區塊鏈在裝配式建筑供應鏈信息流中的應用研究

劉喆，白潔 （吉林建筑大學經濟與管理學院，吉林 長春 130118）

1 引言

建筑業迅速發展，裝配式建筑建造流程越發復雜、參與主體增多，建造過程中各參與方既需要獲取其他參與方信息，又要及時提供自身作業信息，因此供應鏈內會形成大量且復雜的信息流。信息技術不斷革新，在一定程度實現了各參與方之間信息交換與共享，增進了建筑供應鏈運行；但在信息交流過程中仍存在信息所有者不明、信息被盜用、安全與透明、監管困難等問題，導致裝配式建筑供應鏈參與者之間缺乏信任，建造進程緩慢，建造成本較高，制約裝配式建筑發展升級。

近幾年，區塊鏈技術得到很多行業重視并應用，區塊鏈技術在建筑領域得到不斷推廣，將其應用在裝配式建筑供應鏈信息流中，既能為供應鏈信息流中存在的問題提供解決思路，又可以為裝配式建筑供應鏈管理實踐提供參考。

2 區塊鏈在裝配式建筑信息流中應用的可行性分析

2.1 裝配式建筑供應鏈

裝配式建筑供應鏈是一種按訂單制造的供應鏈，是以工程項目整個生命周期為視角，以總承包商為核心，由業主、設計單位、總承包商、供應商、制造商和分包商、監理單位、政府以及金融保險機構，圍繞建設工程項目組成的一個包括設計、采購、制造、裝配、交付的整體網絡結構[1]，由此體現裝配式建筑生產方式不集中。在生產建造過程中分為工廠式生產與裝配化施工，不管哪個環節出現問題，都會在供應鏈中逐級傳導。

2.2 信息流

裝配式建筑供應鏈主要有物流、信息流、資金流三種表現形式，物流從根本上從屬于信息流，即信息流尤為關鍵。從供應鏈信息流角度，利用供應鏈相關參與方之間信息交流與共享，實現裝配式建筑整個供應鏈高效運行。以供應鏈為視角，裝配式建筑建造全過程各參與方之間形成龐大信息流，如圖1所示。

圖1 裝配式建筑各參與方信息流結構圖

針對裝配式建筑供應鏈信息量龐大、交互復雜等特點，目前較多的是借助第三方信息管理中心，如圖1所示，運用集成化形式對信息進行管理。這種信息管理方式，盡管能將信息集中管理，但這種方式信息共享速率較慢、信息安全性較低、各參與方之間信任程度不高，不利于裝配式建筑一體化發展。

2.3 區塊鏈

區塊鏈是一種分布式賬本，由不可更改的數字記錄數據包構成，這些數據包被稱作“區塊”，然后利用加密簽名將每一個小區塊“鏈接”到一個區塊，這就使區塊鏈如分類賬本一樣被使用，可由具有適當權限的任何人進行共享和訪問，其特點如下。

①去中心化：區塊鏈運用分布式存儲與核算，各參與方沒有第三方參與就能在任意節點了解信息，并擁有均等的權利與義務。

②去信任化：區塊鏈可以實現不同程度的信息開放，節點之間沒有信任也可以進行交易，系統會對發生的每項交易進行實時記錄，使節點之間沒法傳播虛假信息、互相欺騙。

③可追溯性：區塊鏈中各個小區塊中都記錄著信息錄入時間，并一直在區塊鏈中保留，有助于事后對裝配式建筑建造過程中存在的問題進行追溯。

④安全可靠性：區塊鏈具有特別的加密方式和塊鏈式存儲架構，各個節點均不可以擅自對數據進行篡改，一旦數據被篡改，系統就會主動對照確認數據是否真實。

針對目前裝配式建筑供應鏈信息流存在的問題，利用區塊鏈技術以上特點，將裝配式建筑各參與方形成的大量復雜信息，通過建立區塊鏈信息流模型，對信息進行保存與整合，進而實現各參與方之間高效的信息交流、增加各參與者之間信任程度、確保信息真實有效，便于追究建造過程中過錯方責任、優化作業流程、降低建造成本等。

3 基于區塊鏈的裝配式建筑供應鏈信息流模型及應用

為解決裝配式建筑供應鏈信息流中所有者不明，信息安全透明、交互速率等問題，結合區塊鏈技術建立裝配式建筑供應鏈信息流模型，如圖2所示。

3.1 裝配式建筑供應鏈信息流模型架構

3.1.1 數據層

圖2 基于區塊鏈技術裝配式建筑供應鏈信息流模型

數據層是對信息進行記錄與存儲，是組成數據區塊的基礎。數據層首先確定聯盟節點、各聯盟節點進行數據交易、最終構成區塊鏈。區塊鏈主要分為私有鏈、聯盟鏈、公有鏈三種類型，聯盟鏈兼具私有高度集權與公有高度公開的特征。由于裝配式建筑在建造過程中會產生大量復雜的信息數據，使用聯盟鏈，能夠實現信息存儲與共享，并能保證業主與總承包商相對領導地位。

在裝配式建筑建造過程中，各節點將各自工作執行狀態形成數據，實時記錄建造過程中狀態信息，便于各參與方對建造狀態及時了解，提高信息交流效率。各聯盟節點進行數據交易時，由于交易數據量龐大，可使用哈希算法將信息迭代轉換，最終“鏈接”形成區塊鏈，并將其過程保存在區塊中，確保每條交易數據都可以追溯，同時哈希算法具有不可逆性，可保證數據安全可靠。

3.1.2 網絡層

網絡層主要是應用P2P網絡，沒有中間服務器、完全是參與方之間直接進行信息交換，從而提高各參與方之間信息交換速度。通過該網絡技術各參與方在鏈上共享自身工作狀態信息，自動組成信息傳輸網絡，各參與方可以互相查看或驗證各節點工作狀態、履約情況等信息，進而保證信息真實可靠。

3.1.3 共識層

共識層主要是各參與方利用共識算法與共識機制，進行信息核實、確保真實有效。由于裝配式建筑建造過程中參與方較多，可采用股份授權證明機制，各參與節點共同投票，被選出的節點要對其他節點負責，該節點一旦作弊就會被系統指出，其他節點就不會再信任該節點，并將其移出聯盟鏈，避免供應鏈內各節點提供虛假信息，同時能夠讓分散的各參與方在系統中對數據達成共識，解決各參與方之間信任問題。

3.1.4 合約層

合約層主要包含智能合約與各類交易代碼。智能合約是存儲在區塊鏈上無需操作，自動執行的計算機代碼，由其運行網絡監督執行。通過智能合約，雙方可自動進行交易，進而提高工作效率。

3.1.5 應用層

應用層搭建了裝配式建筑建造過程中各參與主體間交易過程的應用場景，區塊鏈應用范圍，即交易過程當中信息存儲、查詢及驗證。

3.2 區塊鏈技術在裝配式建筑供應鏈信息流中的應用

依據裝配式建筑建造過程，來論述區塊鏈技術在設計、構件制造、運輸、裝配施工等階段的應用。

3.2.1 勘察設計階段

在勘察設計階段，設計方需要按照業主提供的項目可行性報告、設計任務書，要求提供勘察報告、初步設計方案、設計變更、技術變更等眾多信息。針對龐大的信息流，可建立設計方、業主及相關參與方為聯盟節點區塊鏈，通過P2P網絡技術各參與方在鏈上共享自身工作狀態信息，自動組成信息傳輸網絡，供各節點參與方進行查看與驗證，方便設計方與業主等參與方進行實時溝通，提高各自工作效率。另外區塊鏈上各參與方需要共同對區塊信息安全與傳播負責，進而保證信息安全可靠、增進參與方之間信任程度。另外，在勘察設計階段有大量數據采集工作，如地形數據測量，準確真實的地形數據將關系到建筑建造設計方案。由于區塊鏈技術具有不可篡改性，勘察單位可以借助區塊鏈技術將其采集的數據進行存儲與共享，進而便于設計單位制定出合理的設計方案。

隨著裝配式建筑建造流程增加，設計方案不可避免會做相應調整，其調整會造成相關專業間配合，進行多次信息傳遞。區塊鏈在數據交易過程當中，可記錄各節點工作狀況信息，當各節點任務完成或有所變動時，原狀況信息就會被自動刪除，新信息隨之加入；便于其他節點查看新信息、提高信息交換速率，利于設計單位按時按質完成設計任務。

3.2.2 構件生產與運輸階段

在構件制造與運輸階段，可建立業主、構件制造商、運輸單位等介入方區塊鏈。為提高裝配式建筑各階段工作效率，可利用區塊鏈中智能合約，自動完成構件生產商、運輸單位與業主之間的交易。即構件制造商、運輸單位與業主商定智能合約后，將其合約代碼輸入區塊鏈中，進行相關數據上傳，系統會自動核定是不是符合合約條件，確定符合條件后合約自動生效，隨之合約金額也將主動劃分到構件供應商與運輸單位賬戶上。

在合約成立后，構件生產商可依據業主與設計單位在鏈上提供的資料與信息，確定構件樣式、大小與數量，并將構件生產狀況信息共享到鏈上，以便運輸方與施工單位制定合理的運輸方式與構件安裝方法及注意事項。構件運輸過程中，利用區塊鏈共識機制與分布儲存特點，將構件出廠、運輸、堆放等信息數據錄入到區塊鏈中，以供業主或承包商查看、驗證，促進參與方之間溝通效率，確保建材安全可靠，提高運輸效率、降低運輸成本。

3.2.3 裝配施工階段

在構件安裝過程中，承包商對構件關鍵節點、吊裝埋件、復雜部位、施工環境等熟悉程度很關鍵，整個過程處于變動狀態，因此各參與方之間要及時準確地做好每項工作，進度信息的對接與反饋工作。區塊鏈技術能夠將參與者在施工過程中需要執行、操作、交易等各種信息進行保存與共享，總承包商可通過區塊鏈獲得各類真實信息，高效完成構件安裝與現場施工，實現工程進度、質量控制，降低建造成本。

另外，建立裝配式建筑供應鏈信息流區塊鏈模型，各參與方在錄入信息或在數據交易時都有時間標注，因此在調查工程質量安全事故時，可通過對鏈上信息進行追溯與查證，確定責任方，進而保證工程質量，利于有關部門對參與者實時監督與事后責任追究，實現對裝配式建筑建造過程的多入口管理、全局化控制。

4 結語

本文根據裝配式建筑建造特點，針對供應鏈內存在信息所有者不明、透明度低、存儲不安全、監管困難等問題，利用區塊鏈技術特點，建立裝配式建筑供應鏈信息流模型，并對區塊鏈技術在信息流中應用進行分析。區塊鏈技術在裝配式建筑供應鏈信息流中應用，既能夠提高各參與方信息更新、交互速率、增加各參與方信任度、優化作業流程、降低建造成本，又為裝配式建筑供應鏈優化管理提供新思路。目前區塊鏈技術在建筑業中應用還存在信息容量、是否抗攻擊等一些尚未解決的問題，但其實不影響區塊鏈在建筑業中應用。未來隨著新型技術不斷發展與涌進，可利用“區塊鏈+物聯網+新技術”來解決裝配式建筑供應鏈中存在的遺留問題，實現裝配式建筑供應鏈優化管理。