區塊鏈在軍事供應鏈管理中的應用

吳士泓，凌大榮，魯 靜

（1.解放軍陸軍勤務學院，重慶 401331；2.遠光軟件股份有限公司，廣東 珠海 519085）

1 引言

軍事供應鏈是軍事后勤保障過程中所涉及的軍隊內部和軍隊外部的(分屬于軍隊后勤和國家后勤的)所有實體,以及由實體的活動與相互關系構成的網絡系統[1]。美軍在其《2020聯合構想》中明確提出要通過強化軍事供應鏈管理來提升后勤保障能力。從發展趨勢來看，軍事供應鏈管理逐步呈現出以下特性：一是有多方主體(軍隊、政府、銀行及供應商等)參與，不同主體的利益訴求將導致自身行為和交互行為的復雜性；二是軍事后勤保障體系中需求側與供給側的動態演化，要求多種供應鏈管理模式并存；三是隨著供應鏈的擴容，合同規則將更加復雜多變。

區塊鏈(Blockchain)[2]技術的興起，源于其去中心化的核心優勢，通過運用數據加密、時間戳、分布式共識和經濟激勵等手段，在節點無需互相信任的分布式系統中實現基于去中心化信用的點對點交易、協調與協作，從而為解決中心化機構普遍存在的高成本、低效率和數據存儲不安全等問題提供了解決方案[3]。本文就區塊鏈技術在軍事供應鏈管理方面的應用進行了探討，著重開展以區塊鏈技術為支撐的分布式賬本、共識機制及智能合約在軍事領域非核心裝備物資全壽命周期管理中的應用研究。

2 區塊鏈的概念及應用概述

2.1 區塊鏈的基本概念及研究進展

區塊鏈概念是2009年由化名“中本聰(Satoshi Nakamoto)”的學者在其論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》中最早提出。區塊鏈實際是將分布式存儲、一致性驗證及密碼技術相結合，是一種新型的數據資源分布式存儲、保護和溯源的解決方案。區塊鏈技術的底層是非對稱加密算法，在鏈上產生與任意多節點相關聯的數據塊（block），每個數據塊都包含一定時間周期內鏈上全部的交易信息，同時生成數據指紋用于驗證其信息的有效性并鏈接到下一個數據塊。區塊鏈技術以去中心化的方式，很好的解決了數據在存儲和共享環節中存在的安全和信任問題[4]。廣義而言，區塊鏈的節點就是信息網絡中的“智能主體”：（1）可以主動備份從創世區塊開始的完整賬本；（2）可以對全網發生的所有業務自動驗證；（3）可以自主在全網廣播發布智能合約；（4）可以保證合約一旦簽署就必然被執行。因此可以認為區塊鏈是一個可共享、可信任、可被任何成員檢查的公共賬本，且不會被任一單方控制。在區塊鏈上，參與者的行為會被自動記錄更新，保證總賬本數據的實時性；只能按照嚴格的規則和公開的協議來進行修訂，保證數據的完整性和一致性。

區塊鏈的特性為我國信用社會的構建提供了良好的技術載體，在國家政策的大力支持下，呈現出較快的發展勢頭。2016年10月，工信部發布《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書（2016）》，提出了我國區塊鏈技術的發展路線；2016年12月，國務院發布《國務院關于印發“十三五”國家信息化規劃的通知》，區塊鏈與“云大物移智”等共同被列入戰略性、顛覆性前沿技術；2017年2月，央行旗下的數字貨幣研究所正式掛牌，中國人民銀行的區塊鏈數字票據交易平臺測試成功；9月，中央人民政府官網（www.gov.cn）發文《我國區塊鏈產業有望走在世界前列》，公開支持區塊鏈技術發展；12月，廣州市黃埔區、廣州開發區出臺“區塊鏈10條”，在政策層面扶持區塊鏈產業。深圳、杭州、貴陽、青島等地也紛紛出臺相關政策，加快搶占區塊鏈產業發展高地。

2.2 外軍對于區塊鏈技術的應用

區塊鏈能較好保證信息的安全性和完整性，出現后即受到各發達國家軍隊的重視，目前其研究工作已經開始向國防領域的實際應用轉化。2017年9月，美國國防部公布的國防開支計劃修正案中就包含了區塊鏈項目，該項目旨在提供更高級別的安全防護，是“一項關于區塊鏈技術和其他分布式數據庫技術的潛在進攻和防御的網絡應用，以及一項針對國外力量、極端組織以及犯罪網絡利用這些技術的研究報告評估”[5]。

在軍事后勤領域，區塊鏈技術在物流、采購以及財務等方面的應用研究較為深入。北約各成員國正研究借助區塊鏈技術，實現多方共同參與維護，具備分布式、可追溯、可控可監管特征的數據網絡，以提高裝備設施管理、后勤物資調配等業務數據安全性和可靠性；同時，區塊鏈技術的應用將使信息間的調用與交互更加靈活，數據在傳輸過程中進行智能認證，有效確保系統的高效運行，進而提升數據使用的便捷性[6]。

此外，將區塊鏈與物聯網技術結合，以提高軍事系統的安全性能也是當前的研究熱點。美國洛克希德馬丁公司正研究將區塊鏈技術的特征集與其數據系統集成，以提高網絡和武器操作系統在遇到的威脅時的防御能力[7]。

3 軍事供應鏈管理與區塊鏈

3.1 軍事供應鏈的結構

軍事供應鏈管理是比采購管理、配送管理、物流管理、后勤管理等更為寬泛的概念。圖1給出的是軍事供應鏈的基本結構模型，其前端處于軍隊后勤保障系統之外,原材料供應商、軍用物資供應商、物流企業及銀行共同構成了外部的企業供應鏈;而其后端的軍隊內部供應鏈，以軍隊后勤部門為核心，直接為部隊最終用戶提供所需產品和服務。

圖1 軍事供應鏈結構模型

從圖1可以看出軍隊后勤部門是整個軍事供應鏈的管理核心，目標是提高資產從供應源流轉到需求源整個過程的可視性、可控性和可溯源性。傳統模式下，溯源系統要么使用中心化賬本模式，要么由各個參與主體自行構建系統，獨立記錄和保存數據。正常情況下，此類系統可以高效地在供應鏈和各種系統中轉移資產及數據。但在問題出現時，比如質量問題或者是在運輸途中損壞，則各方主體要達成共識就需付出較高的成本代價。這是因為系統內的數據信息是各主體自行維護，當賬本上的信息不利于其自身時，責任方通常會選擇篡改至刪除記錄，導致追責要額外耗費大量的人力、物力及時間成本，無形中增大了供應鏈管理的難度。軍事供應鏈對產品質量及供貨的時效性有嚴格要求，須追蹤記錄資產或信息的流轉鏈條，實現來源追溯、防偽鑒證，并根據流轉信息優化供應鏈，這是當前軍事供應鏈管理須研究的重點問題之一。

3.2 區塊鏈在軍事供應鏈管理中的應用模式分析

區塊鏈的實時記賬能力，在數據存證場景上的不可篡改和時間戳能力，為溯源、防偽等供應鏈管理的應用場景提供了有力的工具支持。

考慮到軍隊內、外網物理隔離的網絡實際，在軍事供應鏈上部署區塊鏈應采用聯盟鏈加私有鏈[8]的模式。對于外部企業供應鏈，部署聯盟鏈。即由軍隊后勤主管部門與銀行聯合發起建立，企業在獲得軍工相關資質后參與，每個主體都各自運行一個節點，圍繞軍品供應所產生的一切交易行為都被記錄上鏈。區塊鏈上的數據由聯盟成員共同維護，通常只有成員可查詢，鏈外的監察、審計等行為則通過Merkle樹[9]及應用程序接口的方式來對區塊鏈數據和狀態信息查詢。這一過程從各級制造商為產品生成序列號（序列化）時開始，到軍隊后勤部門收到產品，并在財務賬本中將產品記錄為數據項（資產數字化）時結束。過程中如物流信息、資金轉賬信息等由相應節點記錄到公共賬本上。

隨著資產被后勤主管部門登記并交給最終用戶使用，該項資產實際是完成了從軍事供應鏈外部向內部的轉移。相應供應鏈的管理也由生產溯源跟蹤轉變為發放及使用狀態跟蹤。在軍隊內部網絡部署私有鏈，后勤部門及其保障對象為參與節點，數據的訪問及使用嚴格按權限管理。比如，資產狀態數據的寫入權限僅在實際用戶手里，而讀取權限則在鏈上對外開放等。

基于區塊鏈技術的解決方案自動捕獲全過程信息，為軍隊用戶及其供應鏈合作伙伴提供了資產信息的單一事實來源。因為利益相關者共同維護的是同一個賬本，他們在該賬本上獲取的信息數據是一致且可信的，可為管理與決策服務。

4 軍用物資供應智能合約的方案設計

智能合約[10]是尼克薩博在1994年提出的,但當時由于在技術上無法提供一套可信的執行環境而沒有得到實際應用。智能合約的有效執行須滿足以下兩個要求：1）規則及數據在執行環境內被固化且公開透明，即規則和數據一旦生成，則單方無法篡改，鏈上主體均可平等獲取；2）交易行為公開可見。鏈上任意主體間的交易行為都會并被公開展示，不允許任何虛假或者隱藏的交易存在。因此，區塊鏈技術出現后，就自然成為智能合約的可信執行環境。在區塊鏈上，智能合約的規則以代碼的形式被開發和發布，執行過程中則由機器按照智能合約的規則去完成業務的部分，這樣就避免了由人來執行時造成的作弊行為。

現行軍用物資的采購及發放流程繁瑣、耗時長、業務手續繁雜，但同時又具有較強的規則性，每一步工作都是由工作人員按規定的流程去執行。應用區塊鏈技術，將物資采購及發放的業務執行規則通過智能合約描述，并代碼化寫入到區塊鏈的網絡體系中。當交易行為發生時，智能合約就會被自動觸發執行，從而實現業務過程的標準化、結構化，執行過程中產生糾紛的概率也將大大降低；同時原有的手動記錄、中心化表格存儲的操作模式也變為分布式、非對稱加密且不可篡改的賬本記錄，同時在鏈上自動共享，以提高透明度和可審計性。

4.1 以聯勤保障基地為結算主體的被裝供應聯盟鏈

傳統的被裝供應，主要還是采用按標準定期發放的方式，標準劃分的依據以單位所在地區及軍兵種性質為主。這種粗放型供應模式存在許多問題，比如被裝消耗情況是與個人的工作崗位和著裝習慣直接相關的，因此經常會出現沒穿過幾回的衣服又發新的了，而損耗最快的被裝卻發的太少，個人無法根據實際情況進行調整；發放過程完全由工作人員手工操作，隨意性較大，極易出現錯漏甚至違規操作，等等。而單純的貨幣化保障，則很難保證個人被裝費的使用渠道，來源標準難以統一，有時甚至會出現長期不換購新服裝或者購買仿制品的情況。

圖2 基于智能合約的被裝供應交易模型

圖2定義了一個基于智能合約的被裝供應交易模型。區塊鏈以分布式點對點對等網的方式將被裝供應鏈體系內的五類主體，包括被裝生產廠商、配售服務商、供應主管部門、被裝倉庫、保障對象（個人）等連接起來；用數字化編碼將供應保障規則寫入區塊鏈, 由主管部門（聯勤保障基地）協同外部廠商在區塊鏈平臺的基礎上自定義智能合約；從合約協議制定上鏈后開始，合約中約定的條件事項的發生將自動觸發合約的執行程序；對于外部廠商，配置專用的節點工作站，保存與合約相關的交易哈希以及簡要支付驗證所必須的時間戳鄰近的交易數據。

需要注意的是，該供應交易模型并非是完全去中心化的。被裝批量供應的價格和直供給個人的價格是由聯勤保障基地根據生產成本，并經公開招標后制定發布，成為合約基礎數據。保障對象可以是個人，也可以是單位，其賬戶每年會收到由供應主管部門按標準發放的被裝領用憑證點（以下簡稱憑證點），通過配售服務商或倉庫領用被裝則需要支付相應額度的憑證點；對于被裝倉庫，生產商向其完成供貨后，則支付約定好的憑證點，其憑證點主要源自上級定期撥付及個人領用被裝時的支付，其中上級撥付的憑證點主要是用于該倉庫進行戰備庫存建設；配售服務商向聯勤保障基地繳納一定的保證金后，同樣獲得憑證點，利用這些憑證點向生產商采購，建立自己的庫存；生產商和配售服務商定期以憑證點為依據與聯勤保障基地的財務部門進行費用結算。在該聯盟鏈上，全節點類似于一個中心化的數據庫，它保存從第一個區塊開始的所有結構化的合約基礎數據與交易數據，同時通過hash映射保護用戶隱私與交易的機密信息，保證了數據的不可篡改性。

上述設計可以帶來三個方面的好處：（1）提高鏈上的共識效率，即智能合約執行的所有操作都是事先被交易主體認可的，只要交易行為發生，則約定的條款被自動執行。（2）便于查詢、統計、審計等中心化的操作，比如財務部門只需對鏈上產生的憑證點數據進行統計即可精確掌握被裝費用的詳細情況，從而更加精準的制定被裝預決算；而對于審計部門，從生產開始直至發放到個人手中，鏈上所有記錄環環相扣，信息鏈條清晰可查，審計工作量將大大減輕。（3）可以作為對供應保障部門定量考核的依據，通過對憑證點支付數據的統計，可以直接分析出該單位被裝供應的實際情況。

4.2 被裝供應智能合約

本部分通過在區塊鏈上發布被裝供應合同的智能合約實例，分析驗證將區塊鏈技術應用到軍事供應鏈管理工作中的可行性、穩定性和效率。首先由軍委后勤保障部會同物價主管部門、銀行、供應商等聯合確定本年度的憑證點與法幣兌換比率，實施的第一年可以采用1：1的比率，以后每年根據物價變化指數進行調整，這是各方進行結算的基本依據。合同根據約定的憑證點與法幣兌換比率，被裝單品憑證點價格，和實際購買量之間的關系，做出如下約定:

約定一：公布被裝單品價格（以憑證點計算）目錄，比如07式作訓鞋定價為50憑證點；

約定二：各單位定期向各保障賬戶按標準發放憑證點，比如駐武漢某陸軍單位的校級軍官年度標準為1 000憑證點；

約定三：保障對象從被裝倉庫領用被裝時按價格目錄支付憑證點，比如領用一雙07式作訓鞋，則向被裝倉庫支付50憑證點；

約定四：保障對象從配售公司購買時的價格則是單品價格加上配送服務費，仍以購買一雙07式作訓鞋為例，單次配送服務費5憑證點，因此個人實際支付55憑證點；

約定五：被裝倉庫根據自身擁有的憑證點數量及單位被裝保障的實際需求，向供應商下單訂購并向后勤保障基地報備。供應商按時交貨，則自動向其支付憑證點，如供應商出現非不可抗拒因素導致的違約，則自動執行相應處罰。比如未及時交貨，每延遲一天，處以交易總額1%的罰款，在完成交貨時自動扣除。如供應商最終未能完成交易，則直接扣除保證金并降低其信用等級，甚至取消其供應商資格。

通過建立在區塊鏈上的智能合約，可以數字化、智能化地完成物資供應過程中的信息記錄，原有的業務流程并沒有發生大的改變。由此可見，區塊鏈技術能推動軍事供應鏈管理的智能化，進一步提高供應保障方式的靈活性。

4.3 數據的并行存儲策略與上鏈方法

被裝供應智能合約的設計須存在兩個問題：一是軍內網絡不能與外網產生物理連接；二是原有業務架構不能被改變，同時并行一個區塊鏈賬本。因此需要解決內部數據庫與外部區塊鏈的數據同步問題。內部中心數據庫與外部鏈上數據的同步可采用兩種方式，一種方法是建立內部中心數據庫與外部區塊鏈的邏輯連接。在ETL工具上設計數據采集腳本，定時從交易中心數據庫直接抽取被裝供應交易數據，并對抽取的數據清洗脫敏，最后由專用終端設備通過區塊鏈RPC接口以交易的方式提交；另一種方法是通過實時分析日志數據來實現。即ETL工具與內部中心數據庫的日志系統對接，在日志分析為基礎預設采集規則，抽取需要采集的數據，完成數據清洗之后，將其組裝為區塊鏈交易單，放入鏈上前端消息隊列,同樣由專用終端設備通過區塊鏈RPC接口以交易的方式提交。

5 結語

本文介紹了區塊鏈與智能合約的基本概念，研究了區塊鏈技術在軍事供應鏈管理尤其是軍用物資采購供應方面的應用,并以軍隊被裝供應為應用場景，提出了智能合約的實例方案。區塊鏈技術的應用，將提高軍事供應鏈管理的智能化水平，保證軍內需求側與外部供給側的互聯互通，并促進軍事供應鏈體系內各實體的價值互聯。

區塊鏈作為新興技術，應用到軍事領域還有大量研究工作需要完成。比如為適應軍事供應鏈管理中業務流程規則復雜、合同類型多樣的特點，需要專門研究構建邏輯嚴密、規則定制的智能合約的方法；當區塊鏈上存在異常行為時，為避免各方主體權益受到侵害，需研究構建一套快速有效的熔斷機制。此外，當前的區塊鏈技術本身還存在高數據冗余導致的資源占用、為達成共識導致的算力耗費過高等問題。這些都是我們下一步需要重點研究的內容。