區塊鏈技術在跨境物流領域的應用模式與實施路徑研究

李旭東 王耀球 王芳

[摘 要] 探索區塊鏈技術在跨境物流領域的典型應用模式，提出具體的實施路徑，以提升跨境物流管理績效。通過剖析區塊鏈的結構框架、核心技術及主要優勢，進而分析區塊鏈技術優勢與跨境物流管理需求的耦合機理。在此基礎上，以進口醫藥及食品為典型商品，提出區塊鏈技術在跨境供應鏈物流中的應用模式;以信息、單證、集裝箱為典型對象，提出區塊鏈技術在跨境貿易物流中的應用模式;以報關單為典型載體，提出區塊鏈技術在跨境通關中的應用模式。最后提出跨境物流中應用區塊鏈技術的具體實施路徑、主要成功要素和實施步驟。

[關鍵詞] 區塊鏈技術;跨境物流;耦合機理;應用模式;實施路徑

[中圖分類號] F259.2 [文獻標識碼]A ?[文章編號]1673-0461（2020）07-0032-08

2019年10月24日，習近平在中央政治局第十八次集體學習時強調，把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展[1]。物流業是國民經濟發展的支柱產業，跨境物流則是外貿經濟發展的核心支撐;當前跨境物流業從高速大規模增長向高質量發展轉變、轉型升級加快，而技術升級是物流業轉型發展的核心支撐，因此增強技術創新是跨境物流業提質增效與轉型升級的必由之路。近年來，作為一種新興的前沿技術，區塊鏈技術與物流領域相結合的研究及實踐日益發展。本文面向跨境物流，選取典型商品、典型對象與典型載體，研究區塊鏈技術在跨境物流領域的應用模式，并提出具體的實施路徑、主要成功因素和實施步驟，對提升跨境物流管理水平乃至總體績效，具有重要的研究意義和實踐應用價值。

一、文獻回顧

近年來，與區塊鏈技術在物流領域的應用研究相關的文獻逐漸增加。徐凱分析了區塊鏈技術對于港口物流、航運信息平臺的應用價值，對港口、航運等場景應用區塊鏈的趨勢作了系統分析，闡述了區塊鏈對港口、航運、跨境物流等領域的影響[2]。Francisconi M.實證研究了區塊鏈技術在港口物流中的應用，將信息系統提供的功能對應區塊鏈的各種用途，對區塊鏈技術的實踐應用案例進行了分析，評估了應用區塊鏈技術獲得的收益[3]。郝玉琨等設計了基于區塊鏈的智能集裝箱信息平臺，發揮區塊鏈高效安全分享信息等技術優勢，降低物流成本、簡化流程[4]。王妙娟分析了區塊鏈在安全、效率等方面的問題，提出構建快遞業區塊鏈系統、研發區塊鏈物流代幣，使快遞實現信息流、實物流、資金流三流合一數字化管理，增強貨物、信息、資金的可追溯性[5]。郭珊珊提出供應鏈物流三層次區塊鏈結構：一是在底層P2P網絡中，交易角色注冊為共識節點進行交易及驗證;二是在存儲層交易節點存儲經驗證的區塊信息;三是在應用層中提供交互接口、驗證交易信息以防篡改[6]。蔡金花等分析了區塊鏈技術在卷煙供應鏈物流信息系統構建中的應用，認為去中心化、可追溯驗證、智能合約等技術優勢有助于解決高成本、低效率、高風險等問題[7]。汪傳雷等研究了區塊鏈與供應鏈物流信息資源的耦合關系，從對象、屬性、功能維度分析區塊供應鏈物流信息資源管理，構建基于區塊鏈的供應鏈物流信息生態圈模型[8]。王娟娟等對區塊鏈技術在“一帶一路”區域物流的適用性進行了研究，結果顯示區塊鏈技術有助于“一帶一路”區域提升物流信息的透明度和構建高效的物流機制，并提出由政府主導物流安全機制建設[9]。胡潔等提出發揮區塊鏈技術在去中心化、數據防篡改、數據保密等方面的優勢，分析了區塊鏈在物流領域的典型應用場景，提出了基于區塊鏈的物流管理框架[10]。Haiman Liu等針對物流欺詐和監管機制缺陷等問題，提出了基于區塊鏈技術的物流安全方法，設計了物流安全智能合約[11]。寧卓等提出構建基于聯盟區塊鏈的物流業信息系統LIPChain，以解決傳統信息系統中心機構權利過大、信息難以溯源等問題，重新定義了物流信息的交易和存儲方式[12]。

綜上所述，已有研究圍繞區塊鏈技術在物流領域的應用問題，提出了一些戰略設計層的應用思路與策略以及戰術運作層的應用方案和方法，但同時也存在不足之處。一是較少有文獻針對跨境物流，深入研究區塊鏈技術在該領域的應用;二是多數文獻研究重點比較單一，多以物流信息管理為核心領域研究區塊鏈應用，研究的系統性有待增強;三是雖有文獻提出區塊鏈技術在物流領域的應用模式或應用場景，但未給開展實踐應用提供具體的實施路徑或實施步驟。有鑒于此，本文專門面向跨境物流領域，從典型商品、典型對象及典型載體入手，探索構建區塊鏈技術在該領域的應用模式，并提出具體的實施路徑及實施步驟，以盼有助于提升跨境物流管理績效。

二、區塊鏈、核心技術及其主要優勢

區塊鏈（Blockchain）起源于化名為“中本聰”（Satoshi Nakamoto） 的學者發表的奠基性論文《比特幣：一種點對點電子現金系統》[13]，也因此區塊鏈概念被認為起源于數字貨幣——比特幣，是一種把區塊以鏈的方式組合在一起的數據結構。目前公認的區塊鏈定義尚未形成，狹義的區塊鏈指將數據區塊以鏈條的方式、按照時間先后順序組合成特定數據結構，并以密碼學保證、防止偽造與篡改的去中心化共享總賬;廣義的區塊鏈指采用分布式節點共識算法進行數據生成和更新、采取加密鏈式區塊結構進行數據驗證與存儲、利用自動化腳本代碼（智能合約）進行數據操作與編程的一種分布式計算范式與去中心化基礎框架。區塊鏈的核心技術及其主要優勢主要有如下五項。

（一）分布式賬本技術——去中心化、永久儲存數據

基于分布式結構、分布式賬本技術完成數據的記賬、驗證、存儲、維護和傳輸等過程，不依靠中心機構而是采取數學方法建立分布式節點之間的信任關系， 形成可信任的去中心化分布式系統;交易記賬由分布在不同地方的多個節點共同完成，與傳統數據庫技術由中心管理員記錄與存儲數據的方式不同，在點對點網絡中的眾多節點之間皆可相互復制真實賬本的副本，數據在節點之間互為備份，各節點以平等的地位共同維護系統功能，因此不會因為任一節點的損壞或異常而影響系統的運行及信息的記錄，從而實現永久儲存交易記錄及數據。

（二）非對稱加密算法——安全防篡改

應用非對稱密碼學原理對數據完成加密，并借助共識算法形成的強大算力抵御來自外部的攻擊，保證區塊鏈數據不可偽造且不被篡改;通過公開密鑰、私有密鑰以及數字簽名確保存儲信息的安全性和準確性且控制賬本的訪問權，從而確保交易記錄、信息數據的安全可靠。

（三）共識機制——防偽、真實可信

為有效認證交易信息的有效性，確保數據真實可靠，區塊鏈不依賴傳統數據庫技術的中心機構，而是依靠網絡中的所有節點對認證原則形成共識，并且以特殊的經濟激勵機制保證分布式系統中眾多節點參加數據區塊的驗證過程（比特幣的“挖礦”乃典型的例子），只有達成共識的節點成員數超過51%時，交易數據才認定為真實有效。

（四）時序數據（時間戳）——可追溯、可驗證

區塊鏈通過內帶時間戳的鏈式區塊結構進行數據存儲，為數據生成時序，且任意兩個區塊間都通過密碼學方法相關聯，可以追溯到任何一個區塊的數據信息，從而具有極強的可追溯性和可驗證性。

（五）智能合約——自動化、高效完成交易

區塊鏈提供靈活的腳本代碼系統，以供用戶構建高級的智能合約，其相當于業務規則的數字化合約，在交易進行時自動執行預先定義好的規則和程序;智能合約的透明腳本代碼，在各節點監督、符合條件的情況下自動執行，交易的履約過程無法被干預、操縱或篡改，確保預定義程序自動運行結果的可靠性。

三、區塊鏈技術優勢與跨境物流管理需求的耦合機理 區塊鏈技術在跨境物流領域的應用模式研究，首先應系統分析區塊鏈與跨境物流管理的耦合機理，即前者的技術優勢與后者的需求之間相耦合的機理，形成理論基礎。區塊鏈技術優勢與跨境物流管理需求的耦合機理如圖1所示。

梳理區塊鏈核心技術的主要特征，發揮區塊鏈各項技術的優勢，然后結合跨境物流管理的主要需求，以提升跨境物流績效為目標，開發區塊鏈技術在跨境物流管理中的主要應用領域。以圖1中“跨境供應鏈物流”應用領域為例，分析區塊鏈的分布式賬本技術、非對稱加密算法、共識機制、時序數據的主要特征，發揮它們去中心化、永久儲存數據，安全防篡改，真實防偽，可追溯、可驗證的技術優勢，以進口醫藥和進口食品為典型商品，結合跨境供應鏈物流在提升溯源防偽功能、保障物流過程安全、增強信息透明度及安全等方面的管理績效需求，提出以進口醫藥和進口食品為典型商品的區塊鏈技術在跨境供應鏈物流領域的應用。可見，區塊鏈技術優勢與跨境物流管理需求之間存在密切的耦合關系。

四、區塊鏈技術在跨境物流領域的典型應用模式 當前，區塊鏈技術在跨境物流領域存在巨大、潛在的應用價值。一方面，跨境物流業呈資源條塊分割狀況和競爭激烈格局;另一方面，跨境物流管理涉及眾多利益方，易產生信息透明度低、流程不規范、技術應用水平參差不齊等問題。此外跨境物流的諸多環節也受到管理機構規定和手工處理的約束，例如不少企業仍依靠人工輸入數據和制作紙質文件以完成跨境通關、商檢和貨款結匯等流程，導致貨源追溯難、物流信息查詢難。區塊鏈技術有助于解決跨境物流領域的上述問題，本文探討區塊鏈技術在跨境供應鏈物流、跨境貿易物流、跨境通關——跨境物流核心環節等領域的典型應用模式，然后提出應用實施路徑和實施步驟。區塊鏈技術在跨境物流領域的典型應用模式如圖2所示。

（一）區塊鏈技術在跨境供應鏈物流中的應用模式

基于區塊鏈的跨境供應鏈物流信息平臺，可完整、準確收集商品來源，制造、分銷、零售等供應鏈物流過程的重要信息，并將其永久儲存在區塊鏈信息平臺中，共享且不可篡改，顯著增強了供應鏈上各參與成員（包括終端用戶）查詢和跟蹤產品的便利性，提升溯源功能和信息透明度。例如可利用平臺信息證明所運輸藥品的合法性，高價值商品廠家可借此提供正品證明，也有利于消費者有效鑒定商品是否為正品。

1.進口醫藥跨境供應鏈物流領域

一個典型的應用場景是應用區塊鏈技術有效應對進口醫藥的一個重大挑戰——藥品偽造。據國際刑警組織統計，全球每年有上百萬人死于假藥。為應對這一挑戰，可借助區塊鏈技術提升醫藥跨境供應鏈的物流管理，構建基于區塊鏈技術的序列化醫藥物流信息平臺，以增強進口醫藥查詢和溯源功能。序列化是指將進口醫藥的唯一標識（例如序列號）分配給每個可密封的藥品單元，然后將其鏈接到產品來源、批號和失效日期等關鍵信息中的過程，以保證每個單元隨時可被有效跟蹤，并在其生命周期的任何階段均可查詢到所在位置。序列化的關鍵是保持信息透明度和可追溯性，尤其在藥品單元被重新包裝或聚集成拖盤、再分解成單元以供消費的物流過程中。區塊鏈物流信息平臺詳細記錄供應鏈物流中每一個步驟的藥品信息，包括生產制造、物流倉庫接收、揀貨包裝、發送運輸、收貨操作等過程;可高效處理海量的藥品序列號和交易訂單，通過密切監控藥品的供應鏈物流活動，使信息不可篡改、安全可靠、透明實時，確保消費者有效驗證進口藥品的合法性、鑒定正品與否，從而有效保障消費者健康與生命安全。基于區塊鏈的醫藥跨境供應鏈物流信息平臺如圖3所示。

2.進口食品跨境供應鏈物流領域

另一個典型的應用場景是進口食品領域，近年來中國食品進口總量持續增長，可借助區塊鏈技術完善食品跨境供應鏈的物流管理，增強進口食品在物流過程中的安全保障。在這種應用模式中，一方面，食品跨境供應鏈核心組織與各個合作伙伴聯合構建區塊鏈信息管理平臺，以有效追溯食品的確切來源、監控食品處理的全過程，每一種特定食品的生產和出廠信息被詳細記錄，如果食品出現污染，可被快速應對并處理。另一方面，建立信息反饋機制，及時鑒別并糾正進口食品從農場到商店過程中的不當操作，例如肉類食品不能超過一定的溫度，食品傳感器定時獲取溫度數據并傳至區塊鏈信息系統，自動化質量保證程序實時通知相關方，以防食品在物流過程中出現異常。此外，核心組織可以與供應鏈成員、同行業企業聯合構建面向進口食品跨境供應鏈物流信息跟蹤、溯源和安全的廣泛合作組織——區塊鏈進口食品安全聯盟（Blockchain Import Food Security Alliance）。

（二）區塊鏈技術在跨境貿易物流中的應用模式

1.簡化和加快貿易訂單履行

跨境物流被認為是跨境貿易的核心支撐，而B2B和B2B2C等業務模式下大批量商品的訂單主要依靠國際航運或航空物流完成履約。然而，跨境物流過程較為復雜，所涉利益方為數眾多，在利益優先次序方面經常產生沖突，追蹤查詢貨物的信息管理系統各不相同，導致物流障礙重重、效率低下，甚至產生欺詐。基于區塊鏈的跨境物流管理有助于緩解貨物的采購、運輸管理、海關合作、信息追蹤查詢和貿易融資等方面的諸多摩擦，優化跨境物流單據與信息處理、節省操作成本和處理時間，從而簡化和加快訂單履行過程。

2.提高跨境貿易物流效率

貿易參與成員可在去中心化的區塊鏈信息系統中點對點、高效、安全地傳輸和交換電子數據，所有區塊鏈信息系統的業務記錄真實可信、永久儲存與不可篡改，各環節當事人的操作信息可追溯、可驗證，在最大程度上有效防范欺詐。參與成員可隨時查詢物流進度，實時追蹤貨物位置，及時掌握持續更新的數據，詳細了解通關的動態，對意外事件及時采取補救措施，大幅減少交貨延誤，從而提高跨境貿易物流效率。

3.安全高效傳輸貿易單證，實現單證成本和文件差錯最小化

在大批量商品訂單的跨境貿易過程中，提單、運單等文件是核心物流單證，可應用區塊鏈技術有效促進提單及運單數字化。海運提單是最重要的單據之一，作為貿易貨物的物權憑證、運輸合同和收據，提單儲存的信息至關重要;與海運提單一樣，航空運單包含了收發貨人、裝卸地、具體貨名與數量、貨物處理和費用結算等全部重要的細節。基于區塊鏈的跨境物流管理中，去中心化區塊鏈信息系統使海運提單及航空運單的相關各方之間實現信息直接互聯互通，消除對中央實體或中介機構的依賴，核心組織（如跨境物流企業）和參與者之間通過去中心化網絡點對點、高效、安全地發送、傳輸和接收數字化單證，實現單證安全高效傳輸、單證成本和文件差錯最小化，為貨物準確無誤地交付收貨人提供強有力保障。

4.開發智能集裝箱，實現自動履約

B2B或者B2B2C是大批量產品跨境貿易的主要模式，在賣家企業向買家企業（非個人）大批量交貨的跨境物流過程中，集裝箱是關鍵物流設備。集裝箱交貨涉及多方成員參與，是區塊鏈適用的典型場景。可應用區塊鏈智能合約技術，開發智能集裝箱，以提升跨境貿易訂單履行效率。基于區塊鏈智能合約技術的集裝箱可實現多項重要功能：一是通過智能集裝箱的實物鏈可視化過程跟蹤，確認智能合約執行的真實性、有效性;二是通過智能集裝箱的實物鏈可視化結果跟蹤，自動確認智能合約的履行完成，激發合約的自動關閉;三是通過智能集裝箱的貨物單據核碰，完成智能合約的自動結算。

（三）區塊鏈技術在跨境通關——跨境物流核心環節中的應用模式

通關是跨境物流的核心環節之一。在通關中既要嚴格把關，守好國門、又要提升通關速度以促進貿易便利化，這兩方面一直是海關機構的兩難之選。其中，重點、難點是確保進出境貨物信息數據的可靠性，通常需要企業提供完整的單證資料以驗證信息是否準確，同時現場查驗貨物，這樣導致通關速度及通關體驗難以提升。而將區塊鏈技術與跨境通關領域進行融合應用，可化“兩難”為“兩全”。

如圖4所示，區塊鏈技術在跨境通關中的應用模式，將海關、商檢部門、發貨人企業、收貨人企業、跨境運輸承運人、國際貨運代理、報關行、銀行、保險公司、其他相關監管機構等相關組織串聯起來，充分發揮區塊鏈的信息數據可追溯、不可篡改、公開透明等技術優勢，實現鏈上成員共享數據和交叉驗證，自動抓取和比對所需信息，簡化通關申報過程、提高整體通關效率，在防范造假、增強信息可靠性的同時，降低關檢機構查核成本，并且提升企業通關資信地位。報關單是通關單證中的核心文件，也是跨境通關應用區塊鏈技術的典型載體。以進口為例，首先收貨人、承運人或物流企業、報關行等核心機構在區塊鏈系統中分別上鏈，在申報過程中，收貨人在鏈上傳輸發票、裝箱單和運單等信息，承運人或物流企業傳輸艙單信息，報關行傳輸報關數據。然后圍繞區塊鏈報關單上的主要字段，包括進境關別、貿易國、件數、商品名稱、單價、幣制、包裝種類和數量等（后續可根據實際需求擴充字段），鏈上各機構之間共享數據、交叉驗證，從而增強申報信息可靠性、實現數據公開透明、防篡改并可被追溯，簡化申報過程、提高報關效率。跨境通關應用區塊鏈技術顯著改變海關進出口申報模式，變傳統“自證”模式為區塊鏈“他證”模式。在“自證”模式中，由申報企業從內部及各合作方獲取全套單證資料、提供給海關及商檢機構;而在區塊鏈“他證”模式中，由海關從申報企業的供應鏈成員，包括企業生產制造及上下游等合作單位獲取所需一系列單證材料及信用數據。顯而易見，在“自證”模式中，若企業欲對相關數據信息進行造假，相對簡單;但在“他證”模式中，欲使整條供應鏈上各企業皆提供虛假信息則難度極大、造假成本極高。可見，跨境通關應用區塊鏈技術可有效防范數據造假、增強進出境貨物信息的可靠性，減少對貨物的現場查驗，加快通關速度及提升通關體驗，既有助于海關嚴守國門、又實現通關效率提升，從而有效促進貿易便利化。

五、區塊鏈技術在跨境物流領域的應用實施路徑 區塊鏈技術在跨境物流領域的應用實施路徑包括三個主要成功因素、六個主要步驟。

（一）創建協同合作關系與共贏愿景

當跨境物流企業或貿易企業跨境物流部門決定在物流管理中應用區塊鏈時，首先要創建緊密的協同合作關系與共贏的愿景，因為這將涉及到多邊信任與深度合作，包括各個合作伙伴、行業組織、關檢機構、其他相關部門甚至競爭對手等法人實體和公共機構之間的協作。以競爭激烈的金融服務業為例，競爭對手為共同研究區塊鏈技術的應用而構建了協作平臺，盡管對手間的合作有悖常理，但當更多合作成員愿意使用同一個區塊鏈解決方案時，各方能從中獲得更高價值、實現更大目標，因此在跨境物流領域也可相應構建物流區塊鏈聯盟。

（二）著力提升區塊鏈技術應用水平

新技術是組織實現新運營模式價值的關鍵支撐。跨境物流企業、貿易企業跨境物流部門與參與成員必須投入足夠的資源與時間，采取富有成效的人才培養和技術培訓方式，建立行之有效的激勵機制，激勵各成員組織同步提升各級員工的區塊鏈技術應用水平，確保他們充分掌握相關知識與專業能力，切實為每個區塊鏈應用項目的實施做出應有的貢獻。

（三）科學做出區塊鏈技術應用決策

區塊鏈技術難以估量的應用價值和亟待挖掘的應用潛力，已在國內乃至國際上形成共識。然而，當前區塊鏈技術尚未得到大規模應用，仍處于技術生命周期的早期階段，對區塊鏈技術在跨境物流領域的應用目標與價值期望應切合實際，對區塊鏈技術的應用決策應遵循科學合理的原則和思路，這一過程可借助決策樹來完成，如圖5所示。

（四）實施步驟

實施區塊鏈技術在跨境物流領域的應用模式，企業可按照以下六個步驟進行部署。區塊鏈技術在跨境物流領域的應用實施步驟如圖6 所示。

第一，戰略——設定區塊鏈應對跨境物流挑戰或贏得機遇的發展愿景。

第二，規劃——分析可實現區塊鏈價值的業務領域并確定高價值子領域，各參與成員須深入了解應用項目中使用區塊鏈技術的所有細節。

第三，技術——針對應用項目，持續提升區塊鏈技術并貫穿到試驗及后續各階段。

第四，試驗——試驗并全面評估成效，更新計劃和技術路線。

第五，實施——目標與戰略保持一致、全面實施區塊鏈在跨境物流中的應用方案。

第六，擴展——擴展應用到其他相關業務領域，并進行持續改進。

應用實施的成功與否在很大程度上取決于所有成員的認知與協作水平，取決于各方協同配合的程度和區塊鏈技術的應用水平。對于環節繁多、涉眾廣泛的跨境物流領域而言，全員協同實施對區塊鏈技術應用的成功至關重要。

六、結論及展望

當前跨境物流業正加快轉型升級，技術創新及應用成為提質增效的核心支撐。區塊鏈核心技術的主要優勢與跨境物流管理需求之間存在密切的耦合關系。在跨境供應鏈物流領域，以進口醫藥及進口食品為典型商品，應用區塊鏈技術提升商品溯源防偽功能、保障物流過程安全、增強信息透明度;在跨境貿易物流領域，以信息、單證、集裝箱為典型對象，應用區塊鏈技術簡化及加快訂單履行、提高跨境物流效率、高效傳輸單證并實現履約自動化;在跨境通關領域，以報關單為典型載體，應用區塊鏈技術簡化通關過程并提升通關速度。制定跨境物流領域應用區塊鏈技術的實施路徑，應首先剖析主要的成功要素、遵循科學的原則和思路做出應用決策，然后制定相應的實施步驟。盡管提出了具體的應用模式和實施路徑，但本文仍較側重理論探索，區塊鏈技術在跨境物流領域成功應用的實踐案例和實證分析是后續研究可取的方向;同時，面向物流其他相關領域的應用研究范圍有待進一步擴展。技術特征和核心優勢決定了區塊鏈技術在物流領域具有廣闊的應用前景，展望未來，區塊鏈技術將與人工智能、云計算、物聯網、大數據等新技術深度融合，促進智慧物流可持續發展。

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Abstract： The typical mode and implementation path of blockchain technology application in crossborder logistics field are explored to improve crossborder logistics management performance. The paper first analyses blockchain structural framework，core technologies and major advantages. Then it studies the coupling relationship between blockchain advantages and demands of crossborder logistics management. Based on the study， taking imported drug and food as typical products， it proposes blockchain technology application mode in crossborder supply chain logistics. Taking information， document and container as typical subjects， it proposes the blockchain technology application mode in crossborder trading logistics. And taking declaration as the typical carrier， it proposes blockchain technology application mode in crossborder customs clearance. Finally it puts forward the implementation path， the successful factors and implementation steps of applying blockchain technology in crossborder logistics.

Key words： blockchain technology; crossborder logistics; coupling mechanism; application mode; implementation path

（責任編輯：李 萌）