区块链技术在跨境物流领域的应用模式与实施路径研究

李旭东 王耀球 王芳

[摘 要] 探索区块链技术在跨境物流领域的典型应用模式，提出具体的实施路径，以提升跨境物流管理绩效。通过剖析区块链的结构框架、核心技术及主要优势，进而分析区块链技术优势与跨境物流管理需求的耦合机理。在此基础上，以进口医药及食品为典型商品，提出区块链技术在跨境供应链物流中的应用模式;以信息、单证、集装箱为典型对象，提出区块链技术在跨境贸易物流中的应用模式;以报关单为典型载体，提出区块链技术在跨境通关中的应用模式。最后提出跨境物流中应用区块链技术的具体实施路径、主要成功要素和实施步骤。

[关键词] 区块链技术;跨境物流;耦合机理;应用模式;实施路径

[中图分类号] F259.2 [文献标识码]A  [文章编号]1673-0461（2020）07-0032-08

2019年10月24日，习近平在中央政治局第十八次集体学习时强调，把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展[1]。物流业是国民经济发展的支柱产业，跨境物流则是外贸经济发展的核心支撑;当前跨境物流业从高速大规模增长向高质量发展转变、转型升级加快，而技术升级是物流业转型发展的核心支撑，因此增强技术创新是跨境物流业提质增效与转型升级的必由之路。近年来，作为一种新兴的前沿技术，区块链技术与物流领域相结合的研究及实践日益发展。本文面向跨境物流，选取典型商品、典型对象与典型载体，研究区块链技术在跨境物流领域的应用模式，并提出具体的实施路径、主要成功因素和实施步骤，对提升跨境物流管理水平乃至总体绩效，具有重要的研究意义和实践应用价值。

一、文献回顾

近年来，与区块链技术在物流领域的应用研究相关的文献逐渐增加。徐凯分析了区块链技术对于港口物流、航运信息平台的应用价值，对港口、航运等场景应用区块链的趋势作了系统分析，阐述了区块链对港口、航运、跨境物流等领域的影响[2]。Francisconi M.实证研究了区块链技术在港口物流中的应用，将信息系统提供的功能对应区块链的各种用途，对区块链技术的实践应用案例进行了分析，评估了应用区块链技术获得的收益[3]。郝玉琨等设计了基于区块链的智能集装箱信息平台，发挥区块链高效安全分享信息等技术优势，降低物流成本、简化流程[4]。王妙娟分析了区块链在安全、效率等方面的问题，提出构建快递业区块链系统、研发区块链物流代币，使快递实现信息流、实物流、资金流三流合一数字化管理，增强货物、信息、资金的可追溯性[5]。郭珊珊提出供应链物流三层次区块链结构：一是在底层P2P网络中，交易角色注册为共识节点进行交易及验证;二是在存储层交易节点存储经验证的区块信息;三是在应用层中提供交互接口、验证交易信息以防篡改[6]。蔡金花等分析了区块链技术在卷烟供应链物流信息系统构建中的应用，认为去中心化、可追溯验证、智能合约等技术优势有助于解决高成本、低效率、高风险等问题[7]。汪传雷等研究了区块链与供应链物流信息资源的耦合关系，从对象、属性、功能维度分析区块供应链物流信息资源管理，构建基于区块链的供应链物流信息生态圈模型[8]。王娟娟等对区块链技术在“一带一路”区域物流的适用性进行了研究，结果显示区块链技术有助于“一带一路”区域提升物流信息的透明度和构建高效的物流机制，并提出由政府主导物流安全机制建设[9]。胡洁等提出发挥区块链技术在去中心化、数据防篡改、数据保密等方面的优势，分析了区块链在物流领域的典型应用场景，提出了基于区块链的物流管理框架[10]。Haiman Liu等针对物流欺诈和监管机制缺陷等问题，提出了基于区块链技术的物流安全方法，设计了物流安全智能合约[11]。宁卓等提出构建基于联盟区块链的物流业信息系统LIPChain，以解决传统信息系统中心机构权利过大、信息难以溯源等问题，重新定义了物流信息的交易和存储方式[12]。

综上所述，已有研究围绕区块链技术在物流领域的应用问题，提出了一些战略设计层的应用思路与策略以及战术运作层的应用方案和方法，但同时也存在不足之处。一是较少有文献针对跨境物流，深入研究区块链技术在该领域的应用;二是多数文献研究重点比较单一，多以物流信息管理为核心领域研究区块链应用，研究的系统性有待增强;三是虽有文献提出区块链技术在物流领域的应用模式或应用场景，但未给开展实践应用提供具体的实施路径或实施步骤。有鉴于此，本文专门面向跨境物流领域，从典型商品、典型对象及典型载体入手，探索构建区块链技术在该领域的应用模式，并提出具体的实施路径及实施步骤，以盼有助于提升跨境物流管理绩效。

二、区块链、核心技术及其主要优势

区块链（Blockchain）起源于化名为“中本聪”（Satoshi Nakamoto） 的学者发表的奠基性论文《比特币：一种点对点电子现金系统》[13]，也因此区块链概念被认为起源于数字货币——比特币，是一种把区块以链的方式組合在一起的数据结构。目前公认的区块链定义尚未形成，狭义的区块链指将数据区块以链条的方式、按照时间先后顺序组合成特定数据结构，并以密码学保证、防止伪造与篡改的去中心化共享总账;广义的区块链指采用分布式节点共识算法进行数据生成和更新、采取加密链式区块结构进行数据验证与存储、利用自动化脚本代码（智能合约）进行数据操作与编程的一种分布式计算范式与去中心化基础框架。区块链的核心技术及其主要优势主要有如下五项。

（一）分布式账本技术——去中心化、永久储存数据

基于分布式结构、分布式账本技术完成数据的记账、验证、存储、维护和传输等过程，不依靠中心机构而是采取数学方法建立分布式节点之间的信任关系， 形成可信任的去中心化分布式系统;交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，与传统数据库技术由中心管理员记录与存储数据的方式不同，在点对点网络中的众多节点之间皆可相互复制真实账本的副本，数据在节点之间互为备份，各节点以平等的地位共同维护系统功能，因此不会因为任一节点的损坏或异常而影响系统的运行及信息的记录，从而实现永久储存交易记录及数据。

（二）非对称加密算法——安全防篡改

应用非对称密码学原理对数据完成加密，并借助共识算法形成的强大算力抵御来自外部的攻击，保证区块链数据不可伪造且不被篡改;通过公开密钥、私有密钥以及数字签名确保存储信息的安全性和准确性且控制账本的访问权，从而确保交易记录、信息数据的安全可靠。

（三）共识机制——防伪、真实可信

为有效认证交易信息的有效性，确保数据真实可靠，区块链不依赖传统数据库技术的中心机构，而是依靠网络中的所有节点对认证原则形成共识，并且以特殊的经济激励机制保证分布式系统中众多节点参加数据区块的验证过程（比特币的“挖矿”乃典型的例子），只有达成共识的节点成员数超过51%时，交易数据才认定为真实有效。

（四）时序数据（时间戳）——可追溯、可验证

区块链通过内带时间戳的链式区块结构进行数据存储，为数据生成时序，且任意两个区块间都通过密码学方法相关联，可以追溯到任何一个区块的数据信息，从而具有极强的可追溯性和可验证性。

（五）智能合约——自动化、高效完成交易

区块链提供灵活的脚本代码系统，以供用户构建高级的智能合约，其相当于业务规则的数字化合约，在交易进行时自动执行预先定义好的规则和程序;智能合约的透明脚本代码，在各节点监督、符合条件的情况下自动执行，交易的履约过程无法被干预、操纵或篡改，确保预定义程序自动运行结果的可靠性。

三、区块链技术优势与跨境物流管理需求的耦合机理 区块链技术在跨境物流领域的应用模式研究，首先应系统分析区块链与跨境物流管理的耦合机理，即前者的技术优势与后者的需求之间相耦合的机理，形成理论基础。区块链技术优势与跨境物流管理需求的耦合机理如图1所示。

梳理区块链核心技术的主要特征，发挥区块链各项技术的优势，然后结合跨境物流管理的主要需求，以提升跨境物流绩效为目标，开发区块链技术在跨境物流管理中的主要应用领域。以图1中“跨境供应链物流”应用领域为例，分析区块链的分布式账本技术、非对称加密算法、共识机制、时序数据的主要特征，发挥它们去中心化、永久储存数据，安全防篡改，真实防伪，可追溯、可验证的技术优势，以进口医药和进口食品为典型商品，结合跨境供应链物流在提升溯源防伪功能、保障物流过程安全、增强信息透明度及安全等方面的管理绩效需求，提出以进口医药和进口食品为典型商品的区块链技术在跨境供应链物流领域的应用。可见，区块链技术优势与跨境物流管理需求之间存在密切的耦合关系。

四、区块链技术在跨境物流领域的典型应用模式 当前，区块链技术在跨境物流领域存在巨大、潜在的应用价值。一方面，跨境物流业呈资源条块分割状况和竞争激烈格局;另一方面，跨境物流管理涉及众多利益方，易产生信息透明度低、流程不规范、技术应用水平参差不齐等问题。此外跨境物流的诸多环节也受到管理机构规定和手工处理的约束，例如不少企业仍依靠人工输入数据和制作纸质文件以完成跨境通关、商检和货款结汇等流程，导致货源追溯难、物流信息查询难。区块链技术有助于解决跨境物流领域的上述问题，本文探讨区块链技术在跨境供应链物流、跨境贸易物流、跨境通关——跨境物流核心环节等领域的典型应用模式，然后提出应用实施路径和实施步骤。区块链技术在跨境物流领域的典型应用模式如图2所示。

（一）区块链技术在跨境供应链物流中的应用模式

基于区块链的跨境供应链物流信息平台，可完整、准确收集商品来源，制造、分销、零售等供应链物流过程的重要信息，并将其永久储存在区块链信息平台中，共享且不可篡改，显著增强了供应链上各参与成员（包括终端用户）查询和跟踪产品的便利性，提升溯源功能和信息透明度。例如可利用平台信息证明所运输药品的合法性，高价值商品厂家可借此提供正品证明，也有利于消费者有效鉴定商品是否为正品。

1.进口医药跨境供应链物流领域

一个典型的应用场景是应用区块链技术有效应对进口医药的一个重大挑战——药品伪造。据国际刑警组织统计，全球每年有上百万人死于假药。为应对这一挑战，可借助区块链技术提升医药跨境供应链的物流管理，构建基于区块链技术的序列化医药物流信息平台，以增强进口医药查询和溯源功能。序列化是指将进口医药的唯一标识（例如序列号）分配给每个可密封的药品单元，然后将其链接到产品来源、批号和失效日期等关键信息中的过程，以保证每个单元随时可被有效跟踪，并在其生命周期的任何阶段均可查询到所在位置。序列化的关键是保持信息透明度和可追溯性，尤其在药品单元被重新包装或聚集成拖盘、再分解成单元以供消费的物流过程中。区块链物流信息平台详细记录供应链物流中每一个步骤的药品信息，包括生产制造、物流仓库接收、拣货包装、发送运输、收货操作等过程;可高效处理海量的药品序列号和交易订单，通过密切监控药品的供应链物流活动，使信息不可篡改、安全可靠、透明实时，确保消费者有效验证进口药品的合法性、鉴定正品與否，从而有效保障消费者健康与生命安全。基于区块链的医药跨境供应链物流信息平台如图3所示。

2.进口食品跨境供应链物流领域

另一个典型的应用场景是进口食品领域，近年来中国食品进口总量持续增长，可借助区块链技术完善食品跨境供应链的物流管理，增强进口食品在物流过程中的安全保障。在这种应用模式中，一方面，食品跨境供应链核心组织与各个合作伙伴联合构建区块链信息管理平台，以有效追溯食品的确切来源、监控食品处理的全过程，每一种特定食品的生产和出厂信息被详细记录，如果食品出现污染，可被快速应对并处理。另一方面，建立信息反馈机制，及时鉴别并纠正进口食品从农场到商店过程中的不当操作，例如肉类食品不能超过一定的温度，食品传感器定时获取温度数据并传至区块链信息系统，自动化质量保证程序实时通知相关方，以防食品在物流过程中出现异常。此外，核心组织可以与供应链成员、同行业企业联合构建面向进口食品跨境供应链物流信息跟踪、溯源和安全的广泛合作组织——区块链进口食品安全联盟（Blockchain Import Food Security Alliance）。

（二）区块链技术在跨境贸易物流中的应用模式

1.简化和加快贸易订单履行

跨境物流被认为是跨境贸易的核心支撑，而B2B和B2B2C等业务模式下大批量商品的订单主要依靠国际航运或航空物流完成履约。然而，跨境物流过程较为复杂，所涉利益方为数众多，在利益优先次序方面经常产生冲突，追踪查询货物的信息管理系统各不相同，导致物流障碍重重、效率低下，甚至产生欺诈。基于区块链的跨境物流管理有助于缓解货物的采购、运输管理、海关合作、信息追踪查询和贸易融资等方面的诸多摩擦，优化跨境物流单据与信息处理、节省操作成本和处理时间，从而简化和加快订单履行过程。

2.提高跨境贸易物流效率

贸易参与成员可在去中心化的区块链信息系统中点对点、高效、安全地传输和交换电子数据，所有区块链信息系统的业务记录真实可信、永久储存与不可篡改，各环节当事人的操作信息可追溯、可验证，在最大程度上有效防范欺诈。参与成员可隨时查询物流进度，实时追踪货物位置，及时掌握持续更新的数据，详细了解通关的动态，对意外事件及时采取补救措施，大幅减少交货延误，从而提高跨境贸易物流效率。

3.安全高效传输贸易单证，实现单证成本和文件差错最小化

在大批量商品订单的跨境贸易过程中，提单、运单等文件是核心物流单证，可应用区块链技术有效促进提单及运单数字化。海运提单是最重要的单据之一，作为贸易货物的物权凭证、运输合同和收据，提单储存的信息至关重要;与海运提单一样，航空运单包含了收发货人、装卸地、具体货名与数量、货物处理和费用结算等全部重要的细节。基于区块链的跨境物流管理中，去中心化区块链信息系统使海运提单及航空运单的相关各方之间实现信息直接互联互通，消除对中央实体或中介机构的依赖，核心组织（如跨境物流企业）和参与者之间通过去中心化网络点对点、高效、安全地发送、传输和接收数字化单证，实现单证安全高效传输、单证成本和文件差错最小化，为货物准确无误地交付收货人提供强有力保障。

4.开发智能集装箱，实现自动履约

B2B或者B2B2C是大批量产品跨境贸易的主要模式，在卖家企业向买家企业（非个人）大批量交货的跨境物流过程中，集装箱是关键物流设备。集装箱交货涉及多方成员参与，是区块链适用的典型场景。可应用区块链智能合约技术，开发智能集装箱，以提升跨境贸易订单履行效率。基于区块链智能合约技术的集装箱可实现多项重要功能：一是通过智能集装箱的实物链可视化过程跟踪，确认智能合约执行的真实性、有效性;二是通过智能集装箱的实物链可视化结果跟踪，自动确认智能合约的履行完成，激发合约的自动关闭;三是通过智能集装箱的货物单据核碰，完成智能合约的自动结算。

（三）区块链技术在跨境通关——跨境物流核心环节中的应用模式

通关是跨境物流的核心环节之一。在通关中既要严格把关，守好国门、又要提升通关速度以促进贸易便利化，这两方面一直是海关机构的两难之选。其中，重点、难点是确保进出境货物信息数据的可靠性，通常需要企业提供完整的单证资料以验证信息是否准确，同时现场查验货物，这样导致通关速度及通关体验难以提升。而将区块链技术与跨境通关领域进行融合应用，可化“两难”为“两全”。

如图4所示，区块链技术在跨境通关中的应用模式，将海关、商检部门、发货人企业、收货人企业、跨境运输承运人、国际货运代理、报关行、银行、保险公司、其他相关监管机构等相关组织串联起来，充分发挥区块链的信息数据可追溯、不可篡改、公开透明等技术优势，实现链上成员共享数据和交叉验证，自动抓取和比对所需信息，简化通关申报过程、提高整体通关效率，在防范造假、增强信息可靠性的同时，降低关检机构查核成本，并且提升企业通关资信地位。报关单是通关单证中的核心文件，也是跨境通关应用区块链技术的典型载体。以进口为例，首先收货人、承运人或物流企业、报关行等核心机构在区块链系统中分别上链，在申报过程中，收货人在链上传输发票、装箱单和运单等信息，承运人或物流企业传输舱单信息，报关行传输报关数据。然后围绕区块链报关单上的主要字段，包括进境关别、贸易国、件数、商品名称、单价、币制、包装种类和数量等（后续可根据实际需求扩充字段），链上各机构之间共享数据、交叉验证，从而增强申报信息可靠性、实现数据公开透明、防篡改并可被追溯，简化申报过程、提高报关效率。跨境通关应用区块链技术显著改变海关进出口申报模式，变传统“自证”模式为区块链“他证”模式。在“自证”模式中，由申报企业从内部及各合作方获取全套单证资料、提供给海关及商检机构;而在区块链“他证”模式中，由海关从申报企业的供应链成员，包括企业生产制造及上下游等合作单位获取所需一系列单证材料及信用数据。显而易见，在“自证”模式中，若企业欲对相关数据信息进行造假，相对简单;但在“他证”模式中，欲使整条供应链上各企业皆提供虚假信息则难度极大、造假成本极高。可见，跨境通关应用区块链技术可有效防范数据造假、增强进出境货物信息的可靠性，减少对货物的现场查验，加快通关速度及提升通关体验，既有助于海关严守国门、又实现通关效率提升，从而有效促进贸易便利化。

五、区块链技术在跨境物流领域的应用实施路径 区块链技术在跨境物流领域的应用实施路径包括三个主要成功因素、六个主要步骤。

（一）创建协同合作关系与共赢愿景

当跨境物流企业或贸易企业跨境物流部门决定在物流管理中应用区块链时，首先要创建紧密的协同合作关系与共赢的愿景，因为这将涉及到多边信任与深度合作，包括各个合作伙伴、行业组织、关检机构、其他相关部门甚至竞争对手等法人实体和公共机构之间的协作。以竞争激烈的金融服务业为例，竞争对手为共同研究区块链技术的应用而构建了协作平台，尽管对手间的合作有悖常理，但当更多合作成员愿意使用同一个区块链解决方案时，各方能从中获得更高价值、实现更大目标，因此在跨境物流领域也可相应构建物流区块链联盟。

（二）着力提升区块链技术应用水平

新技术是组织实现新运营模式价值的关键支撑。跨境物流企业、贸易企业跨境物流部门与参与成员必须投入足够的资源与时间，采取富有成效的人才培养和技术培训方式，建立行之有效的激励机制，激励各成员组织同步提升各级员工的区块链技术应用水平，确保他们充分掌握相关知识与专业能力，切实为每个区块链应用项目的实施做出应有的贡献。

（三）科学做出区块链技术应用决策

区块链技术难以估量的应用价值和亟待挖掘的应用潜力，已在国内乃至国际上形成共识。然而，当前区块链技术尚未得到大规模应用，仍处于技术生命周期的早期阶段，对区块链技术在跨境物流领域的应用目标与价值期望应切合实际，对区块链技术的应用决策应遵循科学合理的原则和思路，这一过程可借助决策树来完成，如图5所示。

（四）实施步骤

实施区块链技术在跨境物流领域的应用模式，企业可按照以下六个步骤进行部署。區块链技术在跨境物流领域的应用实施步骤如图6 所示。

第一，战略——设定区块链应对跨境物流挑战或赢得机遇的发展愿景。

第二，规划——分析可实现区块链价值的业务领域并确定高价值子领域，各参与成员须深入了解应用项目中使用区块链技术的所有细节。

第三，技术——针对应用项目，持续提升区块链技术并贯穿到试验及后续各阶段。

第四，试验——试验并全面评估成效，更新计划和技术路线。

第五，实施——目标与战略保持一致、全面实施区块链在跨境物流中的应用方案。

第六，扩展——扩展应用到其他相关业务领域，并进行持续改进。

应用实施的成功与否在很大程度上取决于所有成员的认知与协作水平，取决于各方协同配合的程度和区块链技术的应用水平。对于环节繁多、涉众广泛的跨境物流领域而言，全员协同实施对区块链技术应用的成功至关重要。

六、结论及展望

当前跨境物流业正加快转型升级，技术创新及应用成为提质增效的核心支撑。区块链核心技术的主要优势与跨境物流管理需求之间存在密切的耦合关系。在跨境供应链物流领域，以进口医药及进口食品为典型商品，应用区块链技术提升商品溯源防伪功能、保障物流过程安全、增强信息透明度;在跨境贸易物流领域，以信息、单证、集装箱为典型对象，应用区块链技术简化及加快订单履行、提高跨境物流效率、高效传输单证并实现履约自动化;在跨境通关领域，以报关单为典型载体，应用区块链技术简化通关过程并提升通关速度。制定跨境物流领域应用区块链技术的实施路径，应首先剖析主要的成功要素、遵循科学的原则和思路做出应用决策，然后制定相应的实施步骤。尽管提出了具体的应用模式和实施路径，但本文仍较侧重理论探索，区块链技术在跨境物流领域成功应用的实践案例和实证分析是后续研究可取的方向;同时，面向物流其他相关领域的应用研究范围有待进一步扩展。技术特征和核心优势决定了区块链技术在物流领域具有广阔的应用前景，展望未来，区块链技术将与人工智能、云计算、物联网、大数据等新技术深度融合，促进智慧物流可持续发展。

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Abstract： The typical mode and implementation path of blockchain technology application in crossborder logistics field are explored to improve crossborder logistics management performance. The paper first analyses blockchain structural framework，core technologies and major advantages. Then it studies the coupling relationship between blockchain advantages and demands of crossborder logistics management. Based on the study， taking imported drug and food as typical products， it proposes blockchain technology application mode in crossborder supply chain logistics. Taking information， document and container as typical subjects， it proposes the blockchain technology application mode in crossborder trading logistics. And taking declaration as the typical carrier， it proposes blockchain technology application mode in crossborder customs clearance. Finally it puts forward the implementation path， the successful factors and implementation steps of applying blockchain technology in crossborder logistics.

Key words： blockchain technology; crossborder logistics; coupling mechanism; application mode; implementation path

（責任编辑：李 萌）