區塊鏈技術賦能煤炭企業智慧物流平臺建設的機理研究

笪如軍

(華電煤業集團有限公司，北京市西城區，100032)

1 區塊鏈技術特點與基礎架構

1.1 區塊鏈技術特點

所謂的區塊鏈技術，即由眾多參與主體一起完成建設維護工作的分布式數據庫管理系統。數據結構上，區塊鏈技術主要使用的是鏈式架構來對關鍵數據信息進行保存，而在其底層，則通過密碼學中的多種密碼方法對已保存的數據進行加密從而保證其傳輸安全，數據也是通過相對應的共識機制進行生成、保存和更新，從而做到所有數據的共同保存和防篡改[2]。區塊鏈有如下幾個特點。

(1)分布式存儲。分布式存儲是將信息數據進行廣泛存儲，而不是像以往信息存儲方式一樣將信息以個體為單位存在數據中心。通過這種存儲方式能夠使得數據資源價值最大化，網絡存儲體系中的各個節點能夠同步保存數據，各個節點中存儲的數據信息都能夠被授權實時跟蹤查看，提高信息數據的可獲取性以及可信度[3]。

(2)多方保障。在區塊鏈網絡系統中，數據信息的輸入并非由單個節點確定，而要通過網絡系統中每個節點均有機會參加的特殊的共識機制來確認數據信息，數據信息也只能經過某個節點的共同認證之后，方可載入區塊[4]。

(3)防篡改。區塊鏈體系上所保存的信息不可以被刪除或修改，由于其鏈型的結構，各個區塊相互之間聯系相當密切，一旦發生相應的刪除或修改，則需要對其鏈上已有的區塊都加以修改，這需要耗費相當大的精力和費用，且難以使每個節點都接受這個刪除或修改行為，大大增加了修改時間和困難[5]。區塊鏈的基本數據結構為具有時間戳的單塊鏈式結構，這使數據具備了時序特性，更易于被驗證和跟蹤。

(4)智能合約。區塊鏈技術的智能合約是一段代碼，這些代碼提前部署固定在區塊鏈上，達到事先約定好的協議之后，系統自動執行合約，取代了傳統合同的簽署流程，規避了滯后效益，且合約內容公開透明、內容無法修改，能夠實現系統中合約的智能化運行[6]。

1.2 區塊鏈基礎架構

區塊鏈的基礎架構根據功能不同可以分為3級6層，分別是數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層。

2 煤炭企業智慧物流平臺建設

2.1 智慧物流平臺功能分析

在國家積極推動煤炭供給側結構性改革、推進數字技術與企業融合發展的背景下，智慧物流平臺得到快速發展。同時，在智慧礦山建設的框架下，為解決傳統煤炭企業物資供應主體分散、信息更新慢以及庫存沉積嚴重等問題，各大煤炭企業積極開展智慧物流平臺布局工作，持續深化智慧物流平臺建設框架，不斷夯實經營管控的智能化建設基礎[7]，其中智能物流系統的建設是提高煤炭企業物資采購效率與效益的重要路徑。

為了減少脫硝系統逃逸氨對鍋爐設備的結垢、堵塞、腐蝕影響和對大氣環境的危害，環保部門和環保規范都制定了氨逃逸限定值，本項目是8mg/Nm3。顯然，氨逃逸限定值越低，則能夠達到的脫硝效率越低。

煤炭企業智慧物流平臺系統的功能設計主要采用B2B平臺結構，并根據煤炭行業長年累積的物料采購管理經驗，形成與實際生產服務深度契合的煤礦物料采購管理第三方服務網絡平臺[8]。平臺系統包括采購、合同追蹤、交易平臺等功能，滿足現代化大型煤炭集團物資采購管理需要。煤炭企業智慧物流功能架構如圖1所示。

圖1 煤炭企業智慧物流功能架構

煤炭企業智慧物流功能架構主要分為六大模塊，分別是交易參數設置模塊、主數據平臺模塊、采購需求管理模塊、合同跟蹤模塊、電子招投標模塊與平臺交易模塊。其中，領導層與平臺管理者將根據實際的平臺交易模式和煤炭企業自身的運營情況設置招標、詢價、競價及網上超市交易參數，并提供或接入企業主數據平臺，結合供應商管理和物料編碼管理等主數據，輔助業務流程持續運轉。此外，結合煤炭企業在日常經營管理中涉及產品管理和排產計劃管理等的采購需求管理模塊，包含招標代理機構管理和招標方管理等的電子招投標模塊與涵蓋訂單、物流、發貨等過程的合同跟蹤模塊，合力為煤炭企業日常物資的運營管理與平臺交易提供保障。智慧物流平臺提供第三方交易平臺接口與集團企業內部外網數據交互，不僅為煤炭企業決策提供輔助，也為智慧物流的集團化管控創造了條件。

2.2 智慧物流平臺技術架構

智慧物流平臺建設使用遠程過程調用(RMI)技術，可以實現層與層間服務與數據資源的快捷調度；運用Mycat信息技術，即開源的分布式數據庫系統，進行同、異步混合處理，以適應大數據處理量和對復雜性異構的服務要求；運用Redis緩存信息技術以及Hadoop分布式計算平臺部署資源等，實現系統對運算性能的需求[8]。將供應商的信息管理、訂貨信息管理等共性業務下沉至中臺，提供前臺使用的共享服務支持等。智慧物流平臺技術架構如圖2所示。

圖2 智慧物流平臺技術架構

智慧物流平臺的技術框架以客戶為中心，可大體分為前臺、業務服務與基礎服務組成的中臺、支付平臺和以私有云平臺與數據源組成的后臺。私有云平臺提供資源集群服務與運營保障服務，結合煤炭企業自身數據源為煤炭企業智慧物流平臺運營提供專業化支持與有力保障，管控風險的同時實現為整個煤炭企業日常運行賦能。智慧物流平臺中的中臺服務涵蓋供應商管理、需求管理中心等業務服務與權限服務、消息服務等基礎服務內容，成熟的流程設置與完善的部門管理為前臺業務開展與迭代創新提供幫助。其與支付平臺通過網絡接口實現與企業內容系統、外部商場、支付渠道以及稅務系統的互聯互通，完善服務系統功能，充分調用平臺外部信息輔助業務運行。中臺、支付平臺、后臺的構建與完善為智慧物流平臺的前臺運營創造良好條件，實現供應商、采購單位、平臺運營順利通過Web端、微信端與App端進行業務操作。

3 區塊鏈技術賦能智慧物流平臺建設機理分析

現階段煤炭企業物流系統在不斷發展中遇到一些瓶頸，而區塊鏈技術能夠為物流系統提供高效解決方案?；趨^塊鏈技術對煤炭企業物流系統運行的架構、流程、數據存儲、共享機制與計算等進行再設計。例如，傳統物流系統中存在的信息存儲過度中心化的問題，而區塊鏈技術的一大特征——分布式存儲，便能夠有效解決此問題。利用區塊鏈分布式存儲的特點，可以有效防止傳統物流信息存儲過度集中；對于加密信息的簽名和驗證方式可以采用無證書簽名方案，這種方法可以確保數據信息源頭的可追溯性，解決了傳統物流信息溯源難的問題，降低了溯源成本，并且有利于供應鏈商的動態監督與管理[9]。區塊鏈技術的另一大特征——智能合約，能夠顯著提升物流交易的效度和信度。此外，智慧物流平臺中主數據信息全程可追溯的特征也有利于提高整個系統中利益相關者對有關信息的監督與審計，提高監管效率。

3.1 賦能數據安全管理

在煤炭智慧物流平臺體系中，各個參與主體、各種物資以及各個環節的信息數據嚴格按照區塊鏈的格式輸入并進行分布式存儲，在數據傳輸過程中，通過加密技術保障信息的安全。

數據層是煤炭物流系統中的基礎層級，職能主要是收集數據信息并進行初步數據處理。而區塊鏈中數據層的主要信息內容包括煤炭物料需求信息、倉儲信息、銷售信息、定價信息等。采用了區塊鏈信息技術后的企業數據并不是全部進行共同儲存，而是按照服務類別在各個私有鏈上進行了分布式存儲。在煤炭企業物流供應系統中的某條服務私有鏈上，企業物流供應鏈上的主體主要按照各自職責范圍和所具備的權限對數據信息校對核實，確保數據信息準確。待有關主體進行信息處理之后，系統自動根據時間加蓋時間戳，從而提供該項服務全部實現的重要證據，提升數據信息安全性[10]。而區塊鏈的獨立性又保證了在某一節點的信息可以自行封存，而不至于因為和其他節點交錯而造成信息混亂。

另外，區塊鏈共識機制以及非對稱加密算法使其更加可靠。盡管煤炭企業物流供應鏈上的各主體都能查詢物資、運輸、融資等數據，但由于非對稱加密使得各主體無法進行數據修改，從而充分保障了數據信息的安全性。當供應鏈上一方試圖調整或刪除原始數據時，系統就會同時向所有節點提出修改請求，只有51%或以上的節點同意時方可實施，從而減少了數據偽造的可能性。

3.2 賦能物資供需的高效匹配

區塊鏈的去中心化分布式形式能夠讓供應鏈各方主體直接進行點對點交流，而不是通過某個專門的中間機構實現溝通，從而減少了復雜的信息傳輸層級，讓物資供應鏈上下游之間信息傳輸更加便捷，物資供應可以精確對接企業的生產需要[11]。

另外，區塊鏈技術有助于克服傳統物流信息化平臺建設中容易產生的“數據孤島”和“牛鞭效應”，消除信息扭曲、需求數據變異放大等現象，最終實現物資供給與需求高效匹配。由圖1可知，信息從物資需求的提出，到詢價交易、招投標管理、訂單管理、配送管理、出入庫、驗收、支付以及金融等環節都要進行核對和區塊鏈上鏈存證，而物資經過的各個環節均在區塊鏈上顯示，借助區塊鏈上信息實時共享，協同可視化運行模式，賦能物資需求和供給的高效匹配[12]。

3.3 賦能物資精準溯源

為了保障煤炭企業生產任務的高質量完成，物資的質量安全至關重要，而精準溯源對于物資質量的保障發揮重要作用。因為傳統物流信息系統集成度差、數據隔離繁雜，難以對不良商品實現溯源和高效召回?？勺匪菪砸彩菂^塊鏈的關鍵特征之一，與煤炭企業物資供應的質量控制要求一致。通過區塊鏈的物流信息系統數據將無法進行修改，而供應商的所有物流活動記錄將被永遠保存。物資原料在何處購買，半成品和成品在何處制造、加工和包裝，由哪些企業承運，由何物流中心配送，配送到達的庫房、制造基地和作業場所等，物流中產生的各種數據都被企業即時掌握，所需物料能夠被精確跟蹤，問題物料也可被企業迅速識別并準確查找來源，從源頭加強了供應鏈管理，確保了煤礦企業物資供應的安全可控性。

3.4 賦能合約科學管理

使用區塊鏈技術構建智能物流平臺的煤炭企業，關鍵是合約層中的智能合約技術[13]。智能合約能夠被認作自主履行的電子契約，其具有智慧的原因即在觸及約定條款時會自主履行條款，不需要人工操作。智能合同系統也可觸發預先約定好的任何條件。智能合約其實是對一段代碼進行編程，合約所包含的內容可以是某個數值、某種狀態，比如某特定協議包括的時間、動作或者資金數量等。通過區塊數據層對合約內容進行存儲，識別出觸發合約相應的數據節點，繼而自動執行交易[10]。在這種情況下，區塊鏈充當著智能合約的保險柜，是合約執行的理想平臺。

在訂單流程中，基于區塊鏈技術，智慧物流平臺通過代碼的形式將煤炭的品種、價格以及庫存數量等信息儲存到智能合約中，并且設定相應的合約生成條件。進行交易時，客戶的訂單信息中如果符合條件代碼，系統將會按照訂單信息自動完成相應的合約匹配與簽署，同時平臺在進行資金交易時可以不受地理位置和時間的限制。

在運輸流程中，智慧物流信息平臺一方面將采購配備好的產品信息輸入智能合約中，包括產品種類、數量等；另一方面，平臺將物流企業的運輸線路、配送裝備以及成本等信息輸入智能合約中。在信息平臺的基礎上，合約信息經過智能化運算，自動為平臺規劃出相對應的物流運輸方式。除此之外，在物流配送過程中還可以即時記賬，從而保證公司的財務數據與業務數據保持一致。

3.5 賦能監督與審計效率提升

在區塊鏈中，其應用層為供應鏈的大量應用場景提供技術支撐。應用層不僅為供應鏈各節點成員提供平臺進行信息交互，而且提供了許多物流供應鏈管理上的業務服務[14]。區塊鏈的應用層包含了煤炭企業智慧物流平臺操作流程中通過該技術實現的各種應用場景。該流程主要包括交易前的資金結算支付、訂單查詢，交易過程中合同的簽訂以及交易后的資源安排、整個流程的賬務處置等。通過區塊鏈的應用層，智慧物流平臺交易的整個流程實現公開化、透明化。因此，交易過程中涉及的上下游企業可以對整個流程中的信息進行實時查詢、獲取以及監督。除此之外，在業務流程進行過程中，完整的賬務信息可以及時提供給平臺的相關利益方，并且保證了信息的真實可靠，這將極大地賦能物資采購的全程監督與審計，在降低人工成本的同時大幅提高效率。

4 區塊鏈與煤炭企業智慧物流平臺建設的耦合機制

區塊鏈既是一種技術也是一種新設計理念、新應用模式、新組織形式。煤炭企業智慧物流平臺可利用區塊鏈的智能化、自動化特征，對煤炭企業物流中的不同信息數據進行有效處理[15]。

區塊鏈分布賬本、共識機制、非對稱加密、時間戳等技術特性，形成了區塊鏈去中心化、信息對稱、防偽防篡改、永久儲存數據、自動化履約等優勢，將其引入煤炭企業智慧物流平臺建設體系中，將從數據安全管理、物資供需精準匹配、物資供應精準溯源、物流系統各種合約的智能化處理以及全流程的監督與審計5個主要方面賦能煤炭企業智慧物流平臺的建設，提升現代煤炭企業智慧物流平臺的功能與效用，為集團公司的物資管控職能提供現代物資技術的有力支撐，進一步促進煤炭企業數字化轉型與管理變革。

為了更好揭示區塊鏈技術賦能煤炭企業智慧物流平臺建設的內在邏輯，筆者給出了區塊鏈與煤炭企業智慧物流平臺建設的耦合機理，如圖3所示。

圖3 區塊鏈與煤炭物流管理耦合機理

5 結論

(1)分析了區塊鏈技術及其核心優勢，簡述了現代煤炭企業智慧物流平臺建設功能與技術架構，在此基礎上解析了區塊鏈技術如何在煤炭企業智慧物流平臺建設中發揮重要作用，通過技術賦能提高物流系統運作效率。

(2)從5個主要方面給出了區塊鏈賦能煤炭企業智慧物流平臺建設的耦合機理，從而更加結構化地揭示了二者之間的內在關聯特征，為未來的智能礦山建設提供理論借鑒與參考。

(3)在未來的研究中，可進一步就區塊鏈技術如何為煤炭企業物流與供應鏈金融系統的發展賦能進行探索，揭示其內在機理，為煤炭企業智慧物流平臺的優化升級提供分析基礎。此外，應當意識到，單純依靠前沿技術的系統化應用無法徹底推進煤炭企業現代物流結構的深刻變革，還應將煤炭企業現代物流運作體系優化，煤炭行業物資供應平臺商業生態再造與人工智能、大數據、物聯網、5G等先進技術深度融合，才是未來的發展之道，也是有待下一步深入研究的內容。