基于區塊鏈技術的供應鏈管理體系構建

胡玉潔，李春花

（西安歐亞學院，陜西 西安 710065）

0 引言

供應鏈是圍繞核心企業，對工作流、信息流、物料流、資金流的協調與控制，將供應商、制造商、分銷商、零售商，直至最終用戶連成一個整體的功能網絡結構。理論上的供應鏈結構并不復雜，但隨著市場發展，供應鏈節點越來越多元化，不同元素間的互通效率逐漸降低，如何提高供應鏈運營效率成為行業發展的瓶頸。而伴隨信息化的快速發展，區塊鏈技術憑借去中心化、可驗證性和安全開放等特點得到廣泛關注。在供應鏈管理體系中引入區塊鏈技術對研究提升供應鏈運營效率具有重要的實踐價值。

1 現存供應鏈管理存在問題分析

隨著經濟全球化，末端用戶個性化需求越來越突出，區域跨度越來越大，市場對響應速度的要求也越來越高，在原本這樣一個多層級的網絡鏈條上，來自多方的信息相互交錯，關系錯綜復雜，核心企業不能充分發揮其核心作用，協同難度越來越大，僅僅依靠一個核心企業在傳統供應鏈管理體系中進行管理所存在的問題顯然易見。

1.1 核心企業對供應鏈的掌控不足

盡管供應鏈中核心企業主導的戰略聯盟關系是供應鏈關注的重點，但戰略中的合作伙伴關系也是非常重要的。而核心企業在企業供應鏈運營過程中對供應鏈的實際控制能力有限，特別是對供應鏈上下游企業進行約束或規范時，容易導致矛盾滋生、沖突顯現、成本攀升、效率下滑等現象。同時鑒于加工制造等供應鏈中間環節與研發設計、品牌管理等兩端環節關系松散，各利益主體之間難以形成有效的利益聯結和分配機制，弱化了產業整體競爭力。

1.2 數據信息不夠透明化

供應鏈中參與者眾多，每個節點將產生數以萬計的數據信息，而節點之間虛擬的壁壘導致各節點間對工作流、信息流、物流、資金流等信息情況掌握不對稱，形成信息孤島，不僅影響業務活動的效率，無形之中還提升了供應鏈潛在的風險。但有效的信息共享是需要建立在隱私安全的基礎上，例如對財務信息、交易信息等敏感信息的管理。因此，如何既保證公開信息的開放性，又保護敏感信息的私密性，都對數據信息透明化提出了較高的要求。

1.3 供應鏈信息難以全程追溯

隨著市場需求升級，末端消費者對于產品的品質要求又達到了一個新高度，對消費者而言，產品從源頭至終端信息的全流程追溯在一定程度上可以滿足了其需求。而供應鏈眾多節點之間存在多重復雜交易，且各節點的地理位置分散，導致交易信息繁雜冗長。如何將這些信息進行統一收錄，并實時進行反饋，這對龐大的供應鏈系統來說是一項不小的挑戰。

1.4 信用機制不夠完善

供應鏈管理的目的就在于對市場需求進行快速響應，最終提高整個供應鏈的市場競爭能力。要達到此目的，加強企業間的合作，培養企業間的信任是供應鏈管理的核心。但鑒于目前供應鏈信息安全尚不能得到有效保證，各節點為了降低自身的經營風險，不愿對信息數據進行共享，信息的不對稱性愈加明顯，導致信用機制無法得到完善。

2 基于區塊鏈技術的供應鏈管理體系架構

我們發現目前供應鏈管理存在的問題和區塊鏈技術所具有的特征具有一定的關聯性，汪傳雷，等也曾提出區塊鏈技術和供應鏈物流信息資源管理在主體、交易機制和智能合約方面存在耦合關系，因此區塊鏈技術可以解決供應鏈管理中的相關復雜性問題，以下分別對供應鏈管理體系的參與主體、體系架構和運作流程方面進行設計。

2.1 參與主體

基于區塊鏈的供應鏈管理體系參與主體主要包括原材料供應商、制造商、分銷商、零售商及末端參與者。供應商通過提供原材料生產信息形成原料鏈，制造商通過提供產品采購信息、生產信息形成生產鏈，分銷商、零售商和末端消費者通過提供流通銷售信息形成銷售鏈，通過區塊鏈技術將這三者鏈條整合起來，對供應商、制造商、分銷商和零售商進行身份驗證，認證通過予以授權，共同對鏈條上的信息進行管理；針對身份驗證成功的末端消費者則予以追溯的權利，實現產品追本溯源的需求。

2.2 體系架構

鑒于區塊鏈的基本架構，基于區塊鏈技術的供應鏈管理體系架構劃分為數據層、網絡層、共識層、合約層和應用層五個方面，具體如圖1所示。數據層通過RFID、NFC、GPS等技術提取供應鏈各環節信息，并將所涉及到的信息在區塊鏈中進行同步存儲；網絡層通過P2P協議、身份驗證機制和傳播機制對數據進行管理，實現不同主體之間的信息共享；共識層封裝了整個系統的共識算法，是實現區塊鏈去中心化特性、保證網絡不被惡意節點攻擊的關鍵；合約層的核心是智能合約，通過編寫合約代碼實現，一旦滿足預設條件則合約立刻自動觸發并執行，提高工作效率并提升機制信任度；應用層是供應鏈管理體系中各節點成員信息交互的平臺，末端消費者也可以通過該平臺實現對產品可追溯的目的。

圖1 基于區塊鏈技術的供應鏈管理體系架構圖

（1）數據層。在數據層，供應鏈上產生的每條過程信息嚴格按照區塊格式進行分布式存儲，包括區塊頭和區塊體兩部分，區塊體存放交易數據，區塊頭存放Merkle根、前塊哈希、時間戳等數據。若想要改變鏈上某一個區塊內的交易數據，就要從需要改動的地方逐一改動哈希引用，直到改完整條鏈上最新區塊中的哈希引用為止。可謂牽一發而動全身，可有效實現供應鏈上數據的不可篡改性，實現從原材料供應，到生產制造、產品分銷、零售直至到達最終消費者手中全程信息數據的安全。

（2）網絡層。區塊鏈網絡的P2P協議主要用于節點間傳輸交易數據和區塊數據。各節點通過網絡接收相鄰節點發來的新交易區塊信息，首先需要通過身份驗證機制和授權機制等技術對該區塊信息的有效性進行驗證，包括交易中的數字簽名、時間戳、共識機制等，只有驗證通過的交易和區塊才會被處理（新交易被加入正在構建的區塊，新區塊被鏈接到區塊鏈）和在區塊鏈中進行轉發，以防止無效數據的繼續傳播。

（3）共識層。在去中心化的區塊鏈供應鏈體系中，不存在只通過中心化的企業負責統一記賬，以保證每一筆交易在供應鏈各節點信息的一致性。在共識層，就是通過共識機制，來保證區塊鏈系統中對供應鏈上不同節點發生的交易數據達成共識。供應鏈上各主體成員經過嚴格的資質審核后進行聯盟，作為節點成員加入區塊鏈，基于區塊鏈技術達到共識機制，構建供應鏈標準體系，包括原材料質量驗收標準體系、原材料采購標準體系、產品生產標準體系、產品倉儲運輸等物流標準體系。利用區塊鏈共識機制，能夠有效指導供應鏈上各主體企業的有效經營，建立互信共贏的共信機制，形成供應鏈動態企業聯盟。

（4）合約層。根據供應鏈各環節不同場景需求，利用區塊鏈的智能合約，在供應鏈體系中通過編寫代碼的方式錄入約定好的交易規則和條款等電子合約，例如供應鏈采購智能合約、貨到付款智能合約、倉儲控制智能合約、運輸配送規劃智能合約等。因此，供應鏈上各成員之間的交易信任由智能算法確定，當涉及該規則或條款時，合約將自動觸發并執行，從而解決了供應鏈成員在匿名化交易過程中彼此信任的問題。同時鑒于智能合約的靈活性，可實現后期政策、法律、交易環境等外部環境發生改變時，合約內容也能夠及時進行更新處理。

（5）應用層。應用層對供應鏈的各種應用場景實現封裝，為供應鏈各節點成員提供信息交互平臺，也是在供應鏈管理方面提供了諸多業務服務。例如在提供信息交互方面，供應鏈上的節點企業、末端消費者甚至是后期政府監管部門均可通過應用層實現信息錄入和查詢、產品質量實時監管及物流信息的實時追溯；在供應鏈管理方面，可提供客戶管理、交易信息管理、采購管理、生產管理、售后管理、授信融資、倉單質押融資等具體業務內容。同時依托區塊鏈平臺，可以實現具體服務內容的數據可視化，并實現相應的后臺管理功能。

2.3 運作流程

基于區塊鏈技術的供應鏈管理運作中將涉及三種不同屬性的對象，分別是企業、產品和消費者，具體的運作流程如圖2所示。

圖2 基于區塊鏈技術的供應鏈管理運作流程

供應鏈上的各方參與企業與第三方區塊鏈服務企業進行合作，搭建基于區塊鏈的供應鏈管理體系架構，根據供應企業、制造企業、分銷企業等對貨物及資金交易過程相關協議進行約定，即簽訂智能合約。在原材料采購、產品生產、產品分銷過程中，通過RFID、NFC等技術手段對生產、物流等環節信息進行采集，同步至區塊鏈系統。智能合約根據所采集數據信息判斷是否滿足協議要求，若滿足則自動按約定履行產品及資金交付，降低失信違約的風險。在組織生產過程中，通過實時提取生產、物流等數據信息，例如原材料采購量、生產量、銷售量及庫存情況制定生產及銷售計劃。最終消費者通過區塊鏈系統實現對已購買產品的訂單信息、產地信息、物流配送等信息進行全程追溯管理。

3 結語

未來供應鏈參與主體將逐漸呈現數量多、類型廣、分布散等特點，為了應對這些變化帶來的挑戰，本文首先對現存供應鏈管理存在的問題進行分析，隨后依據區塊鏈技術的基礎架構模型和特性搭建了基于區塊鏈的供應鏈體系架構，對參與主體、體系架構和具體運作流程進行了分析。分析表明，供應鏈體系通過區塊鏈技術的應用，可以提高供應鏈運作效率，解決供應鏈信息不透明、信任機制不健全等問題，有助于建立互信共贏的供應鏈管理體系。但是，從實踐角度來看，區塊鏈技術作為新興事物，在供應鏈管理具體的應用中仍然會面臨一些挑戰和障礙，例如，涉及的主體多，應用落地周期長、開發與運營成本大、從業人員技術水平等問題，隨著這些問題在實踐中不斷的解決，相信區塊鏈技術將在供應鏈領域發揮更大作用。