基于區(qū)塊鏈的服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源研究

王璽瑞 陶然

摘要：目前服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造過程中存在參與主體眾多且分散、很難建立起服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造各方的信任關(guān)系等問題。針對這些問題，本文對服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造業(yè)務(wù)場景進行調(diào)研，分析并總結(jié)其業(yè)務(wù)流程，提出一種將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造領(lǐng)域的方法，并結(jié)合區(qū)塊鏈去中心化、集體維護、共識信任等特點，構(gòu)建基于區(qū)塊鏈的服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源系統(tǒng)，實現(xiàn)服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造各環(huán)節(jié)信息記錄防篡改、可追溯，在去中心化的環(huán)境下，解決服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造的信任問題。本文所展示的將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源的方法有助于促進服裝產(chǎn)業(yè)溯源領(lǐng)域的發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 區(qū)塊鏈; 共識信任; 服裝產(chǎn)業(yè)溯源

【Abstract】 At present， there are many scattered participants in the collaborative manufacturing process of clothing industry， and it is difficult to establish the trust relationship between all parties of collaborative manufacturing of clothing industry.To solve these problems， this paper investigates the collaborative manufacturing business scenario of garment industry， analyzes and summarizes its business process， and proposes a method of applying blockchain technology to the collaborative manufacturing field of garment industry.Combined with the characteristics of blockchain decentralization， collective maintenance， consensus trust and so on， this paper constructs a garment industry collaborative manufacturing traceability system based on block chain， which realizes the tamper proof and traceability of information records in each link of garment industry collaborative manufacturing， and solves the trust problem of garment industry collaborative manufacturing in the decentralized environment.The method of applying block chain technology to garment industry collaborative manufacturing traceability is helpful to promote the development of garment industry traceability.

【Key words】 ?block chain; consensus trust; the traceability of clothing industry

0 引 言

在目前的服裝行業(yè)協(xié)同制造溯源過程中涉及到眾多環(huán)節(jié)：訂單分包、服飾設(shè)計、原料供應(yīng)、合作生產(chǎn)等。這些環(huán)節(jié)分別對應(yīng)著服裝公司、服裝設(shè)計團隊、服裝加工商、原材料供應(yīng)商等角色，在傳統(tǒng)的服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造過程中各廠商之間通常是處于各自分立狀態(tài)，消費者也很難參與其中，很難建立起服裝協(xié)同制造各環(huán)節(jié)的信任關(guān)系[1]。雖然中心化的數(shù)據(jù)管理也可以建立協(xié)同平臺，但是面臨著數(shù)據(jù)易遭非法篡改、追責(zé)難的問題。除此之外，針對消費者和監(jiān)管部門，當(dāng)消費者希望了解自己所買到產(chǎn)品的生產(chǎn)來龍去脈，或者想查看每一個環(huán)節(jié)的執(zhí)行是否合規(guī)時，在傳統(tǒng)的監(jiān)管體系下，這些信息的追溯時間可能需要一到兩周甚至更久[2]。

近幾年來，各大服裝企業(yè)根據(jù)自身的業(yè)務(wù)需求去推動生產(chǎn)信息溯源的進程。例如：廣東一家公司采用RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從棉花的種植、加工，再到物流發(fā)貨，可以使遍布全國多個地區(qū)的生產(chǎn)廠家和原料提供商通過互聯(lián)網(wǎng)及時溝通行業(yè)信息，省去了人力檢查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計的時間，從而提高了整個產(chǎn)業(yè)效率[3]。獨立服裝設(shè)計師BABYYGHOST在其品牌新款成衣上增添了一個小芯片，是每件衣服獨一無二的數(shù)字身份認證。品牌商可以通過芯片上傳到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)掌控生產(chǎn)流程，提升其服裝協(xié)同生產(chǎn)的管理效率[4]。但服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造各環(huán)節(jié)依舊沒有建立起信任關(guān)系，并且數(shù)據(jù)易遭非法篡改的風(fēng)險沒有得到妥善解決。

區(qū)塊鏈作為一種以密碼學(xué)方式將數(shù)據(jù)進行鏈式存儲的結(jié)構(gòu)，具有多方維護、數(shù)據(jù)不可篡改、便于追溯等核心特性[5]。將區(qū)塊鏈用于服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造能跟蹤服裝協(xié)同制造的各個環(huán)節(jié)，提升協(xié)同制造過程整體的安全性[6]。同時加強各個環(huán)節(jié)之間的信息聯(lián)系，提高各環(huán)節(jié)之間的協(xié)作效率，區(qū)塊鏈的節(jié)點信息一致性也能讓信息追溯和監(jiān)管更加容易。

本文的主要工作如下：

首先對服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造場景進行調(diào)研，分析并總結(jié)其業(yè)務(wù)流程。然后提出了一種將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造領(lǐng)域的方法，最后基于該方法搭建了服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源系統(tǒng)。對此擬展開研究論述如下。

1 相關(guān)工作

1.1 區(qū)塊鏈

2008年，Nakamoto[5]提出了區(qū)塊鏈的概念，并將其作為比特幣的底層實現(xiàn)技術(shù)。 而后，以太幣（ETH）、萊特幣（LTC）、柚子幣（EOS）等數(shù)字加密貨幣相繼問世，區(qū)塊鏈這一新興技術(shù)開始受到了廣泛關(guān)注。隨著學(xué)術(shù)界對閃電網(wǎng)絡(luò)、側(cè)鏈技術(shù)、新型共識算法等技術(shù)研究的不斷深入，區(qū)塊鏈進入了高速發(fā)展的階段[6]。

1.1.1 區(qū)塊鏈基本原理

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是由節(jié)點參與的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[7-8]，但與傳統(tǒng)的分布式數(shù)據(jù)庫不同，區(qū)塊鏈的每一個節(jié)點通過一致性算法保有相同的賬本信息。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中無需第三方的介入，這種去中心化的網(wǎng)絡(luò)提升了數(shù)據(jù)的安全性。區(qū)塊鏈利用加密技術(shù)來驗證數(shù)據(jù)和儲存數(shù)據(jù)，區(qū)塊鏈需要參與的各個節(jié)點參數(shù)并且驗證交易和出塊，從而導(dǎo)致修改單個節(jié)點中的數(shù)據(jù)難度很大;區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)大大降低了經(jīng)濟、信任的成本。

一個個的區(qū)塊構(gòu)成了區(qū)塊鏈，區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體構(gòu)成。區(qū)塊體主要包含交易計數(shù)和交易詳情，負責(zé)記錄時間段內(nèi)所有交易數(shù)據(jù)，交易數(shù)據(jù)隨機哈希成默克爾樹。區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)記錄采用區(qū)塊的方式，按照時間的先后順序，數(shù)據(jù)被分別記錄在不同區(qū)塊中，記載從創(chuàng)世區(qū)塊開始所發(fā)生的所有交易記錄。區(qū)塊由區(qū)塊頭和區(qū)塊體構(gòu)成，每個區(qū)塊首尾相連構(gòu)成鏈式結(jié)構(gòu)，而且每個區(qū)塊都含有時間戳，所有區(qū)塊呈現(xiàn)完整數(shù)據(jù)，所有歷史記錄都被存儲，對每一筆交易都可溯源，實現(xiàn)防篡改功能。

1.1.2 區(qū)塊鏈種類

根據(jù)對區(qū)塊鏈的去中心化程度，區(qū)塊鏈大致可以分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈三類[10]。三類區(qū)塊鏈的對比見表1。

從表 1 中可以看出，超級賬本（Hyperledger Fabric）相對比特幣和以太坊有較多的優(yōu)勢，而且比特幣和以太坊本質(zhì)上是數(shù)字貨幣，數(shù)據(jù)隱私性較差，不支持審計和多鏈，主要用來解決“金融問題”，同時，在超級賬本中的各個成員都是已知的并且可以驗證身份?？梢越鉀Q成員之間的信任問題。充分滿足本文中服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源系統(tǒng)的多角色業(yè)務(wù)需求。因此，本區(qū)塊鏈系統(tǒng)底層選擇將hyperLedger Fabric作為區(qū)塊鏈技術(shù)平臺。

1.1.3 Hash算法

Hash 算法的基本原理就是把任意長度的輸入，通過該算法轉(zhuǎn)化為固定長度的輸出[11]。經(jīng)過hash 算法得到的密文輸出被稱為hash 摘要或 hash 值，可以被用于驗證數(shù)據(jù)的完整性。 hash 算法的數(shù)學(xué)表達為： h=H（m）。

hash 算法具有如下特性：

（1） 單向性：對于一個給定的h，難以逆向找到一個m0使h=H（m0）;

（2） 抗沖突性：無法找到一組x和y，使x = y的同時滿足H（x） = H（y）;

（3） 敏感性：對原始明文m稍作修改，經(jīng)過同樣的H（）將無法得到一致的h。

2 基于區(qū)塊鏈的服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源方案設(shè)計

服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源流程如圖1所示。

研究可知，服裝協(xié)同制造各個環(huán)節(jié)可以通過輸入服裝序列號去追溯服裝生產(chǎn)的詳細信息。并且通過哈希加密算法對所追溯的信息重新生成數(shù)據(jù)摘要，并且通過生產(chǎn)信息中的數(shù)據(jù)地址在區(qū)塊鏈中查詢已經(jīng)上鏈的數(shù)據(jù)摘要，如果2個數(shù)據(jù)摘要不一致則意味著數(shù)據(jù)發(fā)生篡改，否則數(shù)據(jù)在錄入數(shù)據(jù)庫之后未發(fā)生修改。

2.1 服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造過程分析

本節(jié)將討論其服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造的全過程。服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造時序圖如圖2所示。

服裝協(xié)同制造過程從角色分配角度來看，由服裝公司、服裝設(shè)計團隊、服裝加工企業(yè)、面輔料供應(yīng)商等組成。服裝公司將服裝訂單需求交給服裝設(shè)計團隊，之后設(shè)計團隊按照訂單需求按時將服裝設(shè)計方案交付給服裝公司。隨后，服裝公司將服裝設(shè)計方案和生產(chǎn)訂單一并交給服裝加工企業(yè)，服裝加工企業(yè)通過面輔料提供商購買原材料并完成對服裝產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)，最后將服裝成品交付給服裝公司。

通過上述分析，服裝協(xié)同制造過程又主要包括3個主要環(huán)節(jié)：訂單分包環(huán)節(jié)，服裝設(shè)計環(huán)節(jié)，合作生產(chǎn)環(huán)節(jié)。下面就從這三個環(huán)節(jié)對服裝協(xié)同制造過程進行詳細分析。

2.1.1 訂單分包環(huán)節(jié)

服裝公司依據(jù)需求進行訂單下發(fā)，采用分包式訂單生產(chǎn)，即按照服裝款式（比如：衛(wèi)衣、呢大衣、運動褲）的不同將訂單分發(fā)給不同的服裝加工商進行服裝生產(chǎn)。在訂單分包環(huán)節(jié)需要登記的信息主要包括服裝公司的企業(yè)信息以及訂單的詳細信息，比如訂單編號、訂貨數(shù)量、交付時間等。

2.1.2 服裝設(shè)計環(huán)節(jié)

經(jīng)過對服裝企業(yè)以及設(shè)計團隊的走訪和調(diào)研，了解到整個服裝設(shè)計過程分為3個階段：企劃階段、設(shè)計階段以及打樣階段。參與服裝設(shè)計的角色可以分為5種：服裝設(shè)計總監(jiān)、設(shè)計師、工藝師、打板師以及樣衣師。每個角色分工明確，各角色之間的共同協(xié)作組成了服裝設(shè)計環(huán)節(jié)。服裝設(shè)計協(xié)作階段和角色如圖 3 所示。

在服裝設(shè)計的企劃階段，設(shè)計總監(jiān)不但要創(chuàng)建服裝設(shè)計項目并指定年份、季節(jié)、品類等項目基礎(chǔ)信息，還要負責(zé)服裝產(chǎn)品的設(shè)計工作計劃的擬訂和執(zhí)行，追蹤設(shè)計任務(wù)的進程，確保設(shè)計任務(wù)的完成。在設(shè)計階段，設(shè)計師根據(jù)項目基礎(chǔ)信息設(shè)計款式、顏色、圖案等信息;然后，工藝師不僅按照款式進行工藝設(shè)計，還要編制各種工藝文件，如服裝款式設(shè)計圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、生產(chǎn)工藝單等。在打樣階段，版型師根據(jù)工藝師設(shè)計的圖紙制作版型;然后，樣衣師根據(jù)版型制作樣衣。服裝設(shè)計環(huán)節(jié)主要登記的信息包括：服裝款式設(shè)計圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計圖，生產(chǎn)工藝單，以及上述階段的設(shè)計師編號等基本信息。

2.1.3 服裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)

服裝成品加工方式是根據(jù)服飾品類、樣式和需求去制定出其獨有的生產(chǎn)方式和加工步驟。隨著新原料，新型生產(chǎn)工藝的不斷更新，服飾的制作工序也隨之多種多樣。但是，服裝生產(chǎn)工序大致是相同的，從整體上可以劃分為面輔料提供商，服裝加工廠商兩種角色，從細節(jié)上參考又可以劃分為6個階段，每個階段的任務(wù)都不一致，接下來對這6個階段分別進行闡釋分述如下。

（1）生產(chǎn)準備階段。面料提供商需要提供給服裝加工商面輔料等生產(chǎn)材料，加工商需要對生產(chǎn)某一個產(chǎn)品所需要的面料，輔料等材料進行選擇配用，并做出預(yù)算，保證其投產(chǎn)的可行性。這個階段需要記錄的信息主要包括面輔料提供商的企業(yè)信息，以及所購買的面輔料等相關(guān)信息，確保購買面輔料的行為可以根據(jù)記錄信息進行驗證。

（2）剪裁工藝階段。該階段的主要工作任務(wù)是把面輔料、襯料、里料包括其他所需原料按照之前的劃樣制作成衣片，其中包含有面輔料、算料以及布料的剪裁，剪切和驗片等多種工藝步驟。

（3）服裝的縫制階段。主要是按照不同種類的服飾原材料，不同的服裝款式的需求，通過精密機器的縫合工作，將零散的衣片組裝成服飾的一個工藝流程。

（4）熨燙塑形工藝階段。該階段主要的任務(wù)是：將加工好的服裝制品或者是未完成的制品通過專業(yè)的設(shè)備給予特定的溫度、濕度、壓強等必要條件，使得紡織品改變其經(jīng)緯密度以及外形。

以上階段需要記錄的信息有：加工商企業(yè)信息以及每一個階段的相關(guān)人員基本信息以及生產(chǎn)批次、加工設(shè)備編號等。

（5）成品品質(zhì)控制階段。主要是研究特定產(chǎn)品在加工過程中可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題以及解決方案。

（6）后整理階段。是整個服裝生產(chǎn)過程中最后一道工序，必需根據(jù)原料的差異性、款式的不同以及客戶要求采取不同的處理和包裝方式。

2.2 服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源流程設(shè)計

服裝協(xié)同制造時序圖如圖4 所示。

從圖4中可以看出數(shù)據(jù)分別由數(shù)據(jù)庫和區(qū)塊鏈兩種方式存儲。服裝公司將服裝訂單的詳細信息，比如訂單編號、訂貨數(shù)量、交付時間等信息打包并錄入服裝公司所維護的數(shù)據(jù)庫。服裝公司節(jié)點將所錄入的信息通過SHA256哈希加密取得信息摘要，并且將摘要通過區(qū)塊鏈節(jié)點發(fā)送到區(qū)塊鏈上，在區(qū)塊鏈各個節(jié)點達成共識之后，把信息摘要寫入?yún)^(qū)塊，服裝協(xié)同制造過程中的其他節(jié)點也會同步該節(jié)點的信息，寫入成功的信息會得到一條返回值、即區(qū)塊鏈中一條交易的哈希值，這是檢索區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的索引，將這條返回值存儲在數(shù)據(jù)庫中。服裝設(shè)計團隊、面輔料提供商和服裝加工商分別將所提供的面輔料信息和服裝加工信息錄入到數(shù)據(jù)庫中，同時采用SHA256哈希加密算法對存入數(shù)據(jù)庫的信息進行哈希加密后取得信息摘要，通過各自維護的區(qū)塊鏈節(jié)點發(fā)送到區(qū)塊鏈上，并將返回值存入到數(shù)據(jù)庫。

防止追溯信息被篡改的實現(xiàn)方式為：利用SHA256哈希加密算法重新生成服裝協(xié)同制造過程中某環(huán)節(jié)的對應(yīng)信息的數(shù)據(jù)摘要，然后根據(jù)數(shù)據(jù)庫中所存儲的數(shù)據(jù)在區(qū)塊鏈上的地址去查詢該環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)摘要。兩者進行對比，如果兩者相同說明追溯信息從錄入系統(tǒng)以后就沒有再被修改過，否則說明溯源信息在錄入系統(tǒng)之后發(fā)生過修改。通過這樣的方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)完整性的驗證。

通過上述的數(shù)據(jù)存儲機制，能夠保證數(shù)據(jù)一旦存入系統(tǒng)就不能被篡改，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的不可篡改性。利用區(qū)塊鏈平等共識、數(shù)據(jù)多點備份、分布式的特性。數(shù)據(jù)不僅實現(xiàn)了不可篡改，而且系統(tǒng)還實現(xiàn)了去中心化。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)本文所提出的基于區(qū)塊鏈與服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造，實現(xiàn)了一個原型系統(tǒng)。具體的應(yīng)用場景案例為：在訂單的驅(qū)動下，設(shè)計師通過本系統(tǒng)對自己所設(shè)計的作品進行版權(quán)登記。完成登記后，設(shè)計師和品牌商簽訂智能合約，將設(shè)計師的設(shè)計作品版權(quán)轉(zhuǎn)讓給品牌商。接下來通過品牌商和面輔料提供商以及加工商之間簽訂的智能合約，在最遲交付日期之間完成合約中規(guī)定的生產(chǎn)工作。最后完成服裝加工，實現(xiàn)訂單交付。

3.1 訂單分包

服裝需求方發(fā)布訂單需求，隨即采用分包式訂單生產(chǎn)，將服裝訂單分發(fā)給不同的品牌商，品牌商接受訂單，簽訂智能合約按照合作進行規(guī)范生產(chǎn)。服裝采供訂單見圖5。

3.2 上傳服裝設(shè)計作品

設(shè)計師可通過填寫基本版權(quán)信息，并上傳相關(guān)設(shè)計圖紙的形式進行版權(quán)登記。服裝設(shè)計信息見圖6。

3.3 服裝生產(chǎn)

品牌商通過智能合約與面輔料供應(yīng)商、加工商之間可以展開合作，明確各合作方的職責(zé)，對服裝進行合作生產(chǎn)。智能合約中展示的信息見圖7。

面輔料供應(yīng)商可以通過區(qū)塊鏈應(yīng)用平臺將面輔料信息上鏈。生產(chǎn)過程中，面輔料信息上鏈預(yù)覽見圖8。

服裝生產(chǎn)過程中會涉及到一些詳細工藝，比如：剪裁、縫制、印染。這些詳細工藝會被記錄上鏈。以剪裁為例，將生產(chǎn)過程中的剪裁記錄上鏈見圖9。

4 結(jié)束語

本文在對服裝生產(chǎn)協(xié)同制造過程做了調(diào)研和分析之后，提出了一種將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造領(lǐng)域的方法，以解決當(dāng)前服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造過程中數(shù)據(jù)易遭篡改、很難建立起協(xié)同制造各方的信任關(guān)系等問題為目標。設(shè)計并且實現(xiàn)了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的服裝產(chǎn)業(yè)協(xié)同制造溯源系統(tǒng)。但是目前區(qū)塊鏈技術(shù)溯源系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐量不高，使得區(qū)塊鏈技術(shù)溯源平臺推廣應(yīng)用有非常大的障礙。后續(xù)工作需要進一步研究區(qū)塊鏈技術(shù)，并優(yōu)化溯源系統(tǒng)性能，才能將區(qū)塊鏈技術(shù)溯源平臺進行廣泛商業(yè)應(yīng)用。

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