基于區(qū)塊鏈技術(shù)的集裝箱智能化運輸研究

文/韓瑜

一、引言

我國的港口集裝箱吞吐量已連續(xù)十四年位居世界第一，集裝箱運輸在我國港口企業(yè)發(fā)展快速，而它潛在優(yōu)勢的發(fā)揮在很大程度上取決于其管理水平，尤其是集裝箱運輸單證及信息的傳遞水平。在集裝箱運輸?shù)倪^程中，港口、貨代、船代、海關(guān)等部門的業(yè)務(wù)活動圍繞著集裝箱的提取、裝卸、驗收、堆存、一關(guān)三檢等活動進行，這是一個非常復(fù)雜的過程，伴隨著眾多的信息、單證的處理。而最開始集裝箱貨運單證業(yè)務(wù)使用的是傳統(tǒng)的紙質(zhì)單據(jù)，這些種類繁多的紙質(zhì)單證使整個運輸流程不但效率極低而且出錯率很高，使相關(guān)機構(gòu)和企業(yè)產(chǎn)生了極高的時間成本和人力成本。

二、集裝箱運輸信息化

（一 ）EDI系統(tǒng)在集裝箱運輸中的應(yīng)用

電子數(shù)據(jù)交換（EDI）技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種局面，用電子單證取代紙面單證，實現(xiàn)了“無紙貿(mào)易”，減少資源浪費的同時提高了集裝箱運輸效率。

1.EDI系統(tǒng)優(yōu)勢

EDI系統(tǒng)的應(yīng)用使外貿(mào)單證電子化，具體優(yōu)勢表現(xiàn)在以下三個方面：（1）避免一個單證要重復(fù)填寫多份，并且使處于運輸途中的貨物所有權(quán)快速、準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移，解決貨到而提單未到的現(xiàn)象。（2）一方面，船公司可以通過EDI系統(tǒng)隨時查看相關(guān)電子單證，以防貨主篡改；另一方面，貨主和收貨人可以全程監(jiān)視貨物的狀態(tài)，以防貨物發(fā)生意外。（3）提高“一關(guān)三檢”部門的工作效率，加快貨物的通關(guān)速度，節(jié)省時間成本和人力成本。可以說EDI技術(shù)開創(chuàng)了一個無紙報關(guān)、無紙貿(mào)易的時代。

2.EDI系統(tǒng)工作流程

EDI系統(tǒng)具體的工作流程可以劃分為三個部分：（1）文件標(biāo)準(zhǔn)化：用戶首先把紙質(zhì)文件上傳本地計算機系統(tǒng)，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式。（2）文件傳輸：用戶將標(biāo)準(zhǔn)化了的文件上傳至EDI系統(tǒng)，系統(tǒng)將文件傳輸給收件人。（3）文件的接收和自動處理：收件人計算機收到文件后，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)化成自己所使用的文件標(biāo)準(zhǔn)格式。

3.EDI系統(tǒng)存在的問題

由EDI系統(tǒng)的工作流程可知，系統(tǒng)中的各用戶接收的、提取的數(shù)據(jù)信息都必須要經(jīng)過EDI網(wǎng)絡(luò)中心進行分析、匯總、統(tǒng)計。這不但造成傳輸效率低下也更容易出現(xiàn)信息在EDI中心存在誤差或者被篡改的問題。另外，EDI系統(tǒng)中心化的運行方式存在很大的安全隱患，一旦這個網(wǎng)絡(luò)中心出現(xiàn)故障，那么整個系統(tǒng)都將受到影響，丟失的數(shù)據(jù)也不可逆。

（二 ）區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)

作為比特幣底層技術(shù)的區(qū)塊鏈技術(shù)，由于具有去中心化、安全透明、智能合約和可驗證性的特征而在集裝箱運輸領(lǐng)域也備受關(guān)注。早在2015年，以色列的初創(chuàng)企業(yè)Wave就開始嘗試運用區(qū)塊鏈技術(shù)解決EDI數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一和缺乏信任的問題；2016年10月份世界最大的集裝箱運輸公司馬士基與哥本哈根信息技術(shù)大學(xué)的區(qū)塊鏈專家一起驗證了區(qū)塊鏈替代傳統(tǒng)提單的可行性；2017年8月，商船三井、日本郵船以及川崎汽船等14家日本企業(yè)成立了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的貿(mào)易數(shù)據(jù)共享平臺企業(yè)聯(lián)盟等?？梢?，區(qū)塊鏈技術(shù)在集裝箱運輸領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。

三、基于AHP法的系統(tǒng)比選

為了定量地對兩個技術(shù)在集裝箱運輸信息系統(tǒng)中的應(yīng)用情況進行比較，本文根據(jù)層次分析法（AHP）的基本原理建立集裝箱運輸信息系統(tǒng)方案綜合評判指標(biāo)體系（如圖1所示），選取了對集裝箱運輸信息系統(tǒng)來說最為重要的三個評判指標(biāo)：安全性、公信力和效率性，確定評判指標(biāo)體系的合理權(quán)重向量，并通過一致性檢驗。

根據(jù)前兩步的計算，得出方案比選的權(quán)重（如表1所示）。

圖1 綜合評判指標(biāo)體系層次框架圖

表1 方案總排序表

根據(jù)排序結(jié)果可知方案2優(yōu)于方案1，區(qū)塊鏈技術(shù)由于安全性高、公信力強和效率高，更適用于集裝箱運輸領(lǐng)域。

四、區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用

（一 ）區(qū)塊鏈技術(shù)的特點

1.公信力

區(qū)塊鏈最大的貢獻就是，它的共識機制在去中心化的思想上解決了節(jié)點間互相信任的問題。共識機制是通過對所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點制定統(tǒng)一的共識方式，來確定信息是否有效，防止篡改，這樣就降低了信息的信任風(fēng)險，使所有節(jié)點達到一種較為平衡的狀態(tài)。

2.安全性

區(qū)塊鏈采用分布式數(shù)據(jù)存儲，每個單獨的節(jié)點都保存著區(qū)塊鏈的全部數(shù)據(jù)信息，單一節(jié)點的數(shù)據(jù)損毀、丟失不會影響整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的完整性，也就無法實現(xiàn)單一節(jié)點對數(shù)據(jù)的隨意操縱，為數(shù)據(jù)安全提供了保障。

3.高效率

區(qū)塊鏈采用的是去中心的點對點傳輸網(wǎng)絡(luò)，任意節(jié)點之間可以直接進行數(shù)據(jù)交互，不需要其他多余機構(gòu)的介入，能夠有效地降低運營成本、提升運行效率。

（二 ）區(qū)塊鏈技術(shù)在集裝箱運輸中的應(yīng)用

1.追溯信息

EDI系統(tǒng)只是將集裝箱運輸過程中涉及到的信息收集起來，做分類整理再發(fā)送出去，儲存的信息也可以隨時查看，但這些信息并沒有很強的時間序列性，這對于信息的追溯是很不方便的。而區(qū)塊鏈技術(shù)是將一段時間內(nèi)生成的信息打包成一個區(qū)塊，蓋上時間戳，與上一個區(qū)塊銜接在一起，形成一個不可篡改、不可偽造的數(shù)據(jù)庫。這個結(jié)構(gòu)提供了一個數(shù)據(jù)庫的完整歷史，每一條信息數(shù)據(jù)都可以追本溯源，一條一條沿著時間線進行驗證。這不但可以有效監(jiān)管集裝箱貨物在整個運輸過程中的流向和狀態(tài)，一旦發(fā)生問題，也可以清楚地界定各方應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任，提高理賠處理效率。

2.傳輸隱私性信息

由于在EDI系統(tǒng)中沒有密碼學(xué)的保護，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中心的信息是完全共享的，這就使一些具有隱私性信息的傳輸變得十分困難。而區(qū)塊鏈技術(shù)因為使用非對稱加密算法，那些不方便共享的數(shù)據(jù)就可以通過加密的方式共享出去，比如為了防止提貨單被不相關(guān)的人獲取而冒領(lǐng)貨物，船公司就可以用收貨人的公鑰加密提貨單發(fā)送給收貨人，收貨人收到后用自己的私鑰解密即可。這使得用戶可以更加放心地傳輸信息，也方便保護海關(guān)等政府部門的機密文件不致泄露。

3.優(yōu)化運輸流程

區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的智能合約技術(shù)可以主動計劃集裝箱運輸路線和日程安排，還能夠通過分析以往集裝箱運輸過程，不斷優(yōu)化運輸路線和日程設(shè)計。另外，由于在區(qū)塊鏈上每個節(jié)點都儲存了全部的信息，獲取信息十分方便，信息也更加透明與可信，因此，可以使船公司直接和對接人聯(lián)系，進一步簡化集裝箱運輸流程，以下是以集裝箱出口貨運業(yè)務(wù)為例進行的兩個系統(tǒng)的比較分析（如圖2、圖3所示）。

圖2 EDI系統(tǒng)集裝箱出口貨運業(yè)務(wù)流程

注：

（1）貨主與貨代建立貨運代理關(guān)系。

（2）貨代填寫托運單證，及時訂艙。

（3）訂艙后，貨代將“配艙回單”轉(zhuǎn)交貨主。

（4）貨代申請用箱，取得設(shè)備交接單后，到港口碼頭提取空箱至裝箱點裝箱，制作裝箱單。

（5）貨代辦理報關(guān)或轉(zhuǎn)關(guān)手續(xù)，將相關(guān)單證發(fā)給裝運港海關(guān)。

（6）海關(guān)審核通過后，在場站收據(jù)上簽字。

（7）貨代將辦妥手續(xù)后的單證發(fā)送給港口碼頭。

（8）碼頭進行裝船理箱，并將場站收據(jù)發(fā)給貨代。

（9）貨代將有碼頭堆場簽字的場站收據(jù)發(fā)給船公司。

（10）船公司將海運提單發(fā)給貨代。

（11）貨代將海運提單發(fā)給目的港貨代。

（12）目的港貨代將海運提單給船公司。

（13）船公司將提貨單給目的港貨代。

圖3 區(qū)塊鏈技術(shù)集裝箱出口貨運業(yè)務(wù)流程

注：

（1）發(fā)貨人向船公司租船訂艙，將集裝箱貨物托運單上傳系統(tǒng)。

（2）船公司根據(jù)船期及倉位情況編制集裝箱貨物預(yù)配清單，并上傳系統(tǒng)。

（3）碼頭堆場根據(jù)集裝箱預(yù)配清單及集裝箱船的靠港時間編制集裝箱進場作業(yè)計劃，并將集裝箱空箱發(fā)放憑證發(fā)送給發(fā)貨人。

（4）發(fā)貨人辦理報關(guān)或轉(zhuǎn)關(guān)手續(xù)，上傳相關(guān)單證。

（5）發(fā)貨人提空箱至裝箱點裝箱，填制裝箱單并上傳系統(tǒng)。在海關(guān)監(jiān)管下施封，根據(jù)進場時間將出口重箱送入碼頭。

（6）海關(guān)審核通過后在電子單證上簽字并上傳系統(tǒng)，準(zhǔn)予出口。

（7）碼頭進行裝船理箱，并上傳相關(guān)單證。

（8）船公司將提貨單發(fā)送給收貨人。

五、總結(jié)

目前，區(qū)塊鏈技術(shù)在集裝箱運輸領(lǐng)域已經(jīng)開始逐步應(yīng)用，但由于區(qū)塊鏈現(xiàn)在還處于發(fā)展初期，在兩者的實際結(jié)合中還需注意以下四點問題：一是由于區(qū)塊鏈上每個節(jié)點都要保存完整的交易數(shù)據(jù)，易導(dǎo)致各節(jié)點信息化建設(shè)成本的增加；二是每個信息塊的生成需要十分鐘，代表信息確認(rèn)時間為十分鐘，這對于整個系統(tǒng)來說是十分耗時的；三是密碼學(xué)的隱私保護機制可能會導(dǎo)致信息透明僅存在于交易雙方，應(yīng)考慮如何解決同一業(yè)務(wù)鏈條上的各方的信息都透明；四是由于集裝箱運輸通常涉及海關(guān)、檢驗、海事等國家主權(quán)機構(gòu)，難以實現(xiàn)去中心化，因此可以進一步研究去中心化和中心化組合的技術(shù)方案。

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