區塊鏈技術在集裝箱運輸行業中的應用

朱盛軍 吳翊 郝楊楊

近年來，區塊鏈技術以其去中心化、去信任、交易透明、不可竄改等特點備受關注，并被逐漸應用到金融、醫療、教育、物流等行業。麥肯錫的研究表明，區塊鏈技術是繼蒸汽機、電力、信息和互聯網科技后，最有潛力觸發第五輪顛覆性科技革命浪潮的核心技術。集裝箱運輸行業的市場規模龐大，具有多信任主體、多方協作、中頻交易等特點。隨著行業信息化水平的提升以及人們對運輸過程可視化要求的提高，區塊鏈技術越來越受到集裝箱運輸行業的重視。本文在介紹區塊鏈技術的基礎上，結合實際案例探討區塊鏈技術在集裝箱運輸行業中的應用。

1 區塊鏈技術

區塊鏈最初產生于比特幣交易系統，是把數據區塊以鏈的方式組合在一起的結構，其中，每個數據區塊包含一次網絡交易的信息，用于驗證其信息的有效性（防偽）和生成下一個區塊。區塊鏈技術整合加密算法、P2P文件傳輸等多種技術，通過去中心化和去信任的方式集體維護數據庫，實現數據信息的分布式記錄和存儲。區塊鏈僅有插入和查詢數據的功能，并且具有不可竄改的分布式數據庫，其任意節點數據庫的損壞均不會影響其他節點數據庫，是一種新的數據記錄、存儲和發表方式。

1.1 優點

（1）信息環境共享、開放且共同監督。區塊鏈中的主體均可以參與到數據網絡中，每臺設備均能作為節點，每個節點均允許獲得完整的數據庫備份。任意節點失效，其他節點仍能正常工作，從而能夠更加方便地實現信息的快速共享和響應，降低雙方的信任成本。

（2）采用去中心化、去信任的交易模式。在傳統的信用背書網絡系統中，參與人需要對中央機構足夠信任，并且隨著參與網絡人數的增加，系統的安全性下降。在區塊鏈網絡中，參與人無需信任任何機構，并且隨著參與節點的增加，系統的安全性反而增強，數據內容完全公開。

（3）數據不可竄改并具有可溯源性。區塊鏈采用單向哈希算法，每個新產生的區塊均嚴格按照時間線形順序推進；時間的不可逆性導致任何試圖入侵竄改區塊鏈內數據信息的行為都很容易被追溯，并遭到其他節點的排斥，從而能夠限制相關不法行為。

1.2 缺點

（1）應用成本較高。分布式賬本對區塊鏈環境的處理能力、存儲等提出更高要求；此外，生態網內任意2個節點之間的交易均會通知所有節點，從而對區塊鏈服務平臺的處理能力、存儲、網絡等提出更高要求。

（2）不能解決所有的信任問題。區塊鏈的核心是去中心化（信任中介）；但該模式并不能解決所有的信任問題，且解決對象僅局限于區塊鏈上的數據。

2 集裝箱運輸行業發展現狀

全球經濟增長速度放緩及世界貿易增長率下降導致航運市場需求疲軟，對集裝箱運輸市場發展產生不利影響。從運力增速來看，2017年集裝箱運輸市場運力供給過剩的情況依舊嚴峻。集裝箱運輸行業此前采取降低運價以增加運費收入的薄利多銷手段使得行業普遍處于虧損狀態。

隨著信息技術的發展，集裝箱運輸行業的信息化水平以及人們對集裝箱物流服務的可視化要求逐步提高；但集裝箱運輸行業缺乏統一的信息認定標準，高額的信任成本依然存在。當前，集裝箱運輸行業主要面臨以下需求：第一，運輸高效益需求，主要體現在減少貨損貨差、提高貨運質量、減少營運費用、降低運輸成本等方面；第二，運輸協作高效化需求。

由此可見，采取合理措施降低集裝箱運輸系統運營成本，提高集裝箱運輸系統效率，提升集裝箱運輸信息化水平，已成為迫在眉睫的問題。集裝箱運輸市場規模較大，具有多信任主體、多方協作、中頻交易等特點，符合區塊鏈技術的應用條件。目前，集裝箱運輸行業主要采用以下形式開展初步的區塊鏈試驗。

（1）公有區塊鏈 這是最早也是目前應用最廣泛的區塊鏈。在物流過程中，任何人均可以參與共識過程，無官方組織及管理機構和中心服務器，參與的節點按照系統規則自由接入網絡且不受控制，節點間基于共識機制開展工作。

（2）私有區塊鏈 僅使用區塊鏈的總賬技術記賬，建立在集裝箱運輸供應鏈內部，由體系主體獨享區塊鏈的寫入權限。系統的運作規則根據體系要求設定，修改甚至讀取權限僅限于少數節點，同時仍保留區塊鏈的真實性和部分去中心化的特性。

（3）聯盟區塊鏈 由集裝箱運輸鏈中的多方聯合發起，介于公有區塊鏈和私有區塊鏈之間，兼具部分去中心化的特性。由群體內部指定多個預選的節點為記賬人，其他接入節點可以參與交易，但不參與記賬過程。

3 集裝箱運輸行業區塊鏈試驗案例

3.1 馬士基

航運巨頭馬士基宣布已完成首次區塊鏈試驗，該試驗旨在優化價值數萬億美元貨物的全球航運業務。試驗船舶運輸貨物從鹿特丹港出發，經過美國海關和其他機構審核，耗時2周到達紐瓦克港。在測試中，只有馬士基和國際商業機器公司可以管控節點；每位參與者都可通過定制的憑證從移動設備或網絡應用程序中獲取數據，但只能查看其所需的航運數據及裝運流程。據說將來航運公司和政府監管部門可以管控自己的節點。

馬士基負責物流運輸業務的首席數字官Ibrahim Gokcen認為，普及區塊鏈方案不僅能減少日常文書工作，還能打擊海事欺詐行為。區塊鏈方案可以確保貿易雙方在可信的環境中交換信息，并由系統監管整個過程；能提高海關的辦公效率，確保整個區塊鏈進出口活動的安全；此外，運輸過程的透明化在理論上能夠完全消除為防止欺詐等而產生的額外成本，并加快交易及物流速度。

3.2 現代商船

2017年9月7日，現代商船宣布已完成基于區塊鏈技術的首次試航。試航船舶于8月24日從釜山港出發，于9月4日到達青島港結束試航。此次航行對區塊鏈技術在從訂艙到貨物交付的全過程中所起的作用開展試驗，并應用物聯網技術實時監測冷藏集裝箱的溫度。現代商船表示，在航運和物流領域應用區塊鏈技術，有助于相關方共享貨物、船舶信息，省去大量紙面文書，如出口原產地證明書、貨物清關文件、提單等。

3.3 以星航運

以星航運開展基于區塊鏈的無紙化提單試驗項目。提單詳細描述貨物的類型、數量、出發地和目的地，并載有貨物運輸合同條款；通過區塊鏈技術構建運輸節點和檢查站，創建以星航運同步跟蹤貨物的應用程序；通過使用基于區塊鏈的分布式記賬新系統，確保各方能夠通過安全的去中心化網絡發布、轉讓、簽署、管理與航運和交易相關的文件。

4 區塊鏈技術在集裝箱運輸行業中的應用建議

未來，集裝箱運輸行業的競爭將集中表現為深入客戶全程供應鏈，并通過業務數據化和數據業務化實現智慧物流。在集裝箱運輸行業區塊鏈技術應用過程中，既要做到運輸全程的透明化，實現集裝箱物流生態網絡角色及環節數字化，又要及時甚至提前響應客戶需求，提供合適的物流解決方案。相比傳統技術，區塊鏈技術通過分布式賬本技術更容易實現整個供應鏈面向所有參與方的全程透明化，其主要的應用場景建議如下。

（1）貨物跟蹤信息 目前，貨物跟蹤實際上為集裝箱動態節點跟蹤與船期跟蹤的組合。未來，貨物跟蹤將圍繞物聯網、移動終端、全透明的操作環節，實現對從訂艙到交貨全過程（包括位移、環境、貨物實體及預測）的可視化跟蹤；采用區塊鏈存儲技術，利用分布式賬本防竄改、易共享的優勢，對監控信息進行分發；此外，還可以通過區塊鏈技術存儲貨物交接和簽收、集裝箱交接等重要細節信息。

（2）電子單據 利用區塊鏈防竄改技術存儲客戶、碼頭、堆場、供應商、政府監管部門等物流參與方的交接憑證，進一步推進無紙化單證發展，從而提高單證流轉效率，降低信任成本，確保電子單據安全存儲并且不可竄改。

（3）信息共享 區塊鏈生態網將集裝箱物流的所有參與方（包括客戶、供應商、政府監管部門等）連接起來，并通過區塊鏈的分布式賬本實現數據實時共享。例如，當客戶備貨時，船公司及時獲取信息并提前進行運輸準備，海關也能及時獲取貨物信息并開展溯源追蹤，從而增加管理透明度，防止套約等不規范行為。

（4）數字資產 物流供應鏈上的企業大多是中小微企業，其信用評級普遍較低，難以獲得融資貸款服務。區塊鏈數據信息記錄具有不可更改和不可偽造的特性，這使得物流鏈中的所有商品可追溯、可證偽，且不可竄改，從而實現物流商品的數字資產化。在此基礎上，通過提供金融、保險等增值服務，能夠解決物流供應鏈上中小微企業融資難的問題。