区块链下的船舶抵押融资信用风险测度与控制

杨培蓓，王晓光

1.上海海事大学 物流科学与工程研究院，上海201306

2.上海立信会计金融学院 工商管理学院，上海201209

船舶抵押融资是船舶所有人以船舶为抵押筹集资金的业务活动。船舶融资业务具有三个特点，一是融资金额巨大，二是信息不对称问题突出，三是深受行业的周期性循环和航运市场的影响。在传统船舶抵押融资模式下，难以对船舶企业进行深入了解的金融机构常以谨慎的态度用较高的利率水平和较短年限发放贷款，长期以来低水平的资金配置效率给航运企业的发展带来不少困难。此外，即使金融机构提供融资机会，对象也往往是大型航运企业，需求占比最大的中小航运企业的融资难度因此更大，融资成本也更高。

再有现实方面，近年来航运市场低迷，包括中国市场在内的全球主要需求减缓，干散货交易量大幅下滑，货船市场运力过剩，反映大宗商品运价的波罗的海干散货指数常年维持低位，走低的运费更是减弱了中小航运企业融资的能力。

总之，在船舶抵押融资之难和风险之高凸显的背景下，业内亟需一个全新的可以降低融资成本、改善信息不对称问题从而控制融资风险、吸引更多投资者的融资模式。区块链是一种全新的分布式计算范式，其去中心化、不可篡改、开放性等特点适于参与方之间存在信任问题、过程较长的融资业务，这正好契合了现有的船舶抵押融资业务的场景。通过提供可靠的船舶抵押融资人信用评价数据并且解决信任问题以优化船舶融资业务，区块链技术与船舶融资业务的结合对航运企业的发展具有重要现实意义。

1 相关文献

在国内外的研究中，区块链与融资业务的结合受到广泛关注，理论研究与实践方面都有成果。

1.1 “区块链+融资”的理论研究

在理论研究方面，Padilla 等[1]观察到投资者之间的信息共享会更加激励借款人努力表现，并且投资者的表现也会优于信息不对称时的情况。Swan[2]总结了区块链在物流金融领域存在的优势，认为区块链技术能够创新金融产品解决交易过程中的供应链担保问题，发挥助推物流金融的快速发展的作用。Dierksmeier等[3]探讨区块链技术在商业伦理方面对金融交易性质的影响，并指出了未来社会区块链的使用和监管者角色变化等可能的问题。Venkatesh 等[4]建立了基于区块链的供应链社会可持续性透明度的系统架构，为参与者提供了有效而持续的监控数据。李政道等[5]指出区块链从根本上改变现代金融的征信体系，降低金融风险。张晓玫等[6]探讨了区块链的出现对小微企业信贷配给的影响，分析出区块链能在根本上改变融资双方的信息结构并缓解小微企业的信贷配给的作用。蔡恒进等[7]指出区块链技术可以改善交易双方或多方互信的核心问题，基于区块链的供应链金融服务具有数据可靠、降低风险、运行高效的优点。

1.2 区块链平台上的实践

在实际应用研究方面，Weber 等[8]借助区块链的智能合约制构建了一个去中心化的供应链互信协作模型，促进了各实体间信息互动与共享。Ahluwalia 等[9]提出了一个基于区块链技术应用的实现模型，并以该模型演示如何克服初创企业融资中固有的诸如信息不对称和交易成本等问题，证明了区块链技术对融资系统的改善。李淑贤[10]探讨了区块链应用于中小企业融资的适用性，并通过案例的研究优化中小企业的融资模式，在一定程度上缓解中小企业借贷难的问题。姚林[11]分析了区块链智能合约的原理以及传统信贷模式的不足，运用区块链智能合约构建了新的信贷模式。王明生等[12]构造了去中心化信贷系统，通过扩展基于区块链的“数字货币商品”的交易结构、扩展共识协议的功能和增加特定账户的方法实现对“虚拟货币商品”供应量的调节。卢瑶瑶[13]探讨了区块链在物流金融中的可行性，并对“区块链+物流金融”业务模式进行设计，搭建了基于区块链的物流金融业务系统，且以物流仓单金融为例进行详细介绍。谢泗薪等[14]从小微型物流企业的重要性、物流金融的兴起以及区块链的应用入手剖析了小微物流企业融资难的原因，构建了“区块链+物流金融”平台的业务模式。

1.3 文献评述

通过以上回顾发现，国内外学者在区块链的研究该方面获得了很多有意义的研究成果，普遍认同区块链在融资场景下可以解决包括信息不对称、交易成本高、中小企业融资难等问题。但是理论方面，区块链与金融的结合研究大多聚焦于区块链技术在供应链金融领域的优势、作用、影响，较少有文献深耕船舶融资这一特定场景进行详细分析，因此有必要对现有研究进行补充；实际应用方面，现有文献对于区块链技术下各种融资模式、平台、系统的设计皆有涉及，说明技术上确实具有可行性。因而本文提出将区块链引入船舶融资领域，借鉴现有的在供应链金融领域的较为成熟的理论和区块链的核心技术来研究区块链技术下船舶抵押融资信用风险控制的问题。

2 船舶抵押融资的信用风险

信用风险也称违约风险，融资中的信用风险是指借款人未能遵循约定如期还款从而给贷款人带来利益受损的可能性。船舶抵押融资的信用风险主要由信息不对称、企业道德品质、航运市场的频繁波动等原因引起。

2.1 信息不对称问题导致的客观违约风险

信息不对称现象是指交易参与者拥有的信息不同所产生的部分成员掌握了其他成员无法得到的信息的现象。由于中小航运企业的财务和经营状况不完整且不对外公开，企业的经营结构常常处于不透明的状态，船舶贷款存在信息不对称的问题。一方面，船舶抵押贷款企业明晰自身的资产负债状况，对于盈利和还款能力有预估；另一方面，投资人难以及时获取公司相关信息，只能凭借企业提供的报表、材料等进行评估，故而对融资人的信用评估较为保守。因此，现实中船舶抵押贷款业务的借款人往往以较高的利率水平获得贷款，且获得贷款的可能性较低。

此外，由于信息不对称，银行无法介入对企业市场前景的判断，无法利用自身的专业优势帮助企业判断，企业自身的决策和经营风险无法得到预警，未来还款能力的减弱带来违约风险的提高。

2.2 道德品质问题导致的主观违约风险

由于船舶融资的金额通常较大，资金密集度又高，船舶融资金额占船舶资产总价比例也高，一旦出现资金链断裂的问题，道德品质往往会直接影响船舶抵押贷款申请人的还款决策，部分融资人在利益的驱动下，缺乏自我约束，不遵守信用，就可能导致违约行为。

此外，融资人可能恶意在多个平台进行船舶重复抵押融资。如果平台在资产审核过程中审核不严格，在各平台、各金融系统时是信息孤岛的情况下，二次抵押的问题难以控制，由此带来的后续纠纷将使得投资方的利益难以保证。

2.3 航运业内运价波动导致的市场风险

行业的循环周期方面，由于船舶行业的特殊，常常呈现明显的繁荣与萧条的周期性循环，船舶市场周期也受世界经济贸易的影响而较难预测，因而船舶所有人在行业不景气的大环境下出现还贷违约行为的可能性较高。

航运市场的频繁波动方面，由于船舶市场变化无常，运费和船价在短期内发生大幅波动的可能性不低，船舶抵押资产的贬值风险控制难度较高。

3 区块链在船舶抵押融资信用风险控制中的作用

区块链是随着数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式[15]。区块链技术下船舶抵押融资业务的资产具有真实性的保障，业务执行实现自动化，各主体受到激励积极参与，船舶抵押融资的信用风险降低。

3.1 分布式账本的作用

分布式账本（Distributed ledger）是一种在网络成员之间共享、复制和同步的数据库，其特点是各节点之间不会也不能欺骗其他节点。区块链通过分布式记录和保存，无需集中式的处理中心就可以保证数据的真实、准确。

分布式账本保证船舶资产信息的真实性。区块链通过分布式账户来记录供应链账户中的所有交易，即每个参与主体都会在记录一笔交易信息之前下载此前的账本记录。因此，船舶资产的历史信息数据篡改的可能性极低，信息真实度高。

分布式账本提供可靠的船舶抵押融资人信用评价的数据。传统资产评级机构的评价往往带有主观性，区块链数据库中记录详实的数据提供客观的源数据，评价过程具有可靠数据支撑，由此分析生成的信用评价结果使人信服。

3.2 智能合约的作用

智能合约（Smart contract）是运行在分布式账本上预置规则、具有状态、条件响应的可封装、验证、执行分布式节点复杂行为，完成信息交换、价值转移和资产管理的计算机程序[16]。最早在1994 年即由Nick Szabo 提出，区块链技术的成熟使其获得良好计算场景。

智能合约解决船舶抵押中的信任问题。智能合约具有去中心化的特点，即允许在没有第三方参与的情况下进行不可逆转的可信交易，因而可以解决在船舶抵押融资业务中，资产方、资金方等多方参与者之间对资产信息、资金信息的不互信问题。各机构间资产和资金信息通过共同维护的统一账本保证了数据的实时同步、增强了业务的透明性。

智能合约从根源上预防各参与方的违约行为。智能合约具有不可篡改的特点，合约执行的失败会导致所有状态的撤销。因此，只要业务的各项条件被提前设置完善，合约执行条件触发后，各参与方都没有后悔、暗箱操作的可能性，参与各方的利益得到保障。

3.3 共识机制的作用

共识机制（Consensus mechanism）是中心化系统中全部分布式节点达成共识的关键，也是信用激励的精髓。互相不信任的节点通过遵循预设机制最终达到数据的一致性称为共识，区块链技术上支持的典型共识机制有工作量证明机制、权益证明机制和拜占庭一致性协议等机制[17]。

共识机制加强融资环节各参与方的合作。传统的融资需要交易双方通过中介来确保安全性，区块链技术下交易双方可以直接进行交易，参与主体之间的交流及合作必然增多。此外，区块链技术可以实现对船舶抵押融资者的历史交易与信用状况的追溯，加之链上信息不可篡改的特征，融资者、投资者、评级机构等参与方都可以完成跨业务、跨机构、甚至跨行业的快速取证，各参与方之间的违约成本极大增加，违约行为因而随之减少，船舶抵押融资业务实现良性发展。

共识机制提升融资环节的安全性。区块链中的某一节点的瘫痪不会影响其他节点的可靠运作，即使出现恶意破坏者，需篡改一半以上节点才能破坏数据。因此，区块链链上的融资业务的安全具有保证，而且安全性会随着参与节点的增加而提升。

4 区块链下船舶抵押融资信用风险的测度

4.1 传统模式下的测度

4.1.1 测度方式

传统船舶融资抵押信用风险的测度主要由金融机构有相关经验的测度人员负责，对一笔船舶融资作分析的目标是了解申请人的优势和预估风险敞口。具体地，测度人员首先根据过去的评估经验和良性船舶融资案例来归纳该笔风险等级，然后从航运业、航线涉及区域、航运公司主要运输的产品类别等方面进一步细测小类风险，接着根据历史同类贷款的风险表现及预估得出该笔贷款的风险，最后还会附加风控方案。

4.1.2 局限性

一方面，由于金融机构在评估风险会优先考虑不利情况，即将损失控制在最小，因而使用的测度标准都是最严格的，加之各机构对利率有基本的指导标准且一般有担保要求，这导致测度的成本较高，往往只有信用记录及盈利能力非常好的航运企业才能获得贷款。另一方面，由于航运企业往往没有完整的信用数据，风险评估阶段中又无法信息共享，测度无法做到量化，一般就采用简化的审批方式，后续也没有条件一直更新风险评估结果，导致有一些原本还算优质的航运企业被拒之门外。

4.2 区块链模式下的测度

4.2.1 测度流程

在测度之前，需要融资的航运企业将纸质信用证文件转换存储到区块链上，实现融资方资产上链。

在融资人发起抵押融资请求后，评级机构首先在区块链上进行信用的追溯，如果客户的历史交易中不存在失信的记录，则予以风险评级；然后对企业的财务报表等资料进行审计，对存续期的现金流进行测算，计算抵押融资项目的风险值；最后将信用风险报告按照指定规则及格式写入区块链，供链上投资人作参考。

测度结束之后，评级机构业务人员可按照合约的规定更新风险报告，供链上投资人对船舶资产进行全生命周期的监控。

4.2.2 测度模型

（1）VaR方法

风险价值方法VaR（Value at Risk）是由Morgan 于1994 年提出的用于评估在一个给定的置信区间和持有期间，任何一种金融资产在正常市场条件下所可能遭遇的最大价值损失的一种基础的风险管理方法。该方法及相关模型而后逐渐被全球各主要金融机构所广泛采用，当下已经成为金融风险度量中的主流方法。数学表达式如下：

其中，ΔL表示风险资产在一定持有期内的损失，1-α为置信水平。

（2）GARCH（1，1）方法

广义自回归条件异方差法GARCH（Generalized ARCH）是由Bollerslev 于1986 年提出的一种构成VaR模型的方差—协方差法。该方法专门针对金融数据所量体订做的回归模型，特别适用于波动性的分析和预测。本文选取比较普遍，实证效果也较好的GARCH（1，1）模型来进行VaR值的估计。数学表达式为：

其中，ωt是t期投资额，Zα为显著性水平为α的条件下的分位点，σt是t期回报率的标准差。

5 区块链下船舶抵押融资信用风险的控制

5.1 理论模式

本文设想，在基于区块链的船舶抵押融资业务中，将由真实船舶作为数字资产、以多方可信数据作为审计报告来测度的船舶抵押融资申请人的信用风险在资产全生命周期形成安全、完整、永久的上链记录，并通过激励机制来提升交易的完成度从而提高船舶资产的流动性来控制船舶抵押融资的中途违约风险。整体上将通过智能合约来实现各环节的落地执行。

5.1.1 船舶抵押融资信用风险的上链

基于区块链的船舶抵押融资信用风险的控制要求投融资双方通过智能合约完成交易，智能合约可以控制从线下到线上迁移过程中的主观违约风险，从根源上预防各参与方的违约行为。

具体地，在船舶抵押融资业务中，投融资双方将认同的所有交易细节记录至智能合约并支付手续费以实现资产的自动性与强制性转移；智能合约通过建立相应的规则和可运行的合约代码，智能合约自动执行完成规则明确、权责清晰的业务操作，任何一方都无法控制、挪用交易资金；资产的分配、船舶所有权的变更等信息都可以查询和追溯，实时可信的信息验证渠道使得以监管换取利益的黑幕从根源上被杜绝；如果到期船舶所有人没有按时还款，智能合约就发出指令自动扣押船舶，有效降低信用风险、流动性风险及模型定价风险；监管机构也可通过部署区块链节点实现穿透式监管。

智能合约目前较为成熟的开发平台是以太坊。基于以太坊创建与发送的智能合约如图1所示。

图1 智能合约的创建和发送示意图

其中，智能合约涉及的对象主要有msg 交易对象、address 地址对象、block 区块信息。主体属性包括交易号、发送者（发起合约的地址）、接收者（接收合约的地址）、合约代码（合约的区块哈希值）、数字签名等。此外，由于在交易过程中需要节点参与，交易也需要付出手续费，这些费用称为gas，消耗的gas 用来给矿工做验证和更新交易的激励。

5.1.2 船舶抵押融资信用风险激励机制

基于区块链的船舶抵押融资信用风险的控制需要区块链上各个节点的参与来共同维护上一阶段的合约运作。为此，需要各节点受到激励而积极竞争记账权。具体地，各参与方共同部署同一套智能合约，其代码存储于底层区块链模块中，当外部发来合用调用请求时，各参与方就分布地执行智能合约代码。通过提高融资交易在链上执行的活跃度，吸引信用水平较高的优质主体参与船舶抵押融资业务，最终减少交易中违约风险的出现。

区块链现有的多项共识机制，其中PoS权益证明机制是为缺少工作验证机构而设计的共识机构，避免了区块链当前“算力集中”趋势，回归到区块链“去中心化”的本质要求。以太坊PoS 共识机制通过惩罚恶意使得区块链产生分叉的竞争记账权的主体来激励遵守信用的交易行为，如果有验证者试图破坏规则，妄图以通过不法手段来赢得记账权的，则将受到严厉的惩罚，其所有的权益都将被取缔。因此，PoS共识机制具有激励高信用者的特点，通过抑制风险的出现可以引导整个融资市场遵守秩序，本文选择基于PoS共识机制实现信用风险的管控。

5.2 技术框架

用于实现的区块链架构可以分为内外两结构。内层为区块链技术层，它由数据层、网络层、共识层、应用层组成；外层之一为面向投资者提供的业务，可以完成投资业务；外层之二为面向船舶所有人提供的业务，可以完成抵押融资业务。具体如图2所示。

图2 船舶抵押融资的区块链构架

该框架下，各船舶所有人的历史交易数据和贷款还款数据全部映射在区块链平台中，登记上链的数据在不断积累之后可以形成各个航运企业的可信的交易记录，而后就有了准确且真实的企业信用状况。

6 实际应用

航运市场当前走弱，宽松的运力供给已打破供需平衡，2019年以来沿海干散货市场表现不及预期，在货源需求增长不足、国内宏观经济政策调控等因素影响下，市场总体呈现低位震荡徘徊的走势，运价水平明显低于去年同期。A 航运企业属于中小型航运企业，受此影响，运价降低，而燃油、港使费、船员薪酬等成本却高于前两年，亟需资金周转。

A 航运企业决定以一艘价值10 000 万元中日韩航线船舶进行船舶抵押融资。希望以融资期限6年，融资比例60%，总融资金额600 万元的条件进行融资，承诺以5%的利率等额本息法按期还款。然而，由于银行要求贷款率在40%至50%，且限在3年至5年，该项抵押贷款无法办理。为此，经过多方考量，A 航运企业决定转向区块链平台的融资业务。假设A 航运企业一共打算融资6 个ETH 以太币，为了保护资金链，A 需要在2020年2月20日之前获得这笔融资。

6.1 融资风险的测度

在各项融资风险中，运价的变化直接影响船舶所有人的营业收入，在船舶所有人主观上并不像违约的前提下，运价是投资人收回资金的最重要的风险因素。考虑到各个航运公司之间的运价差距较大，BDI指数在一定程度上可以代表船舶运价，所以本节采用BDI 指数，使用前述VaR-GARCH（1，1）模型对运价风险进行测度，本文的置信水平选择金融业内普遍选择的95%。其中，采用的BDI 指数的时间区间是2018 年1 月1 日至2020年1 月1 日，数据来源于东方财富Choice，分析软件是Eviews10。

期间的BDI 指数总体走向如图3，风险分析结果如图4。得根据公式（3），Zα为显著性水平为95%的条件下分位数1.45，在此持有期取t=1，则σ为日收益率的标准差，根据σ的平均值估算出平均VaR 值，因此VaR=故而在95%的置信水平下，投资600 万元时，BDI 指数平均VaR 风险值为72 000元。

图3 融资申请期近两年内的BDI指数

图4 BDI指数GARCH（1，1）计算结果

6.2 融资项目的上链

融资项目的上链环节的参与方包括了船舶所有人、评级机构、投资人、监管机构等。各方按照交易的约定各司其职，彼此工作相辅相成的，自发成为一个建立了互信的环节，整个过程由系统支持的信任和准确执行力保证上链过程的可靠。

具体地，船舶所有人将船舶所有权登记证书、船舶检验证书、船舶营业运输证、船舶最低安全配员证书、船舶国籍证书等证明材料上链。评估机构将测度的风险文件作披露，文件内容包括该船舶所有人的总风险VaR值等。智能合约自动将统计数据与交易文件中的阀值进行比较，判定并进一步触发各类事件。

6.3 融资交易的执行

6.3.1 智能合约的执行

基于以太坊平台开发并测试智能合约，以验证该模式中合约确定到执行的过程。设置2个账户，分别代表A 航运企业和某位投资者，进行测试。测试环境方面，编程语言是以太坊智能合约编写的通用语言Solidity，开发环境是Remix IDE，部署工具是Remix，账户钱包是MetaMask，网络是Ropsten，查看详细记录的浏览器是Etherchain。

（1）融资流程如图5所示。

（2）智能合约的主要变量设置如下：

图5 融资流程图

（3）测试结果如下，其中融资阶段合约测试结果如表1所示，还款阶段合约测试结果如表2所示。

表1 融资阶段合约测试结果

表2 还款阶段合约测试结果

6.3.2 该笔交易的广播

因为产生的交易记录必须要挖矿（争抢记账权）成功，才会记录到区块链中，所以本小节基于Python 仿真挖矿行为，以验证该模式中的记账环节。

（1）记账权竞争流程如图6所示。

图6 记账权竞争流程

（2）实现记账权竞争

主要函数有类名DadaCoinBlockChain，区块创建new_block，交易创建new_transaction，权益证明proof_of_stake，区块链同步resolve_conflict。

（3）记账结果如表3所示。

表3 合约链上广播结果

6.4 传统和区块链模式下的对比分析

站在投资人的角度上考虑两种模式的收益和风险，为此以第一年为例，首先分别计算两种模式下投资人的每期净收入即纯利息，然后沿用4.1 节区块链模式下的船舶抵押融资信用风险值，再计算同期传统模式下每月的风险值，整理结果如图7所示。

图7 两种模式对比图

由图7 可知，在同样采用等额本息法的前提下，区块链模式下船舶抵押融资的投资人的利息收益在高水平保持稳定，融资人的违约风险较低且稳定；传统融资模式下船舶抵押融资投资人的利息收益逐期减少，融资人的违约风险波动幅度较高。

为了更清晰地表述传统船舶抵押融资模式和区块链技术下船舶抵押融资模式的不同之处，结合本文设定和实例结果对两种模式作描述对比，具体内容如表4所示。

表4 两种模式的对比表

6.5 区块链技术下船舶抵押融资风险控制的政策建议

6.5.1 确保上链前船舶融资资产的真实性

区块链上的数据与信息具有真实性、完整性和不可篡改的特性，但是当前受区块链应用的范围所限，船舶抵押融资在上链之前的各项信息仍有作假的可能性，当链下实际资产与链上信息不一致时，链上的信息从根本上就失去了应有的价值。

为此，技术方面可以通过借助物联网等技术手段搭建多方协作模式的平台，让越来越多的业务加入区块链，在链下数据链上化的过程中依靠技术自动执行；理念方面，区块链技术带来融资思想的转变，去中心化的理念应当被贯彻，规模与层级不一的投资方和融资方都应该成为信用系统建立的成员，共同营造良好的融资环境。

6.5.2 完善船舶融资监管环境

区块链技术的去中心化的特点在提高参与主体的违约成本、降低违约风险的同时，也带来了监管的难点，即监管主体无法实行有效控制。为此，监管部门一方面可以放宽准入标准，对探索区块链在船舶抵押融资交易模式中的应用予以鼓励，在风险可测可控的前提下适当放手；另一方面可以让区块链技术为监管所用，将监管环节上链，既提高监管的有效性又降低监管成本。

此外，区块链相关监管法律制度也亟待完善。诸如智能合约中达成的共识是否能被认定为合法的权利与义务、智能合约与传统合约在形式上的冲突如何解决等链上与链下对接的问题都需要相关法律的支持。为此，工信部等部门需要加紧制定区块链在行业应用中的标准和完善的监管机制，对实用性较强、可行性较高领域的改革给予优先支持。

7 结束语

在航运业低迷、航运企业融资困难、船舶抵押融资业务风险高企的形势下，区块链可以在融资风险的控制中发挥重要作用。本文分析了区块链在航运融资中的适用性，将区块链的智能合约和PoS共识机制实际应用于某航运企业融资风险的控制，并将其与传统模式对比，最后对区块链技术在船舶抵押融资风险控制提出了确保上链前船舶融资资产的真实性和完善船舶融资监管环境的建议。

在未来，随着区块链与5G网络、物联网等技术的全面结合，每一笔船舶抵押融资业务都可以通过数字化合同进行描述，每一笔投资都可以被完全记录，每一笔融资业务的信用风险都将被极大地降低。随着更多资产的上链，基于区块链的船舶融资风险控制模式可以对未来的船舶融资业务格局，甚至整个航运业的融资格局产生深远影响。