一种基于区块链的服务型制造资源匹配方法及系统

1.本发明属于智能制造技术领域，具体地说，是涉及一种用于服务型制造的资源匹配方法及系统。


背景技术：

2.服务型制造(service-embedded manufacturing)，是指企业为了实现制造价值链中各利益相关者的价值增值，通过产品和服务的融合、客户全程参与、企业相互提供生产性服务和服务性生产，实现分散化制造资源的整合和各自核心竞争力的高度协同，达到高效创新的一种制造模式。服务型制造强调以用户的个性化需求为核心，通过整合不同企业之间的生产和服务，实现企业间高效的协同，共同为顾客提供覆盖产品全生命周期的制造服务和产品。
3.目前，在服务型制造供需匹配平台中普遍存在平台公信力不足，用户交易对象难以信任等信任方面的问题。企业之间需要通过作为第三方中介组织的制造服务平台交互信息，企业用户会面临数据泄露、交易对象不可靠等方面的风险。平台也缺乏有效技术手段来保证用户使用的数据的真实性和完整性，并且制造服务平台的中心化管理模式也会带来平台安全性、可靠性方面的问题，这些问题都会令用户对平台产生质疑。同时，企业之间进行供需匹配并能够达成合作共识的关键是企业对合作对象有充分地了解并能够给予信任。区块链的高效、安全、可信的特性与其需求高度吻合，区块链技术的发展为这些需求匹配问题提供了新的解决思路，架设于区块链之上的资源智能匹配和调度，也能够在满足预先设置的条件下，安全、高效地得到令需求方满意的结果。
4.同时，大多数的服务型制造平台的底层系统架构依然是集中式的框架体系。在该框架下，其最大特点是系统中的决策依赖于少量的节点，因此，其本质上无法避免单点故障。目前，主要通过冗余备份解决单点故障问题，但是需要付出昂贵的维护成本，并且无法从根本上解决单点故障。除此之外，系统中少数节点掌握过多的权限，容易成为黑客攻击的目标，存在保密数据泄露的风险。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于区块链的服务型制造资源匹配方法，以解决区块链下的服务型制造资源匹配问题，进而增强服务型制造系统内的各参与主体之间的信任度，提高资质服务资源的匹配和调度效率。
6.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.在一个方面，本发明提出了一种基于区块链的服务型制造资源匹配方法，包括：
8.建立基于区块链的供需匹配平台，所述区块链采用基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制，为所有上链的制造服务商和资源供应商赋予信誉积分；
9.接收制造服务任务；
10.将接收到的制造服务任务分解成若干个子任务，每一个子任务可由单个制造服务
商完成；
11.从信誉积分靠前的制造服务商和资源供应商中分别筛选出一部分，对应放入备选制造服务池和备选资源池；
12.从所述备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配；
13.从所述备选资源池中挑选资源供应商与任务匹配成功的制造服务商进行资源匹配；
14.匹配成功后，转入制造服务任务执行阶段。
15.在本技术的一些实施例中，可以配置所述基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制包括以下过程：
16.按照信誉积分从高到低的顺序，对区块链中的制造服务商和资源供应商进行企业节点分级，形成三个集群，分别为：可信节点集群、普通节点集群、可疑节点集群；
17.从可信节点集群中选取一个企业节点作为主节点，对申请上链的企业节点进行响应；
18.让可信节点集群和普通节点集群中的企业节点参与共识，可疑节点集群中的企业节点只备份共识结果；
19.利用拜占庭容错共识算法，生成共识结果；
20.每轮共识结束后，利用服务质量积分模型对各个企业节点的服务质量积分进行重新计算，以更新各个企业节点的信誉积分。
21.在本技术的一些实施例中，对于进入备选制造服务池的制造服务商和进入备选资源池的资源供应商优选从可信节点集群和普通节点集群中选取，以提高系统内各参与主体之间的信任度以及制造服务任务顺利完成的成功率。
22.在本技术的一些实施例中，可以将所述服务质量积分模型配置为：
[0023][0024]
其中，分别表示第i个企业节点在t轮共识的服务质量积分、静态积分、动态积分；δ
t
为时间偏重影响因子，δ
t
的取值范围为(0,1)。
[0025]
在本技术的一些实施例中，可以将所述静态积分的表达式配置为：
[0026][0027]
其中，分别表示第i个企业节点的cpu内核数、内存容量、硬盘容量、抵押金额；分别表示第j项指标中的最大值和最小值；wj表示第j项指标的权重；n为参与共识的企业节点总数。
[0028]
在本技术的一些实施例中，可以将所述动态积分的表达式配置为：
[0029][0030]
其中，分别表示第i个企业节点的节点活跃度积分、节点贡献度积分；分别表示第i个企业节点的节点活跃度积分、节点贡献度积分；分别表示第j项指标中的最大值和最小值；wj表示第j项指标的权重。
[0031]
在本技术的一些实施例中，可以将所述节点活跃度积分的计算公式配置为：
[0032][0033]
其中，hi、hi分别表示第i个企业节点的实际通信量、期望通信量；α1、α2用于调整积分的增长幅度，并设置α1＜α2；α3、α4用于控制对企业节点的惩罚程度，并设置α3＞α4；
[0034]
在本技术的一些实施例中，可以将所述节点贡献度积分的计算公式配置为：
[0035][0036]
其中，nf为做出错误共识行为的数量；n
t
为做出正确共识行为的数量；ia(nf)和ib(nf)为示性函数，且当nf≠0时，ia(n
t
)＝0，ib(nf)＝1；当nf＝0时，ia(n
t
)＝1，ib(nf)＝0；α5为偏重系数，且α5∈[0,1]；α6、α7分别为奖励系数和惩罚系数。
[0037]
在本技术的一些实施例中，为了激励不同层企业节点参数共识的积极性，可以设置积分奖惩机制，例如：可以在每轮共识结束后，对拜占庭节点进行惩罚，扣除部分信誉积分；若本轮共识成功，则对非拜占庭节点进行奖励，增加信誉积分；此外，为了优化系统环境，提升用户对平台的信任度，可以将长期处于可疑节点集群的企业节点或者多次成为拜占庭节点的企业节点标记为恶意节点，并在每轮共识结束后，从区块链中清除恶意节点，消除恶意节点对系统环境造成的影响。
[0038]
在本技术的一些实施例中，可以在每一轮共识中执行以下奖惩机制：
[0039]
若主节点没有响应，则扣除主节点e个信誉积分；
[0040]
对参与共识的拜占庭节点扣除0.5e个信誉积分；
[0041]
对可疑节点集群中没有备份共识结果的企业节点和拜占庭节点扣除0.2e个信誉积分；
[0042]
在每轮共识成功执行后，对主节点奖励f个信誉积分，对可信节点集群、普通节点集群、可疑节点集群中的非拜占庭节点分别奖励0.4f、0.2f、0.05f个信誉积分；
[0043]
其中，α8为主节点惩罚系数；α9为主节点奖励系数。
[0044]
在另一个方面，本发明还提出了一种基于区块链的服务型制造资源匹配系统，包括：
[0045]
前置消费者交互模块，其用于与消费者交互，确定制造服务任务；
[0046]
服务型制造资源匹配分解模块，其用于将所述制造服务任务分解成若干个子任务，每一个子任务可由单个制造服务商完成；根据信誉积分，筛选出一部分制造服务商和资源供应商，分别放入备选制造服务池和备选资源池；
[0047]
基于区块链的供需匹配平台，其包括供需匹配链和区块链；其中，所述供需匹配链用于从所述备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配，从所述备选资源池中挑选资源供应商与任务匹配成功的制造服务商进行资源匹配；所述区块链采用基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制，为系统中的所有制造服务商和资源供应商赋予信誉积分；
[0048]
后置企业交互模块，其用于将请求加入系统的企业用户的信息广播到区块链中进行共识，并将共识成功的企业用户的资源信息或制造服务信息广播到所述供需匹配链。
[0049]
在本技术的一些实施例中，可以配置所述前置消费者交互模块在与消费者交互时，首先向消费者展示成功案例的产品，供消费者订购；若成功案例的产品不满足消费者需求，则接收消费者提交的产品需求，确定制造服务任务。
[0050]
在本技术的一些实施例中，为了提高共识的成功率和可信度，可以按照服务类型配置多种类型的区块链，例如研发链、供应链、制造链、物流链、销售链、售后链，所述后置企业交互模块将请求加入系统的企业用户的信息广播到其所属的区块链中，由同类型的企业用户对其进行共识，这样可以提高共识结果的准确度。
[0051]
在本技术的一些实施例中，还可以在服务型制造资源匹配系统中配置产品服务模块、监管与权限管理模块；其中，所述产品服务模块用于在产品制造完成后，为用户提供运输、销售、售后等服务；所述监管与权限管理模块用于对产品从研发设计到销售、售后进行全流程监督，并对准入企业用户进行审核与权限管理。
[0052]
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果主要体现在：
[0053]
(1)针对传统架构下服务型制造供需匹配平台普遍存在的平台公信力不足、用户交易对象难以信任、信息孤岛等问题，本发明利用区块链可追溯、去中心化、不可篡改的特性，结合服务型制造的业务信息，提出基于区块链的服务型制造资源匹配框架，将区块链技术作为一种建立供需方信任桥梁的有效工具，确保数据真实可靠和平台安全，解决了系统各环节内参与企业之间的信任问题。
[0054]
(2)将共识算法作为区块链的核心，直接影响区块链的性能，但目前使用的拜占庭容错共识算法(pbft)存在通信复杂度过高、共识效率低的问题。考虑到服务型制造的整个过程中参与主体众多、信息交互频繁的特点，本发明提出构建基于服务质量积分的pbft改进方案，同时将共识机制驱动的全网公开透明、共同认可的信誉积分作为企业评价的一项指标，用于对制造服务和制造资源进行初步筛选，相比于传统架构下人为构建的企业信用积分更具有可信度，通过减少参与共识的企业节点的数量，可以提高共识效率。
[0055]
(3)在基于区块链搭建的服务型制造系统上，针对传统架构下存在供求双方信息不对称、不透明，信息更新不及时等导致的需求匹配困难等问题，本发明将资源调度机制应用于供需匹配链，自动执行任务匹配和资源匹配，提高了资源调度效率。
[0056]
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
[0057]
图1为本发明所提出的基于区块链的服务型制造资源匹配系统的一种实施例的整体架构图；
[0058]
图2为企业用户的上链流程图；
[0059]
图3为制造服务信息和制造资源信息的发布流程图；
[0060]
图4为企业节点的信誉积分的统计流程图；
[0061]
图5为消费者产品定制过程流程图；
[0062]
图6为服务型制造资源匹配流程图。
具体实施方式
[0063]
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
[0064]
本发明为实现服务型制造资源匹配，首先，将区块链与服务型制造业务结合，提出基于区块链的服务型制造资源匹配系统；其次，通过改进共识机制，建立可信的服务质量积分模型，不但可以提高区块链的共识效率，还可以为资源匹配中筛选合适的企业提供参考；最后，在基于区块链的服务型制造资源匹配系统上，利用共识机制驱动的服务质量积分模型计算企业用户的信誉积分，筛选可信的制造服务商和资源供应商，完成服务型制造资源的自动匹配和调度。
[0065]
下面结合图1，首先对本实施例的服务型制造资源匹配系统的整体架构进行具体阐述。
[0066]
本实施例的服务型制造资源匹配系统主要包括前置消费者交互模块、基于区块链的供需匹配平台、后置企业交互模块、服务型制造资源匹配分解模块、产品服务模块、监管与权限管理模块等组成部分。
[0067]
其中，前置消费者交互模块是服务型制造资源匹配系统中负责与消费者进行交互的模块，可以为消费者展示成功案例的产品。消费者可以选择满意的产品进行订购，也可以通过提交产品需求，通过与研发设计部门的人员进行不断地交流，确定最终的订购产品。消费者也可以查看订购产品的全周期开源数据，各个阶段流程的相关数据会随着的产品环节的流通逐步呈现，以实现可信溯源。
[0068]
基于区块链的供需匹配平台，其用于对请求上链的新企业用户进行评估和准入，并实现制造服务及资源的自动匹配，主要包括区块链和供需匹配链两部分。
[0069]
区块链就是一个又一个区块组成的链条。每一个区块中保存了一定的信息，它们按照各自产生的时间顺序连接成链条。这个链条被保存在所有的服务器中，只要整个系统中有一台服务器可以工作，整条区块链就是安全的。这些服务器在区块链系统中被称为节点，它们为整个区块链系统提供存储空间和算力支持。如果要修改区块链中的信息，必须征得半数以上节点的同意并修改所有节点中的信息，而这些节点通常掌握在不同的主体手中，因此篡改区块链中的信息是一件极其困难的事。相比于传统的网络，区块链具有两大核心特点：一是数据难以篡改、二是去中心化。基于这两个特点，区块链所记录的信息更加真实可靠，可以帮助解决人们互不信任的问题，避免了中心化组织带来的权力集中问题。
[0070]
为了解决区块链所存在的通信复杂度高、共识效率低的问题，本实施例的区块链采用基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制，为系统中所有上链的制造服务商和资源供应商赋予信誉积分。
[0071]
考虑到制造服务商所提供的服务类型不同，本实施例优选在区块链中根据企业用户的服务类型形成多种类型的区块链，例如包括但不限于研发链、供应链、制造链、物流链、销售链、售后链等。
[0072]
供需匹配链是一种用于将消费者的需求与供应商提供的制造服务进行自动匹配的模块。本实施例的供需匹配链，主要用于从备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配，从备选资源池中挑选资源供应商与任务匹配成功的制造服务商进行资源匹配。
[0073]
后置企业交互模块是企业用户加入服务型制造资源匹配系统、进行相关企业信息
维护(包括基本企业信息的添加、修改、查询等)、企业资源发布与查询、企业制造服务发布与查询等操作的模块单元。后置企业交互模块将申请加入系统的企业用户的信息广播到区块链中进行共识，并将共识成功的企业用户的资源信息或制造服务信息广播到供需匹配链，以用于任务和资源的匹配。
[0074]
申请加入系统的企业用户可以是研发设计部门、资源供应商、制造服务商、物流商、销售商、售后商等不同服务类型的企业。后置企业交互模块根据请求加入系统的企业用户的服务类型，将企业信息广播到其所属服务类型的区块链中进行共识。例如，对于研发设计部门，可以召集研发链中的企业对请求上链的企业用户进行共识；对于资源供应商，可以召集供应链中的企业对请求上链的企业用户进行共识；对于制造服务商，可以召集制造链中的企业对请求上链的企业用户进行共识；以此类推。利用同属类型的在链企业对请求上链的新用户进行共识，可以提高共识结果的准确度。
[0075]
服务型制造资源匹配分解模块主要读取前置消费者交互模块中的研发设计部门上传的制造服务任务，并将整个制造服务任务分解成若干个子任务，单个子任务可由某个制造服务商独立完成。然后，根据企业用户的信誉积分，从可以满足制造服务任务需求的制造服务商和资源制造商中筛选出一定比例信誉企业，分别放入备选制造服务池和备选资源池，以提供给供需匹配链，进行任务匹配和资源匹配。制造服务商如果持有满足制造任务的制造原材料/人员/服务资源，则无需为该制造服务商匹配资源供应商；否则，需要为制造服务商匹配资源供应商，以采购资源。
[0076]
当产品从设计到制造全流程全执行完成后，可以通过服务型制造资源匹配分解模块追溯产品的制造过程，每个环节的制造与资源供应都有可信的记录，实现了从设计到制造的全流程溯源。
[0077]
产品服务模块主要是在产品制造完成后为用户提供运输、销售、售后的功能，并可提供产品从运输到售后的全流程跟踪服务。
[0078]
监管与权限管理模块主要是监管机构和由部分优质的企业组成的监管联盟实现对产品从研发设计到销售、售后的全流程监督，可以查看各环节的信息，监督各环节的执行。同时，有企业准入审核与权限管理的功能。
[0079]
下面基于本实施例的服务型制造资源匹配系统的具体架构，对企业用户的上链流程、信誉积分的统计过程以及订购产品的资源匹配流程进行详细阐述。
[0080]
一、企业用户的上链流程
[0081]
服务型制造中参与的企业主要分为研发设计部门、资源供应商、制造服务商、物流商、销售商、售后商，各企业通过后置企业交互模块上传企业的相关信息并分别广播到研发链、供应链、制造链、物流链、销售链、售后链。
[0082]
如图2所示，申请上链的企业用户，首先需要经由其所属区块链中作为主节点的企业进行企业信息校验无问题后，才允许将该企业用户的信息写入系统并进行全网广播。然后，启动共识机制，让所属区块链中的其它企业节点参与共识；若共识成功，则允许该企业用户上链，否则，上链失败。
[0083]
在链的企业用户，若其企业信息需要发生变更，则可以通过后置企业交互模块提交修改企业信息的申请，经全网广播、其它节点同意后，可以修改企业信息。
[0084]
参见图3，服务型制造供应链中的各个参与企业主体可以通过后置交互模块进行
制造服务信息或制造资源信息的填写，然后进行发布。后置交互模块会将企业发布的信息广播到节点所属的区块链进行共识，共识成功则上链。
[0085]
上链成功后，所属区块链的节点会向供需匹配链广播包含所属企业信息的制造服务信息或制造资源信息进行校验，校验通过，则供需匹配链存储相关信息；否则下链。
[0086]
二、信誉积分的统计过程
[0087]
为了能够筛选出信誉企业参与到订购产品的制造服务中，本实施例为上链企业赋予信誉积分，通过构建共识机制驱动下的服务质量积分模型，并配合积分奖罚机制，以科学、客观地统计出各企业节点的信誉积分。
[0088]
在服务型制造中，参与企业众多、信息交互频繁，使用现有的拜占庭容错共识算法(pbft算法)存在通信复杂度过高的问题。当参与共识的节点数量较多时，pbft算法的通信量急剧增大，导致系统延时变长、通信开销变大、网络拥塞、共识效率急剧降低。同时，不同企业节点持有不同数量资源，不应该在成为主节点上具有同等的概率，否则，会导致企业节点投入减少，整个网络性能变差。但是现有的pbft算法，主节点选取随意，也没有主节点选举评价机制，可能选出拜占庭节点，造成协议视图频繁切换，影响共识效率。
[0089]
在现有pbft算法的基础上，本实施例提出基于服务质量积分的pbft改进方案，同时，服务质量积分可以为供需匹配提供企业评价的一种指标，相比第三方评估、自我鉴定更具有可信性。
[0090]
下面对服务质量积分模型的具体构建过程进行详细阐述。
[0091]
服务质量积分模型不仅可以为供需匹配选择企业提供参考指标，还可以通过积分对企业进行分级，为pbft共识算法的改进提供思路。
[0092]
服务质量积分是对区块链中各个企业节点的性能、可靠性、稳定性等因素的综合评价，本实施例通过研究区块链中参与共识的企业节点的自身属性和交互情况，从静态和动态两个维度对企业节点的服务质量积分做出定义。
[0093]
在本实施例中，服务质量积分模型可以表示为：
[0094][0095]
其中，分别表示第i个企业节点在t轮共识的服务质量积分、静态积分、动态积分；δ
t
为时间偏重影响因子，δ
t
的取值范围为(0,1)。δ
t
主要用来调节积分的增长速度，δ
t
值越大，说明与当前轮次相比，节点的积分更看重从前轮次的行为，当前轮次行为的影响占比越小，会抑制本轮节点积分的增长。
[0096]
企业节点的静态积分主要从企业节点的基础配置和抵押金数量进行评价。共识过程中，基础配置越高的企业节点，其传输信息的速度更快、效率更高，可以提高交易处理速度、降低共识延时。抵押金是企业加入系统后上交的保证金数量，当企业作恶被查出时，会存在被没收部分抵押金的风险。所以，企业交的抵押金数量越多，其节点可信度越大。同时，设置抵押金最高阈值，防止某些企业恶意上交大额保证金，破坏系统平衡。
[0097]
本实施例将静态积分的表达式配置为：
[0098][0099]
其中，分别表示第i个企业节点的cpu内核数(单位：个)、内存容量
(单位：gb)、硬盘容量(单位：gb)、抵押金额(单位：元)；分别表示第j项指标中的最大值和最小值，这里的第1项指标为cpu内核数、第2项指标为内存容量、第3项指标为硬盘容量、第4项指标为抵押金额；wj表示第j项指标的权重；n为参与共识的企业节点总数。
[0100]
企业节点的动态积分主要是通过节点的历史共识过程和交互情况等多方面综合考虑得出来的，主要体现在节点活跃度、节点贡献度两个方面。
[0101]
本实施例将动态积分的表达式配置为：
[0102][0103]
其中，分别表示第i个企业节点的节点活跃度积分、节点贡献度积分；分别表示第i个企业节点的节点活跃度积分、节点贡献度积分；分别表示第j项指标中的最大值和最小值，这里的第1项指标为节点活跃度积分，第3项指标为节点贡献度积分；wj表示第j项指标的权重。
[0104]
节点的活跃度是指受评节点在一定时间内参与的频度，以节点在共识中的实际通信量动态来评价节点的活跃状态，节点活跃度积分的计算公式如下：
[0105][0106]
其中，hi、hi分别表示第i个企业节点的实际通信量、期望通信量；α1、α2用于调整积分的增长幅度，通常设置α1＜α2，默认值为α1＝0.2、α2＝0.1；α3、α4用于控制对企业节点的惩罚程度，通常设置α3＞α4，默认值为α3＝20、α4＝10。
[0107]
节点贡献度用于衡量一个节点对消息达成共识这一过程所做出的贡献，节点贡献度积分的计算公式如下：
[0108][0109]
其中，nf为做出错误共识行为的数量；n
t
为做出正确共识行为的数量；ia(nf)和ib(nf)为示性函数，且当nf≠0时，ia(n
t
)＝0，ib(nf)＝1；当nf＝0时，ia(n
t
)＝1，ib(nf)＝0；α5为偏重系数，α5∈[0,1]，α5越大，对当前轮次正常行为的影响占比越小，会抑制本轮正常行为的奖励积分增长。由于节点的长期行为相对于当前轮次的行为更具参考意义，一般设α5》0.5；α6、α7分别为奖励系数和惩罚系数，一般α6远小于α7，目的是为了防止单个节点贡献度积分增加过快造成权力过度集中，同时加大作恶节点的处罚力度，以使贡献度积分快速下降。
[0110]
下面结合图4，对各企业节点的信誉积分的统计流程进行详细阐述，包括以下过程：
[0111]
s401、在每一轮共识结束后，根据服务质量积分模型对各个企业节点的积分进行重新计算。为了激励企业节点参与共识的积极性，可以设置积分奖惩机制对企业节点进行积分奖励(增加部分积分)或者积分惩罚(扣除部分积分)，具体奖惩方式在后面的内容中
具体介绍。
[0112]
利用服务质量积分和奖惩积分确定出各个企业节点的信誉积分。
[0113]
s402、根据各个企业节点的信誉积分，对企业节点进行排序分级。
[0114]
具体而言，在每一轮共识结束后，更新企业节点的信誉积分，按信誉积分由高到低的顺序，对各企业节点进行排名，将系统中的企业节点分成以下三级：
[0115]
第一级为可信节点集群：在具有n个节点的区块链中，可以把积分排名在[1,μ1]的节点归为可信节点集群；在本实施例中，可以配置μ1的默认值为即，将积分排名前25％的企业节点归于可信节点集群；该集群的节点具有较好的静态和动态性能，不但作恶和发生故障的概率低，而且具有较快的数据处理和传输效率。
[0116]
第二级为普通节点集群：将积分排名在(μ1μ2]的节点归为普通节点集群；在本实施例中，可以配置μ2的默认值为即，将积分排名在25％～75％的企业节点归于普通节点集群；
[0117]
第三级为可疑节点集群：将积分排名在(μ2,n]的节点归为可疑节点集群。在本实施例中，配置可疑节点集群中的企业节点不能参与共识，只能备份共识结果。
[0118]
s403、在有企业用户申请上链时，从可信节点集群中随机产生一个企业节点作为主节点，对申请上链的企业节点进行响应。
[0119]
s404、若主节点没有在规定的时间内做出响应，则扣除主节点e个积分，并重新从可信节点集群中随机产生一个主节点，对申请上链的企业节点进行响应。
[0120]
在本实施例中，可以配置其中，α8为主节点惩罚系数，默认α8＝20。
[0121]
s405、若主节点在规定的时间内做出了响应，则主节点对申请上链的企业进行信息校验，校验通过后，执行共识过程。
[0122]
在本实施例中，只允许可信节点集群和普通节点集群中的企业节点参与共识，可疑节点集群中的企业节点只能备份共识结果，不能参与共识。在共识过程中，采用pbft共识算法生成共识结果，决定申请上链的企业用户能否上链。
[0123]
s406、若共识失败，则排查拜占庭节点，并对拜占庭节点进行惩罚。
[0124]
在本实施例中，如果发现参与共识的企业节点作恶，将作恶节点作为拜占庭节点，对其扣除0.5e个积分。
[0125]
将可疑节点集群中没有备份共识结果的节点或作恶节点作为拜占庭节点，扣除其0.2e个积分。
[0126]
s407、若共识成功，则对企业节点进行积分奖励。
[0127]
在本实施例中，每轮共识成功执行后，可以对主节点奖励f个积分，对第一级、第二级、第三级中的企业节点分别奖励0.4f，0.2f，0.05f个积分。
[0128]
在本实施例中，可以配置其中，α9为主节点奖励系数，默认α9＝5。
[0129]
s408、更新各个企业节点的信誉积分。
[0130]
s409、检查恶意节点。
[0131]
在本实施例中，可以将长期处于可疑节点集群中的企业节点以及被检测到多次作恶的节点标记为恶意节点。
[0132]
s410、恶意节点剔除。
[0133]
在每轮共识结束后，将标记为恶意节点的企业节点清除，以净化系统环境，提高后续共识过程的成功率。
[0134]
三、订购产品的资源匹配流程
[0135]
订购产品的资源匹配主要包括消费者产品定制过程和制造资源匹配过程两部分。
[0136]
如图5所示，在消费者产品定制过程中，消费者可以通过消费者前置交互模块查看可公开的成功案例中的定制化产品，如果找到合适的产品可以进行下单；如果没有找到满意产品，可以进行需求描述，并提交产品设计申请。研发设计部门根据消费者的需求，并通过与消费者的持续交流与研讨进行产品的迭代研发，确定最终产品。之后，消费者前置交互模块填写制造服务任务，并将制造服务任务信息广播到供需匹配链，供需匹配链存储相关信息。
[0137]
同时，消费者前置交互模块将制造服务任务广播到服务型制造资源匹配分解模块，进行任务分解，如图6所示。
[0138]
服务型制造资源匹配分解模块将研发设计部门上传的制造服务任务分解成若干个子任务，可以用集合task＝{taski|i＝1,2,3,...,ni}表示，其中ni表示制造服务子任务总数，taski表示task的第i个制造服务子任务。每一个子任务均可由单个制造服务商独立完成，制造服务商在制造或服务过程中所使用到的资源可以自给自足，也可以匹配资源供应商为其提供。
[0139]
服务型制造资源匹配分解模块根据各企业节点的信誉积分，从制造服务供应池中筛选出一定比例的制造服务商，放入备选制造服务池。在本实施例中，筛选出的制造服务商应归属于可信节点集群和普通节点集群。同时，服务型制造资源匹配分解模块从资源供应池中筛选出一定比例的资源供应商，放入备选资源池。在本实施例中，筛选出的资源供应商应归属于可信节点集群和普通节点集群。可疑节点集群中的制造服务商和资源供应商不参与资源分配。
[0140]
制造服务商选择技术是从海量的功能属性相同，而非功能属性不同的候选制造服务商中，为每个子任务选择合适的制造服务商。假设swi表示子任务taski的候选服务制造商集合，则其中，mi表示第i个子任务的候选制造服务商总数，表示swi的第j个候选服务商,候选服务商来自供需匹配链中的备选制造服务池sw。
[0141]
供需匹配链从备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配，并将匹配结果进行全网广播。如果制造服务商同意执行该子任务，则该制造服务商与该子任务进入服务与任务解决池。如果制造服务商不同意执行该子任务，则从备选制造服务池里为该子任务重新选择其他合适的制造服务商进行任务匹配。
[0142]
当所有的子任务都分配完制造服务商后，如果某个子任务所匹配的制造服务商没有足够的已经上链的资源，则触发资源匹配进程，为该制造服务商从备选资源供应池里匹配资源供应商。如果制造服务商在链上拥有足够的资源，则直接为该制造服务商匹配本企
业所拥有的资源。
[0143]
假设将每个子任务taski的候选资源供应商的集合表示为的候选资源供应商的集合表示为其中，ti表示第i个子任务的候选资源供应商总数；表示msi的第j个候选资源供应商，候选资源供应商来自供需匹配链中的备选资源池ms。如果制造服务商与资源供应商同意匹配结果，则写入服务与资源解决池；如果不同意匹配结果，则需要从备选资源池中重新选择适合的资源供应商进行资源匹配。
[0144]
当完成从任务分解到为所有子任务匹配上制造服务商和资源供应商后，则触发供需匹配组合进程，将所有子任务及其匹配的制造服务商和资源供应商进行整合，并将整合结果存入产品制造结果池。
[0145]
如果产品制造结果池中的制造服务任务中的各个环节数据不存在缺失，则产品制造完成，否则重新回到产品制造服务任务，重新开始制造服务任务的分解与匹配。
[0146]
产品制造完成后，触发服务与制造资源重新计算进程。即，完成制造服务任务的制造服务商重新回到制造服务池并进入空闲状态，并重新核验制造服务池和资源供应池中的各种制造资源的数量。整个生产流程是按照消费者的多样化需求形成的，这也就满足了不同消费者对于产品的不同需求。同时，整个产品的设计制造和资源使用都会记录在区块链上，以便于产品的溯源。
[0147]
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，包括：建立基于区块链的供需匹配平台，所述区块链采用基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制，为所有上链的制造服务商和资源供应商赋予信誉积分；接收制造服务任务；将接收到的制造服务任务分解成若干个子任务，每一个子任务可由单个制造服务商完成；从信誉积分靠前的制造服务商和资源供应商中分别筛选出一部分，对应放入备选制造服务池和备选资源池；从所述备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配；从所述备选资源池中挑选资源供应商与任务匹配成功的制造服务商进行资源匹配；匹配成功后，转入制造服务任务执行阶段。2.根据权利要求1所述的基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，所述基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制包括：按照信誉积分从高到低的顺序，对区块链中的制造服务商和资源供应商进行企业节点分级，形成三个集群，分别为：可信节点集群、普通节点集群、可疑节点集群；从可信节点集群中选取一个企业节点作为主节点，对申请上链的企业节点进行响应；让可信节点集群和普通节点集群中的企业节点参与共识，可疑节点集群中的企业节点只备份共识结果；利用拜占庭容错共识算法，生成共识结果；每轮共识结束后，利用服务质量积分模型对各个企业节点的服务质量积分进行重新计算，以更新各个企业节点的信誉积分。3.根据权利要求2所述的基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，所述进入备选制造服务池的制造服务商和进入备选资源池的资源供应商属于可信节点集群和普通节点集群。4.根据权利要求2或3所述的基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，所述服务质量积分模型为：其中，分别表示第i个企业节点在t轮共识的服务质量积分、静态积分、动态积分；δ
t
为时间偏重影响因子，δ
t
的取值范围为(0,1)；所述静态积分的表达式为：其中，分别表示第i个企业节点的cpu内核数、内存容量、硬盘容量、抵押金额；分别表示第j项指标中的最大值和最小值；w
j
表示第j项指标的权重；n为参与共识的企业节点总数；所述动态积分的表达式为：其中，分别表示第i个企业节点的节点活跃度积分、节点贡献度积分；分别表示第i个企业节点的节点活跃度积分、节点贡献度积分；分别表示第j项指标中的最大值和最小值；w
j
表示第j项指标的权重。
5.根据权利要求4所述的基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，所述节点活跃度积分的计算公式为：其中，h
i
、h
i
分别表示第i个企业节点的实际通信量、期望通信量；α1、α2用于调整积分的增长幅度，并设置α1＜α2；α3、α4用于控制对企业节点的惩罚程度，并设置α3＞α4；所述节点贡献度积分的计算公式为：其中，n
f
为做出错误共识行为的数量；n
t
为做出正确共识行为的数量；i
a
(n
f
)和i
b
(n
f
)为示性函数，且当n
f
≠0时，i
a
(n
t
)＝0，i
b
(n
f
)＝1；当n
f
＝0时，i
a
(n
t
)＝1，i
b
(n
f
)＝0；α5为偏重系数，且α5∈[0,1]；α6、α7分别为奖励系数和惩罚系数。6.根据权利要求4所述的基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，在每轮共识结束后，对拜占庭节点进行惩罚，扣除部分信誉积分；若本轮共识成功，则对非拜占庭节点进行奖励，增加信誉积分；将长期处于可疑节点集群的企业节点或者多次成为拜占庭节点的企业节点标记为恶意节点，在每轮共识结束后，从区块链中清除恶意节点。7.根据权利要求6所述的基于区块链的服务型制造资源匹配方法，其特征在于，在每一轮共识中，执行以下奖惩机制：若主节点没有响应，则扣除主节点e个信誉积分；对参与共识的拜占庭节点扣除0.5e个信誉积分；对可疑节点集群中没有备份共识结果的企业节点和拜占庭节点扣除0.2e个信誉积分；在每轮共识成功执行后，对主节点奖励f个信誉积分，对可信节点集群、普通节点集群、可疑节点集群中的非拜占庭节点分别奖励0.4f、0.2f、0.05f个信誉积分；其中，α8为主节点惩罚系数；α9为主节点奖励系数。8.一种基于区块链的服务型制造资源匹配系统，其特征在于，包括：前置消费者交互模块，其用于与消费者交互，确定制造服务任务；服务型制造资源匹配分解模块，其用于将所述制造服务任务分解成若干个子任务，每一个子任务可由单个制造服务商完成；根据信誉积分，筛选出一部分制造服务商和资源供应商，分别放入备选制造服务池和备选资源池；基于区块链的供需匹配平台，其包括：供需匹配链，其用于从所述备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配，从所述备选资源池中挑选资源供应商与任务匹配成功的制造服务商进行资源匹配；区块链，其采用基于服务质量积分的拜占庭容错共识机制，为系统中的所有制造服务商和资源供应商赋予信誉积分；
后置企业交互模块，其用于将请求加入系统的企业用户的信息广播到区块链中进行共识，并将共识成功的企业用户的资源信息或制造服务信息广播到所述供需匹配链。9.根据权利要求8所述的基于区块链的服务型制造资源匹配系统，其特征在于，所述前置消费者交互模块在与消费者交互时，首先向消费者展示成功案例的产品，供消费者订购；若成功案例的产品不满足消费者需求，则接收消费者提交的产品需求，确定制造服务任务；所述区块链包括研发链、供应链、制造链、物流链、销售链、售后链，所述后置企业交互模块将请求加入系统的企业用户的信息广播到其所属的区块链中进行共识。10.根据权利要求8或9所述的基于区块链的服务型制造资源匹配系统，其特征在于，还包括：产品服务模块，其用于在产品制造完成后，为用户提供运输、销售、售后服务；监管与权限管理模块，其用于对产品从研发设计到销售、售后进行全流程监督，并对准入企业用户进行审核与权限管理。

技术总结
本发明公开了一种基于区块链的服务型制造资源匹配方法及系统，包括：建立基于区块链的供需匹配平台，为所有上链的制造服务商和资源供应商赋予信誉积分；接收制造服务任务，并分解成若干个子任务，每一个子任务可由单个制造服务商完成；筛选一部分信誉积分靠前的制造服务商和资源供应商，分别放入备选制造服务池和备选资源池；从备选制造服务池中挑选制造服务商与子任务进行任务匹配；从备选资源池中挑选资源供应商与任务匹配成功的制造服务商进行资源匹配；匹配成功后，转入制造服务任务执行阶段。本发明可以解决区块链下的服务型制造资源匹配问题，以增强服务型制造系统内的各参与主体之间的信任度，提高资质服务资源的匹配和调度效率。和调度效率。和调度效率。


技术研发人员：张光瑞 侯瑞春 李帅
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/8/24