基于區塊鏈的航材保障架構設計

邵帥 崔崇立

(空軍勤務學院,江蘇徐州 221005)

0 引言

近年來,航材供應鏈作為航材供應保障的重點,存在管理分散、信息及交互不及時、應急反應效率低等問題,為此,國內外學者從各個方面對航材供應保障展開了大量研究,Ghobbar[1]、Regattier[2]、Synteots[3]、張永莉[4]等通過分析出需求分界線對航材需求進行預測的方法。董健康[5]、丁曉妮[6]等對射頻識別技術在航材維修、管理中的應用進行研究,開發出了航材管理信息系統及客戶端應用程序。由于研究對象的區別,這些研究都缺乏對軍用航材供應鏈整體信息交互與各角色之間信任關系的考慮。

1 研究現狀及需求分析

1.1 區塊鏈技術軍事化應用研究現狀

與其他軍事領域相比,區塊鏈技術在裝備與后勤的研究一直處于領先地位。依托區塊鏈技術可以實現裝備物資數量、質量、分配、位置的全部實時監控,有效提高調配速度、信息安全和全鏈路感知,有效降低管理成本。美國于2015年發布的一份報告指出,區塊鏈技術可以有效彌補當前美軍后裝保障體系中的弱點和漏洞,特別是在亞太地區。2018年DLA(美國國防后勤局)開展了一項針對區塊鏈技術在快速增員能力和人員、裝備的調度效率方面的應用研究。

在武器系統和軍事裝備制造領域,美軍認為區塊鏈可以實現對單個零部件的全程溯源,保證都有軍事裝備的零部件和子系統處于可控范圍,作戰數據真實可信,確保滿足美軍作戰需求。另外,通過區塊鏈技術實現裝備從采購、生產、物流、供應和維修環節的全流程管理,同時通過將底層合約的智能化,對原材料和物流進行跟蹤管理,確保全供應鏈本土化、安全可靠,沒有敵對國家參與。

近年來,北約和韓國都在進行區塊鏈在裝備后勤領域的應用開發,目的是借助區塊鏈技術的去中心化、不可篡改、可追溯等特點,跟蹤裝備物資從招投標到生產、交付的過程,為軍事裝備管理構建一個更加公開透明的平臺,同時將涉密資料一并由區塊鏈技術進行管理,據稱Maersk和BlockFreight兩家公司正在為北約開發后勤區塊鏈系統。

1.2 基于區塊鏈的航材保障需求分析

區塊鏈技術的本質是一種去中心化的分布式數據庫,將數據根據先后順序打上標簽,生成區塊并成為下一區塊的組成部分,由此首尾相連形成區塊鏈。其獨特的記賬方式極大地提高了普通數據庫的安全性和穩定性,使篡改難度提升至前所未有的水平,同時,它還利用可編輯智能合約實現了去信任化,打破了傳統行業數據存儲的邊界,提高了透明度和數據真實性。

航材保障是指包括航材籌措、存儲、供應、管理和維修等環節在內,保障飛機(直升飛機)飛行和維修所需航空器材的專業工作[7]。其中,航材籌措和航材維修環節中,涉及到的航材供應商、維修廠與航材保障單位相互之間不存在隸屬關系,而由于貨物(航材)屬于關鍵裝備物資,易滋生腐敗和造假等問題。因此,在航材保障關鍵環節中引入區塊鏈技術,有利于提高航材保障效率,加強供應鏈管理。

2 模型架構設計

2.1 職能設計

本系統中,每個參與實體都有特定的角色、關聯關系和與智能合約之間的聯動,各組成部分及其功能如下：

(1)航材供應商。航材供應商即為航材保障和使用單位提供航材零部件的生產廠商,一般包括2～3級供應商,同一類型航材往往從一個或幾個航材供應商處通過簽訂購買合同后交付的形式獲得,獲得途徑一般分為隨機備件、初始備件和零星訂貨備件,由于隨機數量較少且保障環節較為清晰簡單,故此處僅考慮初始備件和零星訂貨情況。在本系統中,各供應商之間存在競爭關系,航材訂購合同和交易情況涉及商業秘密,因此,兩供應商分別在兩個通道內進行交易。(2)維修廠。維修部門是指對故障航材或疑似問題航材進行檢測和維修的部門,一部分由航材保障單位的修理廠構成,另一部分由其他具有航材維修資質的企業承擔。維修部門將保障單位送修的器材維修完畢,經檢驗合格后,返回航材倉庫,重新進入航材流轉周期。一般情況下,具備某一種類航材維修資質的航材維修部門數量較少,為保護航材保障部門的商業利益,設計不同維修部門使用不同的通道進行交易。(3)航材倉庫。航材倉庫是航材存儲和供應的重要組成部分,作為航材供應鏈中的“蓄水池”,經過上級領導部門與航材供應商線下簽訂訂購合同,供應商將分批次交付到航材倉庫,當保障單位提出需求時,航材倉庫將儲存的航材調撥到保障單位。除此之外,航材倉庫還負責接收維修部門修返的航材零部件。(4)保障單位。保障單位是連接航材倉庫和保障對象的橋梁,既向上籌措航材,又保管部分航材,擔負著向保障對象供應航材的功能。當有航材維修需求時,由保障單位向維修部門提交送修申請,及時送修,并將航材故障信息一并反饋給維修部們。(5)保障對象。保障對象是航材供應鏈的末端用戶,從保障單位請領航材,并將換下的故障航材交還給保障單位。一般保障對象和一個保障單位對應。(6)監管機構。監管機構是航材供應鏈的核心組成部分,一般由航材倉庫和保障單位的上級領導部門擔任。其掌握航材供應鏈全部交易和航材流轉信息,負責航材供應鏈管理全流程全周期的監控和協調工作。

2.2 組織結構設計

航材供應鏈包含層級繁多,包含的供應商、維修部門、監管機構、航材倉庫、保障單位和保障對象數量龐大,上下游交易頻繁、手續復雜,本系統為模型系統,將航材供應鏈抽象為6個部門共8個單位。本文構建了6條通道,每個通道都可以看作是由orderer節點劃分的私有廣播通道,各通道賬本獨立維護,智能合約獨立運行。設計多通道可以有效地隔離不同通道的交易信息,使通道以外的用戶無法訪問和修改通道上的數據,確保數據的私密性。

如圖1所示,在本模型系統中,共有6個部門加入節點在區塊鏈網絡中,每個節點按照共識服務將指定的信息上傳到區塊鏈賬本中,并根據航材供應鏈中的供需關系完成交易。假設A、B之間和C、D之間存在競爭關系,因此他們需要將航材交易信息通過不同的通道上傳至賬本。與航材供應商和維修部門達成合作關系后,航材倉庫作為航材接收方,同時訂閱交付通道和維修通道的信息。流轉通道為航材供應商履行訂貨合同分批次交付航材后,航材在倉庫、保障單位、保障對象間進行流轉的通道,借助區塊鏈實時、準確的航材流轉數據縮短各部門之間航材申請和協調調撥的間隔時間,打破信息孤島,實現航材全流程追蹤的功能。

圖1 基于區塊鏈的航材保障組織結構設計圖Fig.1 Blockchain-based aviation material support organization structure design diagram

3 功能分析

(1)在航材管理平臺中注入區塊鏈技術,可以有效提升航材管理平臺的追溯能力。利用區塊鏈的不可篡改特性并通過數字簽名機制,對航空器材進行追蹤管理,對于所有流通環節的參與方,所有航材流轉數據都會被完整地記錄在區塊鏈網絡中,并且所有參與方的賬本都是完全相同的,因此數據可以永久存儲在區塊鏈網絡中且篡改行為極難實現,從而避免了扯皮現象的發生。(2)所有航材流轉信息通過區塊鏈技術實現全程實時交互,避免繁瑣的線下對接和對賬流程。區塊鏈數據具有非中心化或若中心化的特點,在整個航材流轉的過程中,所有的參與方均參與維護區塊鏈賬本,并且能在授權范圍內查看與自己相關的供應鏈上的信息,從而打破信息孤島,增強成員間的信息交互速度,從數據管理和運用的角度,有助于提升航材保障效率。(3)促進保障環節流程化、規范化,實現對供應商、維修廠、各級航材保障單位的監控和評價。在航材保障過程中,航材保障部門與航材供應廠商、維修廠家經常進行合作,但在進行合作伙伴選擇時經常要考慮許多因素,通過智能合約對各部門行為進行記錄,多維度合理評估供應鏈行為,可以對供應商信譽度、航材生產質量、產品維修技術進行評估,作為評價指標之一。

4 結語

總之,區塊鏈作為新型技術,可以有效緩解航空器材保障流程中的各方信任問題和數據集中化造成的數據利用率低等問題,應用到航材保障領域還有大量的研究工作需要完成,模型細節還需優化,并且未在實際工作場景中部署,仍有很大的開發空間。