特种设备安全智慧治理新思路：区块链治理

郝素利

(中国矿业大学 (北京)管理学院，北京 100083)

0 引言

《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出要统筹发展和安全，建设更高水平的平安中国，要把安全发展贯穿国家发展的各个领域和全过程。特种设备包括电梯、锅炉、压力容器、大型游乐设施等。特种设备安全不仅涉及生产安全，更涉及公共安全，在公共安全中不仅有锅炉、压力容器、压力管道等高压设备泄露、爆炸引起的人身伤害和财产损失，还有电梯、游乐设施等与人民生活息息相关的安全问题，因此加强特种设备安全建设尤为重要。中国特种设备基数大，2019年底各类特种设备保有量达1525.47万台/套，增长速度快，每年约以10%的比例快速增长，随着特种设备安全治理体系优化，万台特种设备死亡率从2016年的0.33降至2019年的0.11[1]，但与国际先进水平还有一定距离，特种设备的安全治理不够完善，主要问题是 “人机矛盾”突出，监管数据不统一、数据孤岛问题严重，基于数据的智慧监管处于探索阶段，政府监管效率有待提高等。因而，迫切需要建立特种设备安全治理新模式，尝试治理新工具，开展特种设备安全智慧治理，实现特种设备安全治理主体及手段的多样化，解决特种设备安全治理中的关键问题。特种设备安全智慧治理是在特种设备全生命周期安全相关数据分析基础上，迅速、灵活、科学地进行安全治理决策[2，14]，是一种数据驱动的决策模式，可大幅提高安全治理效率和效果，但数据孤岛和数据安全阻碍了特种设备安全智慧治理发展，区块链技术采用共识机制算法的去中心化分布式账本技术[3]，其核心价值是去中心化、数据共享、数据不可篡改、可追溯等，很好地解决了特种设备安全智慧治理的关键问题，且区块链3.0阶段的目标就是实现社会高效治理，解决政府的一元监管、监管效率不高等问题。可见，基于区块链的特种设备安全智慧治理迫在眉睫。本文在已有研究基础上，试图在以下方面进行突破：①基于特种设备安全治理的现状及问题，设计 “联盟链+私有链”的特种设备安全双链治理模式；②依据特种设备安全治理数据的关键性和敏感性，将其分为私有数据、联盟内数据及公开数据，进而基于特种设备安全治理主体交互关系分析，设计特种设备安全区块链治理数据共享模式；③基于特种设备风险、监管机制和智能合约理论，设计区块链技术下特种设备安全智慧监管体系，为实现特种设备安全的智慧治理提供参考。

1 特种设备安全治理引入区块链技术的可行性

1.1 特种设备安全治理的发展需要区块链技术

(1)基于风险的监管已逐渐成熟。国家及各地区基于风险的分类监管、基于风险的双随机监管等监管模式的推出标志着特种设备的风险监管进入成熟阶段。基于风险的监管主要是对特种设备各阶段的风险进行识别、分析和评价，进而基于设备和企业的风险等级给出分类监管策略，随着大数据技术的发展，在原有风险分析基础上提出了基于大数据的动态风险监管模式，并给出了基于动态风险的监管策略[4-6]。

(2)特种设备安全治理提上日程。随着我国社会治理体系及治理能力现代化建设的推进，特种设备安全方面出现了多元主体治理的理念[7]，王晓红提出应尽快转变对特种设备的监管思路，调整对特种设备的监管格局，加速构建协同型特种设备安全治理模式[8]。郝素利基于多中心治理理论提出特种设备安全治理的概念，构建特种设备安全政府、市场、社会的多中心治理体系，并探索回应性监管理论在特种设备安全监管中的应用[9-10]，进而在特种设备安全协同治理中提出多中心协同治理的理念，并运用协同熵理论分析特种设备安全治理主体的协同度[11]。在电梯安全治理模式研究中，学者提出引入多中心治理的理念可以转变政府职能，解决信息不对称及市场恶性竞争等问题[12-13]。以上研究为特种设备安全从 “一元”监管向多中心治理奠定了基础，但特种设备安全治理的具体机制设计及实践还处于探索阶段，目前正尝试引入保险机构，距离多元共治架构的形成还有一段距离。

(3)基于区块链的智慧治理成为特种设备安全治理的新趋势。随着 “大、智、移、云、物、区”的迅猛发展， “智慧监管” “智慧治理”逐渐进入大众视线。众所周知，特种设备安全治理也即风险治理，风险治理中的难点就是风险计量，物联网、大数据技术等技术的发展为风险计量提供了工具，但基于数据的监管还有诸多问题，如信息共享问题、系统被攻击的信息安全问题、信息篡改的问题等。区块链技术的多中心协作、去中介、数据共享、数据不可篡改、可追溯等方面的技术特点是解决特种设备安全智慧治理的关键，故特种设备安全智慧治理需要区块链技术的加入。

1.2 区块链技术在社会治理领域的应用为特种设备安全治理提供参考

区块链技术是由密码学、网络科学、计算机等多学科技术整合的一种数据记录与存储体系，并在区块上打上时间戳，形成一个连续和前后关联的数据存储结构。区块链技术已逐步应用在政府公共服务、公共安全、公益项目监管、社会行为规范、网络社区治理等领域。在政府公共服务领域，海南省公积金中心借助 “联合失信惩戒及缴存证明云平台”区块链系统，运用区块链技术生成的电子印章、缴存证明编码确保信息的真实性。公积金办理人可完全电子办理，公积金中心能够对办理结果进行数字化自动审计。区块链与公积金办理的结合极大提高了政务服务效率，降低了办理人和公积金中心的时间成本，以及为了规避道德风险、制度漏洞等方面而产生的人力物力、监督约束成本[15]。在公共安全领域，蚂蚁金服尝试将区块链技术在食品安全和正品溯源方面进行应用，消费者通过扫描二维码就可知道所购商品的产地、物流、检验、日期等信息，实现减少和预防食品伪劣问题的治理效果。此外，人类面对灾疫的实践活动既是社会非常状态下的治理活动，又是道德意志驱动的伦理实践。区块链技术因其具有多维价值特征与灾疫治理的伦理目标高度契合，有望为现有灾疫治理体系进行赋能[16]。在公益项目监管治理方面，中华社会救助基金会在支付宝上运用区块链打造的公益项目，将捐款打包成数据块，纳入区块链平台进行传递，最后送达至受捐者。这一个过程运用区块链的时间戳实时记录，用户可随时查看捐款的金额、流向、时间等。数据的实时记录、不可篡改、可追溯保证了捐款流程、捐款和受捐行为的透明性，有效预防了捐款被挪用、盗用等违规和违法行为[17]。在社会治理基础架构和行为规范方面，贵阳市基于区块链技术打造的 “身份链”，在整合大数据、人工智能等技术基础上，从身份识别入手，构建出原数据保护下多方协作的可信数据生态，完成数据价值的确权和权益分配，实现了数据的不可篡改、多方维护，有效突破了精准社会治理的信息互联互通障碍，从而在技术上为构建社会治理中的社会操守、各类行为准则提供解决方案[18]。区块链还在解决医疗纠纷[19]、智慧城市建设[20]等难点领域进行了初步探索，并取得一定成效。

综上所述，在社会治理中引入区块链技术，可以有效提高政府服务效率，同时可以有效提升安全治理的水平；区块链技术的分布式存储和可追溯的特点既解决了大数据监管的信息安全、数据篡改等问题，又为特种设备安全多中心治理的实现提供了基础，因此将区块链技术引入特种设备安全治理具有先进性和可行性。

2 特种设备安全智慧治理区块链模式选择

(1)特种设备安全治理模式。郝素利分析了多中心治理模式的3种模式，即政府主导的多元共治模式、协同合作的多元共治模式、开放平等的多元共治模式，提出政府主导下的特种设备安全治理模式适用于目前特种设备安全治理的实践。本文采用此观点，认为现阶段针对特种设备安全的公共属性，政府主导下的多元共治模式适用于目前的特种设备安全治理。

(2)特种设备安全治理数据特点。特种设备安全治理数据既有 “公开性”又具有 “隐私性”。特种设备安全属于公共安全，其典型特性为风险属性、公共属性和社会属性，作为公共属性和社会属性的数据具有 “公开性”特征，以便政府和社会监督；而与特种设备安全治理相关的数据包括特种设备全生命周期各相关方的数据，如设计、制造单位的采购、生产工艺、质量管理、信息管理等数据，使用单位的经营管理、信息化、追溯管理等数据，以上数据与特种设备安全相关，实现企业可持续发展是关键，具有 “隐私性”。因此，简单地公开特种设备安全治理中的所有数据，显然不可行。

(3)区块链模式特点。依据网络中心化程度，区块链技术分为公有链、私有链和联盟链，三者除了网络中心化程度不同以外，在参与者、记账人、共识机制和激励机制上各有特点，见表1。

由表1可知，公有链是完全无中心化的区块链模式，该模式下所有人都可以自由进入区块链，在共识机制下都可以作为记账人进行记账，公有链适用于以比特币为主的公开交易；联盟链是多中心化的区块链模式，该模式的区块链只对联盟成员开放，只有联盟成员可以记账，其被攻击性要小于公有链，因此安全性相对较高，在区块链3.0阶段，可用于各行业的治理；私有链主要用于机构内部，是一种中心化的结构，适用于政府监管系统、企业内部管理系统等。公有链、联盟链和私有链的网络中心化特点如图1所示。

图1 区块链网络中心化程度划分

依据特种设备安全治理的现状及趋势，结合各类区块链的特点，选择联盟链和私有链相结合的模式设计特种设备安全智慧监管系统。特种设备安全智慧监管区块链模式架构如图2所示。

图2 特种设备安全智慧监管区块链模式架构

由图2可知，在 “联盟链+私有链”模式下，特种设备安全治理的各个主体——监管机构、检验机构、企业等处于区块链的不同地位，在私有链中，制造单位、使用单位等是特种设备安全责任主体，是链上的权威中心，确定上链数据的记账，与联盟链进行数据共享；在联盟链中，监管机构作为链上的权威中心，进行联盟链记账，并通过密钥与其他主体进行数据共享；特种设备安全的双链治理模式既满足了数据隐秘性，又实现了数据共享。

3 特种设备安全智慧治理联盟区块链技术架构

3.1 特种设备安全治理主体及其交互关系

制度分析与发展框架综合运用古典政治经济学、新古典微观经济学、公共选择理论、交易成本经济学、非合作博弈论等理论，对复杂的系统进行分析，解释各外生变量对行动情景中的行动者的影响，本部分基于制度发展与框架理论，重点研究特种设备安全多主体系统治理机制，也即行动舞台，行动舞台包括行动者和行动情境，而行动情境又是治理的关键，行动者在行动情境下相互作用，达到特种设备安全治理的效果，如图3所示。

图3 特种设备安全治理机制框架

由图3可知，行动情景和行动者是特种设备安全治理的两大关键要素，行动情境包含7个要素，即参与者集合、参与者身份、容许的行为集合及其与结果的关联、与个体行为相关联的潜在结果、每个参与者对决策的控制力、参与者可得到的关于行动情境结构的信息、收益和成本。因此要研究特种设备安全治理的框架 (参与者集合、身份及其关系)、主体职责 (参与者的职责)、运行机制 (参与者的行为、参与者的信息)、奖惩机制 (参与者的奖惩)来实现特种设备安全的多主体协同治理。

在特种设备安全多主体协同治理模式总体框架下，从政府、市场、社会3个方面对其职责进行分析。①政府主体职责：在特种设备安全多主体协同治理模式中，政府部门以其自身优势在治理主体中占主导地位，但并不代表政府部门要像传统监管模式下进行全面监管，而是要做好设计者、协调者、引导者、培育者；②市场主体职责：设计各市场主体的职责体系，让市场作为一个舞台，各主体在此舞台上扮演自己的角色，互相竞争、相互合作、相互牵制，政府制定相关政策，而各主体以市场之手进行自我治理；③社会主体职责：从检验机构、行业协会、社会媒体及社会公众4个方面设计其在特种设备安全治理中的职责。

基于以上主体职责分析，本文以空间视角研究特种设备安全智慧治理主体间的交互关系，如图4所示。特种设备安全智慧治理各主体固定在特定位置，承担相应的职责。

图4 特种设备安全治理主体交互关系

3.2 特种设备安全智慧治理联盟区块链技术架

基于特种设备安全智慧治理主体及其交互关系分析，特种设备安全智慧治理联盟区块链的技术架构也包含存储层、协议层、扩展层和应用层。其中存储层是区块链技术架构的基础，在特种设备安全智慧治理中，存储层包括特种设备安全治理的基础数据，包括：设备数据库、人员数据库、制造、使用单位数据库、检验数据库、监察数据库等，并通过默克尔树、非对称加密算法、哈希函数、时间戳等技术来保证数据的不可篡改性和可追溯性；协议层是基于区块链的数据共享的关键，该层面主要通过点对点网络进行节点间数据的传递和验证，并通过共识算法来实现分布式节点间的稳定共识，保证数据的一致性和真实性；扩展层是基于智能合约的开发环境及特种设备安全智慧治理的需求，而设计的各类智能合约，是特种设备安全智慧监管实现的关键；应用层即系统功能实现及其与用户的交互，基于特种设备安全智慧治理的需求，实现基于区块链的智慧监管、智能检验、特种设备制造、使用单位的智慧管理等。特种设备安全智慧治理联盟区块链技术架构如图5所示。

图5 特种设备安全智慧治理联盟区块链技术架构

4 特种设备安全智慧治理数据共享机制设计

4.1 区块链结构

区块链由区块构成，区块是由事务发起者提交数据，由事务验证者对数据进行验证并记账形成的新记录，而有效的区块包括4个部分，即区块头、区块体、数据签名和时间戳[21]。区块的形成过程如图6所示。

图6 区块结构

4.2 特种设备安全治理数据分析

(1)特种设备安全数据性质分析。基于特种设备安全治理数据的关键性和敏感性，将其分为3种数据。①公开数据：监管依据及结果公开、检验报告公开、企业安全年报公开 (接受监督)；②联盟内部共享数据：设备登记、检验、数据上报的，全生命周期可追溯的数据，联盟链上数据；③私有数据：企业经营和安全管理的相关数据形成索引，链接到联盟链，供风险评价及监管调用。

(2)特种设备安全治理数据之间的关系分析。由前述分析可知，特征设备安全治理数据包括公开数据、联盟内部数据和私有数据，各层级数据的内涵及其关系如图7所示。

图7 特种设备安全治理数据关系分析

由图7可知，特种设备安全治理数据包括3个层次。①私有数据，包含特种设备安全责任关键主体的数据，包括制造单位、使用单位、各类人员、检验、检测机构的数据，以上数据不会全部对外公开，但会以区块链的形式进行存储，并形成索引以便追溯；②联盟内公开数据包括各类风险数据，如制造单位风险、使用单位风险、人员风险、检测机构风险、检验机构风险等，这些风险数据来源于私有数据拥有者对外公开以及联盟内可以公开的数据，或者通过数据拥有者授权的数据；这些数据经过风险指标、风险评价，形成各类风险数据，作为许可、监管、检验的依据，为构建智能合约奠定基础；③完全公开的数据，如特种设备安全相关的法律法规、安全技术规范及相关标准、特种设备登记数据、特种设备监管依据、结果等数据、特种设备安全相关许可数据、相关奖励和处罚结果的数据等。以上数据相互联系、相互依存，形成特种设备安全全生命周期智慧治理的数据基础。

4.3 特种设备安全治理数据共享模式设计

基于特种设备安全智慧治理体系中主体及主体之间的交互关系、特种设备安全数据特征以及联盟区块链的特点，设计特种设备安全治理数据共享模式如图8所示。

图8 共享数据链

(1)特种设备安全智慧治理数据的形成。特种设备安全治理的相关主体 (制造单位、使用单位、检验机构、检测机构、检查机构等)都有自己的区块链数据平台，且都属于私链，其通过区块头、区块体、数据签名和时间戳组成建立机构内部的区块链，便于数据追溯；进而构建联盟区块链平台，联盟区块链平台的数据分为两部分，即密钥数据和联盟内公开数据；密钥数据形成步骤是：①各主体协商生成密钥；②各机构数据形成私链；③私链数据通过密钥形成索引，存储在联盟区块链平台。联盟内公开数据则是根据特种设备安全数据上报制度，相关机构需要上报的数据，该部分数据直接放在联盟平台上各自主体的数据中，供联盟成员查询和使用。

(2)特种设备安全智慧治理数据共享。特种设备安全智慧治理数据共享的步骤是：①基于特种设备安全治理的公开数据，包括制造数据、使用数据、检验数据、监察数据、事故数据以及关键的私有数据 (通过数据拥有用户的授权得到的数据)。综合运用扎根理论，从监管视角分析特种设备安全智慧治理全生命周期风险，如设备风险、制造单位风险、使用单位风险、人员风险、检验、检测机构风险等；②基于风险的检验和基于风险的监管。基于风险的检验可参照基于风险的审计，也即两阶段检验。第一阶段基于被检验机构的风险，提出数据需求，获得被检验机构的数据许可，基于以上数据进行初步分析；第二阶段基于风险到现场进行重点检验；提出对被监管机构的数据请求，数据单位经过授权，给监察机构索引记录和密码，监察机构可以对数据检验，进而再基于风险重点进行现场监察；两阶段监察；监察结果上链，形成索引记录，并公开监察结果报告。③基于监察结果的奖惩。

5 基于区块链的特种设备安全智慧监管机制设计

5.1 特种设备全生命周期动态风险管理

特种设备全生命周期动态风险管理，首先综合运用扎根理论，以法律法规、文献资料、事故案例、失效案例及专家访谈为数据来源，通过开放性编码—主轴编码—选择性编码确定特种设备全生命周期风险要素；进而筛选及优化特种设备设计制造、安装、经营、使用等各阶段的关键风险指标；然后运用正态分布分位数置信区间的方法，通过风险指标样本数据的非参数检验，确定其分布特点，根据各指标分布情况对指标等级进行划分；进而运用云模型方法，通过MATLAB模拟各等级隶属度函数，将指标值代入等级隶属度函数产生隶属度矩阵，并采用加权隶属度的方法确定该指标的风险值；最后基于风险评价结果给出预警值和风险应对措施，如图9所示。

图9 特种设备全生命周期动态风险管理框架

5.2 基于风险的 “双随机”监管机制

基于风险的 “双随机”监管主要是指基于风险随机选择被监管对象，基于风险随机选择监管者，具体体现在：抽查对象随机中考虑到企业的风险状态，依据企业风险状态调整随机抽查比例，如目前特种设备使用单位的风险分级一般分为四级 (其中一级为风险最低的企业)，则随机抽查概率可以依据风险调整为5%、10%、35%和79%，通过概率的调整，既能满足随机性又能保证基于风险监管的科学性。在随机抽取监管人员中，考虑到人员的专业性，可以将监管事项进行分类，分为一般事项和技术事项。一般事项对监管人员无要求，可以随机抽取；而针对专业的技术事项，则需要建立技术专家库，并且要依据8类特种设备的特点，分别建立监管人员数据库，如锅炉监管人员数据库、电梯监管人员数据库等，具体框架如图10所示。由图10可知，在随机抽查对象中首先考虑企业的风险，而依据企业对检查中和检查结果的回应性，对抽查概率进行调整，以保障整个体系的动态性和科学性，具体实施方案包括 “一单、一表、两库、一细则”。

图10 “双随机、一公开”模式优化框架

5.3 基于区块链的特种设备安全智慧监管系统实现

智能合约是指一种具有自我执行、自我验证功能的计算机协议。其核心思想是将第三方信任转化为计算机协议，区块链的去中心化特性为智能合约的发展提供了土壤。基于区块链的智能合约是将合约存储在区块链上，合约经用户调用就会被加载到沙箱环境来执行，合约执行结果经验证有效后形成新区块。

结合特种设备安全监管的需求，基于区块链的特种设备安全智慧监管系统的设计思路是：①不同的节点被赋予不同的权限，各联盟成员需要授权接入系统；②在监管系统中部署监管智能合约；③监管智能合约通过监管信息的验证、监管结果的判定及奖惩措施的管理来管理并记录监管过程中的信息。

在特种设备安全智慧治理系统中，监管机构将监管计划发送到监管智能合约账户中，监管智能合约对监管事项清单、企业数量等信息进行验证，进而形成被监管企业清单，清单上包括监管事项及相匹配的监管人员，清单形成原理是首先基于监管计划中的监管数量、企业风险水平和监管概率，随机抽取出被监管企业，进而基于被监管企业的风险，在人员库中匹配相应的监管人员 (通过经验、专业、职称等)，确定出与企业风险相匹配的监管人员，且依据回避原则，对相关人员进行回避；清单形成后将监管信息发送给监管人员，监管人员按照监管要求进行现场监管，监管结果数据发送到监管智能合约账户，经被监管企业验证确认后，由监管智能合约形成新的区块，工作流程如图11所示。 由图11可知，特种设备安全智慧监管系统可实现智慧监管和数据共享两方面的功能。其主体是基于联盟区块链技术的监管链，各监管机构通过监管链及部署在监管链上的监管的智能合约进行监管和数据共享，从而提高特种设备安全治理中的监管效率和效果，实现透明监管、科学监管。

图11 基于区块链的特种设备安全智慧监管系统