工业互联网标识融合区块链技术在绿色供应链中的应用

周晓阳 赵钰 袁可 吉宜斌 包岩

(1.中国移动紫金(江苏)创新研究院有限公司,南京211899;2.中国移动通信集团江苏有限公司,南京210029)

0 引言

随着信息技术的迅猛发展,工业生产正进入数字化、网络化、智能化的新阶段,工业互联网已成为工业生产向数字化、智能化转型的重要途径[1-4]。工业互联网通过全面连接人、机、物、系统等要素,实现工业数据的采集、传输和分析,从而提高生产效率、优化运营管理、降低成本,为企业带来前所未有的发展机遇。工业互联网标识解析是工业互联网中的重要环节,通过赋予工业设备、传感器和生产线等对象唯一的数字标识,实现对这些对象的识别与追踪。然而,在工业互联网数据共享过程中,信任问题一直是困扰着工业企业的重要难题。

区块链技术作为新兴的分布式账本技术,因其去中心化、不可篡改和安全可信的特点,逐渐引起人们的关注。区块链通过将交易数据记录在多个区块中,并利用密码学技术确保数据的可信共享。在工业互联网标识解析中,区块链技术为实现数据的安全共享和信任建立提供了新的可能性,为工业企业解决信任问题提供了创新的解决方案,同时也促进了工业互联网的发展与应用。

随着全球气候变化日益严峻,低碳经济和可持续发展已成为全球关注的焦点。中国移动作为中央企业,积极主动承担节能减排责任,并发布“C2三能——碳达峰碳中和行动计划”,创新构建“三能六绿”发展模式。在此背景下,绿色供应链作为低碳经济的重要组成部分,对工业互联网和区块链技术的应用提出了新的要求和挑战。通过将工业互联网标识解析与区块链技术相融合,实现双碳绿色供应链的数字化和智能化发展,将为推动工业生产向更加环保和可持续方向转型作出积极贡献。

1 工业互联网标识融合区块链技术打造信息身份、信息内容的双重可信体系

1.1 基于工业互联网标识的身份可信

在工业制造场景中,工业互联网可通过唯一标识实现物理世界向数字世界的身份可信映射,促进跨链或标识对象间的互操作。标识解析体系使得各个生产要素实现相互关联,而数据传输不需要任何交互行为。

为实现对电力、燃气、行驶里程等活动数据的可信采集,保证数字身份、个人资产和设备信息的隐私安全,本文以双碳绿色供应链为应用场景,基于工业互联网标识解析体系,将工业互联网主动标识创新技术引入到双碳绿色供应链数据采集服务中。通过主动标识解析技术,打通供应链环节中多主体系统间的信息传输壁垒(见图1),主要业务流程包括以下3方面。

图1 主动标识解析技术流程图

(1)标识注册技术:双碳绿色供应链综合应用服务平台通过中国移动标识解析二级节点获得企业节点的前缀,结合平台中录入的设备或系统标识信息组合成唯一的标识信息,并发送至企业节点完成标识注册,实现对终端采集设备及对应数据的身份可信背书。

(2)标识写入技术:标识注册完成后,通过智能电表、车载定位模块、温湿监测面板中的定制化模组,自动采集碳排放活动数据,并将相关数据同步至国家顶级节点,为每一条数据“打上标签”,实现对碳排活动数据的国家级认证。

(3)标识解析技术:用户通过双碳绿色供应链综合应用服务平台,向中国移动标识解析二级节点发起标识解析请求,企业根据二级节点请求的标识信息,自动返回相关碳排放活动数据,保证数据身份可信。

通过以上方法,双碳绿色供应链中各环节的相关信息被赋予唯一的身份标识,解决了异构数据在不同体系之间互联互通的问题,进一步达到了设备信息的身份可信。

1.2 基于区块链技术的内容可信

区块链的核心特点是去中心化和可信性,较大的优势是数据的不可篡改性。将区块链技术融入工业互联网标识解析体系中,可实现采集数据内容存证,保障标识内容的真实性和可信度,使二者相辅相成。

双碳绿色供应链基于中国移动自主研发的中移链底链能力,通过区块链能力实现供应链上产品碳数据的可信采集、可信核算、可信溯源、核查报告校验等功能,为供应链绿色管理、供应商碳排放考核、碳交易奠定了基础。如图2所示,“数智碳网”整体采用1个主链、N个子链的“1+N”主子链架构构建。其中,主链由政府监管部门、碳认证机构、碳交易所、第三方核查机构构成,节点可自由加入,所有节点均可获得数据同步与数据查询权限,并且同步进行对子链上报数据的整体监管及核查认证。供应链企业作为“数智碳网”中的子链节点,侧重于行业业务,构成行业应用子链。主子链数据流转过程中,借助匿踪查询、选择性披露等隐私保护技术,保护数据流转过程中的用户隐私,实现信息安全共享。此外,“数智碳网”还具备跨链技术、数字身份和预言机3项核心能力。

图2 “数智碳网”架构图

(1)跨链技术:支持同构和异构区块链跨入主链,实现不同区块链之间的资产流通和价值转移。对于同构区块链,中移链实现底链跨链协议,对相同底链技术采取协议跨链模式;对于异构区块链,将中继链技术与跨链网关技术相结合,构建一个高扩展、强鲁棒性、易升级的跨链平台。

(2)数字身份:支持多层级数字身份的跨链互认,解析区块链系统间的信息转换,实现分布式数字身份链网与服务,并对数字身份拥有完全自主权。各独立业务系统之间通过数字身份实现分布式互联互通,轻松构建起可信数据流转通道。主链用户可在主链申请自己的唯一身份,而子链用户通过跨链技术向主链获取鉴权信息,构建主链鉴权、子链应用的主子链权限模型。

(3)预言机:采用可信执行环境(Trusted Execution Environment,TEE)预言机和分布式预言机。TEE预言机基于TEE技术,将预言机放入TEE中执行,预言机获取链外信息,处理链外信息不受外部干扰,保证获取信息可信;分布式预言机,采取与本身节点结合的方式,链外获取数据任务由不定的多个节点获取、执行,再经过二层公式整合后提交上链。

工业互联网标识解析通过唯一的标识实现身份可信的数字映射,促进跨链或标识对象间的交互,而区块链的分布式信任管理机制有助于建立数字空间的信任链条,二者结合形成基于工业标识及区块链的双重可信体系,实现“身份可信+数据可信”。

2 “工业互联网标识+区块链”在双碳绿色供应链中的应用

2.1 双碳绿色供应链系统建设

随着国际可持续发展理念的推进,我国越来越重视企业供应链产生的环境影响。而传统供应链管理中涉及的制造、加工和运输等多种环节,都会产生显著的碳排放量,因此发展绿色供应链是当今企业绿色低碳发展的必经之路。但当今绿色供应链工作在推进过程中仍存在一些问题[5-6],如物流行业缺少可操作的碳排放计算方法,碳排数据与报告缺乏可信性,双碳管理工作尚未形成高效的信息化模式等。

针对以上问题,本文利用区块链、工业标识、物联网等技术,融入碳核查、碳资产管理等理念,搭建供应商、运营商、物流企业和施工单位等多方协作的供应链与碳排管理平台,实现供应链产品碳数据的可信采集、可信核算、可信溯源、核查报告校验等功能,为建立绿色供应链碳核算体系和标准奠定基础。双碳绿色供应链系统架构如图3所示,主要包括平台层、应用层以及展示层。

平台层包含基础平台层与业务平台层。基础平台层提供了云服务、物联网、区块链、大数据、人工智能(Artificial Intelligence,AI)计算等底层基础功能;业务平台层集成了数据采集中台、核算标准库、报告模板库、业务模型库等业务数据。应用层提供碳盘查、碳足迹、碳减排以及碳认证4个大功能模块,为企业提供标准监测、报告及核查流程。展示层借助元宇宙、数字孪生等能力搭建领导驾驶舱、元宇宙空间,便于数据实时呈现。

2.2 “一码到底”溯源与产品碳足迹

首先,利用工业互联网标识解析技术,为每件产品分配工业标识身份信息,实现产品从原材料到生产制造,再到下游渠道销售、消费者直至回收的全生命周期信息可信采集,并将数据对接上链。同时,将工业标识码作为产品链上的身份信息,利用区块链可溯源、防篡改等特性,实现产品物资“一码到底”可信溯源(见图4)。

图3 双碳绿色供应链系统架构图

图4 “一码到底”平台

在“一码到底”平台的基础上,本文融入碳核查、碳资产管理等理念,借助工业互联网主动标识解析技术,将物资生产、装卸、运输过程中涉及的电表、车辆定位器等终端设备作为主动标识载体,实现物资流转过程中的能耗数据自动采集,同时严格按照产品碳足迹标准ISO 14067和PAS 2050进行产品碳足迹核算。核算全程上链、可信可追溯,各个节点的碳排放量一目了然。高效实现跨企业的实时反馈,协调统一上下游企业认知,共同推进全产业链节能降碳。

同时,本文联合SGS通标标准技术服务有限公司、方圆标志认证集团等生态合作伙伴,提供产品碳标签认证、溯源服务。碳标签把产品在全生命周期内的温室气体排放用可量化的指标以及可视化的形式展示出来,公众通过扫描碳标签二维码,可看到该产品从原料开采到运输、产品生产到废弃的全生命周期中所产生的碳排放以及上链存证等信息(见图5)。碳标签不仅有利于强化企业控制温室气体排放的主体责任,提升品牌价值,同时也能够从产品侧增强公众积极应对气候变化的意识,营造绿色低碳发展的良好氛围。

图5 产品碳足迹与溯源证书

图6 碳排报告及存证证书

2.3 企业碳核算

本文结合企业整体能耗情况,依据国家发行的行业碳核算方法,利用区块链技术将碳核算规则编译成智能合约。智能合约被广泛认定为“代码即法律”,利用智能合约进行碳核算,可有效保证相关碳排数据不可篡改、不可伪造、不可后补,且修改过程全程留痕。

同时,本文所述绿色供应链系统内置国家标准碳排因子库及碳核算公式模板库,根据不同场景下碳排放活动数据差异,自动匹配相关智能合约进行碳核算,核算过程不受人为干预,核算步骤严格按照国家标准,确保公开可信,相关核算过程集体维护并记录在链。如图6所示,对于相关核算结果,本平台会自动出具碳排放报告及存证证书,保证碳计算过程公开透明、安全可信,计算结果不可篡改。

对于碳核算结果,同时会由具有资质的独立第三方核查机构,根据行业温室气体排放核算方法、报告指南以及相关技术规范,对企业温室气体排放量和相关信息进行全面核实、查证,并出具相关认证报告,提升数据可信力度。

3 结束语

本文通过分析工业互联网标识解析技术及区块链技术在绿色供应链中的应用方式,提出了一种基于工业互联网标识融合区块链技术的供应链绿色管理技术方法,并借助工业互联网标识解析技术及区块链技术,实现供应链上产品碳数据的可信采集、可信核算、可信溯源、核查报告校验等功能,打造“身份可信+内容可信”,为供应链绿色管理、供应商碳排放考核、碳交易奠定基础。