(yīng)用場(chǎng)景,基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系,將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)創(chuàng)新技術(shù)引入到雙碳綠色供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)采集服務(wù)中。通過(guò)主動(dòng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù),打通供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中多主體系統(tǒng)間的信息傳輸壁壘(見(jiàn)圖1),主要業(yè)務(wù)流程包括以下3方面。

圖1 主動(dòng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)流程圖

(1)標(biāo)識(shí)注冊(cè)技術(shù):雙碳綠色供應(yīng)鏈綜合應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)通過(guò)中國(guó)移動(dòng)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)獲得企業(yè)節(jié)點(diǎn)的前綴,結(jié)合平臺(tái)中錄入的設(shè)備或系統(tǒng)標(biāo)識(shí)信息組合成唯一的標(biāo)識(shí)信息,并發(fā)送至企業(yè)節(jié)點(diǎn)完成標(biāo)識(shí)注冊(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)終端采集設(shè)備及對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的身份可信背書。

(2)標(biāo)識(shí)寫入技術(shù):標(biāo)識(shí)注冊(cè)完成后,通過(guò)智能電表、車載定位模塊、溫濕監(jiān)測(cè)面板中的定制化模組,自動(dòng)采集碳排放活動(dòng)數(shù)據(jù),并將相關(guān)數(shù)據(jù)同步至國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn),為每一條數(shù)據(jù)“打上標(biāo)簽”,實(shí)現(xiàn)對(duì)碳排活動(dòng)數(shù)據(jù)的國(guó)家級(jí)認(rèn)證。

(3)標(biāo)識(shí)解析技術(shù):用戶通過(guò)雙碳綠色供應(yīng)鏈綜合應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),向中國(guó)移動(dòng)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)發(fā)起標(biāo)識(shí)解析請(qǐng)求,企業(yè)根據(jù)二級(jí)節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求的標(biāo)識(shí)信息,自動(dòng)返回相關(guān)碳排放活動(dòng)數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)身份可信。

通過(guò)以上方法,雙碳綠色供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)的相關(guān)信息被賦予唯一的身份標(biāo)識(shí),解決了異構(gòu)數(shù)據(jù)在不同體系之間互聯(lián)互通的問(wèn)題,進(jìn)一步達(dá)到了設(shè)備信息的身份可信。

1.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的內(nèi)容可信

區(qū)塊鏈的核心特點(diǎn)是去中心化和可信性,較大的優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)的不可篡改性。將區(qū)塊鏈技術(shù)融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系中,可實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)內(nèi)容存證,保障標(biāo)識(shí)內(nèi)容的真實(shí)性和可信度,使二者相輔相成。

雙碳綠色供應(yīng)鏈基于中國(guó)移動(dòng)自主研發(fā)的中移鏈底鏈能力,通過(guò)區(qū)塊鏈能力實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上產(chǎn)品碳數(shù)據(jù)的可信采集、可信核算、可信溯源、核查報(bào)告校驗(yàn)等功能,為供應(yīng)鏈綠色管理、供應(yīng)商碳排放考核、碳交易奠定了基礎(chǔ)。如圖2所示,“數(shù)智碳網(wǎng)”整體采用1個(gè)主鏈、N個(gè)子鏈的“1+N”主子鏈架構(gòu)構(gòu)建。其中,主鏈由政府監(jiān)管部門、碳認(rèn)證機(jī)構(gòu)、碳交易所、第三方核查機(jī)構(gòu)構(gòu)成,節(jié)點(diǎn)可自由加入,所有節(jié)點(diǎn)均可獲得數(shù)據(jù)同步與數(shù)據(jù)查詢權(quán)限,并且同步進(jìn)行對(duì)子鏈上報(bào)數(shù)據(jù)的整體監(jiān)管及核查認(rèn)證。供應(yīng)鏈企業(yè)作為“數(shù)智碳網(wǎng)”中的子鏈節(jié)點(diǎn),側(cè)重于行業(yè)業(yè)務(wù),構(gòu)成行業(yè)應(yīng)用子鏈。主子鏈數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中,借助匿蹤查詢、選擇性披露等隱私保護(hù)技術(shù),保護(hù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中的用戶隱私,實(shí)現(xiàn)信息安全共享。此外,“數(shù)智碳網(wǎng)”還具備跨鏈技術(shù)、數(shù)字身份和預(yù)言機(jī)3項(xiàng)核心能力。

圖2 “數(shù)智碳網(wǎng)”架構(gòu)圖

(1)跨鏈技術(shù):支持同構(gòu)和異構(gòu)區(qū)塊鏈跨入主鏈,實(shí)現(xiàn)不同區(qū)塊鏈之間的資產(chǎn)流通和價(jià)值轉(zhuǎn)移。對(duì)于同構(gòu)區(qū)塊鏈,中移鏈實(shí)現(xiàn)底鏈跨鏈協(xié)議,對(duì)相同底鏈技術(shù)采取協(xié)議跨鏈模式;對(duì)于異構(gòu)區(qū)塊鏈,將中繼鏈技術(shù)與跨鏈網(wǎng)關(guān)技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建一個(gè)高擴(kuò)展、強(qiáng)魯棒性、易升級(jí)的跨鏈平臺(tái)。

(2)數(shù)字身份:支持多層級(jí)數(shù)字身份的跨鏈互認(rèn),解析區(qū)塊鏈系統(tǒng)間的信息轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)字身份鏈網(wǎng)與服務(wù),并對(duì)數(shù)字身份擁有完全自主權(quán)。各獨(dú)立業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間通過(guò)數(shù)字身份實(shí)現(xiàn)分布式互聯(lián)互通,輕松構(gòu)建起可信數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)通道。主鏈用戶可在主鏈申請(qǐng)自己的唯一身份,而子鏈用戶通過(guò)跨鏈技術(shù)向主鏈獲取鑒權(quán)信息,構(gòu)建主鏈鑒權(quán)、子鏈應(yīng)用的主子鏈權(quán)限模型。

(3)預(yù)言機(jī):采用可信執(zhí)行環(huán)境(Trusted Execution Environment,TEE)預(yù)言機(jī)和分布式預(yù)言機(jī)。TEE預(yù)言機(jī)基于TEE技術(shù),將預(yù)言機(jī)放入TEE中執(zhí)行,預(yù)言機(jī)獲取鏈外信息,處理鏈外信息不受外部干擾,保證獲取信息可信;分布式預(yù)言機(jī),采取與本身節(jié)點(diǎn)結(jié)合的方式,鏈外獲取數(shù)據(jù)任務(wù)由不定的多個(gè)節(jié)點(diǎn)獲取、執(zhí)行,再經(jīng)過(guò)二層公式整合后提交上鏈。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析通過(guò)唯一的標(biāo)識(shí)實(shí)現(xiàn)身份可信的數(shù)字映射,促進(jìn)跨鏈或標(biāo)識(shí)對(duì)象間的交互,而區(qū)塊鏈的分布式信任管理機(jī)制有助于建立數(shù)字空間的信任鏈條,二者結(jié)合形成基于工業(yè)標(biāo)識(shí)及區(qū)塊鏈的雙重可信體系,實(shí)現(xiàn)“身份可信+數(shù)據(jù)可信”。

2 “工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)+區(qū)塊鏈”在雙碳綠色供應(yīng)鏈中的應(yīng)用

2.1 雙碳綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)建設(shè)

隨著國(guó)際可持續(xù)發(fā)展理念的推進(jìn),我國(guó)越來(lái)越重視企業(yè)供應(yīng)鏈產(chǎn)生的環(huán)境影響。而傳統(tǒng)供應(yīng)鏈管理中涉及的制造、加工和運(yùn)輸?shù)榷喾N環(huán)節(jié),都會(huì)產(chǎn)生顯著的碳排放量,因此發(fā)展綠色供應(yīng)鏈?zhǔn)钱?dāng)今企業(yè)綠色低碳發(fā)展的必經(jīng)之路。但當(dāng)今綠色供應(yīng)鏈工作在推進(jìn)過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題[5-6],如物流行業(yè)缺少可操作的碳排放計(jì)算方法,碳排數(shù)據(jù)與報(bào)告缺乏可信性,雙碳管理工作尚未形成高效的信息化模式等。

針對(duì)以上問(wèn)題,本文利用區(qū)塊鏈、工業(yè)標(biāo)識(shí)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),融入碳核查、碳資產(chǎn)管理等理念,搭建供應(yīng)商、運(yùn)營(yíng)商、物流企業(yè)和施工單位等多方協(xié)作的供應(yīng)鏈與碳排管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈產(chǎn)品碳數(shù)據(jù)的可信采集、可信核算、可信溯源、核查報(bào)告校驗(yàn)等功能,為建立綠色供應(yīng)鏈碳核算體系和標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。雙碳綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示,主要包括平臺(tái)層、應(yīng)用層以及展示層。

平臺(tái)層包含基礎(chǔ)平臺(tái)層與業(yè)務(wù)平臺(tái)層。基礎(chǔ)平臺(tái)層提供了云服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、人工智能(Artificial Intelligence,AI)計(jì)算等底層基礎(chǔ)功能;業(yè)務(wù)平臺(tái)層集成了數(shù)據(jù)采集中臺(tái)、核算標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、報(bào)告模板庫(kù)、業(yè)務(wù)模型庫(kù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。應(yīng)用層提供碳盤查、碳足跡、碳減排以及碳認(rèn)證4個(gè)大功能模塊,為企業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、報(bào)告及核查流程。展示層借助元宇宙、數(shù)字孿生等能力搭建領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙、元宇宙空間,便于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。

2.2 “一碼到底”溯源與產(chǎn)品碳足跡

首先,利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù),為每件產(chǎn)品分配工業(yè)標(biāo)識(shí)身份信息,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從原材料到生產(chǎn)制造,再到下游渠道銷售、消費(fèi)者直至回收的全生命周期信息可信采集,并將數(shù)據(jù)對(duì)接上鏈。同時(shí),將工業(yè)標(biāo)識(shí)碼作為產(chǎn)品鏈上的身份信息,利用區(qū)塊鏈可溯源、防篡改等特性,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品物資“一碼到底”可信溯源(見(jiàn)圖4)。

圖3 雙碳綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖4 “一碼到底”平臺(tái)

在“一碼到底”平臺(tái)的基礎(chǔ)上,本文融入碳核查、碳資產(chǎn)管理等理念,借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù),將物資生產(chǎn)、裝卸、運(yùn)輸過(guò)程中涉及的電表、車輛定位器等終端設(shè)備作為主動(dòng)標(biāo)識(shí)載體,實(shí)現(xiàn)物資流轉(zhuǎn)過(guò)程中的能耗數(shù)據(jù)自動(dòng)采集,同時(shí)嚴(yán)格按照產(chǎn)品碳足跡標(biāo)準(zhǔn)ISO 14067和PAS 2050進(jìn)行產(chǎn)品碳足跡核算。核算全程上鏈、可信可追溯,各個(gè)節(jié)點(diǎn)的碳排放量一目了然。高效實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)的實(shí)時(shí)反饋,協(xié)調(diào)統(tǒng)一上下游企業(yè)認(rèn)知,共同推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)能降碳。

同時(shí),本文聯(lián)合SGS通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司、方圓標(biāo)志認(rèn)證集團(tuán)等生態(tài)合作伙伴,提供產(chǎn)品碳標(biāo)簽認(rèn)證、溯源服務(wù)。碳標(biāo)簽把產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)的溫室氣體排放用可量化的指標(biāo)以及可視化的形式展示出來(lái),公眾通過(guò)掃描碳標(biāo)簽二維碼,可看到該產(chǎn)品從原料開采到運(yùn)輸、產(chǎn)品生產(chǎn)到廢棄的全生命周期中所產(chǎn)生的碳排放以及上鏈存證等信息(見(jiàn)圖5)。碳標(biāo)簽不僅有利于強(qiáng)化企業(yè)控制溫室氣體排放的主體責(zé)任,提升品牌價(jià)值,同時(shí)也能夠從產(chǎn)品側(cè)增強(qiáng)公眾積極應(yīng)對(duì)氣候變化的意識(shí),營(yíng)造綠色低碳發(fā)展的良好氛圍。

圖5 產(chǎn)品碳足跡與溯源證書

圖6 碳排報(bào)告及存證證書

2.3 企業(yè)碳核算

本文結(jié)合企業(yè)整體能耗情況,依據(jù)國(guó)家發(fā)行的行業(yè)碳核算方法,利用區(qū)塊鏈技術(shù)將碳核算規(guī)則編譯成智能合約。智能合約被廣泛認(rèn)定為“代碼即法律”,利用智能合約進(jìn)行碳核算,可有效保證相關(guān)碳排數(shù)據(jù)不可篡改、不可偽造、不可后補(bǔ),且修改過(guò)程全程留痕。

同時(shí),本文所述綠色供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)置國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)碳排因子庫(kù)及碳核算公式模板庫(kù),根據(jù)不同場(chǎng)景下碳排放活動(dòng)數(shù)據(jù)差異,自動(dòng)匹配相關(guān)智能合約進(jìn)行碳核算,核算過(guò)程不受人為干預(yù),核算步驟嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),確保公開可信,相關(guān)核算過(guò)程集體維護(hù)并記錄在鏈。如圖6所示,對(duì)于相關(guān)核算結(jié)果,本平臺(tái)會(huì)自動(dòng)出具碳排放報(bào)告及存證證書,保證碳計(jì)算過(guò)程公開透明、安全可信,計(jì)算結(jié)果不可篡改。

對(duì)于碳核算結(jié)果,同時(shí)會(huì)由具有資質(zhì)的獨(dú)立第三方核查機(jī)構(gòu),根據(jù)行業(yè)溫室氣體排放核算方法、報(bào)告指南以及相關(guān)技術(shù)規(guī)范,對(duì)企業(yè)溫室氣體排放量和相關(guān)信息進(jìn)行全面核實(shí)、查證,并出具相關(guān)認(rèn)證報(bào)告,提升數(shù)據(jù)可信力度。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)及區(qū)塊鏈技術(shù)在綠色供應(yīng)鏈中的應(yīng)用方式,提出了一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)融合區(qū)塊鏈技術(shù)的供應(yīng)鏈綠色管理技術(shù)方法,并借助工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)及區(qū)塊鏈技術(shù),實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上產(chǎn)品碳數(shù)據(jù)的可信采集、可信核算、可信溯源、核查報(bào)告校驗(yàn)等功能,打造“身份可信+內(nèi)容可信”,為供應(yīng)鏈綠色管理、供應(yīng)商碳排放考核、碳交易奠定基礎(chǔ)。