区块链在军事供应链管理中的应用

吴士泓，凌大荣，鲁 静

（1.解放军陆军勤务学院，重庆 401331；2.远光软件股份有限公司，广东 珠海 519085）

1 引言

军事供应链是军事后勤保障过程中所涉及的军队内部和军队外部的(分属于军队后勤和国家后勤的)所有实体,以及由实体的活动与相互关系构成的网络系统[1]。美军在其《2020联合构想》中明确提出要通过强化军事供应链管理来提升后勤保障能力。从发展趋势来看，军事供应链管理逐步呈现出以下特性：一是有多方主体(军队、政府、银行及供应商等)参与，不同主体的利益诉求将导致自身行为和交互行为的复杂性；二是军事后勤保障体系中需求侧与供给侧的动态演化，要求多种供应链管理模式并存；三是随着供应链的扩容，合同规则将更加复杂多变。

区块链(Blockchain)[2]技术的兴起，源于其去中心化的核心优势，通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作，从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案[3]。本文就区块链技术在军事供应链管理方面的应用进行了探讨，着重开展以区块链技术为支撑的分布式账本、共识机制及智能合约在军事领域非核心装备物资全寿命周期管理中的应用研究。

2 区块链的概念及应用概述

2.1 区块链的基本概念及研究进展

区块链概念是2009年由化名“中本聪(Satoshi Nakamoto)”的学者在其论文《比特币：一种点对点电子现金系统》中最早提出。区块链实际是将分布式存储、一致性验证及密码技术相结合，是一种新型的数据资源分布式存储、保护和溯源的解决方案。区块链技术的底层是非对称加密算法，在链上产生与任意多节点相关联的数据块（block），每个数据块都包含一定时间周期内链上全部的交易信息，同时生成数据指纹用于验证其信息的有效性并链接到下一个数据块。区块链技术以去中心化的方式，很好的解决了数据在存储和共享环节中存在的安全和信任问题[4]。广义而言，区块链的节点就是信息网络中的“智能主体”：（1）可以主动备份从创世区块开始的完整账本；（2）可以对全网发生的所有业务自动验证；（3）可以自主在全网广播发布智能合约；（4）可以保证合约一旦签署就必然被执行。因此可以认为区块链是一个可共享、可信任、可被任何成员检查的公共账本，且不会被任一单方控制。在区块链上，参与者的行为会被自动记录更新，保证总账本数据的实时性；只能按照严格的规则和公开的协议来进行修订，保证数据的完整性和一致性。

区块链的特性为我国信用社会的构建提供了良好的技术载体，在国家政策的大力支持下，呈现出较快的发展势头。2016年10月，工信部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书（2016）》，提出了我国区块链技术的发展路线；2016年12月，国务院发布《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》，区块链与“云大物移智”等共同被列入战略性、颠覆性前沿技术；2017年2月，央行旗下的数字货币研究所正式挂牌，中国人民银行的区块链数字票据交易平台测试成功；9月，中央人民政府官网（www.gov.cn）发文《我国区块链产业有望走在世界前列》，公开支持区块链技术发展；12月，广州市黄埔区、广州开发区出台“区块链10条”，在政策层面扶持区块链产业。深圳、杭州、贵阳、青岛等地也纷纷出台相关政策，加快抢占区块链产业发展高地。

2.2 外军对于区块链技术的应用

区块链能较好保证信息的安全性和完整性，出现后即受到各发达国家军队的重视，目前其研究工作已经开始向国防领域的实际应用转化。2017年9月，美国国防部公布的国防开支计划修正案中就包含了区块链项目，该项目旨在提供更高级别的安全防护，是“一项关于区块链技术和其他分布式数据库技术的潜在进攻和防御的网络应用，以及一项针对国外力量、极端组织以及犯罪网络利用这些技术的研究报告评估”[5]。

在军事后勤领域，区块链技术在物流、采购以及财务等方面的应用研究较为深入。北约各成员国正研究借助区块链技术，实现多方共同参与维护，具备分布式、可追溯、可控可监管特征的数据网络，以提高装备设施管理、后勤物资调配等业务数据安全性和可靠性；同时，区块链技术的应用将使信息间的调用与交互更加灵活，数据在传输过程中进行智能认证，有效确保系统的高效运行，进而提升数据使用的便捷性[6]。

此外，将区块链与物联网技术结合，以提高军事系统的安全性能也是当前的研究热点。美国洛克希德马丁公司正研究将区块链技术的特征集与其数据系统集成，以提高网络和武器操作系统在遇到的威胁时的防御能力[7]。

3 军事供应链管理与区块链

3.1 军事供应链的结构

军事供应链管理是比采购管理、配送管理、物流管理、后勤管理等更为宽泛的概念。图1给出的是军事供应链的基本结构模型，其前端处于军队后勤保障系统之外,原材料供应商、军用物资供应商、物流企业及银行共同构成了外部的企业供应链;而其后端的军队内部供应链，以军队后勤部门为核心，直接为部队最终用户提供所需产品和服务。

图1 军事供应链结构模型

从图1可以看出军队后勤部门是整个军事供应链的管理核心，目标是提高资产从供应源流转到需求源整个过程的可视性、可控性和可溯源性。传统模式下，溯源系统要么使用中心化账本模式，要么由各个参与主体自行构建系统，独立记录和保存数据。正常情况下，此类系统可以高效地在供应链和各种系统中转移资产及数据。但在问题出现时，比如质量问题或者是在运输途中损坏，则各方主体要达成共识就需付出较高的成本代价。这是因为系统内的数据信息是各主体自行维护，当账本上的信息不利于其自身时，责任方通常会选择篡改至删除记录，导致追责要额外耗费大量的人力、物力及时间成本，无形中增大了供应链管理的难度。军事供应链对产品质量及供货的时效性有严格要求，须追踪记录资产或信息的流转链条，实现来源追溯、防伪鉴证，并根据流转信息优化供应链，这是当前军事供应链管理须研究的重点问题之一。

3.2 区块链在军事供应链管理中的应用模式分析

区块链的实时记账能力，在数据存证场景上的不可篡改和时间戳能力，为溯源、防伪等供应链管理的应用场景提供了有力的工具支持。

考虑到军队内、外网物理隔离的网络实际，在军事供应链上部署区块链应采用联盟链加私有链[8]的模式。对于外部企业供应链，部署联盟链。即由军队后勤主管部门与银行联合发起建立，企业在获得军工相关资质后参与，每个主体都各自运行一个节点，围绕军品供应所产生的一切交易行为都被记录上链。区块链上的数据由联盟成员共同维护，通常只有成员可查询，链外的监察、审计等行为则通过Merkle树[9]及应用程序接口的方式来对区块链数据和状态信息查询。这一过程从各级制造商为产品生成序列号（序列化）时开始，到军队后勤部门收到产品，并在财务账本中将产品记录为数据项（资产数字化）时结束。过程中如物流信息、资金转账信息等由相应节点记录到公共账本上。

随着资产被后勤主管部门登记并交给最终用户使用，该项资产实际是完成了从军事供应链外部向内部的转移。相应供应链的管理也由生产溯源跟踪转变为发放及使用状态跟踪。在军队内部网络部署私有链，后勤部门及其保障对象为参与节点，数据的访问及使用严格按权限管理。比如，资产状态数据的写入权限仅在实际用户手里，而读取权限则在链上对外开放等。

基于区块链技术的解决方案自动捕获全过程信息，为军队用户及其供应链合作伙伴提供了资产信息的单一事实来源。因为利益相关者共同维护的是同一个账本，他们在该账本上获取的信息数据是一致且可信的，可为管理与决策服务。

4 军用物资供应智能合约的方案设计

智能合约[10]是尼克萨博在1994年提出的,但当时由于在技术上无法提供一套可信的执行环境而没有得到实际应用。智能合约的有效执行须满足以下两个要求：1）规则及数据在执行环境内被固化且公开透明，即规则和数据一旦生成，则单方无法篡改，链上主体均可平等获取；2）交易行为公开可见。链上任意主体间的交易行为都会并被公开展示，不允许任何虚假或者隐藏的交易存在。因此，区块链技术出现后，就自然成为智能合约的可信执行环境。在区块链上，智能合约的规则以代码的形式被开发和发布，执行过程中则由机器按照智能合约的规则去完成业务的部分，这样就避免了由人来执行时造成的作弊行为。

现行军用物资的采购及发放流程繁琐、耗时长、业务手续繁杂，但同时又具有较强的规则性，每一步工作都是由工作人员按规定的流程去执行。应用区块链技术，将物资采购及发放的业务执行规则通过智能合约描述，并代码化写入到区块链的网络体系中。当交易行为发生时，智能合约就会被自动触发执行，从而实现业务过程的标准化、结构化，执行过程中产生纠纷的概率也将大大降低；同时原有的手动记录、中心化表格存储的操作模式也变为分布式、非对称加密且不可篡改的账本记录，同时在链上自动共享，以提高透明度和可审计性。

4.1 以联勤保障基地为结算主体的被装供应联盟链

传统的被装供应，主要还是采用按标准定期发放的方式，标准划分的依据以单位所在地区及军兵种性质为主。这种粗放型供应模式存在许多问题，比如被装消耗情况是与个人的工作岗位和着装习惯直接相关的，因此经常会出现没穿过几回的衣服又发新的了，而损耗最快的被装却发的太少，个人无法根据实际情况进行调整；发放过程完全由工作人员手工操作，随意性较大，极易出现错漏甚至违规操作，等等。而单纯的货币化保障，则很难保证个人被装费的使用渠道，来源标准难以统一，有时甚至会出现长期不换购新服装或者购买仿制品的情况。

图2 基于智能合约的被装供应交易模型

图2定义了一个基于智能合约的被装供应交易模型。区块链以分布式点对点对等网的方式将被装供应链体系内的五类主体，包括被装生产厂商、配售服务商、供应主管部门、被装仓库、保障对象（个人）等连接起来；用数字化编码将供应保障规则写入区块链, 由主管部门（联勤保障基地）协同外部厂商在区块链平台的基础上自定义智能合约；从合约协议制定上链后开始，合约中约定的条件事项的发生将自动触发合约的执行程序；对于外部厂商，配置专用的节点工作站，保存与合约相关的交易哈希以及简要支付验证所必须的时间戳邻近的交易数据。

需要注意的是，该供应交易模型并非是完全去中心化的。被装批量供应的价格和直供给个人的价格是由联勤保障基地根据生产成本，并经公开招标后制定发布，成为合约基础数据。保障对象可以是个人，也可以是单位，其账户每年会收到由供应主管部门按标准发放的被装领用凭证点（以下简称凭证点），通过配售服务商或仓库领用被装则需要支付相应额度的凭证点；对于被装仓库，生产商向其完成供货后，则支付约定好的凭证点，其凭证点主要源自上级定期拨付及个人领用被装时的支付，其中上级拨付的凭证点主要是用于该仓库进行战备库存建设；配售服务商向联勤保障基地缴纳一定的保证金后，同样获得凭证点，利用这些凭证点向生产商采购，建立自己的库存；生产商和配售服务商定期以凭证点为依据与联勤保障基地的财务部门进行费用结算。在该联盟链上，全节点类似于一个中心化的数据库，它保存从第一个区块开始的所有结构化的合约基础数据与交易数据，同时通过hash映射保护用户隐私与交易的机密信息，保证了数据的不可篡改性。

上述设计可以带来三个方面的好处：（1）提高链上的共识效率，即智能合约执行的所有操作都是事先被交易主体认可的，只要交易行为发生，则约定的条款被自动执行。（2）便于查询、统计、审计等中心化的操作，比如财务部门只需对链上产生的凭证点数据进行统计即可精确掌握被装费用的详细情况，从而更加精准的制定被装预决算；而对于审计部门，从生产开始直至发放到个人手中，链上所有记录环环相扣，信息链条清晰可查，审计工作量将大大减轻。（3）可以作为对供应保障部门定量考核的依据，通过对凭证点支付数据的统计，可以直接分析出该单位被装供应的实际情况。

4.2 被装供应智能合约

本部分通过在区块链上发布被装供应合同的智能合约实例，分析验证将区块链技术应用到军事供应链管理工作中的可行性、稳定性和效率。首先由军委后勤保障部会同物价主管部门、银行、供应商等联合确定本年度的凭证点与法币兑换比率，实施的第一年可以采用1：1的比率，以后每年根据物价变化指数进行调整，这是各方进行结算的基本依据。合同根据约定的凭证点与法币兑换比率，被装单品凭证点价格，和实际购买量之间的关系，做出如下约定:

约定一：公布被装单品价格（以凭证点计算）目录，比如07式作训鞋定价为50凭证点；

约定二：各单位定期向各保障账户按标准发放凭证点，比如驻武汉某陆军单位的校级军官年度标准为1 000凭证点；

约定三：保障对象从被装仓库领用被装时按价格目录支付凭证点，比如领用一双07式作训鞋，则向被装仓库支付50凭证点；

约定四：保障对象从配售公司购买时的价格则是单品价格加上配送服务费，仍以购买一双07式作训鞋为例，单次配送服务费5凭证点，因此个人实际支付55凭证点；

约定五：被装仓库根据自身拥有的凭证点数量及单位被装保障的实际需求，向供应商下单订购并向后勤保障基地报备。供应商按时交货，则自动向其支付凭证点，如供应商出现非不可抗拒因素导致的违约，则自动执行相应处罚。比如未及时交货，每延迟一天，处以交易总额1%的罚款，在完成交货时自动扣除。如供应商最终未能完成交易，则直接扣除保证金并降低其信用等级，甚至取消其供应商资格。

通过建立在区块链上的智能合约，可以数字化、智能化地完成物资供应过程中的信息记录，原有的业务流程并没有发生大的改变。由此可见，区块链技术能推动军事供应链管理的智能化，进一步提高供应保障方式的灵活性。

4.3 数据的并行存储策略与上链方法

被装供应智能合约的设计须存在两个问题：一是军内网络不能与外网产生物理连接；二是原有业务架构不能被改变，同时并行一个区块链账本。因此需要解决内部数据库与外部区块链的数据同步问题。内部中心数据库与外部链上数据的同步可采用两种方式，一种方法是建立内部中心数据库与外部区块链的逻辑连接。在ETL工具上设计数据采集脚本，定时从交易中心数据库直接抽取被装供应交易数据，并对抽取的数据清洗脱敏，最后由专用终端设备通过区块链RPC接口以交易的方式提交；另一种方法是通过实时分析日志数据来实现。即ETL工具与内部中心数据库的日志系统对接，在日志分析为基础预设采集规则，抽取需要采集的数据，完成数据清洗之后，将其组装为区块链交易单，放入链上前端消息队列,同样由专用终端设备通过区块链RPC接口以交易的方式提交。

5 结语

本文介绍了区块链与智能合约的基本概念，研究了区块链技术在军事供应链管理尤其是军用物资采购供应方面的应用,并以军队被装供应为应用场景，提出了智能合约的实例方案。区块链技术的应用，将提高军事供应链管理的智能化水平，保证军内需求侧与外部供给侧的互联互通，并促进军事供应链体系内各实体的价值互联。

区块链作为新兴技术，应用到军事领域还有大量研究工作需要完成。比如为适应军事供应链管理中业务流程规则复杂、合同类型多样的特点，需要专门研究构建逻辑严密、规则定制的智能合约的方法；当区块链上存在异常行为时，为避免各方主体权益受到侵害，需研究构建一套快速有效的熔断机制。此外，当前的区块链技术本身还存在高数据冗余导致的资源占用、为达成共识导致的算力耗费过高等问题。这些都是我们下一步需要重点研究的内容。