基于區塊鏈技術的物流服務供應鏈信息平臺構建

李曉萍，王亞云

（1.江蘇科技大學 經濟管理學院，江蘇 鎮江 212003；2.中船工業現代物流研究中心，江蘇 鎮江 212003）

1 引言

隨著全球產業結構調整和制造業重心的轉移，許多企業將核心業務之外的物流業務交給專業的第三方物流企業來完成，實現降本增效的目的。企業對第三方物流服務的要求也越來越高，從簡單的運輸到涉及生產、銷售多個環節，物流公司為滿足客戶需求逐漸形成集各種物流服務功能為一體的物流服務供應鏈（LSSC）模式，整合外部功能型物流企業的資源，為制造企業提供全方位一體化的集成物流服務。但是在物流行業高速發展過程中，各環節信息不透明、信息交互不及時、信息真實性和貨物安全性難以保證、追責困難等問題也逐漸暴露出來，極大地影響了物流效率和服務過程的可信度。

區塊鏈具有去中心化、共識信任、信息不可篡改、智能合約等特點，且易與智能終端等基礎設備結合[1]，在降低信任風險、提高交易結算效率、降低經營成本、預防故障和攻擊、提升自動化水平等方面都具有重要的作用，為物流服務過程中的信息不對稱、過程不透明、責任難以確定等問題提供了解決方法。

本文分析了物流服務供應鏈的結構以及信息管理存在的問題，討論了區塊鏈技術的特點和區塊鏈信息平臺可實現的目標，以區塊鏈的基礎架構為根本設計了物流服務供應鏈信息平臺，并簡要闡述了信息平臺的五個功能模塊，為區塊鏈技術的實際應用提供一定的借鑒。

2 物流服務供應鏈

2.1 物流服務供應鏈的內涵和結構

服務供應鏈是供應鏈研究的新趨勢。區別于產品供應鏈，物流服務供應鏈（LSSC）是一種專注于物流服務能力合作的服務供應鏈[2]。LSSC是以物流服務集成商為核心，以客戶的服務需求為出發點，從物流服務的提供方到需求方所形成的鏈狀結構。其中，整合外部物流資源的物流服務集成商（LSI）和第三方物流企業的功能型物流服務供應商（FLSP）為兩類服務企業，為LSSC的客戶企業提供物流服務。集成商與客戶企業之間的戰略合作伙伴關系，是一種長期物流服務采購/供應商關系，LSI主要負責各項物流活動的整合、協調和控制，使整個LSSC達到最優。FLSP主要是運輸、倉儲、配送以及其他傳統的物流公司，為集成商提供專業化的物流服務，是物流活動的最終執行者。

LSSC的主要結構是功能性物流服務提供商從物流服務集成商流向制造商或零售商的模式。集成商的信息整合和規劃能力與物流供應商的專業服務能力兩者優勢互補，形成穩定的兩級結構[3]。如圖1所示。

圖1 物流服務供應鏈的兩級結構

2.2 物流服務供應鏈信息管理存在的問題

我國物流資源較為分散，LSSC涉及和包含的企業眾多，不同的物流企業之間規模和制度都不盡相同[4]，信任機制很難建立起來，相互之間不愿意進行信息共享。而且物流各環節的數據和信息缺少有效的技術和方法來保證它的安全性和真實性，企業沒有合適有效的平臺來進行信息共享。導致：（1）物流信息不透明。物流服務過程涉及多個企業和環節，不同企業之間需要進行大量的信息交互，但各個環節產生的數據和信息都分散的存儲在企業自己的手中，容易導致鏈上各環節的企業無法及時準確得知貨物的物流狀態和相關情況，從而影響下一環節的物流服務效率。（2）貨物安全性低。貨物從供應商到制造企業再到客戶手中的整個物流過程需要經歷倉儲和在途運輸等環節，物流集成商設計整個物流服務流程，由專門的第三方物流企業分別承運。在倉儲和運輸過程中的貨物安全和計劃的執行基本上完全依靠第三方物流公司，集成商和客戶企業很難實時掌握貨物相關信息，并及時處理各種突發事件，因此存在貨物保存不恰當、操作不符合規定、運輸企業或貨車司機跑單等風險。（3）責任主體認定難。若物流服務過程出現問題，信息追溯和查證過程往往耗時耗力，很難快速有效確定責任人。這些問題阻礙了物流行業的發展。

3 區塊鏈技術的產生與發展

區塊鏈的概念最早由中本聰于2008年提出[5]，來源于比特幣，主要用于記錄交易信息。區塊鏈技術是一種去中心化和共識信任的分布式數據庫賬本技術，所有節點之間均可以直接進行交易，并對記錄的交易數據進行共識，分別擁有一份完整的賬本以及集體維護。區塊鏈實際上是整合現有技術形成的一種新的技術標準和協議[1]，分布式存儲技術讓所有節點均保存有一份完整的數據，只有當算力超過51%時，數據才可以被篡改[6]，非對稱加密技術可以保證數據的安全性和可信度，時間戳技術讓數據可以實現溯源和可驗證，腳本代碼可以讓用戶在區塊鏈上創建各種智能合約和去中心化的項目應用[1]。因此，區塊鏈技術有去中心化、共識信任、可追溯性和智能合約等特點。

區塊鏈技術的應用正在從比特幣等虛擬貨幣向金融、醫療、供應鏈、物流等實體行業擴展，很多學者和企業正在積極研究并提出了不同的設想和應用方案。在物流領域，呂芙蓉以區塊鏈技術為基礎，構建了聯盟鏈形式的農產品信息追溯系統，利用去中心化的集體智慧解決農產品質量安全問題[7]。于麗娜以農產品供應鏈為背景，構建了基于區塊鏈技術的農產品供應鏈整體框架，結合相應的特點和要求，討論了架構中的信息流和資金流[8]。王妙娟為實現物流和快遞行業數據信息的電子數字化儲存和管理，提出了設計發行區塊鏈代幣的想法，雖然代幣模式不完全適用于商業應用，但也提供了一種應用方向[9]。汪傳雷結合區塊鏈技術和供應鏈物流的特點，從對象、屬性、功能三個維度構建了區塊鏈與供應鏈耦合的物流信息生態圈模型[10]。胡潔總結了物流行業中可應用區塊鏈技術的場景，提出了區塊鏈物流信息管理框架、物流區塊鏈網絡拓撲結構以及信息管理流程[11]。在各國政府及相關企業的推動下，區塊鏈在物流供應鏈領域的應用項目也層出不窮。如唯鏈的商品ID管理云平臺物流供應鏈項目、基于區塊鏈的Yojee物流軟件、芬蘭集裝箱智能化運輸項目、澳大利亞港口物流安全應用區塊鏈、IBM的基于區塊鏈的貨車跟蹤方案、沃爾瑪、阿里巴巴和京東的商品溯源項目等，為區塊鏈應用積累了寶貴經驗。

區塊鏈技術在供應鏈、物流等領域的研究和應用還處于探索階段，學者的研究主要從物流行業或具體的產品供應鏈類型出發，結合實際特點為區塊鏈技術的應用落地提出了方法和意見。企業應用現在主要集中于商品溯源、智能物流運輸等方面。因此，本文從物流服務供應鏈的角度出發，借鑒已有的成果，構建以物流服務集成商為主導的區塊鏈信息平臺。

4 基于區塊鏈技術的物流服務供應鏈信息平臺構建

4.1 物流服務供應鏈信息平臺設計目標

區塊鏈技術的幾大特點天然就適合解決供應鏈中的信息問題，面對物流服務供應鏈信息管理存在的許多難題，本文以區塊鏈為基礎構建物流服務供應鏈信息平臺，鏈接鏈上各個節點，可以實現以下目標：

（1）物流信息共享。利用區塊鏈技術將物流服務供應鏈上各方需要的公共信息保存在分布式數據賬本中，鏈上各節點通過區塊鏈接口查詢相關信息，實現服務全過程的信息交互共享和物流全流程的公開透明。

（2）提升物流信息安全保護。任何節點要經過身份認證才能進入區塊鏈平臺，避免不法節點干擾；匿名性讓身份信息和物流信息分開，攻擊者不能通過物流信息得知用戶信息；P2P網絡傳輸方式讓無關者無法得知信息的真實來源和去向[12]。

（3）自動履行物流合約。區塊鏈的智能合約將紙質合約轉為代碼寫成的數字合約存放在網絡中[13]，根據合約觸發條件的滿足情況自動執行，降低合約風險，提高合約執行效率。

（4）“責權”不可抵賴。節點提交的數據需要獲得共識節點的認可，記錄的物流信息不可篡改；區塊鏈節點之間進行交易需要確認身份信息，確保身份真實。萬一物流服務環節出現差錯，依據真實的交易數據和身份信息可以實現快速、有效地追責[9]。

4.2 物流服務供應鏈信息平臺總體架構

基于區塊鏈技術的物流服務供應鏈信息平臺，可以將物流服務集成商、功能型物流企業和客戶企業連接成一個網絡，系統內任意兩個節點都能進行物流服務信息的共享、溝通及流程銜接，利用智能合約實現物流服務流程智能化，提高信息共享效率和服務透明度，在不確定環境下構建一個互信共贏的物流服務供應鏈生態體系。

供應鏈的聯盟特點決定了LSSC信息平臺是為供應鏈上的成員企業提供過服務的，在實際應用過程中應依據實際特征來決定適合的區塊鏈類型。其中，聯盟鏈節點的加入需要經過篩選和認證，更容易設置權限，較公有鏈而言，交易速度也更快，更適合商業應用、適用范圍更廣。因此選擇聯盟鏈作為物流服務供應鏈信息平臺的框架基礎。

區塊鏈基礎架構自下而上分為：數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層[1]。在聯盟鏈中，所有節點共同參與賬本的維護，因此本文不涉及激勵層的討論[14]。本文的物流服務供應鏈信息平臺的技術架構分為三個部分：由數據層和基礎設施層組成的基礎部分，由合約層、共識層和網絡層組成的技術核心部分以及應用層的交互部分，如圖2所示。

圖2 物流服務供應鏈信息平臺技術架構

（1）數據層。數據層的數據來源主要有物流服務各環節的物流信息，如貨物、倉儲、運輸、交接驗收等數據，以及第三方物流公司的資質、信用、物流設備等相關企業信息。基礎數據上傳到數據層后，通過加密算法和傳遞機制以及時間戳生成數據區塊，若干個區塊鏈接成區塊鏈，加密算法可以選擇我國自主設計的SM2非對稱國密算法。

（2）網絡層。網絡層通過身份驗證、接入管理和P2P機制將數據區塊分別存儲在各個節點的數據庫中。根據物流服務供應鏈的實際需求，設計特定的傳播協議和數據驗證機制，讓經過身份驗證和權限許可的部分節點參與某一區塊數據的記錄、驗證和共識。

（3）共識層。共識層包含了系統的共識算法，是區塊鏈實現去中心化、抵抗惡意攻擊的基礎。從比特幣開始，根據應用環境的要求，已經出現了十多種共識機制，各有自己的特點和適用場景。本文選取了小蟻區塊鏈項目使用的dBFT（授權拜占庭容錯）共識機制。dBFT通過節點持有的權益比例來進行投票選出參與共識的節點，記賬由多個專業化的記賬人協同完成，依靠嚴格可靠的數字證明，可以容忍任何類型的錯誤。

（4）合約層。合約層由各種腳本代碼、算法機制和智能合約組成。智能合約通過區塊鏈內的合約代碼實現，是合約層的核心。交易雙方提前協商好合約的詳細內容及觸發條件，將合約寫成代碼放進區塊鏈系統中，利用智能合約的自動觸發機制，自動執行相應的合約條款，外界無法干擾，讓合約更加公平公正[15]。在物流服務供應鏈管理中，將傳統的供應鏈合約變成數字化的智能合約，可以極大地節省人力，提高合約的執行效率。表1列舉了幾個物流服務過程中的智能合約。

表1 物流服務供應鏈智能合約

（5）應用層。應用層是物流服務供應鏈應用場景的實現，是物流服務供應鏈鏈上成員在平臺上進行業務操作的界面和信息交互的載體。鏈上成員通過應用層的平臺操作界面進行物流服務流程的業務操作，完成流程銜接和信息交互；同時其他非鏈上成員也可以利用貨物訂單代碼通過對應的服務接口查詢到貨物的實時信息，實現鏈上信息高效、自由的流動。

4.3 功能模塊概述

物流服務供應鏈區塊鏈信息平臺對運營數據文件數據進行統一定義，提供統一接口程序，對接物流服務供應鏈上各方企業本身的信息系統，使各企業之間數據交換有準確的信息定義和處理接口，基于該統一的數據格式，將企業的物流需求信息、倉儲管理、在途運輸及其他物流服務數據通過加密技術儲存在區塊鏈上。鏈上的智能合約根據合約的觸發條件和訂單當前的操作，對訂單狀態進行改變，維護訂單狀態的有效性，并根據當前狀態將訂單操作人在各參與方之間進行切換，同時利用區塊鏈CA技術保證所有訂單參與人能且只能看到自己應該看到的信息。這些機制和技術確保了物流服務信息在各個流程之間安全有效的智能化運轉，使信息更加透明，溝通更加順暢，簡化了物流服務流程，同時也保障了系統的安全和客戶的隱私。下面從五個方面介紹信息平臺的功能。

（1）節點管理。物流服務供應鏈的聯盟鏈節點主要有核心的物流服務集成商、各類功能型物流企業以及客戶企業。節點管理模塊為區塊鏈節點提供賬戶管理、智能合約管理、數據記錄和訪問等服務。物流服務集成商是LSSC的核心，作為領導節點對聯盟鏈內其他節點企業的加入和相關信息進行審核認證，例如功能型物流服務供應商的基礎資料、地理交通狀況、主要設施設備情況、物流資源情況、整合運作能力等相關的企業信息，客戶企業的產品物料信息、供應商信息、經銷商和客戶信息等，審核確認后借助分布式賬本技術將相關的資料存儲在平臺上，同時通過區塊鏈CA技術對不同等級的信息進行權限和查看范圍設置，使各節點企業的商業信息得到安全有效的保護。除此之外，區塊鏈平臺會記錄下功能型物流供應商以往所有物流任務的服務信息和完成情況，集成商可以利用企業信息和任務信息對物流企業進行服務能力和水平評價，對優秀供應商給予獎勵，對劣質供應商實施懲罰措施或淘汰。

（2）任務管理。客戶企業作為產生物流需求的一方，是物流服務供應鏈的服務對象和起點。區塊鏈信息平臺可以與制造企業的MRP系統或者生產、銷售部門對接，將相關的生產計劃、采購計劃以及最終的物流需求準確地傳遞給物流服務集成商，集成商整合平臺上生產企業分享的生產計劃、銷售計劃和最后的物流需求，以及功能型物流企業的服務能力、物流資源等信息對物流訂單進行任務細分，同時可以利用大數據智能篩選出最佳的第三方物流企業，節省簡化供應商的篩選時間和流程，然后進行相關的物流任務分配。

進行物流任務指派后與第三方物流企業簽訂線上智能電子合約，根據各環節貨物交接的相關操作和憑證識別出當前的物流狀態和相應的服務商，自動實施對應的智能合約條款和內容，實現物流服務合約的自動流轉。集成商可以對物流服務執行企業實時共享的信息和制造企業的物流需求計劃進行動態監管和掌控，及時調整和解決突發狀況。同時，物流供應商的物流資源情況、服務水平和能力等數據信息也在不停地變化和更新，物流集成商根據更新過后的資源調整優化各物流企業的任務分配，通過持續改進，在合適的成本條件下提供高水準的物流服務。

（3）倉儲管理。物流流通過程中，倉儲管理主要包括貨物的出入庫、揀貨以及盤點等。第三方倉儲公司首先利用API接口將倉儲管理系統對接到區塊鏈信息平臺上，通過智能倉儲系統、RFID、條形碼等技術，詳細記錄貨物從入庫、揀貨到出庫整個流轉過程中的各項信息，并及時上傳到區塊鏈信息平臺上，幫助企業通過實時掌握貨物存儲、出入庫情況，實現倉儲的全程精確監管，對庫存進行調控。

在入庫環節，根據貨物的大小、種類等屬性智能匹配存儲位置，將庫存信息實時記錄到區塊鏈平臺上，幫助相關節點企業掌握貨物庫存更新情況；在出庫環節，根據集成商分配的訂單任務和客戶企業的相關貨物庫存情況，快速安排貨物的出庫數量和裝車時間；在盤貨清點環節，利用RFID等識別技術將貨物數據記錄到倉儲管理系統和信息平臺上，利用計算機技術進行智能管理和遠程操作，減少人力作業，降低倉儲成本。在出入庫、盤點等環節的作業過程中，區塊鏈技術和信息平臺始終貫穿全程，利用各項技術將貨物的實時信息保存在平臺的數據賬本上，發揮區塊鏈的優勢和作用，實現倉儲環節全過程的可視化管理和精確監管。

（4）運輸配送管理。在運輸配送過程中會產生很多數據信息，司機狀態、貨物情況、行車路線等也需要進行實時監控。在整個運輸配送的過程中，利用區塊鏈技術貫穿整個流程，通過智能識別、物聯網及GPS、GIS等移動應用技術的應用，實現對運輸過程的全過程多維度、智能化的管理。運輸配送管理模塊可以對收集的數據信息進行統一匯總、分析、記錄，實現對物、車和路的監管，實現透明運輸，方便管理者進行決策。

從訂單的開始，每個過程都有一定的時效性，對應的時間執行對應的環節，如果沒有進行到下一步就會有預警。經過數據積累之后，可以預判環節轉換的大致時間，方便及時發現情況；司機的身份、經驗、狀態、不良記錄或疲勞駕駛現象，以及車輛的行駛路線、行駛情況、路線偏移等信息都可以通過視頻的智能識別、GPS、GIS等技術進行收集，每個司機的行車記錄都會被保存到區塊鏈的分布式賬本上，實現對人、車、物的監管。利用智能合約可以自動觸發的特點實現貨運物流車輛的動態監管和智能監管，一旦貨物運輸偏離既定路線，物流集成商可以及時得知，并采取相應的策略來保障貨物安全。

（5）信息查詢。區塊鏈上收集、驗證、記錄的供應商信息、物流服務信息等數據可以通過信息平臺的應用界面進行查詢。每一個物流訂單都對應一個區塊鏈編號，集成商、第三方物流企業和客戶企業都可以利用物流訂單編號來查詢相應的物流公司的企業信息和貨物運輸倉儲等物流信息。集成商可以從后臺看到所有的數據和信息，包括物流服務提供商的基本信息、物流服務信息、客戶企業的物流需求信息和客戶信息等；功能型物流企業可以查看自己參與的訂單的貨物信息、物流信息等；客戶企業則可以查看平臺上第三方物流企業信息、自己的物流訂單信息等。節點在接入區塊鏈平臺之前都需要經過身份驗證，因此除集成商外，其他節點依靠權限設定來查詢權限內與自己相關的數據和信息，保證了企業商業信息的安全性。

5 結論

當下，區塊鏈技術呈現著蓬勃發展的態勢，這一新興技術正在被積極應用于金融、商業、公益等領域，發展前景廣闊。本文針對物流服務供應鏈中各服務主體信任度低、信息交換不及時、貨物監控困難等難題，提出了以區塊鏈為技術基礎的物流服務供應鏈信息平臺的設想，利用區塊鏈技術的優勢，解決物流服務供應鏈信息共享的信息質量低、信息真實性低、交換效率低等不足，實現物流服務全流程數據實時共享、運輸路線智能規劃、貨物安全智能監控以及資金自動結算等功能。然而，區塊鏈技術在物流服務供應鏈信息平臺的應用仍然存在著很多難題，例如參與企業眾多、實施難度大、開發成本高以及技術方面的問題，但是隨著研究的持續進行，這些難題在日后一定會被逐漸突破，區塊鏈技術也會在物流和供應鏈領域發揮更大的作用。