区块链技术在航材供应链管理中的应用研究

邵帅 崔崇立

关键词：航材;供应链管理;区块链;数据安全

1研究背景及现状

随着国防和军队改革的不断深入，演训演练任务日趋频繁，空中力量在未来新型作战样式中将成为至关重要的“拳头”力量，航材供应链管理作为空军航材供应保障的重点和难点，存在数据管理分散、信息交互不及时、应急反应效率低等问题。目前，空军广泛应用的航材管理信息系统仅适用于航空器材在军队内部的筹措、存储、供应和管理环节，定期从互联网获取航材物流信息，并通过系统的申请和批复功能实现航材调度。在实际工作中，航材供应链是包括外部供应商、维修商、物流承运方、军队内部调度和机务使用部门甚至报废处理部门在内的供应保障全链条，仅通过军队内部协调、各单位独立管理航材保障数据的方式难以达到当前信息化战争对航材保障提出的新要求。此外，目前的航材物流信息获取途径主要为地方互联网，对于贵重、紧急的航材难以保证其信息的时效性和有效性。更重要的是，紧急调度航材时，难以对物流的时效性进行评价，过程中缺少对航材物流的有效监督和管理。张永莉等通过对以往航材保障数据进行分析，得出合理的需求警戒线，再对航材需求量进行预测。董健康、丁晓妮等对射频识别技术在航材维修、管理中的应用进行研究，开发出航材管理信息系统及应用程序。然而，目前的研究结果均建立在数据互通且真实可靠的基础上，缺乏对军用航材供应链整体信息交互与各角色之间信任关系的研究。

区块链技术作为一种有效的去中心化手段，因其独特的数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等技术，能够实现各节点在无须认证机构背书的分布式系统中完成基于无须中心化信用的点对点交易，对当前中心化系统普遍存在的成本高、效率低以及数据安全性差等弊端提供有效的解决方案。本文将区块链技术应用到航材保障中，提出构建基于区块链技术的航材供应链管理信息系统，并研究其应用场景。

2区块链技术在航材供应链中的应用基础

2.1区块链技术基本特点

区块链技术最先由化名为“中本聪”的学者（Satoshi Na-kamoto）于2008年提出，经过数年的演变和论证，目前科学界对于区块链技术尚未形成一致的定义。区块链技术可以认为是一个分布式数据库的技术集合，信息经过时间戳加密后经过检验存储在链式区块结构中，添加和更新数据时通过共识机制实现，并利用密码学方法来确保数据传输和安全访问，利用可编译智能合约来编程和操作数据，是一种全新的分布式数据架构。区块链技术在理论研究和实际应用中，具有以下几个特点。

信息不可篡改，安全程度高。在区块链中，每个节点之间每时每刻都在进行信息交互，某一个节点发生的每一次记录都会同步到链上的所有节点中。在发生系统交易的同时，区块链通过加盖时间戳的方式使当前的记录唯一且加密，使该时刻的交易无法修改，经过算法验证并添加至区块链的信息会永久记录在链上，除非同时篡改系统半数以上的节点，否则单个节点的修改是无效的。区块链采用非对称加密形式传输，极大地提高了篡改的难度和成本，使区块链拥有极高的安全性和可靠性。

采用分布式结构，无须第三方认证。区块链采用的是Proof of work机制，记录哈希散列及一系列由程序编码具有特定长度的数字和无序排列的字符串，可以保证整个系统所记录的所有数据不会被篡改，这样所有的历史操作就可以唯一且真实的以数据的形式保存在网络系统中。整个网络系统采用分布式的结构，没有中心化的管理机构，无须耗费繁复的流程之苦，也就免去了对第三方的依赖。

系统高度透明，信息追根溯源。区块链系统的数据记录在全网范围内公开，数据库的更新改动操作在权限规定范围内也是公开的，由于区块链系统使用开源的程序、公开的规则和高参与度，区块链数据记录和运行可以被全网用户查询。在区块链系统中等级的每一个产品，都可以查询到完整的上游下游供应链，当产品出现安全问题时，可以通过基于区块链的供应链管理系统进行产品安全责任追溯。

2.2航材供应链管理及存在的问题

航材供应链管理是在传统的航材供應链基础上，通过信息技术和科学管理方法对航空器材经由订货、供应、运输、储存、补充供应等环节，最终抵达保障对象而被使用、消耗的整个链条的管理。另外，由于航材保障的特殊性，其供应链应包含由作战消耗需求产生的正向物流及战损维修需求产生的逆向物流。航材供应链的成员包括航材生产商、供应商、维修商、仓库及各场站，航空器材实物在供应链上进行多级传输，并在保障对象的使用过程中不断进行增值过程。航材供应链管理的根本目的在于加强各级保障部门的联系，通过构建畅通的协作渠道，提高航材周转效率，降低呆滞库存比重，保障航材及时、充分、科学地使用。

在航材供应链管理中，需求预测、航材管理和职责规范越发成为重点和难点。首先是需求传递效率低，航材供应链不仅具有航空器材交易和流转的功能，更重要的是以需求侧为牵引，通过对航材供应链物流、信息流的准确掌握，实现航材需求及时满足，提高飞机完整性和可用性。其次，追溯难度大，不同于汽车备件，航空器材的供应保障一般是由航材保障部门进行计划制订、物资采购、储存管理、送修催还等工作，不仅包括市场流通部分，还包括内部流转环节，供应链层级更多，从生产环节一直延伸至装机保障环节。最后，责任划分问题难以解决，在当前中心化的管理模式下，信息的不对等、数据交互困难导致了航材物流过程中三方的责任划分问题难以解决。

2.3区块链技术在航材供应链管理中的应用模式分析

区块链的本质是一种去中心化、去信任化、数据透明且不可篡改的分布式数据库，它依据时间顺序将数据打上时间戳并包成区块，然后以顺序相连的方式组合成区块链，其利用P2P网络结构、智能合约和时间戳记账方式，使其在实时记账功能的基础上具有超越传统数据库的不可篡改属性和可信度，为产品追溯、商品防伪等供应链管理应用情景提供了强大的技术支持。航材供应链具有传统供应链成员相对固定、自上而下等特点，同时也继承了传统供应链信息流通相对封闭、容易造成牛鞭效应等弊端，借助区块链技术实现供应链上下游信息互通，成为航材保障资源精细化的关键一步。

智能合约是一种以计算机程序的方式制定、检验或执行的数据协议，它规定在没有可信第三方的情况下可以进行交易，这些交易可以通过区块链进行追踪且不可篡改。开发人员将利用区块链的可编程特性，将智能合约部署在区块链的各个节点，根据航材供应链管理的交易特性，定义不同场景的交易规则，以智能合约的形式规范各成员的交易方式和访问区块链中数据的权限，不仅可以精简审批步骤，还可以通过公正公开的合约状态显示和不可篡改的分布式账本为后续追责取证提供证据。

3区块链技术在航材保障中的应用场景分析

3.1基于区块链的航材供应链管理信息系统

信息化、智能化是军事装备保障发展的方向，基于区块链的航材供应链管理信息系统为解决当前航材供应链中的信息透明度低、库存管理难等问题提供了新的解决方案。如图1所示，我军航材部门的机构设置层级多，功能性强，包括航材筹措、航材储备、航材供应等多种职能。为便于建立模型，现将采购和存储相关企业和单位简化为航材采购部门、航材仓储部门，系统符合现有航材管理部门的主要职能，并加入航材修理部门，构建基于区块链技术的航材供应链模型，实现航材的精细化管理，有效提高航材保障的及时性、有效性和透明度，减少因缺航材停飞的情况。

基于区块链的航材供应链管理信息系统在共同体区块链的基础上构建。共同体区块链的节点具有相互关联和一定信任度，区块链上的数据可以全部公开，也可以在权限范围内公开，具有一定的去中心化性质。在共同体区块链中，既满足了航材需求信息及时互通的要求，又保证了某些特殊数据的保密性。基于区块链的航材供应链管理信息系统将航材采购部门、航材仓储部门、航材维修部门的航材信息上传于区块链，由于区块链天然具有去中心化、透明、开放和不可篡改等特点，保证了航材信息的及时性和准确性，同时，也有利于指挥员及时掌握航材使用情况，分析判断占场态势，部署下一步工作。

3.2基于区块链的航材智能仓储

智能仓储，是采用RFID、条码技术和语音视频等感知技术对仓储货物进行识别、定位、分拣、计量和监管工作，通过应用BDS（北斗卫星导航系统）高分功能（三高）和北斗功能（四精）为仓储物流活动提供高精度、高可靠性的定位、导航授时服务，通过DAS（服务器直连存储）、NAS（网络连接存储）等数据存储技术为智能仓储提供支持。以仓储为核心的物流系统采用P2P络技术，区块链采用分布式记账机制防止仓储信息数据被篡改。

如图2所示，航材零部件在出厂前，由生产工厂确定唯一的标签，航材信息将自动上传，出厂后运送至所需单位，依托定位系统实时追踪航材零件的物流运输信息。基于区块供应链的航材智能管理系统将航材零部件从出厂、入库到分发、调配都形成完整的信息链，使航材使用部门以及指挥监管部门可以方便地查询到某航材的所在位置、保存情况等信息，整个过程中，各节点通过对等网络进行信息交互，實现了人与物信息实时互通。

3.3基于区块链的航材零部件溯源

当前在我军航材的供应以及使用过程中，时有出现航材信息登记不全、标签丢失等情况，甚至在基层单位中可能出现保管人员专业知识不过硬造成航材零部件保管期间出现仓库温湿度不达标、仓库管理混乱、未按时封装而导致航材使用寿命缩短，甚至未使用先报废等隋况，严重的还可能影响飞行安全，造成不可挽回的损失。因此，航材零部件溯源并且保证信息准确、有效、及时是航材保障中极其重要的一环。

区块链的时间戳功能和可溯源性技术可有效解决物品的溯源问题，利用区块链技术实现航材零部件溯源可以有效解决当前航材信息溯源技术中存在的不少问题。首先是解决航材信息追溯系统安全性低的问题。常见的信息追溯系统采用中心式存储方式，一旦存储中心出现漏洞并受到攻击，信息将被泄露甚至被篡改，会对我军装备保障造成不可挽回的损失。其次，解决供应链各环节信息不共享的问题。目前传统的航材供应链涉及的部门多、系统多、航材保障人员能力参差不齐，存在信息传递不够顺畅、数据库信息更新不及时的问题，极易造成库存积压和航材缺件的情况。通过基于区块供应链的航材智能管理系统，可以及时、准确、动态地展示航材在供应链上的流通情况，信息在一定范围内公开透明，帮助各部门理顺航材供应保障情况。最后，解决航材运输和保存过程中的“盲区”。当前，世界新军事革命加速发展，在传统作战方式的基础上正在涌现越来越多的新型作战方式，这也意味着未来装备被保障信息化水平提出了更高的要求。目前，我军许多单位对于航材仓储环境、航材物流运输的数据统计还处于人工登记造册等方式，既不利于掌握航材使用情况，也不利于发生问题后的事故追责。

3.4基于区块链的航材全寿命周期管理

航材全寿命周期管理是装备全寿命周期管理的一个重要分支。航材零部件从研制生产、交付使用、故障维修到退役报废需要对全寿命周期包括设计生产、性能测试、使用状态等大量信息进行记录备案，目前，通常用纸质或者电子文档作为储存媒介，传统存储方式存在难以保存、易被篡改、交接困难、缺乏监督等问题。在航材管理中引入区块链技术，让上级主管部门、航材管理部门、航材使用部门，甚至研发厂家、修理工厂都参与到航材性能状态的更新和维护中来，构建一个不可篡改、全链监督、管理可控的全寿命周期管理系统，保证信息安全性、便利性和可信度。

4总结展望

区块链技术作为一种新兴的技术手段，在供应链管理领域已具有一定量的实现案例，将其引入航材保障中，可以为航材供应链管理中管理信息系统功能完善、智能仓储、产品溯源以及全寿命周期管理等方面提供可信依据，为航材保障能力的进一步提升提供新的解决方案。下一步将区块链技术与当前的航材保障体系框架进行融合，结合当前网络架构，构建基于区块链的航材供应链管理信息系统，将为航材保障信息化、智能化奠定坚实基础。