基于區塊鏈技術的集裝箱智能化運輸研究

文/韓瑜

一、引言

我國的港口集裝箱吞吐量已連續十四年位居世界第一，集裝箱運輸在我國港口企業發展快速，而它潛在優勢的發揮在很大程度上取決于其管理水平，尤其是集裝箱運輸單證及信息的傳遞水平。在集裝箱運輸的過程中，港口、貨代、船代、海關等部門的業務活動圍繞著集裝箱的提取、裝卸、驗收、堆存、一關三檢等活動進行，這是一個非常復雜的過程，伴隨著眾多的信息、單證的處理。而最開始集裝箱貨運單證業務使用的是傳統的紙質單據，這些種類繁多的紙質單證使整個運輸流程不但效率極低而且出錯率很高，使相關機構和企業產生了極高的時間成本和人力成本。

二、集裝箱運輸信息化

（一 ）EDI系統在集裝箱運輸中的應用

電子數據交換（EDI）技術的出現改變了這種局面，用電子單證取代紙面單證，實現了“無紙貿易”，減少資源浪費的同時提高了集裝箱運輸效率。

1.EDI系統優勢

EDI系統的應用使外貿單證電子化，具體優勢表現在以下三個方面：（1）避免一個單證要重復填寫多份，并且使處于運輸途中的貨物所有權快速、準確地轉移，解決貨到而提單未到的現象。（2）一方面，船公司可以通過EDI系統隨時查看相關電子單證，以防貨主篡改；另一方面，貨主和收貨人可以全程監視貨物的狀態，以防貨物發生意外。（3）提高“一關三檢”部門的工作效率，加快貨物的通關速度，節省時間成本和人力成本。可以說EDI技術開創了一個無紙報關、無紙貿易的時代。

2.EDI系統工作流程

EDI系統具體的工作流程可以劃分為三個部分：（1）文件標準化：用戶首先把紙質文件上傳本地計算機系統，系統自動轉換成統一的標準格式。（2）文件傳輸：用戶將標準化了的文件上傳至EDI系統，系統將文件傳輸給收件人。（3）文件的接收和自動處理：收件人計算機收到文件后，系統自動轉化成自己所使用的文件標準格式。

3.EDI系統存在的問題

由EDI系統的工作流程可知，系統中的各用戶接收的、提取的數據信息都必須要經過EDI網絡中心進行分析、匯總、統計。這不但造成傳輸效率低下也更容易出現信息在EDI中心存在誤差或者被篡改的問題。另外，EDI系統中心化的運行方式存在很大的安全隱患，一旦這個網絡中心出現故障，那么整個系統都將受到影響，丟失的數據也不可逆。

（二 ）區塊鏈技術的出現

作為比特幣底層技術的區塊鏈技術，由于具有去中心化、安全透明、智能合約和可驗證性的特征而在集裝箱運輸領域也備受關注。早在2015年，以色列的初創企業Wave就開始嘗試運用區塊鏈技術解決EDI數據標準不統一和缺乏信任的問題；2016年10月份世界最大的集裝箱運輸公司馬士基與哥本哈根信息技術大學的區塊鏈專家一起驗證了區塊鏈替代傳統提單的可行性；2017年8月，商船三井、日本郵船以及川崎汽船等14家日本企業成立了基于區塊鏈技術的貿易數據共享平臺企業聯盟等。可見，區塊鏈技術在集裝箱運輸領域有著很好的應用前景。

三、基于AHP法的系統比選

為了定量地對兩個技術在集裝箱運輸信息系統中的應用情況進行比較，本文根據層次分析法（AHP）的基本原理建立集裝箱運輸信息系統方案綜合評判指標體系（如圖1所示），選取了對集裝箱運輸信息系統來說最為重要的三個評判指標：安全性、公信力和效率性，確定評判指標體系的合理權重向量，并通過一致性檢驗。

根據前兩步的計算，得出方案比選的權重（如表1所示）。

圖1 綜合評判指標體系層次框架圖

表1 方案總排序表

根據排序結果可知方案2優于方案1，區塊鏈技術由于安全性高、公信力強和效率高，更適用于集裝箱運輸領域。

四、區塊鏈技術的應用

（一 ）區塊鏈技術的特點

1.公信力

區塊鏈最大的貢獻就是，它的共識機制在去中心化的思想上解決了節點間互相信任的問題。共識機制是通過對所有網絡節點制定統一的共識方式，來確定信息是否有效，防止篡改，這樣就降低了信息的信任風險，使所有節點達到一種較為平衡的狀態。

2.安全性

區塊鏈采用分布式數據存儲，每個單獨的節點都保存著區塊鏈的全部數據信息，單一節點的數據損毀、丟失不會影響整個網絡系統的完整性，也就無法實現單一節點對數據的隨意操縱，為數據安全提供了保障。

3.高效率

區塊鏈采用的是去中心的點對點傳輸網絡，任意節點之間可以直接進行數據交互，不需要其他多余機構的介入，能夠有效地降低運營成本、提升運行效率。

（二 ）區塊鏈技術在集裝箱運輸中的應用

1.追溯信息

EDI系統只是將集裝箱運輸過程中涉及到的信息收集起來，做分類整理再發送出去，儲存的信息也可以隨時查看，但這些信息并沒有很強的時間序列性，這對于信息的追溯是很不方便的。而區塊鏈技術是將一段時間內生成的信息打包成一個區塊，蓋上時間戳，與上一個區塊銜接在一起，形成一個不可篡改、不可偽造的數據庫。這個結構提供了一個數據庫的完整歷史，每一條信息數據都可以追本溯源，一條一條沿著時間線進行驗證。這不但可以有效監管集裝箱貨物在整個運輸過程中的流向和狀態，一旦發生問題，也可以清楚地界定各方應承擔的責任，提高理賠處理效率。

2.傳輸隱私性信息

由于在EDI系統中沒有密碼學的保護，發送到網絡中心的信息是完全共享的，這就使一些具有隱私性信息的傳輸變得十分困難。而區塊鏈技術因為使用非對稱加密算法，那些不方便共享的數據就可以通過加密的方式共享出去，比如為了防止提貨單被不相關的人獲取而冒領貨物，船公司就可以用收貨人的公鑰加密提貨單發送給收貨人，收貨人收到后用自己的私鑰解密即可。這使得用戶可以更加放心地傳輸信息，也方便保護海關等政府部門的機密文件不致泄露。

3.優化運輸流程

區塊鏈系統中的智能合約技術可以主動計劃集裝箱運輸路線和日程安排，還能夠通過分析以往集裝箱運輸過程，不斷優化運輸路線和日程設計。另外，由于在區塊鏈上每個節點都儲存了全部的信息，獲取信息十分方便，信息也更加透明與可信，因此，可以使船公司直接和對接人聯系，進一步簡化集裝箱運輸流程，以下是以集裝箱出口貨運業務為例進行的兩個系統的比較分析（如圖2、圖3所示）。

圖2 EDI系統集裝箱出口貨運業務流程

注：

（1）貨主與貨代建立貨運代理關系。

（2）貨代填寫托運單證，及時訂艙。

（3）訂艙后，貨代將“配艙回單”轉交貨主。

（4）貨代申請用箱，取得設備交接單后，到港口碼頭提取空箱至裝箱點裝箱，制作裝箱單。

（5）貨代辦理報關或轉關手續，將相關單證發給裝運港海關。

（6）海關審核通過后，在場站收據上簽字。

（7）貨代將辦妥手續后的單證發送給港口碼頭。

（8）碼頭進行裝船理箱，并將場站收據發給貨代。

（9）貨代將有碼頭堆場簽字的場站收據發給船公司。

（10）船公司將海運提單發給貨代。

（11）貨代將海運提單發給目的港貨代。

（12）目的港貨代將海運提單給船公司。

（13）船公司將提貨單給目的港貨代。

圖3 區塊鏈技術集裝箱出口貨運業務流程

注：

（1）發貨人向船公司租船訂艙，將集裝箱貨物托運單上傳系統。

（2）船公司根據船期及倉位情況編制集裝箱貨物預配清單，并上傳系統。

（3）碼頭堆場根據集裝箱預配清單及集裝箱船的靠港時間編制集裝箱進場作業計劃，并將集裝箱空箱發放憑證發送給發貨人。

（4）發貨人辦理報關或轉關手續，上傳相關單證。

（5）發貨人提空箱至裝箱點裝箱，填制裝箱單并上傳系統。在海關監管下施封，根據進場時間將出口重箱送入碼頭。

（6）海關審核通過后在電子單證上簽字并上傳系統，準予出口。

（7）碼頭進行裝船理箱，并上傳相關單證。

（8）船公司將提貨單發送給收貨人。

五、總結

目前，區塊鏈技術在集裝箱運輸領域已經開始逐步應用，但由于區塊鏈現在還處于發展初期，在兩者的實際結合中還需注意以下四點問題：一是由于區塊鏈上每個節點都要保存完整的交易數據，易導致各節點信息化建設成本的增加；二是每個信息塊的生成需要十分鐘，代表信息確認時間為十分鐘，這對于整個系統來說是十分耗時的；三是密碼學的隱私保護機制可能會導致信息透明僅存在于交易雙方，應考慮如何解決同一業務鏈條上的各方的信息都透明；四是由于集裝箱運輸通常涉及海關、檢驗、海事等國家主權機構，難以實現去中心化，因此可以進一步研究去中心化和中心化組合的技術方案。

[1]張小華.淺析區塊鏈技術及其在物流領域的應用[J]科技經濟導刊，2017，（18）：19～20.

[2]胥苗苗.航運區塊鏈時代來臨[J]中國船檢，2017，（10）：44～47.

[3]文雪峰.區塊鏈技術在航運領域的應用前景分析與挑戰[J]中國水運（下半月），2017，（09）：99～101.

[4]汪傳雷，萬一荻，秦琴，汪寧寧.基于區塊鏈的供應鏈物流信息生態圈模型[J]情報理論與實踐，2017，（07）：115～121.

[5]徐凱.區塊鏈技術在港口與航運領域的應用趨勢研究[J]港口經濟，2016，（12）：5～8.

[6]陸夢舟，徐劍華.從集裝箱運輸看中國港口30年[J]中國港口，2016，（11）：11～14.

[7]崔艷萍，程文毅.集裝箱鐵水聯運業務流程及共享信息研究[J]鐵道貨運，2013，（12）：10～16.