区块链技术赋能煤炭企业智慧物流平台建设的机理研究

笪如军

(华电煤业集团有限公司，北京市西城区，100032)

1 区块链技术特点与基础架构

1.1 区块链技术特点

所谓的区块链技术，即由众多参与主体一起完成建设维护工作的分布式数据库管理系统。数据结构上，区块链技术主要使用的是链式架构来对关键数据信息进行保存，而在其底层，则通过密码学中的多种密码方法对已保存的数据进行加密从而保证其传输安全，数据也是通过相对应的共识机制进行生成、保存和更新，从而做到所有数据的共同保存和防篡改[2]。区块链有如下几个特点。

(1)分布式存储。分布式存储是将信息数据进行广泛存储，而不是像以往信息存储方式一样将信息以个体为单位存在数据中心。通过这种存储方式能够使得数据资源价值最大化，网络存储体系中的各个节点能够同步保存数据，各个节点中存储的数据信息都能够被授权实时跟踪查看，提高信息数据的可获取性以及可信度[3]。

(2)多方保障。在区块链网络系统中，数据信息的输入并非由单个节点确定，而要通过网络系统中每个节点均有机会参加的特殊的共识机制来确认数据信息，数据信息也只能经过某个节点的共同认证之后，方可载入区块[4]。

(3)防篡改。区块链体系上所保存的信息不可以被删除或修改，由于其链型的结构，各个区块相互之间联系相当密切，一旦发生相应的删除或修改，则需要对其链上已有的区块都加以修改，这需要耗费相当大的精力和费用，且难以使每个节点都接受这个删除或修改行为，大大增加了修改时间和困难[5]。区块链的基本数据结构为具有时间戳的单块链式结构，这使数据具备了时序特性，更易于被验证和跟踪。

(4)智能合约。区块链技术的智能合约是一段代码，这些代码提前部署固定在区块链上，达到事先约定好的协议之后，系统自动执行合约，取代了传统合同的签署流程，规避了滞后效益，且合约内容公开透明、内容无法修改，能够实现系统中合约的智能化运行[6]。

1.2 区块链基础架构

区块链的基础架构根据功能不同可以分为3级6层，分别是数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。

2 煤炭企业智慧物流平台建设

2.1 智慧物流平台功能分析

在国家积极推动煤炭供给侧结构性改革、推进数字技术与企业融合发展的背景下，智慧物流平台得到快速发展。同时，在智慧矿山建设的框架下，为解决传统煤炭企业物资供应主体分散、信息更新慢以及库存沉积严重等问题，各大煤炭企业积极开展智慧物流平台布局工作，持续深化智慧物流平台建设框架，不断夯实经营管控的智能化建设基础[7]，其中智能物流系统的建设是提高煤炭企业物资采购效率与效益的重要路径。

为了减少脱硝系统逃逸氨对锅炉设备的结垢、堵塞、腐蚀影响和对大气环境的危害，环保部门和环保规范都制定了氨逃逸限定值，本项目是8mg/Nm3。显然，氨逃逸限定值越低，则能够达到的脱硝效率越低。

煤炭企业智慧物流平台系统的功能设计主要采用B2B平台结构，并根据煤炭行业长年累积的物料采购管理经验，形成与实际生产服务深度契合的煤矿物料采购管理第三方服务网络平台[8]。平台系统包括采购、合同追踪、交易平台等功能，满足现代化大型煤炭集团物资采购管理需要。煤炭企业智慧物流功能架构如图1所示。

图1 煤炭企业智慧物流功能架构

煤炭企业智慧物流功能架构主要分为六大模块，分别是交易参数设置模块、主数据平台模块、采购需求管理模块、合同跟踪模块、电子招投标模块与平台交易模块。其中，领导层与平台管理者将根据实际的平台交易模式和煤炭企业自身的运营情况设置招标、询价、竞价及网上超市交易参数，并提供或接入企业主数据平台，结合供应商管理和物料编码管理等主数据，辅助业务流程持续运转。此外，结合煤炭企业在日常经营管理中涉及产品管理和排产计划管理等的采购需求管理模块，包含招标代理机构管理和招标方管理等的电子招投标模块与涵盖订单、物流、发货等过程的合同跟踪模块，合力为煤炭企业日常物资的运营管理与平台交易提供保障。智慧物流平台提供第三方交易平台接口与集团企业内部外网数据交互，不仅为煤炭企业决策提供辅助，也为智慧物流的集团化管控创造了条件。

2.2 智慧物流平台技术架构

智慧物流平台建设使用远程过程调用(RMI)技术，可以实现层与层间服务与数据资源的快捷调度；运用Mycat信息技术，即开源的分布式数据库系统，进行同、异步混合处理，以适应大数据处理量和对复杂性异构的服务要求；运用Redis缓存信息技术以及Hadoop分布式计算平台部署资源等，实现系统对运算性能的需求[8]。将供应商的信息管理、订货信息管理等共性业务下沉至中台，提供前台使用的共享服务支持等。智慧物流平台技术架构如图2所示。

图2 智慧物流平台技术架构

智慧物流平台的技术框架以客户为中心，可大体分为前台、业务服务与基础服务组成的中台、支付平台和以私有云平台与数据源组成的后台。私有云平台提供资源集群服务与运营保障服务，结合煤炭企业自身数据源为煤炭企业智慧物流平台运营提供专业化支持与有力保障，管控风险的同时实现为整个煤炭企业日常运行赋能。智慧物流平台中的中台服务涵盖供应商管理、需求管理中心等业务服务与权限服务、消息服务等基础服务内容，成熟的流程设置与完善的部门管理为前台业务开展与迭代创新提供帮助。其与支付平台通过网络接口实现与企业内容系统、外部商场、支付渠道以及税务系统的互联互通，完善服务系统功能，充分调用平台外部信息辅助业务运行。中台、支付平台、后台的构建与完善为智慧物流平台的前台运营创造良好条件，实现供应商、采购单位、平台运营顺利通过Web端、微信端与App端进行业务操作。

3 区块链技术赋能智慧物流平台建设机理分析

现阶段煤炭企业物流系统在不断发展中遇到一些瓶颈，而区块链技术能够为物流系统提供高效解决方案。基于区块链技术对煤炭企业物流系统运行的架构、流程、数据存储、共享机制与计算等进行再设计。例如，传统物流系统中存在的信息存储过度中心化的问题，而区块链技术的一大特征——分布式存储，便能够有效解决此问题。利用区块链分布式存储的特点，可以有效防止传统物流信息存储过度集中；对于加密信息的签名和验证方式可以采用无证书签名方案，这种方法可以确保数据信息源头的可追溯性，解决了传统物流信息溯源难的问题，降低了溯源成本，并且有利于供应链商的动态监督与管理[9]。区块链技术的另一大特征——智能合约，能够显著提升物流交易的效度和信度。此外，智慧物流平台中主数据信息全程可追溯的特征也有利于提高整个系统中利益相关者对有关信息的监督与审计，提高监管效率。

3.1 赋能数据安全管理

在煤炭智慧物流平台体系中，各个参与主体、各种物资以及各个环节的信息数据严格按照区块链的格式输入并进行分布式存储，在数据传输过程中，通过加密技术保障信息的安全。

数据层是煤炭物流系统中的基础层级，职能主要是收集数据信息并进行初步数据处理。而区块链中数据层的主要信息内容包括煤炭物料需求信息、仓储信息、销售信息、定价信息等。采用了区块链信息技术后的企业数据并不是全部进行共同储存，而是按照服务类别在各个私有链上进行了分布式存储。在煤炭企业物流供应系统中的某条服务私有链上，企业物流供应链上的主体主要按照各自职责范围和所具备的权限对数据信息校对核实，确保数据信息准确。待有关主体进行信息处理之后，系统自动根据时间加盖时间戳，从而提供该项服务全部实现的重要证据，提升数据信息安全性[10]。而区块链的独立性又保证了在某一节点的信息可以自行封存，而不至于因为和其他节点交错而造成信息混乱。

另外，区块链共识机制以及非对称加密算法使其更加可靠。尽管煤炭企业物流供应链上的各主体都能查询物资、运输、融资等数据，但由于非对称加密使得各主体无法进行数据修改，从而充分保障了数据信息的安全性。当供应链上一方试图调整或删除原始数据时，系统就会同时向所有节点提出修改请求，只有51%或以上的节点同意时方可实施，从而减少了数据伪造的可能性。

3.2 赋能物资供需的高效匹配

区块链的去中心化分布式形式能够让供应链各方主体直接进行点对点交流，而不是通过某个专门的中间机构实现沟通，从而减少了复杂的信息传输层级，让物资供应链上下游之间信息传输更加便捷，物资供应可以精确对接企业的生产需要[11]。

另外，区块链技术有助于克服传统物流信息化平台建设中容易产生的“数据孤岛”和“牛鞭效应”，消除信息扭曲、需求数据变异放大等现象，最终实现物资供给与需求高效匹配。由图1可知，信息从物资需求的提出，到询价交易、招投标管理、订单管理、配送管理、出入库、验收、支付以及金融等环节都要进行核对和区块链上链存证，而物资经过的各个环节均在区块链上显示，借助区块链上信息实时共享，协同可视化运行模式，赋能物资需求和供给的高效匹配[12]。

3.3 赋能物资精准溯源

为了保障煤炭企业生产任务的高质量完成，物资的质量安全至关重要，而精准溯源对于物资质量的保障发挥重要作用。因为传统物流信息系统集成度差、数据隔离繁杂，难以对不良商品实现溯源和高效召回。可追溯性也是区块链的关键特征之一，与煤炭企业物资供应的质量控制要求一致。通过区块链的物流信息系统数据将无法进行修改，而供应商的所有物流活动记录将被永远保存。物资原料在何处购买，半成品和成品在何处制造、加工和包装，由哪些企业承运，由何物流中心配送，配送到达的库房、制造基地和作业场所等，物流中产生的各种数据都被企业即时掌握，所需物料能够被精确跟踪，问题物料也可被企业迅速识别并准确查找来源，从源头加强了供应链管理，确保了煤矿企业物资供应的安全可控性。

3.4 赋能合约科学管理

使用区块链技术构建智能物流平台的煤炭企业，关键是合约层中的智能合约技术[13]。智能合约能够被认作自主履行的电子契约，其具有智慧的原因即在触及约定条款时会自主履行条款，不需要人工操作。智能合同系统也可触发预先约定好的任何条件。智能合约其实是对一段代码进行编程，合约所包含的内容可以是某个数值、某种状态，比如某特定协议包括的时间、动作或者资金数量等。通过区块数据层对合约内容进行存储，识别出触发合约相应的数据节点，继而自动执行交易[10]。在这种情况下，区块链充当着智能合约的保险柜，是合约执行的理想平台。

在订单流程中，基于区块链技术，智慧物流平台通过代码的形式将煤炭的品种、价格以及库存数量等信息储存到智能合约中，并且设定相应的合约生成条件。进行交易时，客户的订单信息中如果符合条件代码，系统将会按照订单信息自动完成相应的合约匹配与签署，同时平台在进行资金交易时可以不受地理位置和时间的限制。

在运输流程中，智慧物流信息平台一方面将采购配备好的产品信息输入智能合约中，包括产品种类、数量等；另一方面，平台将物流企业的运输线路、配送装备以及成本等信息输入智能合约中。在信息平台的基础上，合约信息经过智能化运算，自动为平台规划出相对应的物流运输方式。除此之外，在物流配送过程中还可以即时记账，从而保证公司的财务数据与业务数据保持一致。

3.5 赋能监督与审计效率提升

在区块链中，其应用层为供应链的大量应用场景提供技术支撑。应用层不仅为供应链各节点成员提供平台进行信息交互，而且提供了许多物流供应链管理上的业务服务[14]。区块链的应用层包含了煤炭企业智慧物流平台操作流程中通过该技术实现的各种应用场景。该流程主要包括交易前的资金结算支付、订单查询，交易过程中合同的签订以及交易后的资源安排、整个流程的账务处置等。通过区块链的应用层，智慧物流平台交易的整个流程实现公开化、透明化。因此，交易过程中涉及的上下游企业可以对整个流程中的信息进行实时查询、获取以及监督。除此之外，在业务流程进行过程中，完整的账务信息可以及时提供给平台的相关利益方，并且保证了信息的真实可靠，这将极大地赋能物资采购的全程监督与审计，在降低人工成本的同时大幅提高效率。

4 区块链与煤炭企业智慧物流平台建设的耦合机制

区块链既是一种技术也是一种新设计理念、新应用模式、新组织形式。煤炭企业智慧物流平台可利用区块链的智能化、自动化特征，对煤炭企业物流中的不同信息数据进行有效处理[15]。

区块链分布账本、共识机制、非对称加密、时间戳等技术特性，形成了区块链去中心化、信息对称、防伪防篡改、永久储存数据、自动化履约等优势，将其引入煤炭企业智慧物流平台建设体系中，将从数据安全管理、物资供需精准匹配、物资供应精准溯源、物流系统各种合约的智能化处理以及全流程的监督与审计5个主要方面赋能煤炭企业智慧物流平台的建设，提升现代煤炭企业智慧物流平台的功能与效用，为集团公司的物资管控职能提供现代物资技术的有力支撑，进一步促进煤炭企业数字化转型与管理变革。

为了更好揭示区块链技术赋能煤炭企业智慧物流平台建设的内在逻辑，笔者给出了区块链与煤炭企业智慧物流平台建设的耦合机理，如图3所示。

图3 区块链与煤炭物流管理耦合机理

5 结论

(1)分析了区块链技术及其核心优势，简述了现代煤炭企业智慧物流平台建设功能与技术架构，在此基础上解析了区块链技术如何在煤炭企业智慧物流平台建设中发挥重要作用，通过技术赋能提高物流系统运作效率。

(2)从5个主要方面给出了区块链赋能煤炭企业智慧物流平台建设的耦合机理，从而更加结构化地揭示了二者之间的内在关联特征，为未来的智能矿山建设提供理论借鉴与参考。

(3)在未来的研究中，可进一步就区块链技术如何为煤炭企业物流与供应链金融系统的发展赋能进行探索，揭示其内在机理，为煤炭企业智慧物流平台的优化升级提供分析基础。此外，应当意识到，单纯依靠前沿技术的系统化应用无法彻底推进煤炭企业现代物流结构的深刻变革，还应将煤炭企业现代物流运作体系优化，煤炭行业物资供应平台商业生态再造与人工智能、大数据、物联网、5G等先进技术深度融合，才是未来的发展之道，也是有待下一步深入研究的内容。