基于区块链的航材保障架构设计

2021-09-23邵帅崔崇立

数字技术与应用 2021年8期

邵帅崔崇立

(空军勤务学院,江苏徐州 221005)

0 引言

近年来,航材供应链作为航材供应保障的重点,存在管理分散、信息及交互不及时、应急反应效率低等问题,为此,国内外学者从各个方面对航材供应保障展开了大量研究,Ghobbar[1]、Regattier[2]、Synteots[3]、张永莉[4]等通过分析出需求分界线对航材需求进行预测的方法。董健康[5]、丁晓妮[6]等对射频识别技术在航材维修、管理中的应用进行研究,开发出了航材管理信息系统及客户端应用程序。由于研究对象的区别,这些研究都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考虑。

1 研究现状及需求分析

1.1 区块链技术军事化应用研究现状

与其他军事领域相比,区块链技术在装备与后勤的研究一直处于领先地位。依托区块链技术可以实现装备物资数量、质量、分配、位置的全部实时监控,有效提高调配速度、信息安全和全链路感知,有效降低管理成本。美国于2015年发布的一份报告指出,区块链技术可以有效弥补当前美军后装保障体系中的弱点和漏洞,特别是在亚太地区。2018年DLA(美国国防后勤局)开展了一项针对区块链技术在快速增员能力和人员、装备的调度效率方面的应用研究。

在武器系统和军事装备制造领域,美军认为区块链可以实现对单个零部件的全程溯源,保证都有军事装备的零部件和子系统处于可控范围,作战数据真实可信,确保满足美军作战需求。另外,通过区块链技术实现装备从采购、生产、物流、供应和维修环节的全流程管理,同时通过将底层合约的智能化,对原材料和物流进行跟踪管理,确保全供应链本土化、安全可靠,没有敌对国家参与。

近年来,北约和韩国都在进行区块链在装备后勤领域的应用开发,目的是借助区块链技术的去中心化、不可篡改、可追溯等特点,跟踪装备物资从招投标到生产、交付的过程,为军事装备管理构建一个更加公开透明的平台,同时将涉密资料一并由区块链技术进行管理,据称Maersk和BlockFreight两家公司正在为北约开发后勤区块链系统。

1.2 基于区块链的航材保障需求分析

区块链技术的本质是一种去中心化的分布式数据库,将数据根据先后顺序打上标签,生成区块并成为下一区块的组成部分,由此首尾相连形成区块链。其独特的记账方式极大地提高了普通数据库的安全性和稳定性,使篡改难度提升至前所未有的水平,同时,它还利用可编辑智能合约实现了去信任化,打破了传统行业数据存储的边界,提高了透明度和数据真实性。

航材保障是指包括航材筹措、存储、供应、管理和维修等环节在内,保障飞机(直升飞机)飞行和维修所需航空器材的专业工作[7]。其中,航材筹措和航材维修环节中,涉及到的航材供应商、维修厂与航材保障单位相互之间不存在隶属关系,而由于货物(航材)属于关键装备物资,易滋生腐败和造假等问题。因此,在航材保障关键环节中引入区块链技术,有利于提高航材保障效率,加强供应链管理。

2 模型架构设计

2.1 职能设计

本系统中,每个参与实体都有特定的角色、关联关系和与智能合约之间的联动,各组成部分及其功能如下：

(1)航材供应商。航材供应商即为航材保障和使用单位提供航材零部件的生产厂商,一般包括2～3级供应商,同一类型航材往往从一个或几个航材供应商处通过签订购买合同后交付的形式获得,获得途径一般分为随机备件、初始备件和零星订货备件,由于随机数量较少且保障环节较为清晰简单,故此处仅考虑初始备件和零星订货情况。在本系统中,各供应商之间存在竞争关系,航材订购合同和交易情况涉及商业秘密,因此,两供应商分别在两个通道内进行交易。(2)维修厂。维修部门是指对故障航材或疑似问题航材进行检测和维修的部门,一部分由航材保障单位的修理厂构成,另一部分由其他具有航材维修资质的企业承担。维修部门将保障单位送修的器材维修完毕,经检验合格后,返回航材仓库,重新进入航材流转周期。一般情况下,具备某一种类航材维修资质的航材维修部门数量较少,为保护航材保障部门的商业利益,设计不同维修部门使用不同的通道进行交易。(3)航材仓库。航材仓库是航材存储和供应的重要组成部分,作为航材供应链中的“蓄水池”,经过上级领导部门与航材供应商线下签订订购合同,供应商将分批次交付到航材仓库,当保障单位提出需求时,航材仓库将储存的航材调拨到保障单位。除此之外,航材仓库还负责接收维修部门修返的航材零部件。(4)保障单位。保障单位是连接航材仓库和保障对象的桥梁,既向上筹措航材,又保管部分航材,担负着向保障对象供应航材的功能。当有航材维修需求时,由保障单位向维修部门提交送修申请,及时送修,并将航材故障信息一并反馈给维修部们。(5)保障对象。保障对象是航材供应链的末端用户,从保障单位请领航材,并将换下的故障航材交还给保障单位。一般保障对象和一个保障单位对应。(6)监管机构。监管机构是航材供应链的核心组成部分,一般由航材仓库和保障单位的上级领导部门担任。其掌握航材供应链全部交易和航材流转信息,负责航材供应链管理全流程全周期的监控和协调工作。

2.2 组织结构设计

航材供应链包含层级繁多,包含的供应商、维修部门、监管机构、航材仓库、保障单位和保障对象数量庞大,上下游交易频繁、手续复杂,本系统为模型系统,将航材供应链抽象为6个部门共8个单位。本文构建了6条通道,每个通道都可以看作是由orderer节点划分的私有广播通道,各通道账本独立维护,智能合约独立运行。设计多通道可以有效地隔离不同通道的交易信息,使通道以外的用户无法访问和修改通道上的数据,确保数据的私密性。

如图1所示,在本模型系统中,共有6个部门加入节点在区块链网络中,每个节点按照共识服务将指定的信息上传到区块链账本中,并根据航材供应链中的供需关系完成交易。假设A、B之间和C、D之间存在竞争关系,因此他们需要将航材交易信息通过不同的通道上传至账本。与航材供应商和维修部门达成合作关系后,航材仓库作为航材接收方,同时订阅交付通道和维修通道的信息。流转通道为航材供应商履行订货合同分批次交付航材后,航材在仓库、保障单位、保障对象间进行流转的通道,借助区块链实时、准确的航材流转数据缩短各部门之间航材申请和协调调拨的间隔时间,打破信息孤岛,实现航材全流程追踪的功能。

图1 基于区块链的航材保障组织结构设计图Fig.1 Blockchain-based aviation material support organization structure design diagram

3 功能分析

(1)在航材管理平台中注入区块链技术,可以有效提升航材管理平台的追溯能力。利用区块链的不可篡改特性并通过数字签名机制,对航空器材进行追踪管理,对于所有流通环节的参与方,所有航材流转数据都会被完整地记录在区块链网络中,并且所有参与方的账本都是完全相同的,因此数据可以永久存储在区块链网络中且篡改行为极难实现,从而避免了扯皮现象的发生。(2)所有航材流转信息通过区块链技术实现全程实时交互,避免繁琐的线下对接和对账流程。区块链数据具有非中心化或若中心化的特点,在整个航材流转的过程中,所有的参与方均参与维护区块链账本,并且能在授权范围内查看与自己相关的供应链上的信息,从而打破信息孤岛,增强成员间的信息交互速度,从数据管理和运用的角度,有助于提升航材保障效率。(3)促进保障环节流程化、规范化,实现对供应商、维修厂、各级航材保障单位的监控和评价。在航材保障过程中,航材保障部门与航材供应厂商、维修厂家经常进行合作,但在进行合作伙伴选择时经常要考虑许多因素,通过智能合约对各部门行为进行记录,多维度合理评估供应链行为,可以对供应商信誉度、航材生产质量、产品维修技术进行评估,作为评价指标之一。