航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型設(shè)計(jì)與效果分析

王曉光，楊培蓓

1.上海立信會(huì)計(jì)金融學(xué)院 工商管理學(xué)院，上海201209

2.上海海事大學(xué) 物流科學(xué)與工程研究院，上海201306

當(dāng)前，全球貿(mào)易自由化面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，航運(yùn)業(yè)傳統(tǒng)的周期性規(guī)律失靈，通過(guò)水平整合來(lái)擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模以賺取利潤(rùn)的空間逐漸縮小。與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮與一系列政策利好為傳統(tǒng)航運(yùn)物流企業(yè)帶來(lái)了轉(zhuǎn)型新方向。如2019年5月，交通運(yùn)輸部聯(lián)合六部門(mén)發(fā)布《智能航運(yùn)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求加快高科技與航運(yùn)要素的深度融合以培育和發(fā)展新型的智能航運(yùn)；2020年8月，國(guó)務(wù)院國(guó)資委印發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)國(guó)有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》，提出要通過(guò)推動(dòng)新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合，加速我國(guó)各產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

實(shí)踐方面也已有航運(yùn)巨頭進(jìn)行了探索，如2018年迪拜環(huán)球港務(wù)集團(tuán)主導(dǎo)成立了全球航運(yùn)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)（GSBN），通過(guò)建立航運(yùn)服務(wù)過(guò)程中各類(lèi)文檔的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行成員間共享；2019年馬士基主導(dǎo)成立了航運(yùn)數(shù)字化集裝箱航運(yùn)聯(lián)盟（DCSA），致力于改善航運(yùn)業(yè)的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)痛點(diǎn)；2020年香港300cubits公司完成了用數(shù)字貨幣作為艙位保證金為船貨雙方從馬來(lái)西亞運(yùn)輸?shù)桨臀鞯姆?wù)風(fēng)險(xiǎn)提供擔(dān)保的實(shí)驗(yàn)。航運(yùn)數(shù)字化已來(lái)到現(xiàn)實(shí)。

因此，如何在保障原有客戶習(xí)慣與體驗(yàn)的前提下，設(shè)計(jì)有效的航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型機(jī)制，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)來(lái)推動(dòng)業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)變以實(shí)現(xiàn)降本增效，是當(dāng)前航運(yùn)物流企業(yè)發(fā)展需要研究的重要問(wèn)題之一。在此背景下，本文針對(duì)航運(yùn)物流企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型問(wèn)題，站在日常運(yùn)營(yíng)的視角，聚焦于服務(wù)信息的自動(dòng)化可信匹配、運(yùn)輸貨物的可靠跟蹤監(jiān)管與服務(wù)費(fèi)用的快速結(jié)算，將以太坊區(qū)塊鏈、智能合約與物聯(lián)網(wǎng)引入航運(yùn)服務(wù)交易中，設(shè)計(jì)通用方案并測(cè)試驗(yàn)證其有效性，以供航運(yùn)物流企業(yè)參考。

1 相關(guān)研究

1.1 航運(yùn)數(shù)字化的概念及其發(fā)展趨勢(shì)

航運(yùn)數(shù)字化這一概念最早是聚焦于航運(yùn)物流企業(yè)對(duì)于其物流業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)注，例如何偉等有航運(yùn)物流企業(yè)將互聯(lián)網(wǎng)作為新競(jìng)爭(zhēng)手段的闡述[1]。在航運(yùn)物流企業(yè)實(shí)施數(shù)字化交易必要性的研究方面，趙藝為等認(rèn)為航運(yùn)數(shù)字化服務(wù)能力的進(jìn)步可以減少航運(yùn)成本，給航運(yùn)物流企業(yè)帶來(lái)新模式、新紅利[2]。Poulis將航運(yùn)數(shù)字化作為一種產(chǎn)業(yè)淘汰機(jī)制進(jìn)行了分析，強(qiáng)調(diào)航運(yùn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型將提高航運(yùn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值[3]。

隨著以區(qū)塊鏈為代表的數(shù)字化技術(shù)的日益成熟，關(guān)于航運(yùn)數(shù)字化的學(xué)術(shù)研究熱點(diǎn)于近年再度涌現(xiàn)，例如Lam指出，航運(yùn)服務(wù)的自動(dòng)化和數(shù)字化是提高班輪運(yùn)輸客戶價(jià)值的有效解決方案[4]；Tien-Chun認(rèn)為傳統(tǒng)航運(yùn)正向高效的數(shù)字化系統(tǒng)演進(jìn)的關(guān)鍵因素，航運(yùn)業(yè)將因此迎接重大變革[5]；范曉鋒等探討了數(shù)字化在智能航運(yùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值，認(rèn)為數(shù)字化給航運(yùn)帶來(lái)了“聯(lián)”與“鏈”的特征[6]。

可以看出，數(shù)字化作為傳統(tǒng)航運(yùn)業(yè)發(fā)展的大方向，具有長(zhǎng)期理論與技術(shù)積累，更是航運(yùn)物流企業(yè)轉(zhuǎn)型的突破口。

1.2 區(qū)塊鏈在航運(yùn)物流數(shù)字化中的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外學(xué)者早期對(duì)區(qū)塊鏈應(yīng)用到航運(yùn)物流數(shù)字化的可能性方面的探索較多，該方面的理論研究主要聚焦區(qū)塊鏈與航運(yùn)物流數(shù)字化相結(jié)合的作用與意義。例如Yang研究了區(qū)塊鏈技術(shù)在航運(yùn)數(shù)字化中應(yīng)用的方向和需要改進(jìn)之處[7]。Vujii等指出，區(qū)塊鏈的分布式賬本技術(shù)將消除商船填寫(xiě)各種紙質(zhì)表格和日志的需要，防止文件偽造[8]。Eric認(rèn)為，區(qū)塊鏈在航運(yùn)供應(yīng)鏈中可以改進(jìn)績(jī)效[9]。劉偉軍指出，區(qū)塊鏈“提單+信用證”交易模式對(duì)傳統(tǒng)航運(yùn)物流復(fù)雜流程的簡(jiǎn)化是突破性的[10]。劉偉榮認(rèn)為，區(qū)塊鏈能從運(yùn)輸效率、信息流轉(zhuǎn)、管理方式等方面優(yōu)化航運(yùn)集裝箱系統(tǒng)[11]。

但是，以上研究較少量化區(qū)塊鏈所發(fā)揮的作用，后來(lái)有學(xué)者從實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)的視角作了細(xì)化研究，仍然集中在宏觀層面。實(shí)踐方面，例如Angeliki調(diào)查了八家希臘航運(yùn)公司，并對(duì)區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的好處和阻礙因素做了定性分析[12]。Nga研究了十幾個(gè)不同群體使用區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)的預(yù)期收益水平，發(fā)現(xiàn)航運(yùn)公司收益率是最高的[13]。理論方面，Robert研究了區(qū)塊鏈和智能合約如何保障中小企業(yè)融入可持續(xù)航運(yùn)供應(yīng)鏈[14]。Filip提出應(yīng)用區(qū)塊鏈的前提是航運(yùn)供應(yīng)鏈上的多種當(dāng)事方應(yīng)用智能合約管理合作過(guò)程[15]。

1.3 區(qū)塊鏈與航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化結(jié)合的模式

疫情期間，區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)處于港航物流信息技術(shù)成熟度曲線的期望峰值，有學(xué)者進(jìn)行了具體模式的研究。例如Jovi?等利用區(qū)塊鏈構(gòu)建了新型信息交換模式，提高了航運(yùn)可持續(xù)性[16]。Nikitakos設(shè)計(jì)了一個(gè)組合分析框架以研究國(guó)際航運(yùn)業(yè)背景下的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)模式，得出了數(shù)字航運(yùn)業(yè)務(wù)模型的類(lèi)型和接受模型[17]。Lambrou研究了數(shù)字化技術(shù)對(duì)海上業(yè)務(wù)的影響的綜合框架，通過(guò)調(diào)查五個(gè)先進(jìn)的航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化活動(dòng)的案例，獲得了航運(yùn)數(shù)字化的技術(shù)類(lèi)型、主流管理理論和決定因素的理論模型[18]。

但是，學(xué)者們的研究較為關(guān)注區(qū)塊鏈應(yīng)用下信息如何交換與企業(yè)能否接受等方面的分析，對(duì)于各環(huán)節(jié)的具體轉(zhuǎn)變研究較少。

1.4 文獻(xiàn)評(píng)述

通過(guò)對(duì)以往文獻(xiàn)的回顧發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在區(qū)塊鏈與航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化交易的結(jié)合等方面獲得了很多有意義的研究成果，普遍認(rèn)同區(qū)塊鏈可以解決航運(yùn)數(shù)字化的一些關(guān)鍵問(wèn)題，在技術(shù)上有其可行性。

然而，現(xiàn)有研究對(duì)于航運(yùn)數(shù)字化的研究多集中于必要性、作用與影響，對(duì)于運(yùn)用區(qū)塊鏈構(gòu)建航運(yùn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型模式的研究也以宏觀層面為主，對(duì)于各環(huán)節(jié)的具體轉(zhuǎn)變研究較少。所以，如何結(jié)合區(qū)塊鏈等技術(shù)實(shí)現(xiàn)航運(yùn)物流企業(yè)核心及關(guān)鍵流程具體的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是本文研究的主要內(nèi)容，以作為對(duì)現(xiàn)有研究的補(bǔ)充。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 轉(zhuǎn)型誤區(qū)

一些航運(yùn)物流企業(yè)對(duì)數(shù)字轉(zhuǎn)型存在一定的誤解，認(rèn)為數(shù)字化是信息系統(tǒng)的配置。過(guò)去，以航運(yùn)物流企業(yè)為中心的小生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)字化水平并不高，因?yàn)檫@些系統(tǒng)對(duì)可信的要求并非是首位的。然而，如果未來(lái)要將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)作為司法和監(jiān)管部門(mén)的依據(jù)和金融機(jī)構(gòu)作企業(yè)資產(chǎn)及信用評(píng)估的依據(jù)，航運(yùn)物流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可信化就成為一個(gè)不可避免的問(wèn)題。

因此，在當(dāng)前視角下，航運(yùn)物流企業(yè)的數(shù)字化強(qiáng)調(diào)的是給業(yè)務(wù)模式帶來(lái)創(chuàng)新與突破，使得關(guān)鍵環(huán)節(jié)可信、自動(dòng)化，提升航運(yùn)供應(yīng)鏈的效率與透明度。

2.2 技術(shù)選擇

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種新的應(yīng)用模式，具有去中心化的數(shù)據(jù)處理模式、透明化的數(shù)據(jù)處理流程和不可篡改的數(shù)據(jù)保存模式。區(qū)塊鏈發(fā)展的第二階段的主要應(yīng)用是智能合約，作為運(yùn)行在分布式賬本上預(yù)置規(guī)則的計(jì)算機(jī)程序，智能合約可以從根源上預(yù)防各參與方的違約行為，只要業(yè)務(wù)的各項(xiàng)條件被提前設(shè)置完善，合約執(zhí)行條件觸發(fā)后，各參與方都沒(méi)有后悔、暗箱操作的可能性，參與各方的利益得到保障。通過(guò)將客戶提供的真實(shí)報(bào)價(jià)和業(yè)務(wù)信息生成智能合約，輔以私鑰進(jìn)行簽名確認(rèn)后存入?yún)^(qū)塊鏈，可以在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化接單的同時(shí)確保航運(yùn)業(yè)務(wù)合同的真實(shí)有效與完整。

物聯(lián)網(wǎng)是利用傳感器、二維條碼及其他各種感知設(shè)備的實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)獲取的開(kāi)發(fā)和通信能力與實(shí)際物體和虛擬物體聯(lián)系到一起的網(wǎng)絡(luò)，擁有具體物體識(shí)別及通信連接功能，可以自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸至數(shù)據(jù)處理設(shè)備，再通過(guò)云計(jì)算等技術(shù)處理海量數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息的傳換，最終實(shí)現(xiàn)智能化控制與管理。航運(yùn)業(yè)務(wù)中客戶面臨著多種信息不對(duì)稱(chēng)，客戶一是對(duì)諸如航運(yùn)業(yè)務(wù)信息及條款了解不足因而對(duì)業(yè)務(wù)流程缺乏實(shí)施跟進(jìn)的能力，二是對(duì)航運(yùn)物流企業(yè)信譽(yù)難以判斷，無(wú)法提防服務(wù)合同中各種各樣的陷阱，于是偏向選用商利機(jī)會(huì)較少的FOB出口和CIF進(jìn)口模式。航運(yùn)物流企業(yè)想要爭(zhēng)奪更多的客戶就必然需要優(yōu)化客戶在業(yè)務(wù)全過(guò)程中的信息透明化體驗(yàn)，減少客戶顧慮。海運(yùn)過(guò)程中使用物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)貨物的智能化定位和跟蹤，方便客戶實(shí)時(shí)跟進(jìn)，是當(dāng)下航運(yùn)業(yè)務(wù)優(yōu)化的重要方向。與此同時(shí)，客戶需要的是被真正靠感知設(shè)備搜集的未被篡改的流程數(shù)據(jù)，因此與智能合約結(jié)合將給海運(yùn)運(yùn)輸貨物跟蹤功能帶來(lái)重大提升，客戶可隨時(shí)查詢與追溯貨物運(yùn)輸過(guò)程及重要節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。

考慮到資金安全的保護(hù)需求，海運(yùn)運(yùn)費(fèi)的結(jié)算通常需要經(jīng)過(guò)客戶及航運(yùn)物流企業(yè)各自的銀行做中轉(zhuǎn)，服務(wù)費(fèi)用對(duì)于航運(yùn)物流企業(yè)是一筆負(fù)擔(dān)，因而結(jié)算環(huán)節(jié)的便利化和自動(dòng)化成為航運(yùn)物流企業(yè)的優(yōu)化方向之一。數(shù)字貨幣是根據(jù)密碼學(xué)原理生成的加密貨幣，常被用作區(qū)塊鏈項(xiàng)目中的業(yè)務(wù)交易結(jié)算工具。最早的典型數(shù)字貨幣是Bitcoin（比特幣），但是后續(xù)開(kāi)發(fā)的以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字貨Ether（以太幣）因?yàn)閺浹a(bǔ)了其在交易速度、交易確認(rèn)時(shí)間、能源消耗、應(yīng)用可擴(kuò)展性和存儲(chǔ)安全等方面的存在顯著缺陷而更具有實(shí)用性，具有易于使用、應(yīng)用場(chǎng)景多樣化性和安全存儲(chǔ)的特點(diǎn)。使用數(shù)字貨幣進(jìn)行運(yùn)費(fèi)結(jié)算只需要航運(yùn)物流企業(yè)和客戶雙方通過(guò)智能合約設(shè)置結(jié)算機(jī)制，當(dāng)發(fā)生了諸如收貨人收到航運(yùn)物流企業(yè)按照約定運(yùn)達(dá)的貨物等觸發(fā)機(jī)制的事件時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)付款，在降低運(yùn)費(fèi)結(jié)算成本的同時(shí)提高服務(wù)效率。

因此，本文將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到航運(yùn)業(yè)務(wù)自動(dòng)化中，設(shè)計(jì)基于“蟻群-智能合約”算法的自動(dòng)化服務(wù)交易匹配方案；將區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到海運(yùn)位置更新中，設(shè)計(jì)基于“鏈網(wǎng)融合”的運(yùn)輸貨物可靠跟蹤方案；將數(shù)字貨幣應(yīng)用到航運(yùn)業(yè)務(wù)費(fèi)用結(jié)算中，克服傳統(tǒng)的海運(yùn)運(yùn)費(fèi)結(jié)算由于需要中間行的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)和賬務(wù)處理而具有流程過(guò)長(zhǎng)、中間費(fèi)用較高的問(wèn)題。

3 基于區(qū)塊鏈的航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型方案

3.1 基于“蟻群-智能合約”算法的自動(dòng)化服務(wù)交易匹配

實(shí)現(xiàn)服務(wù)匹配自動(dòng)化是指根據(jù)航運(yùn)物流企業(yè)公布航線服務(wù)清單與價(jià)格范圍、客戶發(fā)布的運(yùn)輸需求及價(jià)格范圍，對(duì)提交需求的客戶和航運(yùn)物流企業(yè)進(jìn)行匹配，在雙方同意匹配后生成智能合約并上傳至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。此后，智能合約將根據(jù)其觸發(fā)條件自動(dòng)執(zhí)行運(yùn)費(fèi)結(jié)算等操作。而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接單的第一步是航運(yùn)物流企業(yè)及客戶的匹配，因此提出先應(yīng)用算法做匹配再觸發(fā)智能合約執(zhí)行。

匹配需滿足以下兩個(gè)條件，涉及符號(hào)如表1所示。

表1 基于需求滿足率匹配的公式符號(hào)Table 1 Formula symbols based on demand satisfaction rate matching

公式（1）表示區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的礦工根據(jù)客戶需求滿足率進(jìn)行客戶需求和航運(yùn)服務(wù)之間的匹配。若客戶需要的運(yùn)輸服務(wù)項(xiàng)數(shù)小于等于航運(yùn)物流企業(yè)可提供的服務(wù)項(xiàng)數(shù)，需求滿足率為1，否則按照各航運(yùn)物流企業(yè)的服務(wù)容量的比率匹配。公式（2）用于約束客戶虛報(bào)需求的行為。

接著應(yīng)用蟻群算法進(jìn)行匹配。蟻群算法是Marco Dorigo基于螞蟻在尋找食物過(guò)程中尋找路徑的行為的啟發(fā)而在1992年提出的一種用于找到最佳路徑的概率算法。該算法用螞蟻的行走路徑表示待優(yōu)化問(wèn)題的可行解，而整個(gè)蟻群全部的路徑集合組成解空間，令路徑較短的螞蟻釋放更多的信息素，迭代多次后，最短路徑上累積的信息素濃度必然是最濃的且螞蟻數(shù)量也是最多的，最終獲得最佳路徑。數(shù)學(xué)模型如公式（3）：上式中，假設(shè)了每只螞蟻τ在其經(jīng)過(guò)的支路(i,j)上都留下信息素，ρ為信息揮發(fā)因子，每只螞蟻完成一個(gè)循環(huán)結(jié)束后對(duì)殘留因子1-ρ進(jìn)行更新。t+n時(shí)刻在路徑(i,j)上的信息量按規(guī)則進(jìn)行調(diào)整。

基于智能合約的自動(dòng)化服務(wù)交易匹配算法步驟如下：

（1）初始化服務(wù)請(qǐng)求。

（2）計(jì)算服務(wù)數(shù)據(jù)哈希值。

（3）算法自動(dòng)進(jìn)行服務(wù)匹配，匹配結(jié)果由雙方同意后轉(zhuǎn)（4），若雙方不同意匹配則返回（1）。

（4）同意匹配的服務(wù)雙方共同確認(rèn)服務(wù)的有效性之后用私鑰進(jìn)行簽名，如果有一方不確認(rèn)則服務(wù)無(wú)效，返回（1）重新匹配；若雙方確認(rèn)服務(wù)有效則轉(zhuǎn)（5）。

（5）根據(jù)業(yè)務(wù)條款、雙方信息等生成智能合約。

（6）智能合約存入?yún)^(qū)塊并進(jìn)行全網(wǎng)廣播，更新區(qū)塊鏈中所有區(qū)塊的信息。

（7）根據(jù)合約觸發(fā)條件自動(dòng)執(zhí)行貨物運(yùn)輸信息更新及結(jié)算等功能。

3.2 基于“鏈網(wǎng)融合”的運(yùn)輸貨物可靠跟蹤

傳統(tǒng)運(yùn)輸貨物跟蹤流程是人工更新的，轉(zhuǎn)型后位置信息則由物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)收集再由智能合約自動(dòng)上鏈。具體地，整個(gè)框架應(yīng)當(dāng)包括航運(yùn)企業(yè)、IOT平臺(tái)和客戶三個(gè)主體。其中IOT平臺(tái)的主要功能是收集提交的所有信息，包括最初的業(yè)務(wù)信息和后續(xù)的位置更新數(shù)據(jù)等，再通過(guò)智能合約來(lái)確保參與主體可以進(jìn)行責(zé)任追究和監(jiān)管的重要功能，基于區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)輸貨物可靠跟蹤的運(yùn)作邏輯如圖1所示。

在服務(wù)達(dá)成后，智能合約以唯一而不可篡改的哈希值的形式上鏈。在運(yùn)輸開(kāi)始前，智能合約通過(guò)調(diào)用業(yè)務(wù)端中的公共查詢功能來(lái)調(diào)用合約查詢由雙方達(dá)成了共識(shí)的數(shù)據(jù)，并將調(diào)用記錄存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中。在運(yùn)輸過(guò)程中，智能合約實(shí)時(shí)存儲(chǔ)與更新航運(yùn)物流企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備傳遞的貨物位置數(shù)據(jù)，供客戶隨時(shí)查詢。

3.3 基于數(shù)字貨幣的海運(yùn)運(yùn)費(fèi)高效結(jié)算模式

轉(zhuǎn)型思路是根據(jù)海運(yùn)單據(jù)的流動(dòng)來(lái)設(shè)置主要節(jié)點(diǎn)，雙方將待運(yùn)輸貨物的規(guī)格等詳細(xì)信息及該筆服務(wù)的結(jié)算機(jī)制寫(xiě)入智能合約中，當(dāng)單據(jù)開(kāi)始流動(dòng)時(shí)，就自動(dòng)觸發(fā)結(jié)算。一方面可以實(shí)現(xiàn)結(jié)算款項(xiàng)和單據(jù)流的相向流動(dòng)，降低運(yùn)費(fèi)結(jié)算成本的同時(shí)提高服務(wù)效率；另一方面也可以減少某方信用問(wèn)題導(dǎo)致的結(jié)算風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)然，轉(zhuǎn)型后仍基本保持現(xiàn)有的服務(wù)方式，以便客戶能最大程度地按照原有的服務(wù)習(xí)慣進(jìn)行業(yè)務(wù)辦理。

為此，首先搭建一個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，航運(yùn)物流企業(yè)與客戶作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，共同參與信息廣播與接收。然后，客戶向合約轉(zhuǎn)入賬款，觸發(fā)合約執(zhí)行結(jié)算任務(wù)，將客戶提供的法幣在以太坊中轉(zhuǎn)換為代幣存入航運(yùn)物流企業(yè)賬戶。接著，區(qū)塊鏈所有節(jié)點(diǎn)都收到該筆信息并對(duì)各自分賬本進(jìn)行更新，確認(rèn)結(jié)算完成。最后，航運(yùn)物流企業(yè)根據(jù)需要在以太坊中將代幣轉(zhuǎn)為法幣。

數(shù)字貨幣在海運(yùn)運(yùn)費(fèi)結(jié)算場(chǎng)景中的應(yīng)用的具體方案設(shè)計(jì)如圖2所示。主體屬性包括客戶地址，航運(yùn)物流企業(yè)地址，合約代碼（合約的區(qū)塊哈希值），數(shù)字簽名等。此外，由于在服務(wù)過(guò)程中需要節(jié)點(diǎn)參與，服務(wù)也需要付出手續(xù)費(fèi)Gas。

圖2 數(shù)字貨幣在海運(yùn)運(yùn)費(fèi)結(jié)算場(chǎng)景中的流轉(zhuǎn)Fig.2 Flow of digital currency during freight settlement

4 方案應(yīng)用

4.1 實(shí)例背景

某航線有10家航運(yùn)物流企業(yè)均以20英尺通用集裝箱提供SHANGHAI至BUSAN的承運(yùn)服務(wù)，同時(shí)有10個(gè)客戶提交托運(yùn)申請(qǐng)。為便于計(jì)算，用函數(shù)random（100，700，10）隨機(jī)生成報(bào)價(jià)。自動(dòng)化服務(wù)匹配環(huán)節(jié)以企業(yè)和客戶之間的首次報(bào)價(jià)差最小為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行匹配，采用蟻群算法進(jìn)行匹配，設(shè)螞蟻個(gè)數(shù)為50，信息素?fù)]發(fā)因子為0.5，最大迭代次數(shù)為100。

本文在Ropsten網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于以太坊平臺(tái)開(kāi)發(fā)并測(cè)試智能合約，以驗(yàn)證該模式中從最初的企業(yè)-客戶匹配到結(jié)算任務(wù)執(zhí)行完畢的過(guò)程。

編程語(yǔ)言是以太坊智能合約編寫(xiě)的通用語(yǔ)言Solidity，部署工具是Remix，用于查看詳情的瀏覽器是Etherchain。合約中的關(guān)鍵變量設(shè)置如下：

address publicBeneficiary//收款方：航運(yùn)物流企業(yè)

uintpublicSettlementGoal//結(jié)算金額

uintpublicAmount//到賬金額

uintpublicDeadline//結(jié)算截止期

uintpublicPrice//使用的數(shù)字貨幣與以太坊的匯率

token publicTokenTransfer//要轉(zhuǎn)移的數(shù)字貨幣

bool publicSettlementGoalReached//結(jié)算金額達(dá)標(biāo)否

bool publicContractClosed//合約執(zhí)行結(jié)束否

以上環(huán)節(jié)涉及的智能合約執(zhí)行邏輯如圖3所示。

圖3 航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化交易的智能合約執(zhí)行邏輯Fig.3 Execution logic of smart contract for shipping service digital transaction

4.2 有效性分析

4.2.1 自動(dòng)化服務(wù)交易匹配環(huán)節(jié)

在此次模擬中，迭代到第19次時(shí)企業(yè)和客戶之間的報(bào)價(jià)差達(dá)到最小，匹配結(jié)果如表2所示。

表2 服務(wù)交易匹配結(jié)果Table 2 Service transaction matching results

然后觸發(fā)智能合約導(dǎo)入航運(yùn)物流企業(yè)和客戶及服務(wù)信息，合約通過(guò)Remix被上傳到IPFS網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)行加密永久性存儲(chǔ)并獲得唯一的哈希值用于篡改行為識(shí)別；最后可通過(guò)區(qū)塊鏈瀏覽器查看這項(xiàng)業(yè)務(wù)的地址。

阿布扎比港口子公司Maqta Gateway業(yè)務(wù)報(bào)告顯示，傳統(tǒng)航運(yùn)物流企業(yè)在與客戶作交易對(duì)接的過(guò)程中，需要人工提供需求及報(bào)價(jià)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋并伴隨著多項(xiàng)紙質(zhì)化工作，耗時(shí)耗力，以截重柜為例，單項(xiàng)交易通常需要提前5~7天磋商。而本節(jié)應(yīng)用智能合約模擬以上匹配過(guò)程，船期公布即基于雙方更新的報(bào)價(jià)進(jìn)行磋商，避免了人工對(duì)接導(dǎo)致的爆倉(cāng)加價(jià)?？梢?jiàn)，基于“蟻群-智能合約”算法作航運(yùn)服務(wù)自動(dòng)化匹配是有效的。

4.2.2 運(yùn)輸進(jìn)程可靠追蹤環(huán)節(jié)

航運(yùn)物流輾轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)很多人，涉及數(shù)百次溝通，全球最大的集裝箱運(yùn)輸公司穆勒-馬士基集團(tuán)認(rèn)為“跟蹤集裝箱的成本占移動(dòng)集裝箱成本的20%”。而本文將貨物位置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信息由物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)更新到智能合約，再由RemixIDE編譯部署在以太坊區(qū)塊鏈上，簡(jiǎn)化客戶獲取物流信息的流程并節(jié)約了人力成本。模擬的運(yùn)輸跟蹤信息更新結(jié)果部分摘錄如圖4所示。經(jīng)此過(guò)程，運(yùn)輸跟蹤信息存取智能合約的完備性及正確性得到驗(yàn)證。

圖4 （a）詳情查看地址Fig.4（a）Details view address

圖4 （b）訂單S0021-A0231的記錄ID Fig.4（b）ID of order S0021-A0231

4.2.3 海運(yùn)運(yùn)費(fèi)結(jié)算環(huán)節(jié)

傳統(tǒng)模式下的海運(yùn)費(fèi)結(jié)算存在貨代在雙方之間調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)移部分費(fèi)用的問(wèn)題，還涉及各種未明確標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)碼的雜費(fèi)。而本小節(jié)在航運(yùn)物流企業(yè)按照客戶需求以無(wú)法篡改的方式完成航運(yùn)服務(wù)交易的分配、海運(yùn)進(jìn)程可靠追蹤之后，智能合約自動(dòng)執(zhí)行海運(yùn)運(yùn)費(fèi)的結(jié)算。模擬的結(jié)算結(jié)果如圖5所示?？蛻艨梢宰孕型ㄟ^(guò)區(qū)塊鏈瀏覽器在外部隨時(shí)監(jiān)督更新區(qū)塊鏈，保證了款項(xiàng)的安全。

圖5 （a）付款客戶的IDFig.5（a）ID of payment customer

圖5 （b）客戶向FANYA轉(zhuǎn)賬的費(fèi)用Fig.5（b）Fees of customer transfer to FANYA

4.3 轉(zhuǎn)型效果分析

本文借鑒美國(guó)邁克爾波特的鉆石模型的理念來(lái)評(píng)價(jià)航運(yùn)服務(wù)基于區(qū)塊鏈技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的效果，該模型指出競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的建立必須要運(yùn)用生產(chǎn)要素、市場(chǎng)需求、相關(guān)產(chǎn)業(yè)等要素。根據(jù)徐凱對(duì)于我國(guó)航運(yùn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的分析，本文將航運(yùn)物流企業(yè)數(shù)字化交易效果的評(píng)價(jià)要素選擇如表3所示。

表3 轉(zhuǎn)型效果評(píng)價(jià)要素Table 3 Evaluation elements of transformation effect

為確保數(shù)據(jù)的合理性與有效性，參考主要經(jīng)營(yíng)我國(guó)沿海和國(guó)際遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)腁股航運(yùn)上市公司的寧波海運(yùn)股份有限公司（600798）2020年第三季度報(bào)告第二章第一節(jié)中的成本分析表所列要素確定效益占比。將人力成本等要素歸類(lèi)為內(nèi)部運(yùn)營(yíng)要素；船舶租賃費(fèi)等要素歸類(lèi)為客戶需求要素；經(jīng)營(yíng)權(quán)攤銷(xiāo)等要素歸類(lèi)為合作伙伴要素。4.2節(jié)匹配的五家航運(yùn)物流企業(yè)轉(zhuǎn)型前后從一單服務(wù)中所得收益結(jié)果計(jì)算公式如式（4）、（5），對(duì)比如表4和圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)型前后收益對(duì)比Fig.6 Income comparison of before and after transformation

表4 轉(zhuǎn)型前后收益對(duì)比（USD）Table 4 Income comparison of before and after transformation（USD）

其中，f為航運(yùn)物流企業(yè)初始報(bào)價(jià)，f?為客戶報(bào)價(jià)，h為該航線1個(gè)TEU的單位航運(yùn)成本；RT為某一航線航運(yùn)物流企業(yè)總利潤(rùn)，RA、RB、RC分別為成交一單后三要素產(chǎn)生的單位收益。

在基于區(qū)塊鏈進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型前，航運(yùn)物流企業(yè)與客戶之間的服務(wù)往往通過(guò)郵件的方式及進(jìn)行合作，人力成本高且信息透明度低，企業(yè)效益難以保證。轉(zhuǎn)型后，航運(yùn)物流企業(yè)總效益的增長(zhǎng)達(dá)到了29.68%。外部客戶可以查詢到經(jīng)由物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)采集和區(qū)塊鏈存儲(chǔ)的真實(shí)可靠的關(guān)鍵服務(wù)信息，明確賬款信息和貨物運(yùn)輸狀態(tài)，提升整個(gè)航運(yùn)業(yè)務(wù)流程的透明度。航運(yùn)物流企業(yè)通過(guò)智能合約的自動(dòng)化執(zhí)行和上鏈減少了不必要的人力，通過(guò)鏈網(wǎng)結(jié)合更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)可能會(huì)影響運(yùn)達(dá)時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)。上下游合作伙伴同在一條區(qū)塊鏈上，于過(guò)去弱信任關(guān)系的復(fù)雜運(yùn)輸貨物跟蹤網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)安全可信的業(yè)務(wù)往來(lái)，提高航運(yùn)物流的供應(yīng)鏈運(yùn)作效率。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文站在航運(yùn)物流企業(yè)的視角，研究了基于區(qū)塊鏈的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的方案并測(cè)試了基于“蟻群-智能合約”算法的自動(dòng)化服務(wù)交易匹配、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)輸貨物可靠跟蹤、基于數(shù)字貨幣的海運(yùn)運(yùn)費(fèi)高效結(jié)算。此外，通過(guò)從客戶需求維度、內(nèi)部運(yùn)營(yíng)維度和合作伙伴維度進(jìn)行了轉(zhuǎn)型前后的對(duì)比。實(shí)例表明，航運(yùn)物流企業(yè)實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型可靠有效，有助于降本增效以提高競(jìng)爭(zhēng)力。

值得注意的是，區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)與信息具有真實(shí)性、完整性和不可篡改的特性，但是當(dāng)前受區(qū)塊鏈應(yīng)用的范圍所限，航運(yùn)物流企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在上鏈之前的各項(xiàng)信息仍有作假的可能性，當(dāng)鏈下實(shí)際資產(chǎn)與鏈上信息不一致時(shí)，鏈上的信息從源頭就失去了價(jià)值。為此，航運(yùn)物流供應(yīng)鏈上的各主體應(yīng)當(dāng)共同貫徹去中心化的理念來(lái)營(yíng)造良好的服務(wù)交易環(huán)境。