区块链驱动下航空物流服务供应链发展对策研究

张洁，刘跃辉，尚娟，陈素敏

（北华航天工业学院，河北 廊坊 065000）

1 引言

2022年2月，民航局发布《“十四五”航空物流发展专项规划》，规划提出到2025年，初步建成安全、智慧、高效、绿色的航空物流体系。航空物流发展迎来重大机遇期，全球航空货运市场发展潜力受到广泛关注与重视，航空物流服务企业之间网络化、复杂化竞争合作态势愈发显著。同时，由于近年来受到全球经济波动的影响，航空物流市场面临各种挑战与不确定性，航空物流服务需求市场波动加剧，航空公司、货代公司面临愈发严重的需求与服务不匹配、不均衡等问题，严重制约了整个航空物流服务生态系统的可持续发展。区块链技术具有去中心化和自治性特征，能够利用时间戳技术记录真实的交易信息，并且具有防篡改功能，为解决航空物流服务供应链中网络化竞争所导致的资源不匹配、不均衡困境提供有效的技术支持。

2 航空物流服务供应链研究现状

Ellram 等最早提出服务供应链的概念，其认为服务供应链是指供应商到客户的生产和服务过程中所涉及的信息管理、流程管理、能力协调、服务和资金管理等过程[1]。张力构建了航空公司和货运代理企业两级航空物流服务供应链，基于Shapley 值法研究成员之间的利润分配，提出建立联盟协调分配利润的措施[2]。关于区块链技术在航空物流领域应用的相关研究，陈影和陈国泉针对航空物流当前存在的环节多、主体多、流程复杂等问题，提出了区块链赋能下的航空物流“一单制”服务模式[3]。

已有研究未考虑服务供应链的网络化结构，针对区块链驱动下的服务供应链网络交易过程分析有待拓展。针对上述问题，本文以航空物流服务系统为研究对象，构建区块链驱动下的航空物流服务供应链网络结构，并分析其交易过程，提出航空物流服务供应链网络发展对策。

3 基于区块链的航空物流服务供应链网络结构与交易过程

航空物流服务供应链网络包括航空公司、货运代理公司和需求市场三级主体。在区块链驱动下，各级主体在分散式决策基础上展开交易过程。如图1所示，由I 个航空公司提供航空货运服务，由J 个货代公司购买其服务并销售给K 个需求市场的客户。利用i 表示航空公司，j 表示货代公司，k 表示需求市场客户。

图1 航空物流服务供应链网络结构

在航空物流服务供应链中，市场客户、货代公司、航空公司通过调用交易智能合约进行交易，具体过程如图2所示。客户将服务需求、合同及资金发送到智能合约账户，智能合约对交易内容、合同及资金进行验证，验证通过后将交易信息发送给对应的航空货代公司。航空货代公司核对合同内容，确认接收交易请求后，向上游航空公司的智能合约账户中发送交易内容、合同以及资金，由航空公司进行验证并提供舱位及服务信息，并将舱位及服务信息发送至智能合约系统，货代公司将舱位及服务信息转发给客户。客户在确认舱位信息及服务内容后，向智能合约系统发送确认信息，智能合约验证信息后，确认将交易资金支付给航空货代公司，航空货代企业再确认将资金支付给航空公司。交易过程中的所有交互信息均由智能合约暂存，当交易完成后由智能合约形成区块并将其添加到交易链中。

图2 基于区块链的航空物流服务供应链交易过程

4 基于区块链的航空物流服务供应链网络均衡模型

4.1 航空公司均衡决策

利用qi表示航空公司i 的舱位量。I 个航空公司的舱位数量用列向量表示q∈RI+。航空公司的货运成本与舱位数量有关，表示为式（1）：

航空公司将舱位销售给货代公司，航空公司i 和货代公司j 之间的舱位交易量表示为qij。所有航空公司和所有货代公司之间的舱位交易量用Q1表示。

航空公司和货代公司之间的交易成本与舱位交易量有关，表示为式（2）：

假设航空公司i 能够提供的舱位数量等于销售给各个货代公司的舱位数量之和，即：

航空公司货运服务成本函数表示为舱位交易量的函数：fi=fi（Q1），i=1，…，I。

利用p*1ij表示航空公司i 和货代公司j 之间的舱位交易价格，则航空公司的利润最大化函数表示为：

航空公司之间在非合作竞争关系下达到Nash 均衡状态，用变分不等式将其均衡状态表示如下：

4.2 货代公司均衡决策

货代公司同时与上游航空公司和下游市场客户进行货位交易。货代公司j 的成本包括货物处置成本和舱位采购成本，如式（6）所示：

在舱位销售过程中，货代公司的舱位销售价格表示为p*2j。货代公司j的利润等于总收入减去处置成本和舱位采购成本，其利润最大化函数为：

约束条件为：

所有货代公司的均衡状态表示为变分不等式（9）：

Q2表示货代公司和需求市场之间舱位交易数量所构成的向量矩阵。式（9）中，系数λj是拉格朗日系数，为了保证满足航空货代公司j 的约束条件（8）而设置。

4.3 需求市场客户均衡决策

市场客户决策不仅需要考虑向货代公司支付舱位价格，还要考虑交易成本。

利用cjk表示需求市场k 的客户从货代公司j 处购买舱位的单位交易成本，qjk表示货代公司j 与市场k 的客户之间的舱位交易数量。单位交易成本可表示为：

利用p3k表示需求市场k 的舱位价格。需求市场k 对舱位的需求函数为dk，dk与服务价格相关，表示为：

式中，p3是关于需求市场舱位价格的K 维向量。

客户为了购买航空货运舱位承担的总费用等于向货代公司支付的p*2j加上交易成本。对于客户来说，在需求市场k需求价格的均衡条件可表示为：

并且：

其中j=1，…，J。

条件（12）表示在均衡状态，如果客户在需求市场k 从货代公司购买舱位，则表示货代公司的舱位售价加上单位交易成本等于客户愿意支付的费用。

条件（13）表示，如果客户愿意为购买舱位支付的均衡价格是正值，则从货代公司购买的舱位数量与市场需求量相等。利用变分不等式（14）来表示需求市场客户的最优化决策：

4.4 航空物流服务供应链网络均衡

在航空物流服务供应链网络整体均衡状态下，航空公司、货代公司和需求市场三层决策主体之间的舱位交易数量和交易价格满足优化条件（5）（9）（14）之和，则网络达到均衡状态，如变分不等式（15）所示：

5 航空物流服务供应链网络发展对策与建议

为保障区块链驱动下的航空物流服务供应链网络到达上述均衡状态，实现稳定可持续发展，提升行业竞争力水平，本文提出以下发展对策。

5.1 加强航空物流专业化服务能力整合

航空物流行业的竞争不再是航空公司或货代公司的个体行为，逐渐演化为多个利益主体协作参与竞争的情形，甚至呈现多个供应链之间的竞争，在这种竞争环境中，企业只有具备协作竞争的意识，进而加强协作，才能构建协作竞争关系基础，使得服务供应链整体收益最优，在竞争中获得优势。航空公司应聚焦“专业化服务能力整合”这一核心任务，具备长远的眼光，从能力培育视角来思考、推进专业化服务能力整合工作，加强与航空货代公司的合作，按照系统规律、产业规律及市场规律，着力解决航空货运过程中存在的散、小、弱等问题，实现我国航空物流系统性再造和根本性变革。

5.2 构建航空物流服务大数据协同平台

通过构建大数据协同平台，利用大数据和智能预测技术，实现航空物流系统要素全数字化覆盖，实时获取全流程要素信息，通过“航空物流系统一张屏”进行整个服务链条的智能调度，实现降本增效。利用大数据协同平台实现航空物流风险管理可视化、安全管理闭环化、作业标准规范化、运行数据集成化以及决策过程智能化。同时，增强航空物流服务供应链应对疫情等突发事件的韧性。

5.3 加快航空货代公司服务标准化建设

加强航空货代服务标准化建设，主要包括3 方面内容：航空货代管理政策和管理体系的标准化、航空货代服务运作标准化、航空货代数据信息标准化。这3 方面标准化的程度，决定了行业信息交流的程度和透明度，也决定了决策的准确性和有效性。所以加强航空货代服务标准化建设有利于提升整个航空物流服务供应链的竞争优势。