基于區塊鏈的企業管理系統設計與分析

張亞偉，霍敏霞，陳端君

（泰山科技學院大數據學院，山東 泰安 271038）

1 引言

現如今，企業發展不僅只取決于產品質量、配送效率和服務水平，更多時候還需要依賴企業的管理水平。如果一個企業管理水平高，那么這個企業就可以長久發展下去，否則注定會被市場淘汰[1]。然而傳統企業管理依然存在很多問題亟待解決，由于管理層的疏忽，導致企業愈加被動，像數據造假、信息不對稱以及責任劃分不明確等問題時有發生，嚴重侵害了企業的利益。一些企業雖然采取了相應措施予以補救，但仍然治標不治本。區塊鏈作為新一代信息技術，被認為是最具顛覆性的一項技術，能夠有效解決企業管理中存在的諸多問題，為企業提供更加高效、安全和透明的管理模式，助力企業數字化經濟轉型升級。

2 相關概念解析與現狀分析

2.1 區塊鏈技術

區塊鏈是一種去中心化的分布式賬本技術，可以記錄交易數據和資產轉移信息，同時保證數據的安全和不可篡改性。區塊鏈通過將交易記錄分布在網絡中的多個節點上，實現了去中心化的管理方式，使得交易數據不再由單一的機構或個人控制，而是由整個網絡共同維護和管理。區塊鏈技術被廣泛應用于數字貨幣、供應鏈管理、智能合約、物聯網等領域。

圖1 展示了區塊鏈的數據結構。區塊鏈的數據結構是由一個個區塊組成的鏈式結構。每個區塊包含了一定數量的交易數據，以及與上一個區塊的鏈接信息。每個區塊都有一個唯一的哈希值，用于驗證數據的完整性和不可篡改性。區塊鏈中的每個節點都擁有完整的區塊鏈副本，并通過共識算法來保證所有節點的數據一致性。當新的交易數據產生時，它們會被打包成新的區塊，并通過共識算法被添加到區塊鏈的末尾，從而形成一個新的區塊鏈。這種鏈式結構和哈希樹的數據結構使得區塊鏈具有高度的安全性和可靠性。

圖1 區塊鏈的數據結構

2.2 智能合約

智能合約（Smart Contract）由尼克·薩博于1995 年發明，最初該技術并未引起大家的關注，但2014 年以太坊的誕生徹底使其有了用武之地，利用它不僅可以彌補比特幣應用單一的不足，同時也使機器背書取代人工背書成為可能。我們可以將智能合約理解為一段滿足預置觸發條件即可自動執行的代碼，該代碼無需經過第三方機構（中介）即可完成交易（資產的轉移）和事先達成的協議。智能合約的生命周期主要包含3 個階段，第一個階段是編寫適合具體應用需求的智能合約，第二個階段是編譯（compile）智能合約，最后一個階段是將智能合約部署（deploy）在區塊鏈上以供調用。如圖2 所示，當合約被存儲在區塊鏈上之后，任何外部事件或者數據只要滿足預置響應條件，就會按照事先定義好的規則進行響應，合約狀態隨之發生改變，產生一系列的執行動作并得到相應的執行結果記錄在鏈上。總之，智能合約具有可編程性、可靠性、透明性等優點，適用于商業、教育、醫療等諸多領域，對提供效率、降低成本大有益處。

圖2 智能合約的工作原理

2.3 企業管理

所謂企業管理是指企業在運轉過程中為了利益最大化而做出的一系列舉措，包括明確企業發展方向、提高員工工作效率、增強財務透明以及合理分配資金使用等。通過上述舉措有利于保障企業的產品質量，為客戶提供高質量的服務，從而有利于維護企業形象，為企業長足發展奠定良好的基礎。企業管理是企業發展的重中之重，良好的企業管理可以有效利用各種人力、物力以及財力等資源，使企業發展更具活力。企業管理包括兩部分，分別是業務上的管理以及行為上的管理，前者更加注重對企業生產資源的管理，如對企業財務、生產資料以及產品進行的管理都屬于業務上的管理，也就是說業務上的管理偏向于對企業資源進行有效組織，從而提高企業的業務能力和水平。行為上的管理傾向于對企業的組織成員的行為進行管理，如對企業的績效考核、激勵機制、產品的設計、企業成員的工作計劃以及團隊協作、企業文化進行管理，從而有效規范相關人員的行為，助力企業的生產過程有序進行。

上述兩種企業管理方式是相輔相成的一種關系，少了那一部分都不利于企業的平穩發展，只有二者配合起來才能發揮企業的整體實力。

2.4 現狀分析

大部分學者將研究的重心放在如何利用區塊鏈解決企業管理過程中遇到的突出問題，如郭航序等人[2]研究了區塊鏈環境下的企業管理創新，認為區塊鏈能夠提高企業財務管理效率；張靜[3]介紹了基于區塊鏈思維的企業管理措施，認為區塊鏈能夠避免企業財務信息不透明，優化內控制度；肖志誠[4]以京東金融為例，探討了區塊鏈對企業財務管理的影響，認為區塊鏈能夠保障企業財務信息的安全，優化企業管理制度。劉丹等人[5]認為區塊鏈技術能夠為工商管理教學模式改革提供思路，促進教育資源合理分配，完善教學評價制度。溫娟[6]探析了區塊鏈在國有企業財務管理中的應用，認為區塊鏈能夠改善國有企業內部控制，使資金結算和管理變得更加透明，通過分布式記賬避免財務核算出現披露。陳劍[7]探索了基于區塊鏈的企業管理系統框架設計，該系統能夠為企業生產的各個流程提供有價值的數據，并通過Token 獎懲機制提高員工工作效率。陳泉潤[8]對區塊鏈技術對企業管理的影響作了深入分析，認為區塊鏈技術在企業人力資源、財務管理以及市場營銷等方面具有明顯優勢，同時他也指出區塊鏈技術存在各種內部或者外部風險，未來企業管理與區塊鏈的結合仍面臨不少困難。

綜上我們可以看出，現有文獻局限于理論性的研究，只是簡單闡述了區塊鏈可以在企業管理中發揮什么樣的作用，但并未從技術角度出發給予更多解釋，因而可參考和借鑒的意義不大。本文從技術角度出發系統闡述了區塊鏈在企業管理中的應用和發展，通過圖示詳細介紹了具體的實施方案，具有一定的創新性。

3 基于區塊鏈的企業管理系統框架設計

3.1 企業管理系統底層架構設計

圖3 展示了企業管理系統的底層架構設計，一共包含6個層次，分別是數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層以及應用層。數據層主要承載了和企業管理相關的基礎數據、元數據以及鏈式結構等，是系統正常運轉、數據上鏈保全以及合約自動執行所必須的。網絡層包括P2P（Point to Point，點對點）通信、數據傳輸以及數據檢驗等三部分，主要用于實現組成區塊鏈網絡各節點之間的通信，從而為數據同步、消息廣播提供支持。共識層封裝了可插拔的共識算法（也被稱為共識機制），系統會根據實際需求選擇合適的共識算法，以最小代價選出記賬節點，從而保障區塊鏈網絡的穩定運行。激勵層封裝了Token 發行機制和Token 分配機制，旨在對企業管理過程中相關責任人進行獎勵或懲罰，促進企業穩定健康發展。合約層封裝了合約代碼、企業管理條例等內容，以達到精準定責的目的，減少人為因素的干擾。應用層封裝了該系統的主要功能，包括企業管理數據上鏈、企業管理數據溯源以及基于智能合約的企業管理。

圖3 企業管理系統底層架構

3.2 企業管理系統整體架構設計

圖4 展示了企業管理系統的整體架構設計，企業管理過程中會產生大量的數據，包括打卡數據、業績數據、產品數據等，這些數據會觸發存儲智能合約自動上鏈存儲，聯盟共識節點會對相關數據進行驗證，驗證無誤后由記賬節點打包成新的區塊，通過該區塊Hash 值與前一區塊Hash 值鏈接在一起，并以副本的形式同步至其他節點。企業員工共同組成聯盟共識節點，新員工（新節點）需要經過其他節點的同意方可加入，所有節點既是服務端又是客戶端，從而共享企業管理數據。當企業在管理過程中出現需要定責的情況，相關管理人員可第一時間追溯鏈上歷史數據，并對這些數據進行分析、評估，評估結果會被第一時間告知涉事員工，并存儲到區塊鏈，以方便他們接收、查看。除了可以精準定責，該系統也可以使用機器背書取代人工背書，減少人為操作失誤給企業造成的損失。

圖4 企業管理系統整體架構設計

3.3 企業管理系統核心功能設計

3.3.1 企業管理數據上鏈

企業在管理過程中會產生大量的數據，這些數據來自各個部門，對企業的發展具有十分重要的意義。因此，作為一家企業，有必要采取相關措施，保障基礎數據的存儲安全和傳輸安全，防止數據被丟失、修改和刪除。傳統中心化的存儲方式已無法滿足企業對管理數據的需求，通過區塊鏈技術的分布式數據存儲方式可以大大提升數據的安全性，同時也可以實現對鏈上歷史數據的追溯，是審計、精準定責、績效考核的得力助手。圖5 展示了企業管理數據上鏈方案，小于1MB 的數據可以直接通過Web 前端調用鏈碼上鏈，一些大文件數據則是通過IPFS 經分片、Hash 化處理后通過Web 前端調用鏈碼上鏈。

圖5 企業管理數據上鏈

3.3.2 身份認證和訪問控制

傳統企業管理過程中企業管理數據很容易被篡改，而且非經授權的其他用戶甚至可以隨意訪問這些數據，以上問題嚴重束縛了企業的發展。例如，企業負責審計的人員很有可能會對審計材料造假，以達到不可告人的目的，而一旦審計結果與實際有很大出入，就會導致決策人員作出錯誤的判斷，會出現什么樣的后果也就不言而喻。針對以上問題，傳統企業頒布的規章制度如同虛設，口頭式的警告也無法阻止員工為了個人利益去冒險。為了保障企業管理數據的完整性和安全性，確保數據一經發送其真實性會永久確認，本文提出基于區塊鏈的員工身份認證和訪問控制方案，如圖6 所示。企業管理者首先通過接收方公鑰對企業管理數據進行加密，形成密文，然后利用Hash 算法提取原始數據的指紋信息，使用發送方私鑰進行簽名，以認證管理人員的身份信息。接收方通過接收方私鑰對密文進行解密得到企業管理數據，然后通過發送方公鑰驗證簽名。

圖6 身份認證和訪問控制

3.3.3 基于智能合約的精準定責方案

企業管理過程中會涉及對相關人員責任的劃定，但傳統責任劃分不夠精確，無法在第一時間追溯到責任人，甚至會出現錯判、漏判的情況。一旦出現以上問題，不僅會打消員工的積極性，而且不利于企業的發展。為了解決企業定責不精準的問題，本文提出基于智能合約的精準定則方案，該方案利用智能合約自動執行的特點，無需人為參與，即可快速而又精準地找到相關責任人，大大提高定責的準確度和效率。圖7 展示了基于智能合約的精準定責方案，由圖7 可知，一旦員工違反了企業的相關規定，定責機制會立即生效，從而快速定位到相關責任人，并對其施以相應的處罰，避免了企業再去花費大量人力、物力搜尋證據，員工在由區塊鏈記錄的證據面前也不得不承認。

圖7 基于智能合約的精準定責方案

4 基于區塊鏈的企業管理系統分析

4.1 技術層面

區塊鏈技術雖然可以有效應對企業管理過程中存在的數據造假、數據不對稱以及定責不精準等問題，但不可否認的是該技術目前還不成熟，很多技術上的難點問題尚未得到實質性突破，如跨鏈技術、量子攻擊、存儲問題以及所謂的區塊鏈三困境（去中心化、擴展性、安全性）等，這些瓶頸問題嚴重阻礙了區塊鏈技術的發展。因此，將區塊鏈技術融入到企業管理，未來還有很長的一段路要去走，如果在交易速度、存儲容量等方面能夠提供更好的解決方案，對于區塊鏈這項技術而言將會是邁出的一大步。本系統考慮到目前組成區塊鏈的每個區塊最多只能存放1MB 的數據量，因而才會選擇IPFS 彌補其短板，這樣一來就不用擔心大文件不能上鏈，同時也能保證存儲空間得到充分利用。

4.2 功能層面

基于區塊鏈的企業管理系統能夠實現數據上鏈、身份認證和訪問控制以及基于智能合約的精準定責等最主要的幾個核心功能，這些功能的實現少不了區塊鏈的分布式文件存儲、非對稱加密以及智能合約等技術的支持。其中，分布式文件存儲是管理數據的存儲方式，即區塊鏈網絡的所有參與節點都會同步一個區塊鏈副本，同時參與對交易數據的驗證和打包。非對稱加密屬于加密技術的一種，其原理是“公鑰加密私鑰解密”，相較于對稱加密不容易被破解。智能合約主要實現具體的邏輯功能，通過編寫、編譯，最終部署至區塊鏈上發揮作用。

4.3 應用層面

區塊鏈作為最具創新的新一代信息技術，在金融、醫療、保險、教育、農業以及政務等領域都扮演著十分重要的角色，很多應用陸續誕生，如食品溯源、證據保全、供應鏈管理、數字藏品以及版權保護等。盡管基于區塊鏈技術開發出很多應用，但真正落地的應用很少。近期全球首顆在軌可視化區塊鏈衛星成功發射，預示著區塊鏈技術開始入駐航天領域，這一創舉有力推動了區塊鏈應用的發展，同時也增強了區塊鏈開發人員的信心。而元宇宙誕生之后，Facebook、阿里巴巴、騰訊等企業紛紛表示加大投資力度支持元宇宙的發展，而作為元宇宙的底層核心技術——區塊鏈理所應當成為研究的焦點。此外，一些企業開發了專門用于開發區塊鏈應用的平臺，如上海納凈可零科技有限公司開發了一款一站式區塊鏈數據服務平臺VeChain ToolChain，為客戶提供數據上鏈存證、防偽溯源以及供應鏈全流程管控等功能應用。

5 結語

本文設計并分析了基于區塊鏈的企業管理方案，首先介紹了區塊鏈、智能合約以及企業管理等概念，分析了當前研究現狀，然后給出了系統架構的底層設計方案、總體架構設計方案以及3 個核心功能設計方案，最后對所設計的系統從技術、功能以及應用3 個角度出發進行了分析。結果表明：區塊鏈技術可有效解決傳統企業管理存在的問題，大大提高企業的管理效率。