区块链在装配式建筑供应链信息流中的应用研究

刘喆，白洁 （吉林建筑大学经济与管理学院，吉林 长春 130118）

1 引言

建筑业迅速发展，装配式建筑建造流程越发复杂、参与主体增多，建造过程中各参与方既需要获取其他参与方信息，又要及时提供自身作业信息，因此供应链内会形成大量且复杂的信息流。信息技术不断革新，在一定程度实现了各参与方之间信息交换与共享，增进了建筑供应链运行；但在信息交流过程中仍存在信息所有者不明、信息被盗用、安全与透明、监管困难等问题，导致装配式建筑供应链参与者之间缺乏信任，建造进程缓慢，建造成本较高，制约装配式建筑发展升级。

近几年，区块链技术得到很多行业重视并应用，区块链技术在建筑领域得到不断推广，将其应用在装配式建筑供应链信息流中，既能为供应链信息流中存在的问题提供解决思路，又可以为装配式建筑供应链管理实践提供参考。

2 区块链在装配式建筑信息流中应用的可行性分析

2.1 装配式建筑供应链

装配式建筑供应链是一种按订单制造的供应链，是以工程项目整个生命周期为视角，以总承包商为核心，由业主、设计单位、总承包商、供应商、制造商和分包商、监理单位、政府以及金融保险机构，围绕建设工程项目组成的一个包括设计、采购、制造、装配、交付的整体网络结构[1]，由此体现装配式建筑生产方式不集中。在生产建造过程中分为工厂式生产与装配化施工，不管哪个环节出现问题，都会在供应链中逐级传导。

2.2 信息流

装配式建筑供应链主要有物流、信息流、资金流三种表现形式，物流从根本上从属于信息流，即信息流尤为关键。从供应链信息流角度，利用供应链相关参与方之间信息交流与共享，实现装配式建筑整个供应链高效运行。以供应链为视角，装配式建筑建造全过程各参与方之间形成庞大信息流，如图1所示。

图1 装配式建筑各参与方信息流结构图

针对装配式建筑供应链信息量庞大、交互复杂等特点，目前较多的是借助第三方信息管理中心，如图1所示，运用集成化形式对信息进行管理。这种信息管理方式，尽管能将信息集中管理，但这种方式信息共享速率较慢、信息安全性较低、各参与方之间信任程度不高，不利于装配式建筑一体化发展。

2.3 区块链

区块链是一种分布式账本，由不可更改的数字记录数据包构成，这些数据包被称作“区块”，然后利用加密签名将每一个小区块“链接”到一个区块，这就使区块链如分类账本一样被使用，可由具有适当权限的任何人进行共享和访问，其特点如下。

①去中心化：区块链运用分布式存储与核算，各参与方没有第三方参与就能在任意节点了解信息，并拥有均等的权利与义务。

②去信任化：区块链可以实现不同程度的信息开放，节点之间没有信任也可以进行交易，系统会对发生的每项交易进行实时记录，使节点之间没法传播虚假信息、互相欺骗。

③可追溯性：区块链中各个小区块中都记录着信息录入时间，并一直在区块链中保留，有助于事后对装配式建筑建造过程中存在的问题进行追溯。

④安全可靠性：区块链具有特别的加密方式和块链式存储架构，各个节点均不可以擅自对数据进行篡改，一旦数据被篡改，系统就会主动对照确认数据是否真实。

针对目前装配式建筑供应链信息流存在的问题，利用区块链技术以上特点，将装配式建筑各参与方形成的大量复杂信息，通过建立区块链信息流模型，对信息进行保存与整合，进而实现各参与方之间高效的信息交流、增加各参与者之间信任程度、确保信息真实有效，便于追究建造过程中过错方责任、优化作业流程、降低建造成本等。

3 基于区块链的装配式建筑供应链信息流模型及应用

为解决装配式建筑供应链信息流中所有者不明，信息安全透明、交互速率等问题，结合区块链技术建立装配式建筑供应链信息流模型，如图2所示。

3.1 装配式建筑供应链信息流模型架构

3.1.1 数据层

图2 基于区块链技术装配式建筑供应链信息流模型

数据层是对信息进行记录与存储，是组成数据区块的基础。数据层首先确定联盟节点、各联盟节点进行数据交易、最终构成区块链。区块链主要分为私有链、联盟链、公有链三种类型，联盟链兼具私有高度集权与公有高度公开的特征。由于装配式建筑在建造过程中会产生大量复杂的信息数据，使用联盟链，能够实现信息存储与共享，并能保证业主与总承包商相对领导地位。

在装配式建筑建造过程中，各节点将各自工作执行状态形成数据，实时记录建造过程中状态信息，便于各参与方对建造状态及时了解，提高信息交流效率。各联盟节点进行数据交易时，由于交易数据量庞大，可使用哈希算法将信息迭代转换，最终“链接”形成区块链，并将其过程保存在区块中，确保每条交易数据都可以追溯，同时哈希算法具有不可逆性，可保证数据安全可靠。

3.1.2 网络层

网络层主要是应用P2P网络，没有中间服务器、完全是参与方之间直接进行信息交换，从而提高各参与方之间信息交换速度。通过该网络技术各参与方在链上共享自身工作状态信息，自动组成信息传输网络，各参与方可以互相查看或验证各节点工作状态、履约情况等信息，进而保证信息真实可靠。

3.1.3 共识层

共识层主要是各参与方利用共识算法与共识机制，进行信息核实、确保真实有效。由于装配式建筑建造过程中参与方较多，可采用股份授权证明机制，各参与节点共同投票，被选出的节点要对其他节点负责，该节点一旦作弊就会被系统指出，其他节点就不会再信任该节点，并将其移出联盟链，避免供应链内各节点提供虚假信息，同时能够让分散的各参与方在系统中对数据达成共识，解决各参与方之间信任问题。

3.1.4 合约层

合约层主要包含智能合约与各类交易代码。智能合约是存储在区块链上无需操作，自动执行的计算机代码，由其运行网络监督执行。通过智能合约，双方可自动进行交易，进而提高工作效率。

3.1.5 应用层

应用层搭建了装配式建筑建造过程中各参与主体间交易过程的应用场景，区块链应用范围，即交易过程当中信息存储、查询及验证。

3.2 区块链技术在装配式建筑供应链信息流中的应用

依据装配式建筑建造过程，来论述区块链技术在设计、构件制造、运输、装配施工等阶段的应用。

3.2.1 勘察设计阶段

在勘察设计阶段，设计方需要按照业主提供的项目可行性报告、设计任务书，要求提供勘察报告、初步设计方案、设计变更、技术变更等众多信息。针对庞大的信息流，可建立设计方、业主及相关参与方为联盟节点区块链，通过P2P网络技术各参与方在链上共享自身工作状态信息，自动组成信息传输网络，供各节点参与方进行查看与验证，方便设计方与业主等参与方进行实时沟通，提高各自工作效率。另外区块链上各参与方需要共同对区块信息安全与传播负责，进而保证信息安全可靠、增进参与方之间信任程度。另外，在勘察设计阶段有大量数据采集工作，如地形数据测量，准确真实的地形数据将关系到建筑建造设计方案。由于区块链技术具有不可篡改性，勘察单位可以借助区块链技术将其采集的数据进行存储与共享，进而便于设计单位制定出合理的设计方案。

随着装配式建筑建造流程增加，设计方案不可避免会做相应调整，其调整会造成相关专业间配合，进行多次信息传递。区块链在数据交易过程当中，可记录各节点工作状况信息，当各节点任务完成或有所变动时，原状况信息就会被自动删除，新信息随之加入；便于其他节点查看新信息、提高信息交换速率，利于设计单位按时按质完成设计任务。

3.2.2 构件生产与运输阶段

在构件制造与运输阶段，可建立业主、构件制造商、运输单位等介入方区块链。为提高装配式建筑各阶段工作效率，可利用区块链中智能合约，自动完成构件生产商、运输单位与业主之间的交易。即构件制造商、运输单位与业主商定智能合约后，将其合约代码输入区块链中，进行相关数据上传，系统会自动核定是不是符合合约条件，确定符合条件后合约自动生效，随之合约金额也将主动划分到构件供应商与运输单位账户上。

在合约成立后，构件生产商可依据业主与设计单位在链上提供的资料与信息，确定构件样式、大小与数量，并将构件生产状况信息共享到链上，以便运输方与施工单位制定合理的运输方式与构件安装方法及注意事项。构件运输过程中，利用区块链共识机制与分布储存特点，将构件出厂、运输、堆放等信息数据录入到区块链中，以供业主或承包商查看、验证，促进参与方之间沟通效率，确保建材安全可靠，提高运输效率、降低运输成本。

3.2.3 装配施工阶段

在构件安装过程中，承包商对构件关键节点、吊装埋件、复杂部位、施工环境等熟悉程度很关键，整个过程处于变动状态，因此各参与方之间要及时准确地做好每项工作，进度信息的对接与反馈工作。区块链技术能够将参与者在施工过程中需要执行、操作、交易等各种信息进行保存与共享，总承包商可通过区块链获得各类真实信息，高效完成构件安装与现场施工，实现工程进度、质量控制，降低建造成本。

另外，建立装配式建筑供应链信息流区块链模型，各参与方在录入信息或在数据交易时都有时间标注，因此在调查工程质量安全事故时，可通过对链上信息进行追溯与查证，确定责任方，进而保证工程质量，利于有关部门对参与者实时监督与事后责任追究，实现对装配式建筑建造过程的多入口管理、全局化控制。

4 结语

本文根据装配式建筑建造特点，针对供应链内存在信息所有者不明、透明度低、存储不安全、监管困难等问题，利用区块链技术特点，建立装配式建筑供应链信息流模型，并对区块链技术在信息流中应用进行分析。区块链技术在装配式建筑供应链信息流中应用，既能够提高各参与方信息更新、交互速率、增加各参与方信任度、优化作业流程、降低建造成本，又为装配式建筑供应链优化管理提供新思路。目前区块链技术在建筑业中应用还存在信息容量、是否抗攻击等一些尚未解决的问题，但其实不影响区块链在建筑业中应用。未来随着新型技术不断发展与涌进，可利用“区块链+物联网+新技术”来解决装配式建筑供应链中存在的遗留问题，实现装配式建筑供应链优化管理。