針對中心化管理平臺不再適用一些產消者圍繞新興的開放式和開源式產品形成的自組織社群化製造網路的問題，提出了基於區塊鏈技術的製造社群去中心化構建方法；分析了面向製造社群的區塊鏈配置與執行方法，包括分散式節點共識演算法、智慧合約、多形態構型以及社群動態演化等；開發了一個基於Ethereum區塊鏈技術的產消者自組織社群分散式應用原型，並驗證了方法的可行性。新興的開放式和開源式產品(如 RepRap開源3D印表機)的製造網路往往是由地位均等的產消者(一般為小微企業)自組織而成。 由 於智慧財產權、資料保密及信用機制等原因，一些中心化的管理平臺不再適用這種組織模式。當前自組織模式下的服務交易往往是透過在市場自然調解作用下的線下點對點直接互動的方式進行，缺少一些輔助方法和工具。當前新的製造模式概念也依賴於中心化平臺、伺服器系統與統一管控模型。傳統網路化製造模型出現以問題的根本原因在於其互聯與組織一般都停留在應用層表面， 而僅僅是借鑑社交媒介等資訊互聯方式不能改變底 層裝置互聯和製造邏輯根本。針對傳統點對點方案的安全與信任機制問題， 區塊鏈技術在網路節點之間建立一種相互共享的分散式數字賬簿(Decentralized Shared Ledger)來記錄交 互。區塊鏈技術在分散式系統中實現了基於去中心化信用的點對點交易、協調與協作，從而為中心化平臺普遍存在的高成本、低效率和資料儲存不安全等問題提供瞭解決方案。採用區塊鏈技術模型來構造社群化製造模式下的小微企業自組織結構，這個模型的重建不是僅在應用層面， 而是從底層企業互聯與組織邏輯展開；從而使得分散式的小微企業可以去中心化互聯，避免因一個服務節點的失效而破壞大規模製造網路的執行。1. 相關研究進展

區塊鏈是透過分散式儲存的記憶和感知，支援分散式節點動態協作完成複雜的任務，具有典型的自組織性和自適應性。在區塊鏈上建造智慧合約可以實現以共識為基礎的交易協議；去中心化是區塊鏈理論的核心價值所在。區塊鏈是分散式社會系統的自然建模，為社群化製造提供了一套行之有效的去中心化的數 據結構、互動機制和計算正規化。將區塊鏈與自治的智慧合約引入到社群自組織中，可透過線上線下互動和調諧，實現去中心化的決策協同最佳化。製造社群中開放式協同產品開發的實質是以滿足個性化需求為目標的一種群體決策過程；在該過 程中，產消者按照社群共識以製造服務的方式交換供需，最終形成個性化產品。當前產消者在Cyber層面缺乏輔助決策方法，大多社 群存在於以網際網路為基礎的各個社交媒介中，缺少直接支撐工具來明確、維持、進化群體規範與共識，因此本文引入了區塊鏈模型到社群化製造自組織過程中，在此環境基礎上如何設計共識演算法和智慧合約以支援製造社群進行有效的利益協調是一個本文 所關注的問題。2. 基於區塊鏈的自組織社群構建邏輯本文提出了基於區塊鏈技術的製造服務自組織邏輯：裝備被企業以服務節點的形式在一個製造服務區塊鏈網路中註冊，它們在服務需求 被匹配後透過為產消者提供服務力來獲得收入；產消者透過區塊鏈支付虛擬幣，虛擬幣可以透過交易平臺進行市場化交易。

區塊鏈技術解決了不同企業間的利益衝突，它提供了一個合約標準，讓每個企業有平等的權益，透過建立動態的社群將傳統的序列生產方式轉變為並行的自組織模式，從而有效地實現了製造資源整合效率的提升。基於區塊鏈技術的製造服務應用前提條件是形成共識的製造服務力計算與交易體系。基於區塊鏈技術的服務自組織包括有兩個層 次：一是資料登記，區塊鏈具有可信、可追溯的特點， 因此可作為可靠的分散式資料庫來記錄各種製造服 務全生命週期過程資訊；二是製造服務自組織， 區塊鏈技術提供靈活的指令碼程式碼系統，支援使用者在區塊 鏈的應用層構建滿足不同需求的分散式應用 (Decentralized APP，DAPP)來輔助支援小微企業自組 織過程中的資訊釋出，供需匹配，交易與信用評估等活動。3. 面向社群的區塊鏈基礎模型配置面向小微企業自組織製造服務社群的區塊鏈基礎架構模型由資料區塊層、網路共識層、 合約激勵層和分佈應用層組成。3.1 資料區塊層封裝了資料區塊以及資料加密和時間戳等技術。資料層作為區塊鏈底層虛擬機器承擔資料表示與加密功能，以支援上層的資料傳播和資料驗證功能。3.2 網路共識層包括分散式組網、資料傳播、資料驗證以及封裝網路的共識演算法等。

3.3 合約激勵層包括經濟激勵的製造服務需求發 布、匹配與交易機制及其各類智慧合約指令碼和演算法。3.4 分佈應用層封裝了區塊鏈的各種可程式設計製造服 務應用場景和案例，包括需求釋出、服務力評估、供需匹配、服務交易等。4. 面向企業自組織服務社群的區塊鏈執行方法關鍵問題是建立經濟激勵的統一協議，匯聚大規模的小微企業節點參與並形成對區塊鏈歷史的穩定共識。4.1 分散式節點共識演算法區塊鏈共識過程本質上是一個製造服務的任務眾包過程，需設計合理的激勵相容的製造服務交易共識機制，使得去中心化的自利節點能夠主動參與提供製造服務，使區塊鏈穩定執行。

4.2 智慧合約與自動化指令碼智慧合約是實現可程式設計、可自動生效的嵌入式程式化合約協議。所有加入的小微企業節點就製造 服務合約內容和違約責任達成一致，以智慧合約的形式部署在區塊鏈上，可不依賴任何中心機構自動代表各簽署方執行合約。5. 基於區塊鏈技術的多形態製造服務社群構型與動態演化5.1 基於區塊鏈技術的多形態製造服務社群構型根據實際應用場景和需求，基於區塊鏈技術的企業自組織製造服務社群可分為3種應用構型模式， 即公共服務區塊鏈(Public Service Blockchain)、共同體服務區塊鏈(Consortium Service Blockchain)和私有服務區塊鏈(Private Service Blockchain)。5.1.1 公共服務區塊鏈

公共服務區塊鏈是完全去中心化的區塊鏈，由加密數字經濟維護安全，由基於PoW貢獻的經濟激勵驅動執行，分散式系統的任何節點均可參與鏈上製造服務交易共識過程。5.1.2 共同體服務區塊鏈共同體服務區塊鏈是部分去中心化或多中心化的區塊鏈，適用於多個實體如園區或集團構成的組 織或聯盟，其共識過程受到預定義的一組節點控制， 生成區塊需要獲得預選的共識小微企業節點中的一 定數量以上的節點確認。5.1.3 私有服務區塊鏈私有服務區塊鏈則是完全中心化的區塊鏈，適用於企業的內部資料管理等，其寫入許可權由中心機構控制，而讀取許可權可視需求有選擇性地對外開放。因為規則柔性大、效率高、許可權保護容易實現，私有區塊鏈更適合單個企業內部所用。其中，由於去中心化程度不同，共同體 、服務區塊鏈和私有服務區塊鏈可能不完全符合區塊鏈執行模型，因此不需要設計經濟激勵。

5.2 製造服務社群動態演化製造服務社群的創成是一個動態演化的過程。社群化製造透過產品大規模個性化需求驅動的社群組織整合產消者的製造能力與服務以建立個性化的產品。產品的開發需要經過一群產消者的協作， 並涉及到一系列的製造服務的協調。5.2.1 製造服務社群的創成與動態演變過程。它包括5個階段，即資源社群、價值社群、共 信社群、合作社群和利益社群。5.2.2 製造服務社群的特點1.產品製造驅動的專長互補的產消者聚合和製造資源最佳化配置；2.以產品製造過程自組織，隨著產品的生命週期產生和消亡；3.製造服務社群的總體演化趨勢是經濟利益驅動的成員群體公共信任的增強。社群在自適應發展的過程中最終達到一個產業鏈共識，在區塊鏈技術的支撐下，最終形成一個自組織生產協作的生態系統。6. 基於Ethereum區塊鏈技術的企業自組織製造服務社群構建

示例性地構建一個面向社群化製造企業自組織服務社群的分散式應用(Decentr- alized APPlication，DAPP)。在基礎Ethereum環境層，採用基於Python語言實現所有Ethereum節點 Internet網路互動。智慧合約的編寫語言選用流行且穩定的Solidity語言，可用於支援小微企業群進行製造服務社群自組織。智慧合約的自動化和可程式設計特性使其可封裝分散式區塊鏈系統中各制 造服務節點的互動與交易行為，成為基於區塊鏈 的企業自組織製造服務社群中的軟體代理，支撐各類分散式人工智慧系統應用，使得基於區塊鏈技術構建各類去中心化應用DAPP和去中心化自組織成為可能。智慧合約執行過程的第一步是服務供需匹配的協議定義， 第二步是服務交易的確認規則定義，在前兩步的智慧合約層次的製造服務交易共識達成的基礎上，下一步就是基於智慧合約的去中心化的應用程式DAPP的開發。7. 結論本文采用的區塊鏈技術是實現社群化製造自組織模式的基礎架構之一，它能夠將分散式和去中心化資源與需求帶給製造服務社群中的每個參與的小微企業。去中心化的區塊鏈可幫助小微企業群開展製造服務，將剩餘的製造服務能力進行計量併發布到Ethereum區塊鏈。這個過程使製造服務能力在社群範圍內共享，提高了整體利用率的同時也給產消者創造了價值。當前，區塊鏈應用與製造服務社群自組織亟需解決的問題是：當前現存的各類智慧合約及其應用的本質邏輯仍是根據預定義製造服務場景的條件響應規則，能夠滿足目前製造服務自動化交易和製造服務資料處理的需求。未來的智慧合約應具備根據製造服務互動和交易上下文的認知和自主決策功能，從而實現由自動化合約向真正的智慧合約轉變。作者：冷傑武，江平宇，劉加軍，陳慶新，劉 強選自：廣東工業大學學報 Vol.34 No.5 2017 年 9 月