平战结合的应急物资产能保障信息服务平台研究——基于“大智链云”的支持

梁兴辉，宋哈尔·海拉提

(燕山大学经济管理学院，河北秦皇岛 066004)

应急物资的供应和保障直接关系到应急一线工作的顺利推进，相关物资的产能保障则是其前提和基础。2020 年2 月14 日，中央全面深化改革委员会第十二次会议指出：“健全统一的应急物资保障体系，把应急物资保障作为国家应急体系建设的重要内容”；“优化重要应急物资产能保障和区域布局”；“鼓励运用大数据、云计算、人工智能等数字技术，在疫情监测分析、病毒溯源、防控救治、资源调配等方面更好发挥支撑作用”。应急物资管理的瓶颈在于信息的准确度和传递的效率［1］，应急供应链管理的关键工作也是对信息流的管理［2］，因此，构建与应急物资保障体系相配套的信息和服务平台，成为亟需解决的问题。近年来，各类信息技术及数字产业迎来了新一轮快速发展，不仅在应急工作中发挥了重要作用，也为相应信息服务平台的建立完善提供了新的条件和机遇。应充分发挥大数据、人工智能、区块链、云计算（即“大智链云”）等技术的优势，以信息服务平台建设为突破口，健全和提高应急物资的产能保障体系、保障能力。

1 相关信息平台的研究现状

信息平台是建立在海量端点和通用介质基础上的交互空间，通过一定的规则和机制促进海量端点之间的协作与交互［3］。应急信息平台及相应的平台体系，应建立在先进信息技术、信息系统和应急信息资源的基础上，并做到预防与应急相结合、常态与非常态相结合［4］。虽然目前还比较缺乏在应急物资产能保障方面的信息平台研究，但在其他应急管理服务方面已有不少研究成果，见表1。

表1 几种应急信息/服务平台研究

表1 中的相关研究主要针对应急服务。此外，以区块链为核心的供应链信息平台，连通了供应链联盟、金融机构及政府监管部门并形成互信共赢型供应链生态体系［13］；依托块数据和“块资源”的信息服务平台，可为战略性新兴产业部门提供共性化、个性化和特色化的信息资源和相关服务［14］；基于朴素贝叶斯的云计算平台网络应急信息优先调度方法，获得了较高的调度均衡性和平台资源使用率［15］。

信息服务平台为改善数据孤岛、数据割据、信息过滤变形和供应链的牛鞭效应(Bullwhip Effect)等现象，并化解各主体间资源共享困难、联动不畅、协作效果不佳等问题提供了较好的方案。但是部分应急信息系统（或平台）还存在三点主要问题［16］：一是未理清平台的需求、缺乏理论指导，服务的针对性差，导致信息系统失败率过高，亟需规范的需求建模方法来指引；二是信息系统未能对其各个子系统和网络平台实现整合与协同，信息资源的集成共享存在瓶颈；三是不合理的信息检索技术和方式会对决策者带来信息过载和决策负担。另外，应急数据资源的储存和管理分散、数据冗余和数据打架并存，各部门各自为战，未形成统一的规范和标准［17］。陈一洲等［1］则从信息和平台业务出发建立了应急物资管理平台标准综合体，以提升应急物资的保障能力。

行业和公众的双向信息互动不畅，一方面源于行业信息公开缺乏主动性，另一方面是因为公众表达容易掺杂非理性因素［18］，对此可能需要一定的信息共享激励机制。主体需求、易获取性、合作模式是影响大数据平台信息共享的关键因素，而平台信息共享的核心问题在于信息资源的丰富程度和信息的有用性［19］。提升云平台用户的满意度，可从促进平台内容的通俗易懂、功能的简便易操作、提升平台的运维支撑环境及服务器性能等方面入手［20］。

2 对产能保障问题的分析

按照是否考虑要素投入价格和生产成本，对产能的定义可分为物理定义和经济定义两种视角［21］，本文在此基础上对产能保障进行分析。

一方面，应急物资产能保障的基本目标是在满足相关技术规定、保证产品质量的前提下实现产量的稳定或提高，为此，对厂商而言，最直观的指标是生产设施目前的生产能力，包括与其相应设计指标的距离，即工程或物理意义上的产能及产能利用率。物联网、边缘计算或雾计算等技术，MES(Manufacturing execution system)等系统可实现生产过程中各类设备状况的自动感知识别、数据传输及运算分析，其中可包括物理定义的产能数据。而这类“微观”硬件数据的实时获取和分析，为应急物资产能的保障和快速调控提供了基础条件。

另一方面，仅仅保障各个厂商的现有产能及其利用率水平是不够的，在应急状态或其他需求旺盛期生产商可能需要快速扩大其生产能力，以及其他需求波动时期对产能做出调整。从供求角度而言，产能保障的根本目标是使相关物资的产出能够实时动态地满足国家、社会和人民的需要，缓解供需失衡。大数据、云计算、人工智能等技术可辅助这类“宏观”产能最优值的确定及其在各个微观主体间的优化配置，为相关产能的保障和快速调控提供目标方向。

大部分时间内（即“平时”），产能保障无论对产品的生产方还是需求方而言，并非关键问题，企业可能具备包括MRPII(Manufacturing Resources Planning)在内的生产计划及相关管理工作，足以应对常规事件对产能带来的影响。但事实证明，面对非常规突发公共事件的冲击（即“战时”），不只是奇缺应急物资，各领域、行业的产能保障工作也受到不同程度的波及和牵连，而现有生产调配和管理模式在应急响应环境下力不从心、表现不佳；保障特别是与民生密切相关的产品产能，成为首要问题。事后的统筹和补救可能衍生出更多“后遗症”，为此有不少学者探讨了针对突发事件的重要物资产能储备理论和方法，我国各级政府也将生产能力储备纳入了应急物资储备规划［22］，但由于还未建全相应的体制机制，并受其他外部条件的制约，在新冠肺炎(COVID-19)疫情期未产生较好效果。

与此同时，产能及其利用率的影响因素比较复杂，不仅有工厂设备等的技术因素，还有要素投入、产品组合与排程、质量控制等生产规划和管理因素，以及价格、政策环境、经济波动和周期等外部因素，且对于不同的产业部门，各影响因素的作用情况会有所不同［21］。因此产能保障也是一个系统工程。建立有效的、可移植和推广的信息服务平台，可服务于平时的产能监测与调整、战时的产能保障或产能储备的及时释放，并为建立完善相应的应急体制机制提供“软件”支持。

3 平台的分析与设计

3.1 平台的服务内容分析与功能设计

平台的不同用户群对信息及服务有着不同需求和侧重点，对其总结分析，并将服务封装打包形成功能模块，功能模块与各用户群的组合形成功能矩阵，如图1 所示，矩阵元素列出了不同用户对各项功能模块的主要需求内容。

图1 平台的基本功能矩阵

平台具有信息发布、信息获取、监控预警、智能分析、协商合作及指挥管理等六大功能模块；用户分为政府部门、应急一线单位、产品生产部门、生产服务部门、其他企事业单位、社区居民及个人六大群体。产品生产部门代表参与到应急物资生产链的工商企业，是平台的核心服务对象；生产服务部门即生产性服务业部门，服务于应急物资的生产过程中的物流供应、资金运转、信息技术支持等环节；其他企事业单位与应急物资生产过程关系虽小，但仍可为之提供有关资源或服务，有条件时还可参与或配合相关物资的生产。图2 以产品生产部门为核心，展示了其与各用户群之间的关联，连接线越粗表明联系强度越大。

图2 平台用户间联系图

3.2 平台的基本框架及运行机理

（1）基本框架。平台的基本框架结构分为三层，包括处于平台网络外围或边缘的设施设备层、位于中间过渡区的功能业务层、以及核心的运算处理层，如图3 所示。

图3 平台的基本框架图

设施设备层是平台服务的起点和终点，用户群通过自身在该层中具备的不同软硬件内容获取和提供服务。现有设施和网络在接入平台前需要一定的系统兼容、数据转换、安全及权限等问题的设置和处理。特别是对于仓储、物流等生产服务部门以及应急物资的相关生产单位，其可接入平台的设施设备丰富且成体系，如各类物流设备、生产设备、指挥平台、管理终端设备等。

功能业务层是平台提供服务的途径和介质，包括功能模块组和业务流两方面，其中的业务流具体包括信息流和服务流，信息流代表平台的相关数据、控制信息、业务信息等数字资源的流通，服务流是指各用户借助平台服务实现的实物资源或其他资源的流转。用户群体将在其各类设备终端通过平台的不同功能应用实现信息获取与分享、业务协调与合作、资源对接与整合，以及生产调度和指挥等功能需求。

运算处理层是平台发挥作用的核心所在，包括大数据网络、区块链网络、云计算服务、人工智能模块组四个主要部分。大数据提供了丰富的数据资源，是数字经济时代下的关键生产要素，将其抽象化置于运算处理层的外围，大数据网络还提供了平台以外诸如相关事态发展、舆情以及其他可能影响产能保障的信息；其次是区块链网络，区块链用以打通信息孤岛、鼓励数据共享、保证数据可靠、提高用户间的信任度，其与内部的云计算服务相结合组成区块链即服务(BaaS)，是平台运行的支撑架构，BaaS 可与云计算服务中的平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)相结合，方便各用户以平台为基础开发适合自身的区块链应用。区块链网络与大数据网络相融合，保证大数据的安全性、私密性，规范数据的流通和使用，提高数据质量和分析结果的正确性。人工智能模块组为云计算、区块链网络、大数据网络以及功能模块组服务，用于提高平台的数据分析能力及运算性能，为用户群提供更稳定优质的辅助决策和运维服务。

（2）运行机理。从全貌而言，本平台分为应急模式及常规模式，分别为战时和平时服务，二者间的转换存在过渡区，如图4 所示。在应急模式下，主要由政府进行调控，给予政府部门更多的资源管理权限，实现对产能的有力有效干预，保障应急状态所需；在常规模式下，回归于依托市场进行产能的调整和优化配置工作。

图4 平战转换示意图

为减小中间过渡期的时间和成本，实现平战模式的平滑转换和适应，一方面，通过平台的监测预警机制及信息（自动）发布功能，在一定期限内让各单位对生产规程、服务流程、信息管理机制等进行调整以对接应急状态的工作模式和相关要求，同时借助平台的智能化服务，充分利用各方现有条件，形成快速化、个性化的最优调整方案和协调工作，在不牺牲各方整体效率和长期效益的基础上保障应急工作的顺利推进。另一方面，随着应急态势的逐渐缓释，相关物资可能面临产能过剩的风险，对于其中的部分物资可通过储备和调拨从一定程度上得到缓解，对于不适宜进行储备的物资，需对产能进行及时的调整和转换，借助平台的智能分析和决策、协商合作等功能，协调各方利益，在持续保障市场需求的基础上有序协同实现产能及其配套资源的优化配置。

区块链网络作为平台的重要支持架构，核心是分布式共识算法。共识算法的选择与应用场景高度相关，对于产能保障信息服务平台，需要高效响应机制，更接近于对一致性有要求的私有链和联盟链场景，可考虑基于PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)、FBA (Federated Byzantine Agreement)等有针对性地改进和优化。通过侧链协议实现基于主链或原生区块链的功能拓展，满足平台内部特定场景和不同功能的需要，缓解主链的运算压力，是应用区块链网络的关键。智能合约技术则用于应急物资及相关产能的管理、供应链及资金管理的自动化服务，减少人为干涉，实现快速化、智能化、溯源化服务。同时，人工智能可辅助和支持智能合约的工作，监测和发现智能合约形成中的异常状况。智能合约技术也是区块链环境下政府部门进行监管和调控的一套基础方法。还可通过区块链网络分解和下放人工智能及云计算任务，在保障安全的基础上提高运算效率。

人工智能模块组既为平台整体运行服务也为各用户群体服务：前者对平台上流通的各类数据和信息进行调取分析和运算处理，辅助应急总指挥的调控工作，实现全域优化；后者依照平台用户的不同功能需求，支持各主体制定和调整生产计划、调配路径、合作方案等，实现局域优化。人工智能模块组主要由各种算法程序、数据分析方法和范式融合而成，嵌入协同理论、投入产出分析、生产运营管理、供应链及物流管理等方面的知识和规则，通过调节相关参数满足应急总指挥在不同阶段的要求。物联网、边缘计算或雾计算使工厂车间、仓储、物流运输中各类设备互联互通，并对其状态信息进行感知分析和传输，区块链和人工智能进一步实现设备自治和工作任务下放，从而在较少人工干预的情况下智慧化地接近和实现产能保障的目标。此外，借助人工智能对平台进行功能测试、虚拟演练，考察和检验平台及其各项功能的运行是否可靠，并及时地修复和排除漏洞隐患。

3.3 平台建设的问题思考

平台建设初期，相关技术的运用不求全面无漏、但求精准有效，切实发挥平台的产能保障作用，并为后续的完善工作积累技术经验和参考。最基本的是让参与到应急物资生产过程的各主体及时有效地交流沟通，点对点、多对多地快速交付和对接资源，减少不必要的中间过程。随着区块链、物联网、人工智能等技术的全面深入应用，将通过平台实现立体全方位的机机交流、人机交互，以及协同高效的分工体系，充分保障应急物资产能的迅速响应和恢复，并进行实时监测和优化。此外还可将平台移植推广、拓展用途，例如用于其他领域产能过剩的监测预警及适时调整等。

由于本平台涉及多方数据的互联互通，且各主体间的信息化建设程度和模式可能大有不同，因此平台的建设、应用推广、协调和维护工作面临较大挑战。除此之外，还亟需订立相关标准规范，包括平台应用的接口标准和数据规范、测评和认证标准等，尤其是针对区块链的应用标准和规范，性能安全问题是目前制约区块链应用的重要瓶颈。但另一方面，得益于发达的数字网络环境，各类突发公共事件的应对和处理过程产生了大量宝贵的数据资源，通过对其整理、分析和学习，并进行模式和规律的识别，可为平台搭建中相关参数的设定、机制规则的设计，提供依据和有益参考。国家大数据、区块链、人工智能等战略的推进实施也将为平台的建立和完善提供更多的技术支持。

4 结语

科技及其推广和创新不仅为应急救治及防控工作提供了有力支持，也将是促进“战后”经济恢复和反弹的重要动力。本文在此背景下，围绕应急物资的产能保障，探讨了相应的信息服务平台建设。平台利用了“大智链云”，其中各类技术彼此间相互促进，有助于形成有助于互信共勉、协同有序、智能高效的应急物资产能保障体系。包括本平台在内的系列信息化建设将助力国家应急体系的建立完善。