基于區塊鏈的服裝產業協同制造溯源研究

王璽瑞 陶然

摘要：目前服裝產業協同制造過程中存在參與主體眾多且分散、很難建立起服裝產業協同制造各方的信任關系等問題。針對這些問題，本文對服裝產業協同制造業務場景進行調研，分析并總結其業務流程，提出一種將區塊鏈技術應用于服裝產業協同制造領域的方法，并結合區塊鏈去中心化、集體維護、共識信任等特點，構建基于區塊鏈的服裝產業協同制造溯源系統，實現服裝產業協同制造各環節信息記錄防篡改、可追溯，在去中心化的環境下，解決服裝產業協同制造的信任問題。本文所展示的將區塊鏈技術應用到服裝產業協同制造溯源的方法有助于促進服裝產業溯源領域的發展。

關鍵詞： 區塊鏈; 共識信任; 服裝產業溯源

【Abstract】 At present， there are many scattered participants in the collaborative manufacturing process of clothing industry， and it is difficult to establish the trust relationship between all parties of collaborative manufacturing of clothing industry.To solve these problems， this paper investigates the collaborative manufacturing business scenario of garment industry， analyzes and summarizes its business process， and proposes a method of applying blockchain technology to the collaborative manufacturing field of garment industry.Combined with the characteristics of blockchain decentralization， collective maintenance， consensus trust and so on， this paper constructs a garment industry collaborative manufacturing traceability system based on block chain， which realizes the tamper proof and traceability of information records in each link of garment industry collaborative manufacturing， and solves the trust problem of garment industry collaborative manufacturing in the decentralized environment.The method of applying block chain technology to garment industry collaborative manufacturing traceability is helpful to promote the development of garment industry traceability.

【Key words】 ?block chain; consensus trust; the traceability of clothing industry

0 引 言

在目前的服裝行業協同制造溯源過程中涉及到眾多環節：訂單分包、服飾設計、原料供應、合作生產等。這些環節分別對應著服裝公司、服裝設計團隊、服裝加工商、原材料供應商等角色，在傳統的服裝產業協同制造過程中各廠商之間通常是處于各自分立狀態，消費者也很難參與其中，很難建立起服裝協同制造各環節的信任關系[1]。雖然中心化的數據管理也可以建立協同平臺，但是面臨著數據易遭非法篡改、追責難的問題。除此之外，針對消費者和監管部門，當消費者希望了解自己所買到產品的生產來龍去脈，或者想查看每一個環節的執行是否合規時，在傳統的監管體系下，這些信息的追溯時間可能需要一到兩周甚至更久[2]。

近幾年來，各大服裝企業根據自身的業務需求去推動生產信息溯源的進程。例如：廣東一家公司采用RFID物聯網技術，從棉花的種植、加工，再到物流發貨，可以使遍布全國多個地區的生產廠家和原料提供商通過互聯網及時溝通行業信息，省去了人力檢查、數據統計的時間，從而提高了整個產業效率[3]。獨立服裝設計師BABYYGHOST在其品牌新款成衣上增添了一個小芯片，是每件衣服獨一無二的數字身份認證。品牌商可以通過芯片上傳到數據庫的數據掌控生產流程，提升其服裝協同生產的管理效率[4]。但服裝產業協同制造各環節依舊沒有建立起信任關系，并且數據易遭非法篡改的風險沒有得到妥善解決。

區塊鏈作為一種以密碼學方式將數據進行鏈式存儲的結構，具有多方維護、數據不可篡改、便于追溯等核心特性[5]。將區塊鏈用于服裝產業協同制造能跟蹤服裝協同制造的各個環節，提升協同制造過程整體的安全性[6]。同時加強各個環節之間的信息聯系，提高各環節之間的協作效率，區塊鏈的節點信息一致性也能讓信息追溯和監管更加容易。

本文的主要工作如下：

首先對服裝產業協同制造場景進行調研，分析并總結其業務流程。然后提出了一種將區塊鏈技術應用于服裝產業協同制造領域的方法，最后基于該方法搭建了服裝產業協同制造溯源系統。對此擬展開研究論述如下。

1 相關工作

1.1 區塊鏈

2008年，Nakamoto[5]提出了區塊鏈的概念，并將其作為比特幣的底層實現技術。 而后，以太幣（ETH）、萊特幣（LTC）、柚子幣（EOS）等數字加密貨幣相繼問世，區塊鏈這一新興技術開始受到了廣泛關注。隨著學術界對閃電網絡、側鏈技術、新型共識算法等技術研究的不斷深入，區塊鏈進入了高速發展的階段[6]。

1.1.1 區塊鏈基本原理

區塊鏈本質上是由節點參與的分布式數據庫系統[7-8]，但與傳統的分布式數據庫不同，區塊鏈的每一個節點通過一致性算法保有相同的賬本信息。在區塊鏈系統中無需第三方的介入，這種去中心化的網絡提升了數據的安全性。區塊鏈利用加密技術來驗證數據和儲存數據，區塊鏈需要參與的各個節點參數并且驗證交易和出塊，從而導致修改單個節點中的數據難度很大;區塊鏈技術的出現大大降低了經濟、信任的成本。

一個個的區塊構成了區塊鏈，區塊由區塊頭和區塊體構成。區塊體主要包含交易計數和交易詳情，負責記錄時間段內所有交易數據，交易數據隨機哈希成默克爾樹。區塊鏈中數據記錄采用區塊的方式，按照時間的先后順序，數據被分別記錄在不同區塊中，記載從創世區塊開始所發生的所有交易記錄。區塊由區塊頭和區塊體構成，每個區塊首尾相連構成鏈式結構，而且每個區塊都含有時間戳，所有區塊呈現完整數據，所有歷史記錄都被存儲，對每一筆交易都可溯源，實現防篡改功能。

1.1.2 區塊鏈種類

根據對區塊鏈的去中心化程度，區塊鏈大致可以分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈三類[10]。三類區塊鏈的對比見表1。

從表 1 中可以看出，超級賬本（Hyperledger Fabric）相對比特幣和以太坊有較多的優勢，而且比特幣和以太坊本質上是數字貨幣，數據隱私性較差，不支持審計和多鏈，主要用來解決“金融問題”，同時，在超級賬本中的各個成員都是已知的并且可以驗證身份。可以解決成員之間的信任問題。充分滿足本文中服裝產業協同制造溯源系統的多角色業務需求。因此，本區塊鏈系統底層選擇將hyperLedger Fabric作為區塊鏈技術平臺。

1.1.3 Hash算法

Hash 算法的基本原理就是把任意長度的輸入，通過該算法轉化為固定長度的輸出[11]。經過hash 算法得到的密文輸出被稱為hash 摘要或 hash 值，可以被用于驗證數據的完整性。 hash 算法的數學表達為： h=H（m）。

hash 算法具有如下特性：

（1） 單向性：對于一個給定的h，難以逆向找到一個m0使h=H（m0）;

（2） 抗沖突性：無法找到一組x和y，使x = y的同時滿足H（x） = H（y）;

（3） 敏感性：對原始明文m稍作修改，經過同樣的H（）將無法得到一致的h。

2 基于區塊鏈的服裝產業協同制造溯源方案設計

服裝產業協同制造溯源流程如圖1所示。

研究可知，服裝協同制造各個環節可以通過輸入服裝序列號去追溯服裝生產的詳細信息。并且通過哈希加密算法對所追溯的信息重新生成數據摘要，并且通過生產信息中的數據地址在區塊鏈中查詢已經上鏈的數據摘要，如果2個數據摘要不一致則意味著數據發生篡改，否則數據在錄入數據庫之后未發生修改。

2.1 服裝產業協同制造過程分析

本節將討論其服裝產業協同制造的全過程。服裝產業協同制造時序圖如圖2所示。

服裝協同制造過程從角色分配角度來看，由服裝公司、服裝設計團隊、服裝加工企業、面輔料供應商等組成。服裝公司將服裝訂單需求交給服裝設計團隊，之后設計團隊按照訂單需求按時將服裝設計方案交付給服裝公司。隨后，服裝公司將服裝設計方案和生產訂單一并交給服裝加工企業，服裝加工企業通過面輔料提供商購買原材料并完成對服裝產品的生產任務，最后將服裝成品交付給服裝公司。

通過上述分析，服裝協同制造過程又主要包括3個主要環節：訂單分包環節，服裝設計環節，合作生產環節。下面就從這三個環節對服裝協同制造過程進行詳細分析。

2.1.1 訂單分包環節

服裝公司依據需求進行訂單下發，采用分包式訂單生產，即按照服裝款式（比如：衛衣、呢大衣、運動褲）的不同將訂單分發給不同的服裝加工商進行服裝生產。在訂單分包環節需要登記的信息主要包括服裝公司的企業信息以及訂單的詳細信息，比如訂單編號、訂貨數量、交付時間等。

2.1.2 服裝設計環節

經過對服裝企業以及設計團隊的走訪和調研，了解到整個服裝設計過程分為3個階段：企劃階段、設計階段以及打樣階段。參與服裝設計的角色可以分為5種：服裝設計總監、設計師、工藝師、打板師以及樣衣師。每個角色分工明確，各角色之間的共同協作組成了服裝設計環節。服裝設計協作階段和角色如圖 3 所示。

在服裝設計的企劃階段，設計總監不但要創建服裝設計項目并指定年份、季節、品類等項目基礎信息，還要負責服裝產品的設計工作計劃的擬訂和執行，追蹤設計任務的進程，確保設計任務的完成。在設計階段，設計師根據項目基礎信息設計款式、顏色、圖案等信息;然后，工藝師不僅按照款式進行工藝設計，還要編制各種工藝文件，如服裝款式設計圖、結構設計圖、生產工藝單等。在打樣階段，版型師根據工藝師設計的圖紙制作版型;然后，樣衣師根據版型制作樣衣。服裝設計環節主要登記的信息包括：服裝款式設計圖，結構設計圖，生產工藝單，以及上述階段的設計師編號等基本信息。

2.1.3 服裝生產環節

服裝成品加工方式是根據服飾品類、樣式和需求去制定出其獨有的生產方式和加工步驟。隨著新原料，新型生產工藝的不斷更新，服飾的制作工序也隨之多種多樣。但是，服裝生產工序大致是相同的，從整體上可以劃分為面輔料提供商，服裝加工廠商兩種角色，從細節上參考又可以劃分為6個階段，每個階段的任務都不一致，接下來對這6個階段分別進行闡釋分述如下。

（1）生產準備階段。面料提供商需要提供給服裝加工商面輔料等生產材料，加工商需要對生產某一個產品所需要的面料，輔料等材料進行選擇配用，并做出預算，保證其投產的可行性。這個階段需要記錄的信息主要包括面輔料提供商的企業信息，以及所購買的面輔料等相關信息，確保購買面輔料的行為可以根據記錄信息進行驗證。

（2）剪裁工藝階段。該階段的主要工作任務是把面輔料、襯料、里料包括其他所需原料按照之前的劃樣制作成衣片，其中包含有面輔料、算料以及布料的剪裁，剪切和驗片等多種工藝步驟。

（3）服裝的縫制階段。主要是按照不同種類的服飾原材料，不同的服裝款式的需求，通過精密機器的縫合工作，將零散的衣片組裝成服飾的一個工藝流程。

（4）熨燙塑形工藝階段。該階段主要的任務是：將加工好的服裝制品或者是未完成的制品通過專業的設備給予特定的溫度、濕度、壓強等必要條件，使得紡織品改變其經緯密度以及外形。

以上階段需要記錄的信息有：加工商企業信息以及每一個階段的相關人員基本信息以及生產批次、加工設備編號等。

（5）成品品質控制階段。主要是研究特定產品在加工過程中可能產生的質量問題以及解決方案。

（6）后整理階段。是整個服裝生產過程中最后一道工序，必需根據原料的差異性、款式的不同以及客戶要求采取不同的處理和包裝方式。

2.2 服裝產業協同制造溯源流程設計

服裝協同制造時序圖如圖4 所示。

從圖4中可以看出數據分別由數據庫和區塊鏈兩種方式存儲。服裝公司將服裝訂單的詳細信息，比如訂單編號、訂貨數量、交付時間等信息打包并錄入服裝公司所維護的數據庫。服裝公司節點將所錄入的信息通過SHA256哈希加密取得信息摘要，并且將摘要通過區塊鏈節點發送到區塊鏈上，在區塊鏈各個節點達成共識之后，把信息摘要寫入區塊，服裝協同制造過程中的其他節點也會同步該節點的信息，寫入成功的信息會得到一條返回值、即區塊鏈中一條交易的哈希值，這是檢索區塊鏈中數據的索引，將這條返回值存儲在數據庫中。服裝設計團隊、面輔料提供商和服裝加工商分別將所提供的面輔料信息和服裝加工信息錄入到數據庫中，同時采用SHA256哈希加密算法對存入數據庫的信息進行哈希加密后取得信息摘要，通過各自維護的區塊鏈節點發送到區塊鏈上，并將返回值存入到數據庫。

防止追溯信息被篡改的實現方式為：利用SHA256哈希加密算法重新生成服裝協同制造過程中某環節的對應信息的數據摘要，然后根據數據庫中所存儲的數據在區塊鏈上的地址去查詢該環節的數據摘要。兩者進行對比，如果兩者相同說明追溯信息從錄入系統以后就沒有再被修改過，否則說明溯源信息在錄入系統之后發生過修改。通過這樣的方式實現了數據完整性的驗證。

通過上述的數據存儲機制，能夠保證數據一旦存入系統就不能被篡改，實現了數據的不可篡改性。利用區塊鏈平等共識、數據多點備份、分布式的特性。數據不僅實現了不可篡改，而且系統還實現了去中心化。

3 系統實現

根據本文所提出的基于區塊鏈與服裝產業協同制造，實現了一個原型系統。具體的應用場景案例為：在訂單的驅動下，設計師通過本系統對自己所設計的作品進行版權登記。完成登記后，設計師和品牌商簽訂智能合約，將設計師的設計作品版權轉讓給品牌商。接下來通過品牌商和面輔料提供商以及加工商之間簽訂的智能合約，在最遲交付日期之間完成合約中規定的生產工作。最后完成服裝加工，實現訂單交付。

3.1 訂單分包

服裝需求方發布訂單需求，隨即采用分包式訂單生產，將服裝訂單分發給不同的品牌商，品牌商接受訂單，簽訂智能合約按照合作進行規范生產。服裝采供訂單見圖5。

3.2 上傳服裝設計作品

設計師可通過填寫基本版權信息，并上傳相關設計圖紙的形式進行版權登記。服裝設計信息見圖6。

3.3 服裝生產

品牌商通過智能合約與面輔料供應商、加工商之間可以展開合作，明確各合作方的職責，對服裝進行合作生產。智能合約中展示的信息見圖7。

面輔料供應商可以通過區塊鏈應用平臺將面輔料信息上鏈。生產過程中，面輔料信息上鏈預覽見圖8。

服裝生產過程中會涉及到一些詳細工藝，比如：剪裁、縫制、印染。這些詳細工藝會被記錄上鏈。以剪裁為例，將生產過程中的剪裁記錄上鏈見圖9。

4 結束語

本文在對服裝生產協同制造過程做了調研和分析之后，提出了一種將區塊鏈技術應用于服裝產業協同制造領域的方法，以解決當前服裝產業協同制造過程中數據易遭篡改、很難建立起協同制造各方的信任關系等問題為目標。設計并且實現了基于區塊鏈技術的服裝產業協同制造溯源系統。但是目前區塊鏈技術溯源系統數據吞吐量不高，使得區塊鏈技術溯源平臺推廣應用有非常大的障礙。后續工作需要進一步研究區塊鏈技術，并優化溯源系統性能，才能將區塊鏈技術溯源平臺進行廣泛商業應用。

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