《工業區塊鏈白皮書（V1.0）》 .pdf

2020年8月 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版） 聲明 本報告所載的材料和信息，包括但不限于文本、圖片、數據、觀點、 建議，不構成法律建議，也不應替代律師意見。本報告所有材料或內 容的知識產權歸工業互聯網產業聯盟（AII）和可信區塊鏈推進計劃 （TBI）所有（注明是引自其他方的內容除外），并受法律保護。如 需轉載，需聯系本聯盟并獲得授權許可。未經授權許可，任何人不得 將報告的全部或部分內容以發布、轉載、匯編、轉讓、出售等方式使 用，不得將報告的全部或部分內容通過網絡方式傳播，不得在任何公 開場合使用報告內相關描述及相關數據圖表。違反上述聲明者，本聯 盟將追究其相關法律責任。 指導單位 工業和信息化部 組織單位 工業互聯網產業聯盟、可信區塊鏈推進計劃 牽頭編寫單位 中國信息通信研究院、樹根互聯技術有限公司 參與編寫單位（排名不分先后） 國網區塊鏈科技北京有限公司、聯想集團、中電工業互聯網有限 公司、航天云網科技發展有限責任公司、中興通訊股份有限公司、 遠光軟件股份有限公司、杭州趣鏈科技有限公司、萬向集團、北京 金山云網絡技術有限公司、上海聚均科技有限公司、杭州益鏈科技 有限公司、杭州時戳信息科技有限公司、上海工業互聯網協會 編寫組主要成員 中國信息通信研究院魏凱、張奕卉、張啟、和濤 樹根互聯技術有限公司黃勝、徐曉旻、焦麗梅、陳垚亮 國網區塊鏈科技北京有限公司玄佳興、丁茂生 聯想集團過曉冰、陳飛飛 中電工業互聯網有限公司胡單 航天云網科技發展有限責任公司黃羿清 貴州航天云網科技有限公司楊靈運、張昌福 中興通訊股份有限公司黃崢、高峰 遠光軟件股份有限公司魯靜、程晗蕾 杭州趣鏈科技有限公司陳曉豐 萬向集團馬吉軍 北京金山云網絡技術有限公司韓鵬 上海聚均科技有限公司楊路 杭州益鏈科技有限公司鄭飚 杭州時戳信息科技有限公司馬千里 上海工業互聯網協會王旭琴 2 編寫說明 2019年10月24日，中共中央總書記習近平在主持中共中央政治局關于區塊鏈技術 發展現狀和趨勢的第十八次集體學習時強調，要把區塊鏈技術作為我國核心技術自主創 新的重要突破口，要發揮區塊鏈在促進數據共享、優化業務流程、降低運營成本、提升 協同效率、建設可信體系等方面的作用。 我國是網絡大國，也是制造大國，發展工業互聯網具備良好的產業基礎和巨大市場 空間。當前，工業數字化、網絡化、智能化發展如火如荼，工業互聯網政策體系不斷完 善、功能體系加快構建、融合應用創新活躍、產業生態逐步形成。下一步，隨著工業互 聯網發展的不斷深化，數字技術的應用逐漸單一企業內部向全產業鏈擴散，打破企業之 間的壁壘，在產業層面實現更大范圍的互聯互通，將成為工業互聯網發展的重要內容。 然而，在產業層面，要實現跨企業的數據要素流通和業務協同，還面臨的協同共享技術 手段滯后、隱私保護形勢嚴峻、設備安全問題突出、產業鏈條信任缺失等挑戰。 區塊鏈（Blockchain）是由多種技術集成創新而成的分布式網絡數據管理技術， 是新一代信息通信技術的重要發展。區塊鏈利用密碼學技術和分布式共識協議保證網絡 傳輸與訪問安全，實現數據多方維護、交叉驗證、全網一致、不易篡改。區塊鏈技術為 工業互聯網中數據要素的配置管理提供了新的解決方案。充分發揮區塊鏈在促進數據共 享、優化業務流程、降低運營成本、提升協同效率、建設可信體系等方面的作用，打通 數據孤島，能夠加速工業企業內部的生產流程管理、設備安全互聯，助推在工業企業之 間實現產業鏈協同，也有助于在工業企業和金融機構之間構筑可信互聯的新型產融協同 生態，從而有望全面推動工業互聯網實現跨越式發展。 本白皮書針對當前我國工業互聯網發展的現狀及面臨的主要挑戰，結合區塊鏈技術 特征，剖析了區塊鏈對于工業互聯網的價值優勢，闡述了區塊鏈與工業互聯網深入融合 的應用前景，提出了工業區塊鏈落地的難點及政策建議。白皮書共分為八章，第一章介 紹了工業互聯網發展取得的積極成效，以及區塊鏈為工業互聯網發展帶來的新機遇。第 二章剖析了區塊鏈賦能工業互聯網的原理。第三章到第五章分別介紹了區塊鏈在企業內 部、產業鏈協同、產融協同中的應用，并針對其中重點場景所帶來的價值提升進行了深 度分析。最后在第六章提出工業區塊鏈應用落地面臨的挑戰和相關發展建議。 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 3 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 一、區塊鏈為工業高質量發展帶來新機遇 4 一 工業互聯網發展取得積極成效 4 二 區塊鏈為工業互聯網發展注入新動能 5 二、區塊鏈賦能工業互聯網的原理 8 一 區塊鏈本質與特征 8 二 區塊鏈與工業互聯網結合的原理 9 三、區塊鏈在企業內部的應用 12 一 設備身份管理 13 二 設備訪問控制 14 三 設備生產流程管理 15 四、區塊鏈在產業鏈協同中的應用 17 一 供應鏈可視化 18 二 工業物流管理 19 三 分布式生產 20 四 工業品回收利用 23 五、區塊鏈在產融協同中的應用 24 一 工業企業供應鏈金融 25 二 工業設備融資租賃 27 三 工業設備二手交易 28 四 新能源消納 29 六、工業區塊鏈應用面臨問題與發展建議 32 一 面臨問題 32 二 發展建議 33 參考文獻 34 目錄 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 一 工業互聯網發展取得積極成效 隨著制造業從數字化階段向網絡化階段加速邁進，工業互聯網在世界 范圍內迅速興起，并保持活躍創新發展態勢。當前，全球工業互聯網產業 體系基本構建，行業應用水平持續提升，工業數字經濟培育初見成效，推 動制造業向更高發展水平邁進。國際方面，歐美、亞太作為工業互聯網發 展的焦點地區，紛紛加快推進工業互聯網建設；國內方面，隨著我國工業 互聯網創新發展戰略深入推進，從中央到地方持續掀起工業互聯網建設及 推廣熱潮，工業互聯網“網絡-平臺-安全”三大體系基本建成，新興業態不 斷涌現 1 。 一方面，各類主體積極開展平臺建設，典型平臺實力逐步提升。ICT企 業、制造企業、工業技術解決方案商、專業服務企業等多類主體紛紛入局 平臺，涌現出海爾、阿里、航天云網、華為、樹根、徐工、用友等十大跨 行業跨領域工業互聯網平臺，十大雙跨平臺平均工業設備連接數量達到80 萬臺、工業APP數量達到3500個、服務工業企業超過10萬家。另一方面， 安全實踐不斷深入，安全產業蓬勃發展。國家、省、企業三級聯動的工業 互聯網安全監測與態勢感知平臺加快構建，國家平臺已與21個省市完成對 接，對上百個重點平臺、800余萬在線設備進行實時監測。此外，基于工業 互聯網的網絡化協調、個性化定制、產融結合等新模式不斷涌現，進一步 提升了制造業的整體資源配置效率和創新活力。目前，石化、鋼鐵、汽車 等10余個重點行業已經形成系統性推進工業互聯網的模式和路徑。 據中國信息通信研究院測算，2019年我國工業互聯網核心的產業經濟 一、區塊鏈為工業高質量發展帶來 新機遇 4 1 來源中國經濟周刊 余曉暉工業互聯網展現了巨大的應用前景和賦能潛力，2020年第9期 規模達到5000多億元，工業互聯網和其他行業融合的經濟規模達到1.6萬億 元，工業互聯網產業經濟占GDP比重達1.6，經濟貢獻達9.9。在當前 的疫情形勢下，對穩增長、穩投資、穩就業等各個方面都能起到非常大的 作用。2019年，工業互聯網拉動新增就業達到206萬，預測2020年能達到 255萬。由此可見，工業互聯網作為新基建的一部分，既是第四次工業革命 的重要基石，也為我們國家的轉型升級、高質量發展做出非常大的貢獻。 二 區塊鏈為工業互聯網發展注入新動能 1. 工業互聯網發展面臨挑戰 制造業數字化轉型的不斷深化，對工業互聯網中平臺數據互通共享、 安全保障體系等均提出了更高要求 2 ，隨著當前工業互聯網進入深耕階段， 其進一步發展所面臨的問題和挑戰逐漸凸顯。 一是難以實現數據要素互聯共享。傳統ERP、MES、CRM 等業務系統 都有各自的數據管理體系，隨著業務系統的不斷增加與企業業務流程的日趨復 雜，各類業務系統間的數據集成難度不斷加大，導致信息孤島問題日益凸顯。 面向當前海量多源異構的工業數據缺乏必要的管理與處理能力。由于不同信息 系統之間的共性模塊難以實現共享復用，有可能導致應用創新過程中存在“重 復造輪子”的現象，也會進一步降低應用創新效率，增加創新成本。 二是隱私和數據保護形勢依舊嚴峻。工業互聯網平臺采集、存儲和 利用的數據資源存在數據體量大、種類多、關聯性強、價值分布不均等 特點，因此平臺數據安全存在責任主體邊界模糊、分級分類保護難度較 大、事件追蹤溯源困難等問題。同時，工業大數據技術在工業互聯網平 臺中的廣泛應用，使得平臺用戶信息、企業生產信息等敏感信息存在泄 露隱患，數據交易權屬不明確、監管責任不清等問題，工業大數據應用 存在安全風險。 5 2 來源工業互聯網產業聯盟工業互聯網體系架構（版本2.0），2020年4月 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 三是設備安全可靠性問題凸顯。海量的設備接入使得身份鑒定、設備 管理等成為工業安全的隱患。高度協同的生產單元涉及到各種生產設備， 這些設備的身份辨識可信、身份管理可信、設備訪問控制可信是多方協作 的基礎，也是實現人與設備、設備與設備之間的高效、可信、安全地交換 信息的前提。同時，對設備的全生命周期管理過程，需要對設備的從屬關 系等進行可信的難以篡改的溯源查詢，在設備使用可能導致的責任認定中 提供具有公信力的仲裁依據。 四是產業鏈條融資難現象突出。同一供應鏈上企業之間的ERP系統并 不互通，導致企業間信息并不相通，全鏈條信息難以融匯貫通。供應鏈上 游的中小微企業往往存在較大資金缺口，然而沒有核心企業的背書，難以 獲得銀行的優質貸款，融資難融資貴現象突出。對銀行等金融機構來說， 企業的信息不透明意味著風控難度增大，對企業融資與金融機構滲透都是 巨大的障礙 3 。 2. 區塊鏈在工業互聯網中發揮作用 作為工業全要素、全產業鏈、全價值鏈連接的樞紐，工業互聯網目的 在于實現設備、企業、人、機構之間的可信互聯。上述挑戰存在的根本原 因，主要源自于對工業互聯網中數據要素缺乏有效管理，這直接制約工業 互聯網中不同參與方之間的可信協作。 2020年5月13日，工信部發布工業和信息化部關于工業大數據發展 的指導意見（工信部信發〔2020〕67號）旨在推進工業數據的融通共享 和融合創新，為工業互聯網加速發展提供強有力的推動力。數據要素作為 工業互聯網的核心要素，是連接工業互聯網中設備、企業、消費者、金融 機構、監管機構等不同參與方進行可信協作的關鍵價值載體。 區塊鏈（Blockchain）是由多種技術集成創新而成的分布式網絡數 據管理技術，是新一代信息通信技術的重要發展。區塊鏈利用密碼學技術 6 3 來源可信區塊鏈推進計劃區塊鏈與供應鏈金融研究報告，2018年9月 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 和分布式共識協議保證網絡傳輸與訪問安全，實現數據多方維護、交叉驗 證、全網一致、不易篡改 4 。區塊鏈技術為工業互聯網中數據要素的配置 管理提供了新的解決方案。充分發揮區塊鏈在促進數據共享、優化業務流 程、降低運營成本、提升協同效率、建設可信體系等方面的作用，打通數 據孤島，能夠加速工業企業內部的生產流程管理、設備安全互聯，助推在 工業企業之間實現產業鏈協同，也有助于在工業企業和金融機構之間構筑 可信互聯的新型產融協同生態，從而有望全面推動工業互聯網實現跨越式 發展。 3. 發達國家積極推動區塊鏈在工業領域應用 政府層面。2019年2月，美國國家標準與技術研究院（NIST）報告稱 區塊鏈是使用數字線路保護智能制造系統的方法，為智能制造提供了安全 性和可追溯性 5 。2019年9月，德國發布國家區塊鏈戰略，提出德國政 府將研究區塊鏈技術在供應鏈管理、提高供應鏈透明度方面的實際能力， 并為相應的研究項目提供資金支持 6 。2020年2月，澳大利亞政府發布國 家區塊鏈路線圖（National Blockchain Roadmap），提出要重點支持 全球供應鏈管理系統建設，以幫助澳大利亞生產商在全球范圍內追蹤商品 和服務信息 7 。 行業組織層面。日本工業價值鏈促進會（IVI）早在2018年發布 的IVRA-Next中將區塊鏈技術引入分布式的數據共享模型，來數據傳 輸過程中的主權、追溯等問題。全球移動通信系統協會（GSMA） 于2018年曾發布研究報告物聯網中的分布式賬本技術的機遇和 7 4 5 6 7 來源中國信息通信研究院、可信區塊鏈推進計劃區塊鏈白皮書（2019年）， 2019年11月 https//www.nist.gov/news-events/news/2019/02/nist-blockchain-provides-security- traceability-smart-manufacturing https//www.bmwi.de/Redaktion/EN/Publikationen/Digitale-Welt/blockchain-strategy.pdf__ blobpublicationFile電子學 報，2014年10期. Malviya H . How Blockchain Will Defend IOT[J]. Social Science Electronic Publishing, 2016. Ramachandran G S , Krishnamachari B . Blockchain for the IoT Opportunities and Challenges[J]. 2018. 任彥冰, 李興華, 劉海, et al. 基于區塊鏈的分布式物聯網信任管理方 法研究[J]. 計算機研究與發展, 2018, 5571462-1478. FIDO， https//fidoalliance.org/. IFAA， Ouaddah A, Abou Elkalam A, Ait Ouahman A. FairAccess a new Blockchain‐ based access control framework for the Internet of Things. Security and Communication Networks, 2017. Huberman B A . Ensuring Trust and Security in the Industrial IoTThe Internet of Things Ubiquity symposium[J]. Gastroenterology, 2002, 12251235-1241. Khan M A , Salah K . IoT security Review, blockchain solutions, and open challenges[J]. Future Generation Computer Systems, 2017S0167739X17315765. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] 參考文獻 工業區塊鏈應用白皮書 （ 1.0版 35 Christidis K , Devetsikiotis M . Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things[J]. IEEE Access, 2016, 42292-2303. Shi-Cho Cha, Jyun-Fu Chen, Chunhua Su. A Blockchain Connected Gateway for BLE-based Devices in the Internet of Things. IEEE Access Volume 6 , Pages 24639 – 24649. Lin J , Shen Z , Miao C . Using Blockchain Technology to Build Trust in Sharing LoRaWAN IoT[C]// the 2nd International Conference. 2017. Teslya N , Ryabchikov I . Blockchain-based plat architecture for industrial IoT[C]// Conference of Open Innovations Association. IEEE, 2018. Dorri A , Kanhere S S , Jurdak R , et al. Blockchain for IoT security and privacy The case study of a smart home[C]// 2017 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops PerCom Workshops. IEEE, 2017. 關于積極推進供應鏈創新與應用的指導意見 zhengce/content/2017-10/13/content_5231524.htm 中國融資租賃行業，廣發證卷（香港）經紀有限公司， 2016 年5月3日。 羅蘭貝格融資租賃行業轉型進行時，2017年4月. 中國工程機械市場供需調查及未來五年發展商機研究報告， 2015年。 中國環境統計年報2015。 2018-2024年中國電子廢棄物處理市場深度調查及未來前景預測報 告，智研咨詢。 [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] 地址北京市海淀區花園北路52號 郵政編碼100191 聯系電話010-62300249 傳真010-62304980 網址 可信區塊鏈推進計劃工業互聯網產業聯盟