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Mar 12,2018

基于区块链的生产过程和产品质量的 可信追溯测试床

引言 
    万向集团创建于1969年,从鲁冠球先生以4000元资金在钱塘江畔创办农机修配厂开始,以年均递增25.89%的速度,发展成为营收超1000亿、利润超100亿的现代化跨国企业集团。经过48年的创业发展,万向集团建立了以汽车零部件为主的多元化发展的产业结构,包括新能源汽车及关键零部件、现代农业、金融与服务等板块。万向集团是国务院120家试点企业集团,是中国向世界名牌进军具有国际竞争力的16家企业之一,被誉为“中国企业常青树”。

     万向集团是国家28家企业级双创示范基地之一,致力于打造以区块链技术为底层构架、基于betway体育亚洲版入口平台的双创平台,围绕科技、能源以及金融等创新领域产业链上下游,开放万向48年积累的产业、研发、制造、市场、品牌等资源,为国内外一流的创新创业团队和项目提供孵化、管理咨询、产业投资、投后管理等综合服务,实现大中小微企业融通发展的新生态。


一、关键词
利用区块链实现产品生产和质量数据的可靠存储和可信追溯。
关键词:物联网、云计算、区块链。


二、测试床项目概述

1.1     概述及该测试床目标

本测试床的主要目标,是推动区块链技术在必威体育制造领域的应用,实现基于区块链技术的产品制造和产品质量的可靠存储与可信追溯。并以此测试床为平台,为区块链技术在产品价值链各环节的推广应用积累宝贵的经验。
从系统功能上拆分,本测试床分别需要达成以下几个目标:首先是边缘设备与区块链节点的数据互通;其次是实现所采集数据的分布式存储;最终实现产品生产数据和质量历史数据的可信追溯,借助区块链记录公开透明、不可篡改的技术特性,实现产品从原料到生产、销售等各环节历史数据的可靠查询。


三、测试床项目解决方案
在传统的设计模式中,设备的原料、操作、生产和维护记录是存储在单一、孤立的信息系统中,一旦出现安全和生产事故,企业、设备厂商和安全生产监管部门在事故调查和责任判定时难以确保生产记录的真实性与一致性。理论上,任何拥有数据库操作权限的人员都可以篡改记录,而任何一条数据记录都无法独立地自证清白。如此不利于后续事故的防范和生产管理的改进。

此外,集中式的数据存储,无法完全规避数据“单点故障”的风险。当企业数据中心因意外或者AppBUG导致数据不一致甚至丢失时,传统集中式的数据管理很难确保及时侦测到数据异常。而装备专业级的数据保护方案,又需要企业投入高昂的软硬件运维成本,且数据真实性的痛点依旧无法得到解决。

利用区块链技术,对从必威体育现场采集的数据进行妥善保存,既实现了数据的去中心化,又能确保数据的真实、可靠、有效。而基于可信数据的分析和挖掘,企业可以更高效地达到流程优化、工艺改进、预判性分析等一系列目标,帮助企业快速有效地建立更为可靠的运作机制、更高效的工作流程和更优秀的服务质量。

1.2     解决方案架构

1.2.1     整体顶层设计架构


图 1:测试床总体构架
就本测试床方案的整体构架,大家将从两方面展开先容。首先是宏观上的整体设计,如插图 1,其次插图 2给出了区块链服务在云端的部署构架。测试床包含边缘、云平台、用户三个层级。

插图 2:区块链部署构架
通过对边缘生产设备的数字化、智能化改造升级,实现传感器、控制系统的数据接入,汇总至部署在边缘车间的网关,由网关实现各型必威体育总线数据的解析、封装、投送。云端部署支撑大流量时序型数据的数据库,负责边缘端数据的存储。由万向区块链实验室提供PaaS层区块链服务,实现区块记录与数据库数据的映射,同时节省区块链副本的存储空间。最后由区块链服务向上提供API接口,由SaaS应用通过调用API实现对数据库中数据和区块链记录的读写校验。终端用户通过VPN专线或者企业内网实现对云平台应用的访问。

1.2.2     数据存储解决方案

本测试床数据存储在两个不同的区域,即在本地和云端都有存储,设计存储方案如下:


本测试床方案的存储构架如上图,首先是在本地建立分布式存储数据中心,用于存储边缘采集来的生产数据,本地数据中心采用分布式存储架构,保证数据的安全,可靠。同时本地存储通过web层将数据进行对外展示,此存储中心只保存3个月到半年的热数据,过期数据上传到公有云端金山简单数据存储服务(KS3)上进行数据备份。公有云端采用ElasticSearch(ES)对数据进行时序存储,保证存储的安全和高效易搜索,便于以后的数据二次处理分析,而云端ES同样可以向KS3进行数据备份。

1.3    测试床预期效果

技术层面,首先是实现设备数字化、智能化改造,可以将各类生产工艺参数质量检测数据采集汇总至边缘网关,实现边缘数据的上云与存储。并由区块链服务实现对数据的记录,构建产品供应链历史记录,并且提供API供上层应用调用,实现数据真实性校验。
其次在应用上,大家可以从单个产品出发,一路追踪到该产品的所有加工工艺参数和各环节质检的数据,最后追踪到产品原材料的批次和供应商信息。在确定了原材料批次之后,大家又可以再反向追踪到所有使用该批次原料生产的成品,以及交付的客户信息。


四、测试床当前情况

1      测试床当前建设情况;

  • 已完成物理平台的选址和产线的选择,已完成初步的产线改造升级方案制定;
  • 云平台搭建的技术已有成熟方案,具体细则正在论证设计中;
  • 区块链底层技术已有成熟方案,具体定制和改造细则正在论证设计当中;
  • 云端数据访问应用有待开发。

2      测试床合作伙伴组成及各自提供组件描述

  • 万向集团企业研究院:负责边缘设备物联、数据上云;
  • 万向钱潮股份有限企业:提供场地与产线支撑;
  • 上海万向区块链股份企业:提供区块链技术支撑;
  • 北京金山云网络技术有限企业:提供云计算平台技术与服务支撑;
  • 中国联通网络技术研究院:负责物联网通信网络、边缘云技术支撑。

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