CN111159287A - 基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，包括：建立区块链网络，使不同的企业加入到区块链网络中；对于企业车间内部，操作员通过MES系统下达生产指令，其中的信息储存到本地数据库中，同时将生产指令等相关信息进行Hash处理后通过区块链保存；在设备生产过程中产生的生产数据一方面利用PLC中的中间层进行本地存储，另一方面进行Hash处理后上链保存；企业通过比对区块链上的Hash值和要进行验证数据的Hash值即可判定数据是否真实可靠；而跨企业合作过程中，合作方企业也可以通过区块链中的Hash值验证对方企业生产数据的真实性。本申请通过区块链来保证生产制造数据真实性，也在保证数据安全性的同时实现了企业的协作，打破了信息屏障。
Description
技术领域
本申请涉及区块链及工业生产技术领域，具体涉及一种基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法。
背景技术
制造的数字化、网络化、智能化是中国制造业发展的趋势，推进生产过程智能化已经成为目前智能制造的一个重要目标。逐渐激烈的市场竞争使得制造企业必须能够拥有很强的能力能够快速适应越来越个性化需求的市场，具有积极响应市场的能力。
在竞争激烈的市场能够做到产品数据的真实和可靠尤为重要，近几年，制造企业生产数据失真及质量管控问题频发，企业编造生产记录和产品检验记录，且存在着随意变更工艺参数和设备；列如，16年安徽艾珂尔制药被曝擅自改变生产工艺，编造批生产记录，17年，日本第三大钢铁企业神户制钢大规模造假被曝光，篡改产品数据、以次充好的丑闻等。生产数据造假带来的影响是及其恶劣的，也会使得与造假企业相关的合作企业产生损失，造成的损失是一系列的，如何通过技术手段来防止生产数据的造假变得尤为重要。
现有的生产制造数据通过制造执行系统(Manufacturing Execution System，MES系统)来进行生产指令的下达和对制造数据的收集，作为制造信息化的重要环节，MES系统的意义不言而喻，然而系统仍然存在着一些问题：
1.MES系统的运行操作人员的操作指令存在着容易被修改，致使出现生产事故后无法通过生产指令来进行查询，发生生产事故难以追责。2.MES系统的数据由企业进行管理，储存在传统的数据库中，例如Mysql，Oracle等数据库，数据很容易被篡改，从而导致一系列问题。3.因为MES系统作为企业内部的系统，会使得生产制造数据对于其他企业的不可见，致使制造企业间的信任度低，导致生产协作成本偏高。4.若生产的最终产品出现质量问题，而生产的产品由多个企业共同完成，不同企业的生产数据的对外具有不透明性，因而致使产品的问题难以进行追溯。5.企业现有的很多系统都以底层的生产制造数据为基础来进行的，如MRP，ERP系统等，生产制造数据出现造假等问题，之后的基于数据的分析将变得毫无意义。6.企业间对于生产数据所建立的模型不一致，突破企业间的信息壁垒、如何做到在保证企业隐私的同时实现企业间信息的真实性是一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，用区块链的方式来解决当前制造企业面临的生产数据造假和企业间协作困难的问题。
为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：
一种基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，包括：
建立区块链网络，并使不同的企业加入到区块链网络中；当企业均加入到区块链网络中之后，对于企业车间内部：
操作员通过MES系统下达生产指令，生产指令中的信息储存到本地数据库中，同时将生产指令下传至PLC控制器，通过PLC控制器控制设备执行相应的操作；与此同时，将MES系统下达生产指令、操作时间和操作员的信息进行Hash运算得到一个Hash值，将这个Hash值上传至企业在区块链网络中所拥有的节点上，并通过节点广播至区块链网络的其他节点，从而将Hash值分布式储存在各个节点；
PLC控制器控制设备进行生产的过程中，设备产生的生产数据实时上传至PLC控制器中；其中，在PLC控制器中建立一个中间层，中间层一方面用于将上传至PLC控制器中的生产数据保存至本地数据库中进行存储，另一方面对所述生产数据进行Hash运算，并将得到的Hash值上传至企业在区块链网络中所拥有的节点上，并通过节点进行广播至区块链网络的其他节点，然后将中间层中的数据删除；
当企业验证数据真实性时，选择本地数据库中需要验证的生产指令或者生产数据，将要验证的指令或数据进行Hash计算，将得到的Hash值与区块链上的值进行匹配，若存在一样的数据则表明验证的数据是真实可靠的，若没有，则证明本地数据库中相应指令或数据并非真实有效的。
进一步地，当企业均加入到区块链网络中之后，对于企业之间的合作：
当跨企业合作时，由制造方企业从本地数据库中提取出将自己的生产数据提供给同属于一个区块链网络的需求方企业，需求方企业将拿到的数据进行Hash计算，将得到的Hash值与区块链网络上的Hash值进行比较，若是存在相同的，则证明数据真实有效，制造方企业的产品制造信息能够得以保证，否则数据并非真实可靠的。
进一步地，所述的企业以设备、车间或主机作为节点的方式加入区块链网络中。
本申请具有以下技术特点：
1.针对制造数据不真实的问题，本申请将区块链技术与企业的MES系统相结合，构建一个单个设备为节点，节点与节点间共同构成一个区块链网络，运用区块链来记录企业下达的生产指令和生产设备的制造数据，通过区块链来保证生产制造数据真实性。
2.生产制造过程中的具体数据只储存在企业本地的数据库，对外是不可见的，能够保证制造企业数据的隐私，制造数据相关的信息又被Hash储存保证了制造数据被篡改，也在保证数据安全性的同时实现了企业的协作，打破了信息屏障。
附图说明
图1为本申请应用过程的结构流程示意图。
具体实施方式
由于区块链具有可追溯、防篡改、去中心化等特点，因此利用区块链技术来解决制造企业面临的数据造假和企业间的协作问题是一种行之有效的手段。本申请将区块链技术与企业的MES系统相结合，构建一个单个设备为节点，节点与节点间共同构成一个区块链网络，运用区块链来记录企业下达的生产指令和生产设备的制造数据，通过区块链来保证生产制造数据真实性，同时解决企业间协作的难题，增强制造企业间的信任。如图1所示，本申请提供的一种基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，包括以下步骤：
企业的生产系统根据层次由下而上，可以分为制造企业车间内，制造企业之间。作为解决企业制造数据真实性的基础，做到制造企业车间内的数据真实性是首要的。本方案首先建立区块链网络，并使不同的企业以设备、车间或主机作为节点的方式加入到区块链网络中；其中设备、车间的生产数据可通过区块链进行保存，而主机则可以作为节点进行数据存储或者进行信息的查询等。当企业均加入到区块链网络中之后：
1.对于企业车间内部
1.1操作员通过MES系统下达生产指令，生产指令中的信息储存到本地数据库中，同时将生产指令下传至PLC控制器，通过PLC控制器控制设备执行相应的操作；与此同时，将MES系统下达生产指令、操作时间和操作员的信息(姓名、工号等)进行Hash运算得到一个Hash值，将这个Hash值上传至企业在区块链网络中所拥有的节点上，并通过节点广播至区块链网络的其他节点，从而将Hash值分布式储存在各个节点。
1.2 PLC控制器控制设备进行生产的过程中，设备产生的生产数据实时上传至PLC控制器中；其中，在PLC控制器中建立一个中间层，中间层一方面用于将上传至PLC控制器中的生产数据保存至本地数据库中进行存储，另一方面对所述生产数据进行Hash运算，并将得到的Hash值上传至企业在区块链网络中所拥有的节点上，并通过节点进行广播至区块链网络的其他节点之上，使得生产数据的Hash值分布式存储于区块链网络的各个节点上，然后将中间层中的数据删除。
1.3当企业验证数据真实性时，选择本地数据库中需要验证的生产指令或者生产数据，将要验证的指令或数据进行Hash计算，将得到的Hash值与区块链上的值进行匹配，若存在一样的数据则表明验证的数据是真实可靠的，若没有，则证明本地数据库中相应指令或数据并非真实有效的。
2.对于企业之间的合作
当跨企业合作时，由制造方企业从本地数据库中提取出将自己的生产数据提供给同属于一个区块链网络的需求方企业，需求方企业将拿到的数据进行Hash计算，将得到的Hash值与区块链网络上的Hash值进行比较，若是存在相同的，则证明数据真实有效，制造方企业的产品制造信息能够得以保证，否则数据并非真实可靠的。
制造的具体数据只储存在企业本地的数据库，对外是不可见的，能够保证制造企业数据的隐私，制造数据相关的信息又被Hash储存保证了制造数据被篡改，同时也在保证数据安全性的同时实现了企业的协作，打破了信息屏障；制造数据的追溯通过将本地的Hash值与区块链网络中Hash值相比较，用于实现生产数据的追溯。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，其特征在于，包括：
建立区块链网络，并使不同的企业加入到区块链网络中；对于企业车间内部：
操作员通过MES系统下达生产指令，生产指令中的信息储存到本地数据库中，同时将生产指令下传至PLC控制器，通过PLC控制器控制设备执行相应的操作；与此同时，将MES系统下达生产指令、操作时间和操作员的信息进行Hash运算得到一个Hash值，将这个Hash值上传至企业在区块链网络中所拥有的节点上，并通过节点广播至区块链网络的其他节点，从而将Hash值分布式储存在各个节点；
PLC控制器控制设备进行生产的过程中，设备产生的生产数据实时上传至PLC控制器中；其中，在PLC控制器中建立一个中间层，中间层一方面用于将上传至PLC控制器中的生产数据保存至本地数据库中进行存储，另一方面对所述生产数据进行Hash运算，并将得到的Hash值上传至企业在区块链网络中所拥有的节点上，并通过节点进行广播至区块链网络的其他节点，然后将中间层中的数据删除；
当企业验证数据真实性时，选择本地数据库中需要验证的生产指令或者生产数据，将要验证的指令或数据进行Hash计算，将得到的Hash值与区块链上的值进行匹配，若存在一样的数据则表明验证的数据是真实可靠的，若没有，则证明本地数据库中相应指令或数据并非真实有效的。
2.根据权利要求1所述的基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，其特征在于，当企业均加入到区块链网络中之后，对于企业之间的合作：
当跨企业合作时，由制造方企业从本地数据库中提取出将自己的生产数据提供给同属于一个区块链网络的需求方企业，需求方企业将拿到的数据进行Hash计算，将得到的Hash值与区块链网络上的Hash值进行比较，若是存在相同的，则证明数据真实有效，制造方企业的产品制造信息能够得以保证，否则数据并非真实可靠的。
3.根据权利要求1所述的基于区块链保障的生产数据追溯及防篡改方法，其特征在于，所述的企业以设备、车间或主机作为节点的方式加入区块链网络中。
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