融合区块链的新型供应链模式研究

(中国矿业大学 管理学院, 江苏 徐州 221116)

一、引 言

供应链自上世纪80年代提出后,其战略地位不断攀升,商业竞争逐步从公司层面,升级到供应链层面。当前供应链管理已经渗透到国民经济的每个环节,通过各参与方的协调,极大提升了整个链条的效率,降低了成本。然而,由于供应链中的参与方存在动态性、信息不对称等特点,而且无法采用传统的内部管理方式进行协调,各参与方之间的协调也成为供应链理论研究和实践的核心难点之一。

造成上述这种情况的原因是多方面的,具体表现在:(1)现存供应链产业生态圈多以行业龙头企业为中心主导,利己主导者自然抽掉大部分合作溢价,导致合作偏离最优的共赢纳什均衡[1];(2)供应链参与方存在动态性,除了少数结成战略合作伙伴的合作关系比较长外,供应链成员始终处于动态变化之中,造成博弈不考虑长期收益,容易出现机会主义行为;(3)中小企业的信用难以自证,导致供应链合作伙伴选择时的逆向选择问题时有发生,造成整个市场机制的失灵;(4)链条企业各自拥有独立的管理信息系统,功能上关联度低、信息上共享度低,并且信息与业务流程和应用脱节严重,参与方形成一个个“信息孤岛”。这些问题的关键就在于供应链各参与方之间的信息壁垒和信息真实性难以保证,最终“牛鞭效应”难以完全避免[2]。

区块链具有的去中心化、数据透明、共同维护和不可篡改等特性,相比在虚拟货币领域的应用,在供应链这种有多个参与主体、数据共用,并且需要建立公开、透明、彼此信任机制的环境中能够产生更大的价值。习近平总书记在中共中央政治局219年10月24日学习中指出:区块链技术已经深入到数字金融、制造供应等多个领域,区块链的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。中国要加快推进区块链技术的创新发展,加大投入力度,促进应用落地。故本文从区块链技术角度,研究融合区块链的新型供应链模式(以下简称区块供应链),包括信息采集体系、智能合作方式与服务层次等,解决困扰供应链发展的信息失真、信息不对称问题,对供应链管理实践和供应链理论体系研究都有重要意义。

二、研究综述

供应链模式和框架的研究是供应链研究的基础,相关的文献大致可分为策略优化和技术升级两类。其中策略优化包含数据业务管理、关系优化等,如叶飞和徐学军研究了供应链伙伴关系中的信任、承诺等维度显著影响于信息共享水平[3];鲁其辉和朱道立[4]针对订购期过长等问题建立了快速反应供应链系统;Lee等[5]讨论牛鞭效应成因并提出缓解方案等。技术升级则主要面向新的信息技术解决供应链管理中存在的问题,典型的如黄小原和李宝家[6]建立神经网络控制方案,供应链集成化动态模型,使供应、制造、销售更好地衔接;高昕等[7]为提高供应链效率提出基于时间序列的RFID 供应链数据分析方法;王绪金和马骋[8]研究多层供应链外包模式的选择及其协调等。上述研究虽为供应链的信息共享、维持长期有效合作提供了可能,但却无法客观建立强公开公正的供应链合作模式,无法有效解决供应链的信息虚假和共享问题。

区块链以其去中心化的思想特性和数据公开透明、不可篡改的技术特性,与供应链的契合度极高,但将这二者作合并优化研究的高水平研究却非常少见[9]。区块链是新时代的产物,去中心化是技术进步、社会发展的必然趋势,是创新研究的重要突破口,区块供应链是区块链与供应链融合建立的新型供应链运作方式。区块供应链利用区块链的去中心化思想,实现信息共享,使供应链利益最大化;智能合约机制则保证协议制定后,一经触发,立即实施,在加速产品和资金的流通速率的同时,也为中小企业间建立供应链合作提供可能;数据上链保证信息的真实性与时效性,促进合作关系的持续与良性发展。

供应链的核心在于为最终消费者提供价值。区块供应链的实现对普通消费者而言,可以追溯商品的产供销信息,增强用户辨别产品真伪、优劣的能力,提高用户体验。对企业而言,亦可利用全面的信息增强售后能力和产品回收再造力,对树立企业形象,捕获用户,节约成本、实现可持续化生产都极为有益。区块供应链是对现有中心化供应链结构研究与实践的创新,能够有效解决当前供应链管理中面临的问题,尤其对中小企业自组织的供应链构建具有重要的意义。

图1 区块供应链层次结构

三、区块供应链模式

区块供应链通过区块链技术将各参与主体的信息在区块供应链平台中进行存储、计算、监管,使供应链上多个主体能够实时进行信息传输、共享。平台利用共识算法对作业、交易等进行核对、记录,实现信息智能采集、合同签署履行等应用,最终提高供应链的服务能力。

区块供应链整体层次结构可简单分为物理层、业务层和区块链层3个层次,如图1所示。物理层是利用RFID、二维码、NFC、软件自检以及人为补充上传方式,将产品、商户、物流等信息发布到区块链对应模块中,物理层为区块供应链系统提供数据,奠定整改供应链的运作基础。区块链层是供应链信息流和资金流的支撑载体。智能合约监管数据的存储及查询功能,应用在区块供应链系统的每个环节。它是利用计算机语言替代人类语言记录条款的协议,可实现数据的采集、分权限查看以及订单、协议的执行,其运行结果可以追溯但不能人为篡改,提高了系统的可信度,并一定程度上实现系统的自治。业务层是通过分析链上数据,支持各参与方制定与调整生产计划、签署订单协议等商务活动。在整个区块链供应链上开展去中心化的信息采集、存储、加工和使用方式,是区块链供应链区别传统供应链的最显著特征,也是发挥区块链供应链优势的关键。

(一)数据采集

物理层是信息采集、传输的技术基础设施,任务是使供应链各参与方能够根据自己的特性,利用无线射频、二维码、NFC、传感器等方式,通过智能合约定义的数据接口,将产品的型号、名称、组成等参数与对应的公司信息、交易、物流状态及运行状态等信息传至链上,形成区块供应链系统的信息资源池。

信息采集运用的数据采集方式,二维码最为简单常见,而且技术成本低廉,适用于用户层面及低价产品;无线射频技术需要专业设备,技术成熟,成本适中,适用于企业层面及中等价位产品;NFC技术安全性高,因此成本也为最高,适用于高价产品;传感器适用于监控产品运行参数的情况,是制造业服务化的关键。实际供应链运行中,可根据不同需求选择适合的信息读取方式。

(二)信息储存与管理

区块连技术保证了供应链各节点间信息与数据有效的集成,各节点形成网状拓扑结构,即使部分链路中断销毁,不会影响到其他节点链条,提高了供应链系统的稳定性(图2)。

图2 区块链信息存储示意图

信息区块包括标识区块头和数据区块体两部分,除初始区块外,其它区块的区块头内储存上区块的区块头哈希值,从而形成以时间为序的信息链条,真正的信息内容存放于区块体中。每个节点都存有完整的链条信息,新增区块要在全网广播,被50%以上节点认证通过后并入链条中,链条区块只可增加不可被删减或修改,即篡改信息必须通过超50%节点认证才可成功,高难度的修改成本迫使企业上传真实信息,同时也减小了信息被篡改、毁坏的可能。区块链供应链可利用秘钥为不同节点授权,身份验证可实现对信息不同的操作权限,保护私密信息,保证真实和可用性的同时,提高安全性。

(三)数据信息的使用

供应伙伴制定贸易智能合约,设定好输入和输出格式和条件,检测到合约达成即触发执行,从而提高交易速率,降低操作风险,保证合作按照既定的规划发展。利用权益证明机制测算参与方工作量,依此分配利益,激励各参与方主动作为。依据实时可靠的采集数据,动态调整生产销售计划,控制成本,最终实现区块供应链整体质量的提高。

(四)系统研发方式

由于区块链研发维护成本高,专业性比较强,并且出于核心数据安全及机会主义行为考虑,可选用第三方区块链公司提供物理层基础设施,并为整个供应链提供维护等服务。第三方区块链公司提供供应链信息基础设施的优势非常明显:(1)具有完备的技术及运营能力,可保证技术安全稳定性;(2)专注于区块链解决方案研究,能提供优秀的指导及改进方案;(3)只作为技术方案提供、维护方,不参与区块供应链企业的业务活动中,无权限获得区块供应链内数据,不会形成利益冲突;(4)能更加客观公正,按贡献分配收益;(5)链上其他企业可以专注于自身核心业务,提升供应链的整体效率。

四、工程机械区块链闭环供应链设计

区块链供应链是现有供应链的升级,对传统供应链具有跨代的竞争优势。工程机械是一种典型的多参与方、产品寿命周期长、价值高、面向生产、再制造潜力大的产品,是闭环供应链实践的重点行业之一。但长期以来,我国工程机械闭环供应链受信息不完整、不对称、合作方机会主义等因素影响,无法真正发挥闭环供应链的优势。本文以工程机械行业闭环供应链为例(品牌商兼任回收商角色),设计了区块供应链的运作流程模型(图3)。

图3 区块供应链运作图

第一步:供应各参与方与第三方区块供应链方案解决公司协商合作,构建区块供应链。

第二步:供应商、生产商、零售商、承运商、品牌商等签署智能合约,即将传统文字形式的物资交付协议转为设定输入与输出的系统代码。

第三步:供应链运作所需信息数字化,确保材料、生产、零售及使用情况通过射频采集、软件自检、人工上传等方式上传区块链。

第四步:智能合约根据采集的信息判断是否达成订单协议,并依照协议内容履行货物及资金交付。

第五步:实时观测供应商供货量、生产商生产量、以及零售商销售量并依此调整生产、销售计划,降低库存成本及缺货损失。

第六步:用户采购机器时通过区块链信息追溯产品信息,使用过程中也将通过软件自检及传感器等方式将工程机械使用参数,维修记录等信息发布至链上。

第七步:工程机械使用后,品牌商回收产品时可依据区块链上产品信息、用户使用、维修记录等信息进行产品估值定价,进而对回收产品处理以及二次销售。

第八步:购买二手产品或再制造产品的用户也可方便准确地追溯产品硬件及耗损信息,防止演变成柠檬市场的风险。

通过这样的一个闭环流程,产供销及回收再造环节更加高效有序,降低了成本、提高了利润,树立了声誉,减少了供应链的道德风险和逆向选择问题,也消除了供应链的“牛鞭效应”,实现绿色、高效供应链,从而树立了对传统供应链的绝对竞争优势。

五、融合区块链的供应链管理模式的挑战与机遇

区块供应链利用新技术,提高企业间的信任,加深企业间的合作,促使链上企业形成战略联盟,其益处不言而喻,但其实现仍需解决如下问题。

第一,区块链技术自身限制。“不可能三角”是指存在于区块链中的去中心化、安全性、高性能不可兼得的技术难题。Sargent、Glashow两位诺贝尔奖获得者于2018年8月29日在ETM北美路演及项目发布会上,基于纳什均衡思想提出UPoS共识机制,有效解决了“不可能三角”问题,UPoS共识机制的实践应用仍需要进一步验证。

第二,数据真实性问题。虽然区块链的不可篡改性,限制了企业数据造假的可能,但不排除仍有企业怀有为保护自身数据和期望通过谎报成本获得额外收益等机会主义动机。对此,需要制定合理有效的收益分配机制以及信息共享激励契约,来维护数据的真实性。

第三,新旧系统对接集成问题。采用区块供应链不可避免地要将数据和业务迁移到新的系统中来,甚至完成从私有云到公有云的转变,其中数据格式匹配、业务流程安排等的对接集成问题,是转型升级的重点和难点,需链上企业与区块供应链方案技术提供商共同设计解决。

第四,密钥保管问题。区块供应链上数据为分权限加密数据,需要对应密钥才能对其进行读取和操作,私钥是区块供应链上的唯一身份象征,只要验证私钥通过,即可拥有对数据、协议等的操作权限,另因私钥具有唯一性并且不可找回,所以其保管问题必须妥善处理。

当前,区块链技术的研究与应用已上升到国家战略层面,自中共中央政治局第18次集体学习之后,中国已经建成自上而下,科学全面的区块链科研创新进程,加大了资源投入,加强了技术规范,区块链技术发展正处于重要机遇期,供应链技术瓶颈突破、区块供应链的应用落地的时间也将极大缩短。

六、结 语

我国正处于从人口红利过度到数据红利的转折时期,新型工业化正在迅速发展。数据逐渐成为社会生产的重要资料,这对数据的完备和及时准确提出了更高要求。抓住区块链技术融合、功能拓展、产业细分的契机,发挥区块链在促进数据共享、优化业务流程、降低运营成本、提升协同效率、建设可信体系是当前科技进步的重要发展方向。区块链供应链作为一个快速发展的数据基础设施,很好地切合了供应链管理中信息真实、共享,以及长期合作等的需求,为解决企业合作难、贷款融资难、银行风控难、部门监管难等问题提供了有效的解决办法,故必将得到广泛的应用。

本文探讨了区块供应链的三层模式架构,证明了其价值与优势,为区块链技术的应用落地指出合理见解。区块供应链能更好地实现供应链的协同、高效,真正体现信息技术对传统产业的赋能,推动产业水平提升和价值链升级,是新型工业化的重要发展方向之一。□