基于区块链的制造业产能共享模式创新研究

田 琛

（南京理工大学经济管理学院，江苏南京 210094）

加快发展先进制造业，推动区块链、人工智能等新兴技术和实体经济深度融合，已成为当前制造业发展的重点和研究热点。制造业产能共享模式正是共享经济向制造业领域的渗透融合，是对供给侧进行结构性改革，推动传统制造企业转型升级的有效途径。

制造业产能共享模式是指依托互联网等开放平台，围绕生产制造全过程的各个环节，通过整合配置分散或闲置的制造资源，实现生产制造效率的提升和制造业价值传递的新型发展模式。推进制造业产能共享，将不同制造资源进行拆分重组，通过调配整合实现资源利用价值最大化，可以大幅降低制造业技术创新中的不利因素以及不同生产要素之间的协作成本，重构制造业的供需结构，激发创新活力。

然而，传统制造业产能共享模式在信息安全、交易监管、价值分配等方面存在的问题也日益凸显，急需通过新技术新模式的应用予以解决。传统制造业产能共享模式存在3 个方面的不足：一是数据中心化明显，信息透明度较低。在制造业资源和技术服务的共享过程中，产生的数据量庞大，当前制造业的共享模式主要依托于中心主导平台，数据公开性不足，供需双方的信息对称程度较低。此外，当前的共享模式缺乏相应的保障体系，导致企业在参与共享的同时，无法确定自己的关键信息是否会遭到泄露，从而降低参与共享的意愿。二是共享过程难以追溯，监督管理较为困难。共享经济模式由于将产品的使用权和所有权分离，难以形成统一协调管理［1］，并且共享过程是一个动态的过程，数据获取困难且难以追溯，容易导致共享过程中欺诈行为的产生，造成不必要的损失，这对政府部门的监督管理提出新的挑战。三是信任机制不完善，价值无法自动传递。由于当前制造业不同共享模式之间存在着信息壁垒，无法实现数据共享，且支付过程仍然需要借助第三方中介平台，导致企业在参与共享之后获得的经济、信用价值无法自动传递。而信用价值的缺失将严重制约共享模式的发展。

区块链技术具有去中心化、开放性和去信任等特点［2］，可以提高数据存储能力，有效降低共享过程中的信任风险，使信息更加透明化和可追溯化，从而可以大大拓展共享模式深度。基于区块链技术创新制造业产能共享模式具有重要的学术价值，本文分析当前共享模式的主要类型及存在的问题，研究区块链的主要特点，结合制造业产能共享的需求构建基于区块链的制造业产能共享模式，对构建模式的运行流程、优势特征及创新范畴进行说明，最后提出对策建议。

1 文献综述

1.1 制造业产能共享模式

共享经济的概念最早在美国Felson 等［3］教授1978 年发表的论文“Community Structure and Collaborative Consumption： A Routine Activity Approach”中提出。哈佛大学Koehn［4］教授认为，共享经济是个体之间进行的商品和服务直接交换的系统。这种系统基于所有权和使用权的分离，利用新的信用机制，以商品再分配、有形产品服务、非有形资源协作式分享以及开放协作共享等为主要业务模式［5］。目前，共享经济的理念已在多个领域得到了应用，取得良好的效果。

对于制造业领域的共享问题，已有部分学者开展了研究。Becker 等［6］通过讨论在资源共享过程中产生的机遇和阻碍，提出一种制造企业资源共享的实施框架，并通过仿真实验，验证了框架的有效性。Freitag 等［7］以钢铁制造业为例，假设4 种共享情景，利用控制理论模型和模型仿真方法，分析生产网络中的资源动态共享问题，认为通过资源共享将改变企业的库存水平及资源利用率。鲍世赞等［8］通过对沈阳机床智能生产共享的运行数据进行分析，得出制造企业只有洞察价值，以客户价值主张作为共享模式设计的出发点，才能提高智能制造的推进速度和推进质量的启示。赵道致等［9］分析物联网环境下，供应链信息的实时共享对于制造企业制造能力共享策略的影响，认为制造企业之间的制造能力共享策略存在纯策略纳什均衡，制造能力共享的水平与在市场需求观测期监测到的市场销售信息相关。

1.2 基于区块链技术的共享模式

区块链技术的出现为制造业产能共享模式创新带来新的机遇，区块链起源于比特币的创始人中本聪于2008 年发表的论文“Bitcoin：A Peer-to-Peer Electronic Cash System”。狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以链条的方式组合成特定数据结构，以密码学方式保证不可篡改和不可伪造的去中心化共享总账。广义的区块链技术，则是利用加密链式区块结构来验证与存储数据，利用分布式节点共识算法来生成和更新数据，利用自动化脚本代码来编程和操作数据的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式［10］。

区块链技术出现之后，许多学者对其在共享经济中的应用以及对共享的促进作用进行研究。Huckle 等［11］将区块链与物联网相结合，分析两种技术的融合对于共享经济中分布式应用发展的促进作用。Pazaitis 等［12］通过研究共享经济中的价值系统，构建一种基于区块链技术的分布式经济模型，以实现社会共享中的价值传递。Hawlitschek 等［13］认为，共享经济的参与主体之间需要建立高度的信任，而区块链技术能够在一定程度上取代参与主体对于共享平台的信任，因此，依托区块链技术可以实现共享经济生态系统的信任自由。薛腾飞等［14］针对各医疗机构间数据共享难的问题，利用区块链技术建立一种医疗数据共享模型，将现有医疗机构进行分类，配合使用改进的共识机制，实现方便、安全和快捷的数据共享。

综上所述，关于制造业产能共享的研究更多在于协同制造、云制造和网络化制造等文献中，而区块链技术在共享模式应用中的研究多与金融和服务业相结合，有关区块链技术在制造业产能共享模式中的应用则鲜有研究。因此，将区块链技术融入制造共享领域，发挥区块链的技术优势，推进制造业共享模式的创新变革具有重要的学术价值和应用前景。

2 基于区块链的制造业产能共享模式构建

制造业产能共享主要包括硬资源和软资源，贯穿于设计、研发和生产等制造活动全链条，如图1所示。需求方可以根据自身的生产需要选择共享内容，从而实现制造资源的快速流动和制造能力的高效配置，满足多样化的生产需求。

图1 制造业产能共享的主要范围

2.1 区块链与制造业产能共享的耦合分析

构建基于区块链的制造业产能共享模式，是在传统制造业产能共享模式发展的基础上进行的融合创新。本文从共享目标、共享主体和技术创新行为3 个方面对区块链和制造业产能共享进行耦合分析，如图2 所示。

图2 区块链与制造业产能共享的耦合分析

（1）区块链与制造业产能共享目标的耦合。制造业产能共享的目标是通过整合和配置分散的制造资源和制造能力，最大化提升制造业生产效率，实现行业整体利益最优。而区块链的一个最大特点就是每个节点的独立性，节点之间的交互是可以单独进行的，不需要第三方充当信息的传达者。这和共享的本质十分契合，用户之间实现直接对接，不需要向第三方支付额外的费用，从而提高收益。因此，二者在目标上存在耦合关系。

（2）区块链与制造业产能共享主体的耦合。制造业产能共享的参与主体以制造企业和生产性服务企业为主，细分行业众多且高度互联。由制造商、供应商和分销商等构成一种多元化、多层次和多功能的链式组织结构［15］，而区块链技术去中心化和分布式管理的特点，正好与制造业的行业特征相契合，因此，二者在主体上存在耦合关系。

（3）区块链与制造业产能共享基本条件的耦合。实现共享经济必须具备互联网和信任这两个基本条件。互联网为经济共享提供技术平台，而信任则是共享经济顺利发展的内在驱动［16］，尤其对于制造业来说，由于共享资源或共享服务的价值较大，信任机制的重要性就更加突显，而区块链技术不仅是互联网技术的重要发展，而且能够消除传统信用征集的弊端，因此，二者在实现共享的基本条件上存在耦合关系。

2.2 制造业产能共享模式框架及运行流程

在构建基于区块链技术的制造业产能共享模式时，首先需要根据制造业的行业特点选择合适的区块链类型。区块链目前可分为公有链、私有链和联盟链3 种类型。公有链是指任何个体或团体共用的一条区块链，是一个开放的系统，只要接入此链就可以在链上进行交易、参与共识过程，获取链上的全部信息。私有链只对特定的主体开放，需要经过系统认证才能加入区块链，写入和读取权限收到高度限制。联盟链是私有链的一种，是指共识过程受到预选节点控制的区块链。预选节点由联盟内部指定，每个区块的生成由所有预选节点决定，其他节点只参与交易，不参与共识过程。相比于公有链的完全开放和私有链的高度集中，联盟链提供了一种折衷模式［17］。3 种类型区块链的主要差异如表1 所示［18］。

表1 区块链类型差异对比

由上述可知，公有链交易速度过慢，私有链中心化程度较高，而联盟链普适性更强。鉴于制造业产业链长、资源种类繁多的行业特征，联盟链部分去中心化的特点以及较快的交易速度，能够保证制造资源共享信息的及时发布及快速匹配。因此，选择联盟链形式进行制造业产能共享模式构建，基本框架如图3 所示。

制造企业通过区块链技术形成制造业联盟，联盟成员利用区块链平台发布共享需求和供给信息，这些信息在通过验证后存入数据区块，而在完成供需匹配后相关的交易信息也会被存入区块。由于通过区块链上的任何节点都可以查询已完成的数据记录，从而提高共享过程中数据的可审计性和可追溯性，同时消除信息不对称造成的风险。在交易完成后，利用智能合约实现资金的自动支付，简化支付流程。智能合约是一段自动执行的计算机程序，由区块链内的多个用户共同参与制定［19］，可以让区块链在安全互信的基础上，完成满足特定条件下的交易。

在上述基础上，本文提出基于区块链的制造业产能共享模式运行流程（如图4 所示）：（1）制造企业向所有节点发布共享需求信息，并上传至P2P网络；（2）对发布共享需求信息的制造企业进行身份验证，验证通过后利用私钥进行数字签名；（3）通过P2P 网络将共享需求进行扩散，查询供给信息进行匹配；（4）当匹配到合适供给时，将触发智能合约，按照合约规定进行交易；（5）交易完成后进行自动支付，并根据共识机制进行数据记录和存储。

图3 基于区块链的制造业产能共享模式框架

图4 基于区块链的制造业产能共享模式运行流程

3 制造业产能共享模式特征比较分析

3.1 传统制造业产能共享模式特征

传统的制造业产能共享模式主要分为两种：互联网平台主导的共享模式和制造企业主导的共享模式［20］。

（1）互联网平台主导的共享模式。互联网平台主导的共享模式是指由互联网企业搭建的，为制造的供需双方提供对接服务的共享平台。平台自身不具备厂房、设备等制造资源，而是作为共享信息发布的第三方中介，实现共享需求的交易对接。具有代表性的是阿里巴巴旗下的淘工厂。

淘工厂主要为淘宝上的卖家提供产品的生产对接服务，通过整合平台上工厂的空闲档期，实现协作生产。一方面解决了卖家寻找加工工厂难的问题，另一方面通过共享生产能力，提高了生产效率和闲置资源的利用率。淘工厂的共享模式如图5 所示。

图5 淘工厂共享模式运行图

这种模式的优点在于平台主导方可以轻资产运营，灵活性较强，而缺点在于互联网企业由于缺乏相关的生产制造经验，对于需求和供给信息的匹配，以及技术服务等方面缺乏精准性，并且共享安全的保障机制不够完善，数据难以追溯。

（2）制造企业主导的共享模式。制造企业主导的共享模式是指由大型制造企业搭建的开放共享平台，依托企业自身实力，汇聚整合行业资源，助力中小微企业创新创业，打造全产业链的共享生态系统。该共享模式具有代表性的是海尔旗下的海创汇。

海创汇全面开放海尔集团拥有的优质资源，包括研发、供应链和销售网络等，结合线上平台和线下孵化器，为创客提供资金、渠道和技术等一站式服务。创客利用平台资源发布、销售产品，与平台分享收益，海创汇的共享模式如图6 所示。这种模式的优点在于通过开放共享大型制造企业的优质资源，降低制造业的准入门槛，带动中小微企业的创新创业，促进制造业领域价值的创造和传递。而这种模式的缺点在于中心化程度过高，数据透明度不够，由于依托主导制造企业的资源及服务，风险过于集中。

图6 海创汇共享模式运行

3.2 基于区块链的制造业产能共享模式的创新范畴

与传统制造业产能共享模式相比，基于区块链的制造业产能共享模式的创新范畴主要包括信任机制、共享安全和价值传递3 个方面［21］，如图7 所示。传统制造业产能共享模式依靠交易往来和第三方中介平台建立信任机制、保障共享安全以及实现价值的传递。而基于区块链的制造业产能共享模式既保持传统模式的优点，又在此基础上进行改进，将当前的线式共享结构转变为相互交叉的网络式共享结构，以扩大制造资源和制造能力共享的范围，提高共享效率，主要具有4 个方面的优势：

（1）信任机制更完善。信用问题一直是制约共享模式发展的主要因素，尤其对于制造业来说，由于其产业链较长，容易造成产业链上、下游企业之间信息的不对称，从而产生信用风险。而区块链去信任的特征，正好可以解决这一问题。通过区块链上的共识机制实现信用背书，提高网络上数据的可审计性和可追溯性，同时消除信息不对称造成的风险，在制造企业之间建立良好的信任机制。

（2）信息集聚度更高。网络式的共享结构以及区块链去中心化的特征，可以提高信息的集聚程度，增加信息共享的广度和深度，满足大量供需信息的精准匹配，降低信息搜集、协商等过程花费的成本。信息集聚的程度越高，信息的利用率就越大，从而促进闲置的制造资源和制造能力形成新的有效供给，推动制造业上下游企业实现协同发展，达到动态平衡。

（3）安全稳定性更好。共享过程会产生大量的数据和信息，利用区块链的分布式存储技术，每个节点具有相同的权利和义务，能够保证某一节点出现意外时，不会对整个系统造成影响。此外，供需双方只有按照智能合约的规定进行交易，才会被系统认可，且数据具有不可更改性，从而保障共享过程的安全性。而区块链的激励机制，利用激励相容的原理，可以保证数据记录的准确有效，从而提高整个共享模式安全稳定性。

（4）价值传递范围更广。当前制造业产能的共享模式主要依赖于第三方平台或大型制造企业，价值传递的范围受到限制。而基于区块链的制造业产能共享模式，利用分布式存储技术，极大程度地扩大共享范围，使大型制造企业和中小微企业之间的价值传递不仅仅局限于经济价值的传递，区块链作为一种价值网络，更重要的是通过智能合约，实现信用价值的传递。这是当前制造业产能共享模式所无法实现的。

图7 基于区块链的制造业产能共享模式的创新范畴

4 结语

制造业产能的共享模式发展虽然已初具规模，但尚处于起步阶段，存在着许多需要完善和改进的地方。基于此，本文提出一种基于区块链的制造业产能共享模式，利用区块链技术的去中心化、共识机制、激励机制和智能合约等特点，从信任机制、共享安全和价值传递3 个方面进行模式创新，构建高信用、高安全、高信息集聚度和价值传递范围广的“三高一广”制造业产能共享模式。基于区块链的制造业产能共享模式能够推动孤立、分散、低价值和低效率的制造业体系向完整、高价值和高效率的制造业体系转型，帮助传统制造企业提质增效，驱动高质量发展。

为促进基于区块链的制造业产能共享模式的落地与发展，提出以下对策建议：

（1）不断强化顶层设计，推动制造业联盟链的建立。建立制造业的联盟链，是构建基于区块链的制造业产能共享模式的基础。因此，政府可以通过加强政策、经济等方面的支持，企业的信息化基础建设，积极推动制造业联盟链的建立，整合行业优势资源，建设区块链共享模式应用试点，以实践促发展。

（2）加强核心技术研究，制定相应技术规则。区块链技术应用制造业产能共享模式的关键在于突破相应的技术难点，因此，应加强产学研合作，推进区块链的加密算法、智能合约等核心技术的研究，制定相应的技术规则，有效管控技术风险，保障区块链技术应用落地的安全稳定。

（3）融合大数据技术，实现协同创新发展。以大数据技术为载体，将区块链技术融合其中，实现两种技术的优势互补。区块链技术储存数据，大数据技术分析数据，优化共享过程中的数据处理能力，提升供需匹配的精准度，更好地为共享模式的有效运行服务。