基于私有链技术的多式联运业务平台构建

文/李杨博佳 辜勇 李雨

对于集装箱货物运输来说，多式联运具有运输成本低、运输方式分工合理、运输资源利用率高、提升产业竞争力、绿色低碳等显著优势。随着第五次技术革命的开启，云计算、数据挖掘、人工智能、仿真技术等为交通体系的高质量发展提供了关键技术与支撑平台，公路货运信息平台层出不穷，却基本无人来撬动多式联运这块万亿级别的“蛋糕”，多式联运信息平台市场几乎空白，其中最主要的一个原因就是多式联运的信息共享问题仍缺少好的解决方案 。

基于以上问题，本文提出一种基于区块链技术的多式联运业务平台，以区块链技术的可溯源、不可篡改特性，提升数据的安全性和可靠性，解决集装箱多式联运跨区域、跨部门之间的数据共享问题，从而提高多式联运一体化服务水平。

一、多式联运平台研究现状

颜骙[1]以大连港为例，提出一种基于平台的多式联运服务模式——“物流一体化”，根据“一单通”、“一站式”和“港到门”三种业务功能进行阐述，并以此进行多式联运平台构架设计与主要模块设计，利用Petri网对多式联运作业流程进行建模并与传统多式联运作业流程进行对比分析，用Shapley值法确定多式联运供应链的利益分配方案。

王孝坤等[2]对目前国内外多式联运平台研究现状进行了概述，对多式联运环节中存在的数据标准、信息共享机制等问题进行了分析，围绕问题提出了多式联运协同服务信息平台的建设目标，提出“一次委托”、“一单到底”和结算“一次收取”的服务模式， 并对平台的八大服务体系以及业务功能进行了阐述。

卢洋洋等[3]提出了基于天基物联网的多式联运信息服务平台和全球集装箱多式联运追踪系统，阐述了天基物联网的优点和追踪系统的应用领域，围绕其展开平台构架分析及平台系统组成，最后对平台带来的社会效益、经济效益和潜在效益进行了阐述。

刘磊等[4]将多式联运信息平台的功能分为基本功能和应用功能，并对其进行了功能需求分析，提出了“一个门户、七个子系统”的平台设计方案，采用集中式、分布式以及混合式的数据交换模式，最后阐述了平台建设和运营策略。

苗齐[5]将传统区块链的数据存储和基于IPFS的数据储存进行比较，提出了基于IPFS的系统模型和应用领域，并对系统的数据存储模块和数据查询检索模块进行了分析。

尹传忠等[6]对区块链技术可溯源、不可篡改、保密性好等特征进行阐述，分析制约多式联运平台建设的问题，探讨平台信息共享机制的建立，并对多式联运信息平台总体架构、主要功能进行了阐述。

二、多式联运平台建设瓶颈问题分析

1.数据标准不统一

从内容与结构上，多式联运大数据可分为静态数据、动态数据和实时数据。静态数据包括行业标准规范、交通枢纽布局、统计数据、分析公报、企业征信等数据；动态数据包括交通卡口货流信息、运价信息、报关、清单、检验放行信息等；实时数据包括实时运能信息、运载工具运行信息、集装箱位置感知等数据。

从层次上，多式联运大数据可分为国家级、大区域、省市级、地市级数据。由于各类数据缺乏统一的格式标准，导致数据在跨部门之间难以流转协同，容易出现信息错误、信息失真、信息重复等问题，给进一步的数据共享带来阻碍。

2.缺乏信息开放、共享机制

每个参与多式联运运输的企业或部门都有其自身独立的信息系统，但考虑到数据安全、行业竞争等因素，各运输企业、部门都不愿意进行跨企业、跨部门的信息共享，造成多式联运衔接不畅、联运效率低等问题[7]。例如，在两种运输方式换装时，下游运输企业需要获取上游运输过程的运输信息等，但是由于各个系统相互独立，下游运输企业无法调用获取这些信息，无法做到货物运输信息的实时交换，造成不同运输方式之间衔接不畅，装卸计划和发运计划延迟等问题，使联运效率大大降低。

三、基于私有链技术的多式联运业务平台构建

1.建设目标

多式联运环节涉及众多参与主体，每个参与主体或各节点根据自己的业务需求及特点建立了一个或多个的信息管理系统，但是由于每个系统之间数据库结构差异大、数据标准不统一、作业流程多样化等问题，以及考虑到跨部门数据信息泄露等安全问题，各个参与主体或节点的信息管理系统各自独立，形成一座座“信息孤岛”，无法实现物流信息的互联互通。

2019年10月23日，全国首个基于多式联运“一单制”的跨境区块链平台“中欧e单通”正式启用，该平台由中国工商银行四川省分行发布，平台包含“一单制”单据线上签发、线上验真和“外贸e贷”三大功能，平台用户主要为物流企业和金融服务机构。

基于私有链技术的多式联运业务平台的建立，相比于“中欧e单通”扩大了用户圈，引入海关、口岸、政府监管等各参与方，平台业务功能更加完善；旨在运用私有链技术，解决多式联运信息共享的数据安全问题，在各主体或节点自有信息管理系统的基础上进行数据库整合，建立统一的数据标准，多式联运参与主体通过用户接口进行交易操作，在“中欧e单通”的基础上创建信息发布与查询、信息实时采集、平台多式联运方案推送、资源调配、平台订舱、订单评价等功能，实现“一次委托、一单到底、一次收取”的服务模式[8]。

2.基本功能

（1）用户角色管理

多式联运业务平台用户主要分为服务供应者、服务需求者和平台监管审核部门。服务供应者角色管理包括平台注册、资料上传、信息审核、用户登录等环节。服务供应者在平台进行实名注册，上传运力信息、资格执照等材料，等待平台审核，审核通过以后即可登录补充完善资料信息，以及以服务供应者的身份在平台进行相关操作。服务需求者角色管理包括实名注册、用户登录和个人信息管理。平台监管审核部门的用户管理包括后台管理系统用户登录，审核监管人员利用系统管理员账号登录平台对服务提供商的待审核信息进行资料审核。

（2）信息发布与查询

信息发布与查询功能是多式联运业务平台的基础功能。服务提供商按照平台的管理规定，将物流资源信息、车船等运力信息、仓源信息等提交至平台，并提供相关的证明材料待审核部门进行审核，审核通过后资源信息即可发布到平台进行信息共享。服务需求方根据自己的运输起始地、运输时间窗、运输工具属性等需求进行搜索查询，平台利用智能匹配机制为用户的搜索推荐备选方案，同时服务需求方也可将自己的需求发布在平台上，为服务提供者提供货源信息，通过双方的信息发布和在线搜索查询，双向拉动，提高多式联运供需匹配效率。

（3）订单管理

订单管理功能是多式联运业务平台的关键功能，包括询价报价、电子订车订舱、合同洽谈、创建订单、提交订单、电子支付、单证上传、订单物流跟踪、订单评价、历史订单查询等功能。通过私有链技术与合作伙伴、海关、银行、保险等进行数据共享，保证数据安全流动，便于对多式联运各环节进行可视化管理和全过程的统筹规划；订单管理中的订单物流跟踪功能包括货物状态查询、终端实时物流追踪、作业动态查询、通关状态查询等让客户能够实时跟踪货物的位置和状态，提高客户满意度；订单评价功能在订单结束后可在业务平台的评价系统中对服务提供者的服务质量进行评价，由于私有链技术的去中心化和不可篡改的特点，订单评价不能随意删改，评价更具有真实性，为后续的客户提供了参考。

（4）支付管理

支付管理功能主要用于费用的在线结算，该功能模块的底层技术利用到了区块链中的智能合约，在订单创建成功后自动生成账务信息，交易双方确认金额无误后，服务需求方将预付款支付到合约账户中，在交易成功后触发合约账户，系统自动按照合约程序，将费用转至服务提供方账户，若交易失败费用则退回需求方账户。另外，支付管理也用于物流行业金融、保险等的支付结算。

（5）决策支持

在业务平台数据整合的基础上，利用大数据、数据挖掘等技术，建立分析预测模型，实现业务流程优化、多式联运市场运能统计、市场预测、联运效率分析、货源分布区域分析、客户服务需求偏好分析等功能，为多式联运业务平台的运营决策提供支持。

3.总体构架

通过对多式联运业务平台的功能进行分析，对门户管理、平台运营、服务体系等方面进行拓展，全力打造公路、铁路、水运等综合交通运输方式一体化；运输组织、运行管理、安全保障等综合交通发展全过程一体化；综合运输、政府监管、口岸通关等跨部门一体化为目标的多式联运业务平台，其总体框架如图1所示[9-11]。

图1 基于私有链技术的多式联运业务平台总体架构

（1）“一站式”信息服务体系

“一站式”信息服务体系旨在加强客户服务质量，提升客户交易体验和满意度。该体系将水路、铁路、公路各部门系统信息以及平台其他用户信息进行整合，建立完整的数据库并对其进行管理维护，通过数据挖掘分析用户运输选择偏好，推送制定相应的多式联运运输方案，为多式联运业务平台的决策和运行提供支持。同时，该体系提供信息发布、信息查询、用户服务评价、诚信认定等服务功能。

（2）“一单通”商务协同服务体系

多式联运业务平台以电子单证为切入点，在整个多式联运运输产业链上实现“一单到底”的服务模式。在多式联运过程中，平台将相关交易过程中产生的商务信息，根据智能合约自动发送到多式联运参与主体单位，各主体单位再通过平台向客户反馈，所以在多式联运交易全过程中客户只需填写一次委托单据，简便了交易流程。

（3）协同作业服务体系

多式联运协同作业服务体系提供船舱预订、资源调配、港口集装箱装卸、堆场操作等协同服务功能，多式联运各节点通过分布式账本进行数据交换，为多式联运的智能化管理提供技术支撑，实现便捷化的协同作业方案。

（4）物流动态追踪服务体系

基于RFID、GPS、AIS等信息采集感知系统，多式联运业务平台的物流动态追踪服务体系提供货物运输位置追踪、换装作业状态、通关状态、货物进出港状态等全程监控和历史状态查询等服务功能，客户可通过查询物流订单获取实时货物信息。对于对温度、湿度等有严格要求的货物可实时监控运输环节的温湿度等环境，实现多式联运全过程的运输透明化。

（5）物流金融服务体系

金融服务主要涉及四个参与主体：物流企业、客户、平台和金融相关机构，物流金融为业务参与者提供资金融通、结算、保险等服务，开展仓单质押、动产质押、开证监管等融资服务。

四、关键技术分析

区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式，保证数据传输和访问的安全，利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。由于区块链技术应用领域广，各领域对于安全、效率等方面需求侧重不同，出现了不同改良版本的区块链，按照对节点不同的开放程度分为公有链、私有链和联盟链。

由于多式联运信息平台的用户涵盖了个人用户、企业用户、政府职能部门等多方参与主体，用户向平台提供数据库但还是使用自己的内部系统进行业务操作，因此更适合采用私有链技术。

私有链写入权限完全在一个组织手中，选择性开放读取权限，参与节点的资格被严格限制，节点数量有限、便于控制，所以其处理效率最高。另外，因为区块链技术防篡改、隐私性高、可溯源等特性，信息调用时只有符合要求的调用请求才会被通过，链上区块中所有的交易数据和调用信息都会被记录并且可以追溯到数据最先出现的地方，就算交易数据被更改了，其他的数据块中也会记录着真实的交易数据，有效防止了多式联运跨部门之间的信息造假和信息泄露问题。

1.加密技术

加密技术和安全相关，区块链的加密技术要做到信息隐藏，使每一个节点匿名存在，节点上的数据不仅无法被盗走，也让人无法知道节点的位置。

2.分布式账本

分布式账本是一种数据库类型，可在分散网络的成员之间共享、复制和同步，记录网络参与者之间的交易，参与者对记录的更新进行管理并达成共识，不涉及中央机构或第三方调解人。分布式账本中的每个记录都有一个时间戳和唯一的加密签名，保证交易不被篡改。

3.共识机制

共识机制包含各种激励制度和具体算法，通过特殊节点的投票，在短时间内完成对交易的验证和确认，对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点达成共识，就认为全网对此也达成共识。

公有链、私有链和联盟链在共识机制上有很大的差异，公有链大部分使用的是POW/POS的共识机制，而私有链、联盟链大多使用拜占庭或流言算法这一类的共识机制。共识机制有两个指标需要注意：效率和响应速度。

4.智能合约

智能合约是在传统合约基础上对安全性、唯一性进行改进的一种合约，用数字形式定义的承诺来保障合约参与者的协议安全可靠，具有交易可追踪不可逆转的特点，在协议制定和部署后，不需要外加人为干预，即可实现自我执行和自我验证。

五、结束语

区块链技术越来越成熟，并且由于其具有防篡改、去中心化等特点，区块链技术被应用到越来越多的领域。结合私有链技术，本文对基于私有链技术的多式联运业务平台构建展开研究，提出平台应具备的业务功能以及平台的总体构架，为多式联运高质量发展提供了新思路。