區(qū)塊鏈技術(shù)在航材供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用研究

邵帥 崔崇立

關(guān)鍵詞：航材;供應(yīng)鏈管理;區(qū)塊鏈;數(shù)據(jù)安全

1研究背景及現(xiàn)狀

隨著國(guó)防和軍隊(duì)改革的不斷深入，演訓(xùn)演練任務(wù)日趨頻繁，空中力量在未來(lái)新型作戰(zhàn)樣式中將成為至關(guān)重要的“拳頭”力量，航材供應(yīng)鏈管理作為空軍航材供應(yīng)保障的重點(diǎn)和難點(diǎn)，存在數(shù)據(jù)管理分散、信息交互不及時(shí)、應(yīng)急反應(yīng)效率低等問(wèn)題。目前，空軍廣泛應(yīng)用的航材管理信息系統(tǒng)僅適用于航空器材在軍隊(duì)內(nèi)部的籌措、存儲(chǔ)、供應(yīng)和管理環(huán)節(jié)，定期從互聯(lián)網(wǎng)獲取航材物流信息，并通過(guò)系統(tǒng)的申請(qǐng)和批復(fù)功能實(shí)現(xiàn)航材調(diào)度。在實(shí)際工作中，航材供應(yīng)鏈?zhǔn)前ㄍ獠抗?yīng)商、維修商、物流承運(yùn)方、軍隊(duì)內(nèi)部調(diào)度和機(jī)務(wù)使用部門甚至報(bào)廢處理部門在內(nèi)的供應(yīng)保障全鏈條，僅通過(guò)軍隊(duì)內(nèi)部協(xié)調(diào)、各單位獨(dú)立管理航材保障數(shù)據(jù)的方式難以達(dá)到當(dāng)前信息化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)航材保障提出的新要求。此外，目前的航材物流信息獲取途徑主要為地方互聯(lián)網(wǎng)，對(duì)于貴重、緊急的航材難以保證其信息的時(shí)效性和有效性。更重要的是，緊急調(diào)度航材時(shí)，難以對(duì)物流的時(shí)效性進(jìn)行評(píng)價(jià)，過(guò)程中缺少對(duì)航材物流的有效監(jiān)督和管理。張永莉等通過(guò)對(duì)以往航材保障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出合理的需求警戒線，再對(duì)航材需求量進(jìn)行預(yù)測(cè)。董健康、丁曉妮等對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)在航材維修、管理中的應(yīng)用進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)出航材管理信息系統(tǒng)及應(yīng)用程序。然而，目前的研究結(jié)果均建立在數(shù)據(jù)互通且真實(shí)可靠的基礎(chǔ)上，缺乏對(duì)軍用航材供應(yīng)鏈整體信息交互與各角色之間信任關(guān)系的研究。

區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種有效的去中心化手段，因其獨(dú)特的數(shù)據(jù)加密、時(shí)間戳、分布式共識(shí)和經(jīng)濟(jì)激勵(lì)等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各節(jié)點(diǎn)在無(wú)須認(rèn)證機(jī)構(gòu)背書(shū)的分布式系統(tǒng)中完成基于無(wú)須中心化信用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，對(duì)當(dāng)前中心化系統(tǒng)普遍存在的成本高、效率低以及數(shù)據(jù)安全性差等弊端提供有效的解決方案。本文將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到航材保障中，提出構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的航材供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)，并研究其應(yīng)用場(chǎng)景。

2區(qū)塊鏈技術(shù)在航材供應(yīng)鏈中的應(yīng)用基礎(chǔ)

2.1區(qū)塊鏈技術(shù)基本特點(diǎn)

區(qū)塊鏈技術(shù)最先由化名為“中本聰”的學(xué)者（Satoshi Na-kamoto）于2008年提出，經(jīng)過(guò)數(shù)年的演變和論證，目前科學(xué)界對(duì)于區(qū)塊鏈技術(shù)尚未形成一致的定義。區(qū)塊鏈技術(shù)可以認(rèn)為是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)集合，信息經(jīng)過(guò)時(shí)間戳加密后經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)存儲(chǔ)在鏈?zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)中，添加和更新數(shù)據(jù)時(shí)通過(guò)共識(shí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)，并利用密碼學(xué)方法來(lái)確保數(shù)據(jù)傳輸和安全訪問(wèn)，利用可編譯智能合約來(lái)編程和操作數(shù)據(jù)，是一種全新的分布式數(shù)據(jù)架構(gòu)。區(qū)塊鏈技術(shù)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

信息不可篡改，安全程度高。在區(qū)塊鏈中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間每時(shí)每刻都在進(jìn)行信息交互，某一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生的每一次記錄都會(huì)同步到鏈上的所有節(jié)點(diǎn)中。在發(fā)生系統(tǒng)交易的同時(shí)，區(qū)塊鏈通過(guò)加蓋時(shí)間戳的方式使當(dāng)前的記錄唯一且加密，使該時(shí)刻的交易無(wú)法修改，經(jīng)過(guò)算法驗(yàn)證并添加至區(qū)塊鏈的信息會(huì)永久記錄在鏈上，除非同時(shí)篡改系統(tǒng)半數(shù)以上的節(jié)點(diǎn)，否則單個(gè)節(jié)點(diǎn)的修改是無(wú)效的。區(qū)塊鏈采用非對(duì)稱加密形式傳輸，極大地提高了篡改的難度和成本，使區(qū)塊鏈擁有極高的安全性和可靠性。

采用分布式結(jié)構(gòu)，無(wú)須第三方認(rèn)證。區(qū)塊鏈采用的是Proof of work機(jī)制，記錄哈希散列及一系列由程序編碼具有特定長(zhǎng)度的數(shù)字和無(wú)序排列的字符串，可以保證整個(gè)系統(tǒng)所記錄的所有數(shù)據(jù)不會(huì)被篡改，這樣所有的歷史操作就可以唯一且真實(shí)的以數(shù)據(jù)的形式保存在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用分布式的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有中心化的管理機(jī)構(gòu)，無(wú)須耗費(fèi)繁復(fù)的流程之苦，也就免去了對(duì)第三方的依賴。

系統(tǒng)高度透明，信息追根溯源。區(qū)塊鏈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄在全網(wǎng)范圍內(nèi)公開(kāi)，數(shù)據(jù)庫(kù)的更新改動(dòng)操作在權(quán)限規(guī)定范圍內(nèi)也是公開(kāi)的，由于區(qū)塊鏈系統(tǒng)使用開(kāi)源的程序、公開(kāi)的規(guī)則和高參與度，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)記錄和運(yùn)行可以被全網(wǎng)用戶查詢。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中等級(jí)的每一個(gè)產(chǎn)品，都可以查詢到完整的上游下游供應(yīng)鏈，當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)，可以通過(guò)基于區(qū)塊鏈的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品安全責(zé)任追溯。

2.2航材供應(yīng)鏈管理及存在的問(wèn)題

航材供應(yīng)鏈管理是在傳統(tǒng)的航材供應(yīng)鏈基礎(chǔ)上，通過(guò)信息技術(shù)和科學(xué)管理方法對(duì)航空器材經(jīng)由訂貨、供應(yīng)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、補(bǔ)充供應(yīng)等環(huán)節(jié)，最終抵達(dá)保障對(duì)象而被使用、消耗的整個(gè)鏈條的管理。另外，由于航材保障的特殊性，其供應(yīng)鏈應(yīng)包含由作戰(zhàn)消耗需求產(chǎn)生的正向物流及戰(zhàn)損維修需求產(chǎn)生的逆向物流。航材供應(yīng)鏈的成員包括航材生產(chǎn)商、供應(yīng)商、維修商、倉(cāng)庫(kù)及各場(chǎng)站，航空器材實(shí)物在供應(yīng)鏈上進(jìn)行多級(jí)傳輸，并在保障對(duì)象的使用過(guò)程中不斷進(jìn)行增值過(guò)程。航材供應(yīng)鏈管理的根本目的在于加強(qiáng)各級(jí)保障部門的聯(lián)系，通過(guò)構(gòu)建暢通的協(xié)作渠道，提高航材周轉(zhuǎn)效率，降低呆滯庫(kù)存比重，保障航材及時(shí)、充分、科學(xué)地使用。

在航材供應(yīng)鏈管理中，需求預(yù)測(cè)、航材管理和職責(zé)規(guī)范越發(fā)成為重點(diǎn)和難點(diǎn)。首先是需求傳遞效率低，航材供應(yīng)鏈不僅具有航空器材交易和流轉(zhuǎn)的功能，更重要的是以需求側(cè)為牽引，通過(guò)對(duì)航材供應(yīng)鏈物流、信息流的準(zhǔn)確掌握，實(shí)現(xiàn)航材需求及時(shí)滿足，提高飛機(jī)完整性和可用性。其次，追溯難度大，不同于汽車備件，航空器材的供應(yīng)保障一般是由航材保障部門進(jìn)行計(jì)劃制訂、物資采購(gòu)、儲(chǔ)存管理、送修催還等工作，不僅包括市場(chǎng)流通部分，還包括內(nèi)部流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，供應(yīng)鏈層級(jí)更多，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)一直延伸至裝機(jī)保障環(huán)節(jié)。最后，責(zé)任劃分問(wèn)題難以解決，在當(dāng)前中心化的管理模式下，信息的不對(duì)等、數(shù)據(jù)交互困難導(dǎo)致了航材物流過(guò)程中三方的責(zé)任劃分問(wèn)題難以解決。

2.3區(qū)塊鏈技術(shù)在航材供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用模式分析

區(qū)塊鏈的本質(zhì)是一種去中心化、去信任化、數(shù)據(jù)透明且不可篡改的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，它依據(jù)時(shí)間順序?qū)?shù)據(jù)打上時(shí)間戳并包成區(qū)塊，然后以順序相連的方式組合成區(qū)塊鏈，其利用P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、智能合約和時(shí)間戳記賬方式，使其在實(shí)時(shí)記賬功能的基礎(chǔ)上具有超越傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的不可篡改屬性和可信度，為產(chǎn)品追溯、商品防偽等供應(yīng)鏈管理應(yīng)用情景提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。航材供應(yīng)鏈具有傳統(tǒng)供應(yīng)鏈成員相對(duì)固定、自上而下等特點(diǎn)，同時(shí)也繼承了傳統(tǒng)供應(yīng)鏈信息流通相對(duì)封閉、容易造成牛鞭效應(yīng)等弊端，借助區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游信息互通，成為航材保障資源精細(xì)化的關(guān)鍵一步。

智能合約是一種以計(jì)算機(jī)程序的方式制定、檢驗(yàn)或執(zhí)行的數(shù)據(jù)協(xié)議，它規(guī)定在沒(méi)有可信第三方的情況下可以進(jìn)行交易，這些交易可以通過(guò)區(qū)塊鏈進(jìn)行追蹤且不可篡改。開(kāi)發(fā)人員將利用區(qū)塊鏈的可編程特性，將智能合約部署在區(qū)塊鏈的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)航材供應(yīng)鏈管理的交易特性，定義不同場(chǎng)景的交易規(guī)則，以智能合約的形式規(guī)范各成員的交易方式和訪問(wèn)區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的權(quán)限，不僅可以精簡(jiǎn)審批步驟，還可以通過(guò)公正公開(kāi)的合約狀態(tài)顯示和不可篡改的分布式賬本為后續(xù)追責(zé)取證提供證據(jù)。

3區(qū)塊鏈技術(shù)在航材保障中的應(yīng)用場(chǎng)景分析

3.1基于區(qū)塊鏈的航材供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)

信息化、智能化是軍事裝備保障發(fā)展的方向，基于區(qū)塊鏈的航材供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)為解決當(dāng)前航材供應(yīng)鏈中的信息透明度低、庫(kù)存管理難等問(wèn)題提供了新的解決方案。如圖1所示，我軍航材部門的機(jī)構(gòu)設(shè)置層級(jí)多，功能性強(qiáng)，包括航材籌措、航材儲(chǔ)備、航材供應(yīng)等多種職能。為便于建立模型，現(xiàn)將采購(gòu)和存儲(chǔ)相關(guān)企業(yè)和單位簡(jiǎn)化為航材采購(gòu)部門、航材倉(cāng)儲(chǔ)部門，系統(tǒng)符合現(xiàn)有航材管理部門的主要職能，并加入航材修理部門，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的航材供應(yīng)鏈模型，實(shí)現(xiàn)航材的精細(xì)化管理，有效提高航材保障的及時(shí)性、有效性和透明度，減少因缺航材停飛的情況。

基于區(qū)塊鏈的航材供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)在共同體區(qū)塊鏈的基礎(chǔ)上構(gòu)建。共同體區(qū)塊鏈的節(jié)點(diǎn)具有相互關(guān)聯(lián)和一定信任度，區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)可以全部公開(kāi)，也可以在權(quán)限范圍內(nèi)公開(kāi)，具有一定的去中心化性質(zhì)。在共同體區(qū)塊鏈中，既滿足了航材需求信息及時(shí)互通的要求，又保證了某些特殊數(shù)據(jù)的保密性。基于區(qū)塊鏈的航材供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)將航材采購(gòu)部門、航材倉(cāng)儲(chǔ)部門、航材維修部門的航材信息上傳于區(qū)塊鏈，由于區(qū)塊鏈天然具有去中心化、透明、開(kāi)放和不可篡改等特點(diǎn)，保證了航材信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，同時(shí)，也有利于指揮員及時(shí)掌握航材使用情況，分析判斷占場(chǎng)態(tài)勢(shì)，部署下一步工作。

3.2基于區(qū)塊鏈的航材智能倉(cāng)儲(chǔ)

智能倉(cāng)儲(chǔ)，是采用RFID、條碼技術(shù)和語(yǔ)音視頻等感知技術(shù)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)貨物進(jìn)行識(shí)別、定位、分揀、計(jì)量和監(jiān)管工作，通過(guò)應(yīng)用BDS（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）高分功能（三高）和北斗功能（四精）為倉(cāng)儲(chǔ)物流活動(dòng)提供高精度、高可靠性的定位、導(dǎo)航授時(shí)服務(wù)，通過(guò)DAS（服務(wù)器直連存儲(chǔ)）、NAS（網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)）等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)為智能倉(cāng)儲(chǔ)提供支持。以倉(cāng)儲(chǔ)為核心的物流系統(tǒng)采用P2P絡(luò)技術(shù)，區(qū)塊鏈采用分布式記賬機(jī)制防止倉(cāng)儲(chǔ)信息數(shù)據(jù)被篡改。

如圖2所示，航材零部件在出廠前，由生產(chǎn)工廠確定唯一的標(biāo)簽，航材信息將自動(dòng)上傳，出廠后運(yùn)送至所需單位，依托定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)追蹤航材零件的物流運(yùn)輸信息。基于區(qū)塊供應(yīng)鏈的航材智能管理系統(tǒng)將航材零部件從出廠、入庫(kù)到分發(fā)、調(diào)配都形成完整的信息鏈，使航材使用部門以及指揮監(jiān)管部門可以方便地查詢到某航材的所在位置、保存情況等信息，整個(gè)過(guò)程中，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)了人與物信息實(shí)時(shí)互通。

3.3基于區(qū)塊鏈的航材零部件溯源

當(dāng)前在我軍航材的供應(yīng)以及使用過(guò)程中，時(shí)有出現(xiàn)航材信息登記不全、標(biāo)簽丟失等情況，甚至在基層單位中可能出現(xiàn)保管人員專業(yè)知識(shí)不過(guò)硬造成航材零部件保管期間出現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)溫濕度不達(dá)標(biāo)、倉(cāng)庫(kù)管理混亂、未按時(shí)封裝而導(dǎo)致航材使用壽命縮短，甚至未使用先報(bào)廢等隋況，嚴(yán)重的還可能影響飛行安全，造成不可挽回的損失。因此，航材零部件溯源并且保證信息準(zhǔn)確、有效、及時(shí)是航材保障中極其重要的一環(huán)。

區(qū)塊鏈的時(shí)間戳功能和可溯源性技術(shù)可有效解決物品的溯源問(wèn)題，利用區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)航材零部件溯源可以有效解決當(dāng)前航材信息溯源技術(shù)中存在的不少問(wèn)題。首先是解決航材信息追溯系統(tǒng)安全性低的問(wèn)題。常見(jiàn)的信息追溯系統(tǒng)采用中心式存儲(chǔ)方式，一旦存儲(chǔ)中心出現(xiàn)漏洞并受到攻擊，信息將被泄露甚至被篡改，會(huì)對(duì)我軍裝備保障造成不可挽回的損失。其次，解決供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)信息不共享的問(wèn)題。目前傳統(tǒng)的航材供應(yīng)鏈涉及的部門多、系統(tǒng)多、航材保障人員能力參差不齊，存在信息傳遞不夠順暢、數(shù)據(jù)庫(kù)信息更新不及時(shí)的問(wèn)題，極易造成庫(kù)存積壓和航材缺件的情況。通過(guò)基于區(qū)塊供應(yīng)鏈的航材智能管理系統(tǒng)，可以及時(shí)、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地展示航材在供應(yīng)鏈上的流通情況，信息在一定范圍內(nèi)公開(kāi)透明，幫助各部門理順航材供應(yīng)保障情況。最后，解決航材運(yùn)輸和保存過(guò)程中的“盲區(qū)”。當(dāng)前，世界新軍事革命加速發(fā)展，在傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式的基礎(chǔ)上正在涌現(xiàn)越來(lái)越多的新型作戰(zhàn)方式，這也意味著未來(lái)裝備被保障信息化水平提出了更高的要求。目前，我軍許多單位對(duì)于航材倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境、航材物流運(yùn)輸?shù)臄?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)還處于人工登記造冊(cè)等方式，既不利于掌握航材使用情況，也不利于發(fā)生問(wèn)題后的事故追責(zé)。

3.4基于區(qū)塊鏈的航材全壽命周期管理

航材全壽命周期管理是裝備全壽命周期管理的一個(gè)重要分支。航材零部件從研制生產(chǎn)、交付使用、故障維修到退役報(bào)廢需要對(duì)全壽命周期包括設(shè)計(jì)生產(chǎn)、性能測(cè)試、使用狀態(tài)等大量信息進(jìn)行記錄備案，目前，通常用紙質(zhì)或者電子文檔作為儲(chǔ)存媒介，傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式存在難以保存、易被篡改、交接困難、缺乏監(jiān)督等問(wèn)題。在航材管理中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，讓上級(jí)主管部門、航材管理部門、航材使用部門，甚至研發(fā)廠家、修理工廠都參與到航材性能狀態(tài)的更新和維護(hù)中來(lái)，構(gòu)建一個(gè)不可篡改、全鏈監(jiān)督、管理可控的全壽命周期管理系統(tǒng)，保證信息安全性、便利性和可信度。

4總結(jié)展望

區(qū)塊鏈技術(shù)作為一種新興的技術(shù)手段，在供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域已具有一定量的實(shí)現(xiàn)案例，將其引入航材保障中，可以為航材供應(yīng)鏈管理中管理信息系統(tǒng)功能完善、智能倉(cāng)儲(chǔ)、產(chǎn)品溯源以及全壽命周期管理等方面提供可信依據(jù)，為航材保障能力的進(jìn)一步提升提供新的解決方案。下一步將區(qū)塊鏈技術(shù)與當(dāng)前的航材保障體系框架進(jìn)行融合，結(jié)合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的航材供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)，將為航材保障信息化、智能化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。