基于區(qū)塊鏈的航材保障架構(gòu)設(shè)計(jì)

邵帥 崔崇立

(空軍勤務(wù)學(xué)院,江蘇徐州 221005)

0 引言

近年來(lái),航材供應(yīng)鏈作為航材供應(yīng)保障的重點(diǎn),存在管理分散、信息及交互不及時(shí)、應(yīng)急反應(yīng)效率低等問題,為此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者從各個(gè)方面對(duì)航材供應(yīng)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(duì)航材需求進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。董健康[5]、丁曉妮[6]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,開發(fā)出了航材管理信息系統(tǒng)及客戶端應(yīng)用程序。由于研究對(duì)象的區(qū)別,這些研究都缺乏對(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)系的考慮。

1 研究現(xiàn)狀及需求分析

1.1 區(qū)塊鏈技術(shù)軍事化應(yīng)用研究現(xiàn)狀

與其他軍事領(lǐng)域相比,區(qū)塊鏈技術(shù)在裝備與后勤的研究一直處于領(lǐng)先地位。依托區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)裝備物資數(shù)量、質(zhì)量、分配、位置的全部實(shí)時(shí)監(jiān)控,有效提高調(diào)配速度、信息安全和全鏈路感知,有效降低管理成本。美國(guó)于2015年發(fā)布的一份報(bào)告指出,區(qū)塊鏈技術(shù)可以有效彌補(bǔ)當(dāng)前美軍后裝保障體系中的弱點(diǎn)和漏洞,特別是在亞太地區(qū)。2018年DLA(美國(guó)國(guó)防后勤局)開展了一項(xiàng)針對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)在快速增員能力和人員、裝備的調(diào)度效率方面的應(yīng)用研究。

在武器系統(tǒng)和軍事裝備制造領(lǐng)域,美軍認(rèn)為區(qū)塊鏈可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)零部件的全程溯源,保證都有軍事裝備的零部件和子系統(tǒng)處于可控范圍,作戰(zhàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可信,確保滿足美軍作戰(zhàn)需求。另外,通過區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝備從采購(gòu)、生產(chǎn)、物流、供應(yīng)和維修環(huán)節(jié)的全流程管理,同時(shí)通過將底層合約的智能化,對(duì)原材料和物流進(jìn)行跟蹤管理,確保全供應(yīng)鏈本土化、安全可靠,沒有敵對(duì)國(guó)家參與。

近年來(lái),北約和韓國(guó)都在進(jìn)行區(qū)塊鏈在裝備后勤領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā),目的是借助區(qū)塊鏈技術(shù)的去中心化、不可篡改、可追溯等特點(diǎn),跟蹤裝備物資從招投標(biāo)到生產(chǎn)、交付的過程,為軍事裝備管理構(gòu)建一個(gè)更加公開透明的平臺(tái),同時(shí)將涉密資料一并由區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行管理,據(jù)稱Maersk和BlockFreight兩家公司正在為北約開發(fā)后勤區(qū)塊鏈系統(tǒng)。

1.2 基于區(qū)塊鏈的航材保障需求分析

區(qū)塊鏈技術(shù)的本質(zhì)是一種去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫(kù),將數(shù)據(jù)根據(jù)先后順序打上標(biāo)簽,生成區(qū)塊并成為下一區(qū)塊的組成部分,由此首尾相連形成區(qū)塊鏈。其獨(dú)特的記賬方式極大地提高了普通數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和穩(wěn)定性,使篡改難度提升至前所未有的水平,同時(shí),它還利用可編輯智能合約實(shí)現(xiàn)了去信任化,打破了傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的邊界,提高了透明度和數(shù)據(jù)真實(shí)性。

航材保障是指包括航材籌措、存儲(chǔ)、供應(yīng)、管理和維修等環(huán)節(jié)在內(nèi),保障飛機(jī)(直升飛機(jī))飛行和維修所需航空器材的專業(yè)工作[7]。其中,航材籌措和航材維修環(huán)節(jié)中,涉及到的航材供應(yīng)商、維修廠與航材保障單位相互之間不存在隸屬關(guān)系,而由于貨物(航材)屬于關(guān)鍵裝備物資,易滋生腐敗和造假等問題。因此,在航材保障關(guān)鍵環(huán)節(jié)中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù),有利于提高航材保障效率,加強(qiáng)供應(yīng)鏈管理。

2 模型架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 職能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中,每個(gè)參與實(shí)體都有特定的角色、關(guān)聯(lián)關(guān)系和與智能合約之間的聯(lián)動(dòng),各組成部分及其功能如下：

(1)航材供應(yīng)商。航材供應(yīng)商即為航材保障和使用單位提供航材零部件的生產(chǎn)廠商,一般包括2～3級(jí)供應(yīng)商,同一類型航材往往從一個(gè)或幾個(gè)航材供應(yīng)商處通過簽訂購(gòu)買合同后交付的形式獲得,獲得途徑一般分為隨機(jī)備件、初始備件和零星訂貨備件,由于隨機(jī)數(shù)量較少且保障環(huán)節(jié)較為清晰簡(jiǎn)單,故此處僅考慮初始備件和零星訂貨情況。在本系統(tǒng)中,各供應(yīng)商之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系,航材訂購(gòu)合同和交易情況涉及商業(yè)秘密,因此,兩供應(yīng)商分別在兩個(gè)通道內(nèi)進(jìn)行交易。(2)維修廠。維修部門是指對(duì)故障航材或疑似問題航材進(jìn)行檢測(cè)和維修的部門,一部分由航材保障單位的修理廠構(gòu)成,另一部分由其他具有航材維修資質(zhì)的企業(yè)承擔(dān)。維修部門將保障單位送修的器材維修完畢,經(jīng)檢驗(yàn)合格后,返回航材倉(cāng)庫(kù),重新進(jìn)入航材流轉(zhuǎn)周期。一般情況下,具備某一種類航材維修資質(zhì)的航材維修部門數(shù)量較少,為保護(hù)航材保障部門的商業(yè)利益,設(shè)計(jì)不同維修部門使用不同的通道進(jìn)行交易。(3)航材倉(cāng)庫(kù)。航材倉(cāng)庫(kù)是航材存儲(chǔ)和供應(yīng)的重要組成部分,作為航材供應(yīng)鏈中的“蓄水池”,經(jīng)過上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門與航材供應(yīng)商線下簽訂訂購(gòu)合同,供應(yīng)商將分批次交付到航材倉(cāng)庫(kù),當(dāng)保障單位提出需求時(shí),航材倉(cāng)庫(kù)將儲(chǔ)存的航材調(diào)撥到保障單位。除此之外,航材倉(cāng)庫(kù)還負(fù)責(zé)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(cāng)庫(kù)和保障對(duì)象的橋梁,既向上籌措航材,又保管部分航材,擔(dān)負(fù)著向保障對(duì)象供應(yīng)航材的功能。當(dāng)有航材維修需求時(shí),由保障單位向維修部門提交送修申請(qǐng),及時(shí)送修,并將航材故障信息一并反饋給維修部們。(5)保障對(duì)象。保障對(duì)象是航材供應(yīng)鏈的末端用戶,從保障單位請(qǐng)領(lǐng)航材,并將換下的故障航材交還給保障單位。一般保障對(duì)象和一個(gè)保障單位對(duì)應(yīng)。(6)監(jiān)管機(jī)構(gòu)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)是航材供應(yīng)鏈的核心組成部分,一般由航材倉(cāng)庫(kù)和保障單位的上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門擔(dān)任。其掌握航材供應(yīng)鏈全部交易和航材流轉(zhuǎn)信息,負(fù)責(zé)航材供應(yīng)鏈管理全流程全周期的監(jiān)控和協(xié)調(diào)工作。

2.2 組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

航材供應(yīng)鏈包含層級(jí)繁多,包含的供應(yīng)商、維修部門、監(jiān)管機(jī)構(gòu)、航材倉(cāng)庫(kù)、保障單位和保障對(duì)象數(shù)量龐大,上下游交易頻繁、手續(xù)復(fù)雜,本系統(tǒng)為模型系統(tǒng),將航材供應(yīng)鏈抽象為6個(gè)部門共8個(gè)單位。本文構(gòu)建了6條通道,每個(gè)通道都可以看作是由orderer節(jié)點(diǎn)劃分的私有廣播通道,各通道賬本獨(dú)立維護(hù),智能合約獨(dú)立運(yùn)行。設(shè)計(jì)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(wú)法訪問和修改通道上的數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)的私密性。

如圖1所示,在本模型系統(tǒng)中,共有6個(gè)部門加入節(jié)點(diǎn)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)按照共識(shí)服務(wù)將指定的信息上傳到區(qū)塊鏈賬本中,并根據(jù)航材供應(yīng)鏈中的供需關(guān)系完成交易。假設(shè)A、B之間和C、D之間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)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(yīng)商和維修部門達(dá)成合作關(guān)系后,航材倉(cāng)庫(kù)作為航材接收方,同時(shí)訂閱交付通道和維修通道的信息。流轉(zhuǎn)通道為航材供應(yīng)商履行訂貨合同分批次交付航材后,航材在倉(cāng)庫(kù)、保障單位、保障對(duì)象間進(jìn)行流轉(zhuǎn)的通道,借助區(qū)塊鏈實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的航材流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)縮短各部門之間航材申請(qǐng)和協(xié)調(diào)調(diào)撥的間隔時(shí)間,打破信息孤島,實(shí)現(xiàn)航材全流程追蹤的功能。

圖1 基于區(qū)塊鏈的航材保障組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(tái)中注入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù),可以有效提升航材管理平臺(tái)的追溯能力。利用區(qū)塊鏈的不可篡改特性并通過數(shù)字簽名機(jī)制,對(duì)航空器材進(jìn)行追蹤管理,對(duì)于所有流通環(huán)節(jié)的參與方,所有航材流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)都會(huì)被完整地記錄在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中,并且所有參與方的賬本都是完全相同的,因此數(shù)據(jù)可以永久存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中且篡改行為極難實(shí)現(xiàn),從而避免了扯皮現(xiàn)象的發(fā)生。(2)所有航材流轉(zhuǎn)信息通過區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)交互,避免繁瑣的線下對(duì)接和對(duì)賬流程。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)具有非中心化或若中心化的特點(diǎn),在整個(gè)航材流轉(zhuǎn)的過程中,所有的參與方均參與維護(hù)區(qū)塊鏈賬本,并且能在授權(quán)范圍內(nèi)查看與自己相關(guān)的供應(yīng)鏈上的信息,從而打破信息孤島,增強(qiáng)成員間的信息交互速度,從數(shù)據(jù)管理和運(yùn)用的角度,有助于提升航材保障效率。(3)促進(jìn)保障環(huán)節(jié)流程化、規(guī)范化,實(shí)現(xiàn)對(duì)供應(yīng)商、維修廠、各級(jí)航材保障單位的監(jiān)控和評(píng)價(jià)。在航材保障過程中,航材保障部門與航材供應(yīng)廠商、維修廠家經(jīng)常進(jìn)行合作,但在進(jìn)行合作伙伴選擇時(shí)經(jīng)常要考慮許多因素,通過智能合約對(duì)各部門行為進(jìn)行記錄,多維度合理評(píng)估供應(yīng)鏈行為,可以對(duì)供應(yīng)商信譽(yù)度、航材生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)品維修技術(shù)進(jìn)行評(píng)估,作為評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。

4 結(jié)語(yǔ)

總之,區(qū)塊鏈作為新型技術(shù),可以有效緩解航空器材保障流程中的各方信任問題和數(shù)據(jù)集中化造成的數(shù)據(jù)利用率低等問題,應(yīng)用到航材保障領(lǐng)域還有大量的研究工作需要完成,模型細(xì)節(jié)還需優(yōu)化,并且未在實(shí)際工作場(chǎng)景中部署,仍有很大的開發(fā)空間。