區(qū)塊鏈技術(shù)在鋼鐵供應(yīng)鏈中的應(yīng)用研究

申 培，顧文琦

(河鋼數(shù)字技術(shù)股份有限公司,河北 石家莊 050035)

0 引言

鋼鐵作為重要的基礎(chǔ)原材料行業(yè)，在建筑、機(jī)械、能源、汽車等多產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)協(xié)同發(fā)展中起到支撐作用，是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)化水平和國防實(shí)力的代表性指標(biāo)。鋼鐵行業(yè)對(duì)于我國建設(shè)制造強(qiáng)國意義重大，其發(fā)展水平直接影響著制造業(yè)發(fā)展的質(zhì)量和效益[1]。目前，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)正處于新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，由數(shù)量時(shí)期的“減量階段”向高質(zhì)量時(shí)期的“過渡階段”不斷推進(jìn)，對(duì)化解過剩產(chǎn)能、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)超低排放改造和低碳轉(zhuǎn)型等諸多方面提出更高要求。其中，構(gòu)建高質(zhì)量供應(yīng)鏈體系、將供應(yīng)鏈打造成價(jià)值鏈和創(chuàng)效鏈，是鋼鐵行業(yè)提質(zhì)增效和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要戰(zhàn)略突破口。

然而，鋼鐵傳統(tǒng)供應(yīng)鏈體系信息傳遞效率低，商流、物流、信息流、資金流四流難以整合，存在由于信息孤島而造成的庫存冗余、資金鏈更新不及時(shí)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不透明以及相互間缺乏可信機(jī)制等多種痛點(diǎn)問題，導(dǎo)致企業(yè)多方協(xié)同難以實(shí)現(xiàn)、供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)真實(shí)性難以保證，通過傳統(tǒng)手段難以得到徹底解決。

區(qū)塊鏈技術(shù)是一種不依賴第三方、通過自身分布式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、驗(yàn)證、傳遞和交流的新型技術(shù)方案。其去中心化、公開透明、防篡改、可追溯等技術(shù)特性，能有效破解鋼鐵供應(yīng)鏈之困，為資源優(yōu)化配置、行業(yè)降本增效、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)提供有效支撐。隨著供應(yīng)鏈全球化的國際形勢(shì)日益嚴(yán)峻，以及國家政策層面不斷強(qiáng)調(diào)要“以區(qū)塊鏈作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新突破口，加快推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”，將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵供應(yīng)鏈現(xiàn)代化和智能化將成為未來的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。

1 鋼鐵供應(yīng)鏈發(fā)展制約因素

鋼鐵工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且不均衡，其中鋼廠與終端用戶占據(jù)強(qiáng)勢(shì)地位，與代理商、分銷商等中間流通環(huán)節(jié)以松散型方式聯(lián)結(jié)，容易造成信息不透明、高成本、低效率等弊端，導(dǎo)致“博行情”等無序競(jìng)爭(zhēng)行為時(shí)有發(fā)生。如，鋼廠方受信息時(shí)間差的影響，無法從代理方獲取及時(shí)、準(zhǔn)確的市場(chǎng)信息，從而無法有效指導(dǎo)生產(chǎn)；物流層面則面臨車輛空駛和客戶發(fā)貨無車可用同時(shí)存在的資源浪費(fèi)矛盾；此外，由于鋼材是大宗商品需要墊付大量資金，一些中小鋼貿(mào)企業(yè)不僅隨時(shí)面臨資金鏈斷裂的高風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)因融資難而缺乏議價(jià)能力和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在鋼廠與終端客戶之間受兩面夾擊。具體來說，鋼鐵供應(yīng)鏈普遍存在以下問題。

1.1 產(chǎn)能分散導(dǎo)致信息壁壘

產(chǎn)業(yè)集中度是影響市場(chǎng)平穩(wěn)和供需關(guān)系平衡的一個(gè)重要因素，對(duì)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)量控制以及相關(guān)資源共享協(xié)同至關(guān)重要。產(chǎn)能過于分散將大幅削弱鋼鐵供應(yīng)鏈的資源配置、集約經(jīng)營以及原材料買方市場(chǎng)談判能力。加之我國鋼鐵企業(yè)屬于典型的資源依托型布局，遠(yuǎn)離消費(fèi)市場(chǎng)，呈現(xiàn)“東多西少、北重南輕”的分布特點(diǎn)，導(dǎo)致供應(yīng)鏈空間離散性、割裂性強(qiáng)。且大多關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)間缺少信息交流和共享，鋼鐵企業(yè)無法準(zhǔn)確掌握上游供貨能力和下游需求規(guī)模，包括采購信息和供應(yīng)信息在內(nèi)的眾多數(shù)據(jù)系統(tǒng)沒有實(shí)現(xiàn)有效鏈接[3]。因此供應(yīng)鏈上的節(jié)點(diǎn)企業(yè)在決定自身庫存時(shí)各自為政、各行其道，容易出現(xiàn)企業(yè)之間競(jìng)相降價(jià)的內(nèi)耗情況，無序的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境嚴(yán)重制約供應(yīng)鏈整體高效、穩(wěn)定發(fā)展。同時(shí)，供應(yīng)鏈上無法實(shí)現(xiàn)存貨互通有無和轉(zhuǎn)運(yùn)調(diào)撥，造成企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃缺乏整體性和客觀性，只能各自持有高額庫存，占用大量資金。并且許多企業(yè)的信息系統(tǒng)相容性很差，無法很好地集成起來，信息的不統(tǒng)一、不公開反之又加大了行業(yè)自治和監(jiān)管難度[4]。

1.2 產(chǎn)品質(zhì)量管理與追溯難

鋼材的生產(chǎn)和使用在化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能、變形性能和表面狀態(tài)都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。若鋼材的某個(gè)性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),就有可能導(dǎo)致施工不便、工程質(zhì)量不合格,甚至發(fā)生工程事故[5]。鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量管理包括兩方面：可追溯性是指當(dāng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈中出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，可以沿著制造鏈和供應(yīng)鏈從下游到上游進(jìn)行定位；追蹤是指能夠沿著供應(yīng)鏈追蹤產(chǎn)品的走向，并在制造鏈出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)召回[6]。傳統(tǒng)鋼鐵質(zhì)量溯源體系一般使用中心化賬本模式，由供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)參與企業(yè)分散、孤立地記錄和保存，仍處于信息孤島和流轉(zhuǎn)不暢的模式。在該模式下，從生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、交易到下游應(yīng)用的整個(gè)供應(yīng)鏈上的要素缺少全流程監(jiān)控以及信息可信記錄，導(dǎo)致鋼材信息不對(duì)等。并且無論是鋼企還是中間環(huán)節(jié)經(jīng)銷商，在質(zhì)量信息影響自身利益時(shí)，可以自行篡改相關(guān)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量信息，從而在面對(duì)質(zhì)量問題時(shí)很難召回和追責(zé)[7]。因此，如何建設(shè)一套基于產(chǎn)品全生命周期的全員、全方位、全過程的質(zhì)量管理與質(zhì)量追溯機(jī)制是當(dāng)今鋼鐵行業(yè)面臨的重要且亟需解決的問題。

1.3 供應(yīng)鏈金融風(fēng)險(xiǎn)大

供應(yīng)鏈金融風(fēng)險(xiǎn)一方面體現(xiàn)在企業(yè)融資難、運(yùn)營成本上升。我國鋼鐵行業(yè)是典型的重資產(chǎn)、高負(fù)債行業(yè)，存在大量融資難、融資貴、去杠桿困難等問題。尤其以涉鋼供應(yīng)鏈中的小微企業(yè)為代表，受其經(jīng)營規(guī)模、資產(chǎn)結(jié)構(gòu)、償債能力等因素影響，大都還停留在純貿(mào)易的階段，在目前的銀行風(fēng)控體系下，很難獲得銀行融資，只能通過小貸公司、網(wǎng)貸平臺(tái)等融資成本較高的途徑進(jìn)行融資，因而面臨重大運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，貿(mào)易“信用危機(jī)”同樣顯著。目前鋼鐵市場(chǎng)出現(xiàn)疲軟現(xiàn)象，鋼材的價(jià)格不斷下降導(dǎo)致鋼鐵貿(mào)易企業(yè)背負(fù)著較重的資金壓力，而這些資金壓力正逐漸轉(zhuǎn)化為信用危機(jī)。早在多年前國內(nèi)的鋼材倉儲(chǔ)領(lǐng)域就出現(xiàn)了嚴(yán)重的重復(fù)質(zhì)押、違約等信貸問題，風(fēng)險(xiǎn)事件頻發(fā)，導(dǎo)致國有資產(chǎn)流失時(shí)有發(fā)生。此外，傳統(tǒng)供應(yīng)鏈中的信用證結(jié)算包括申請(qǐng)、開證、通知、交單、議付、寄單、償付、審單等環(huán)節(jié)[8]，牽涉到的單據(jù)量大、手續(xù)繁復(fù)、機(jī)構(gòu)冗雜，容易導(dǎo)致出錯(cuò)和返工，導(dǎo)致交易周期長(zhǎng)、流轉(zhuǎn)慢，嚴(yán)重拖累交易方資金周轉(zhuǎn)，無形中加劇了貿(mào)易的機(jī)會(huì)成本。

2 區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用方向

區(qū)塊鏈在鋼鐵供應(yīng)鏈中的可行應(yīng)用方向主要包括物流數(shù)據(jù)采集追蹤、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)安全、共識(shí)協(xié)議、聯(lián)盟鏈構(gòu)建五大方面。

2.1 供應(yīng)鏈領(lǐng)域區(qū)塊鏈關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1.1 基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的鋼鐵物流數(shù)據(jù)采集追蹤技術(shù)

應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的鋼鐵物流數(shù)據(jù)采集追蹤技術(shù)，滿足鋼鐵供應(yīng)鏈對(duì)物流流轉(zhuǎn)中數(shù)據(jù)采集、追蹤、分析挖掘和可視化展示的需求。包括海量異構(gòu)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、人工智能物流追蹤檢測(cè)技術(shù)，區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)分析挖掘與可視化技術(shù)等，并形成鋼鐵物流自動(dòng)化采集追蹤框架。

2.1.2 端到端架構(gòu)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)隱私保護(hù)共享技術(shù)

端到端架構(gòu)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)隱私保護(hù)共享技術(shù)，可有效針對(duì)鋼鐵供應(yīng)鏈行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)安全防護(hù)、隱私保護(hù)、供應(yīng)鏈內(nèi)共享的迫切需求。包括區(qū)塊鏈的可驗(yàn)證計(jì)算技術(shù)、區(qū)塊鏈的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)訪問授權(quán)技術(shù)和區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)非對(duì)稱加密技術(shù)等，構(gòu)建能夠同時(shí)保證端到端區(qū)塊鏈支撐平臺(tái)授權(quán)共享、數(shù)據(jù)加密與安全防護(hù)的保障平臺(tái)。

2.1.3 端到端架構(gòu)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)信任的智能合約技術(shù)

針對(duì)鋼鐵供應(yīng)鏈生產(chǎn)流通過程中的商流、信息流、物流等關(guān)鍵信息的完整、準(zhǔn)確、可信要求，可應(yīng)用區(qū)塊鏈智能合約生成技術(shù)。包括區(qū)塊鏈零知識(shí)證明技術(shù)、基于承諾的智能合約架構(gòu)設(shè)計(jì)和符合承諾協(xié)議的驗(yàn)證執(zhí)行協(xié)議等內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套基于承諾的區(qū)塊鏈智能合約框架，有效支撐智能合約的生成，利用區(qū)塊鏈防篡改特性，確保上傳數(shù)據(jù)的完整、準(zhǔn)確、可信。

2.1.4 能耗最優(yōu)的區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議與算法

針對(duì)現(xiàn)有以POW工作量證明為共識(shí)機(jī)制的區(qū)塊鏈應(yīng)用普遍存在能源消耗大和雙花攻擊等缺點(diǎn)，可利用能耗最優(yōu)的區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議與算法，包括PBFT實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法、基于投票授權(quán)的DPOS委任權(quán)益證明算法、基于PBFT和DPOS混合共識(shí)算法、基于貢獻(xiàn)值的POC證明算法等，設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈平臺(tái)共識(shí)協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的共識(shí)算法。

2.1.5 端到端聯(lián)盟區(qū)塊鏈構(gòu)建技術(shù)

端到端聯(lián)盟區(qū)塊鏈平臺(tái)整體架構(gòu)可應(yīng)對(duì)鋼鐵供應(yīng)鏈行業(yè)整體需求，得以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的核心模塊，突破系統(tǒng)隱私保護(hù)、共識(shí)算法和智能合約等關(guān)鍵技術(shù)，掌握側(cè)鏈技術(shù)，分片技術(shù)等可擴(kuò)展性技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)面向供應(yīng)鏈的端到端聯(lián)盟區(qū)塊鏈平臺(tái)。

2.2 區(qū)塊鏈實(shí)際應(yīng)用過程存在的關(guān)鍵問題

2.2.1 區(qū)塊鏈平臺(tái)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)共享問題

在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享方面，存在的數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)共享的矛盾問題，數(shù)據(jù)信息的可復(fù)制性和易傳播性使分享無法追蹤使用情況。從區(qū)塊鏈隱私角度出發(fā)，主要圍繞基于區(qū)塊鏈的可驗(yàn)證計(jì)算、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)隱私和區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)共享等三個(gè)問題。在可驗(yàn)證計(jì)算方面，同態(tài)秘密分享和安全多方計(jì)算存在通信輪數(shù)多和通信量大的問題，降低平臺(tái)運(yùn)行效率，增加節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證負(fù)擔(dān)。

2.2.2 智能合約的空間開銷大、隱私性不足、人為錯(cuò)誤問題

現(xiàn)有的智能合約技術(shù)需要在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行復(fù)雜、有狀態(tài)的智能合約程序，這賦予了節(jié)點(diǎn)過多的權(quán)力，在空間開銷、隱私性方面都將產(chǎn)生嚴(yán)重問題，并且在人為錯(cuò)誤發(fā)生后不可逆轉(zhuǎn)，不可修改。該項(xiàng)目通過設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一套基于承諾的區(qū)塊鏈智能合約框架，有效支撐智能合約的生成，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可信、完整。

2.2.3 高效低能耗共識(shí)算法設(shè)計(jì)與區(qū)塊鏈擁堵問題

聯(lián)盟鏈中的大部分共識(shí)算法要求參與節(jié)點(diǎn)獲得事先授權(quán)才能加入，不利于聯(lián)盟新成員靈活、便捷的加入網(wǎng)絡(luò)，算法的使用場(chǎng)景受限，半中心化結(jié)構(gòu)存在多節(jié)點(diǎn)聯(lián)合作惡?jiǎn)栴}。典型的算法雖有效解決了能耗高性能低的問題，但對(duì)區(qū)塊間隔時(shí)間和區(qū)塊體積大小有所限制，因此可處理的交易數(shù)量不足以支撐高并發(fā)的應(yīng)用。

3 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的鋼鐵智能供應(yīng)鏈平臺(tái)

針對(duì)存在的庫存冗余、資金鏈更新不及時(shí)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不透明以及數(shù)據(jù)失真等問題，結(jié)合區(qū)塊鏈的層次結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特征，本研究提出一個(gè)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的總體架構(gòu)(如圖1所示)。依托該技術(shù)架構(gòu)，鋼鐵行業(yè)智能供應(yīng)鏈平臺(tái)技術(shù)方案通過多個(gè)模塊在解決數(shù)據(jù)隱私、智能合約的隱私和空間開銷大、智能合約漏洞、區(qū)塊鏈應(yīng)用存在共識(shí)效率低、能源消耗大、系統(tǒng)吞吐量低、區(qū)塊容量小等方面形成關(guān)鍵能力體系。

圖1 技術(shù)架構(gòu)

3.1 平臺(tái)技術(shù)方案

采用基于物聯(lián)網(wǎng)IOT數(shù)據(jù)采集終端、基于區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，基于密鑰策略的屬性加密技術(shù)(KP-ABE)和Shamir門限密鑰保護(hù)方法，通過整合優(yōu)化，構(gòu)建高可用、高性能、穩(wěn)定安全、隱私共享的安全存儲(chǔ)方案，綜合各種區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來解決供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間數(shù)據(jù)真實(shí)和追溯與共享時(shí)所面臨的多種問題，提高運(yùn)行效率和時(shí)效性，降低企業(yè)互信成本，并為上層應(yīng)用提供完整支撐。技術(shù)方案如圖2所示。

圖2 區(qū)塊鏈技術(shù)方案

3.1.1 物流采集上傳模塊

由物聯(lián)網(wǎng)IOT數(shù)據(jù)采集終端實(shí)時(shí)收集供應(yīng)鏈上的物流信息，經(jīng)基站中轉(zhuǎn)，發(fā)送至區(qū)塊鏈聯(lián)盟鏈節(jié)點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 物流信息采集流

3.1.2 供應(yīng)鏈信息填寫模塊

供應(yīng)鏈上下游企業(yè)將供應(yīng)鏈上的貨品需求、電子簽章、發(fā)票等信息通過系統(tǒng)錄入，進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈聯(lián)盟鏈節(jié)點(diǎn)。示意圖如圖4。

圖4 供應(yīng)鏈信息填寫示意圖

3.1.3 信息加密模塊

使用基于密鑰策略的屬性加密(KP-ABE)技術(shù)，配置合適的共享策略，將物流采集模塊上傳的物流數(shù)據(jù)和供應(yīng)鏈企業(yè)填寫的各種信息進(jìn)行加密，數(shù)據(jù)信息采用密文存儲(chǔ)，提高信息安全，防止數(shù)據(jù)泄露。

3.1.4 密鑰保護(hù)模塊

運(yùn)用Shamir門限方法來保護(hù)密鑰，采用一輪通信可驗(yàn)證一階乘法同態(tài)的秘密分享方案(NVHSS)，將信息加密過程中使用的密鑰進(jìn)行保護(hù)，防止密鑰被獲得。

3.1.5 節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存模塊

節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)模塊，采用基于委托權(quán)益授權(quán)算法和實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法(DPoS+PBFT)的混合共識(shí)機(jī)制和對(duì)應(yīng)算法，將 DPoS的授權(quán)機(jī)制應(yīng)用于 PBFT 中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)授權(quán)，通過 DPoS 聯(lián)盟內(nèi)擁有投票權(quán)的節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)投票選擇記賬節(jié)點(diǎn)，使用 PBFT 記賬節(jié)點(diǎn)輪流記賬，記賬后投票通過，將信息加密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，完成節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的同時(shí)，有效提高共識(shí)效率，減少共識(shí)帶來的能源消耗。引入了側(cè)鏈框架體系，解決主鏈聯(lián)盟鏈主鏈區(qū)塊大小不足，使得存儲(chǔ)容量可以水平擴(kuò)展，提高系統(tǒng)的可靠性和訪問性能。如圖5所示。

圖5 去中心化的節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存

3.1.6 信息共享模塊

利用拉格朗日插值算法找到Shamir門限方法來保護(hù)的密鑰，使用支持高效同態(tài)乘法的去中心化外包計(jì)算機(jī)制(DOC)，可以在數(shù)據(jù)密文上執(zhí)行任意階同態(tài)乘法運(yùn)算；反饋值的驗(yàn)證不再需要昂貴的雙線性映射，進(jìn)而顯著提高驗(yàn)證反饋值的效率；顯著縮小驗(yàn)證密鑰的長(zhǎng)度；使用密鑰解析加密數(shù)據(jù)密文，恢復(fù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上下游企業(yè)間數(shù)據(jù)共享。該機(jī)制在保障數(shù)據(jù)隱私的前提下，可大幅減少服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證負(fù)擔(dān)和存儲(chǔ)空間。如圖6所示。

圖6 信息共享數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)示意圖

3.1.7 智能合約模塊

使用基于承諾的非交互式智能合約協(xié)議，包括基于承諾樹的合約表示方式、與零知識(shí)證明承諾驗(yàn)證機(jī)制。智能合約程序的執(zhí)行結(jié)果將由若干復(fù)合承諾兌現(xiàn)與否來決定，每個(gè)承諾的兌現(xiàn)與否將由第三方節(jié)點(diǎn)來計(jì)算，分離節(jié)點(diǎn)的記賬和智能合約程序執(zhí)行，為密鑰保護(hù)模塊和信息共享模塊提供驗(yàn)證承諾能力。有效保護(hù)平臺(tái)功能的安全性。

3.2 關(guān)鍵能力體系

本方案與傳統(tǒng)供應(yīng)鏈系統(tǒng)相比，解決了供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的數(shù)據(jù)安全防護(hù)加密存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)透明共享的矛盾問題，有效降低了數(shù)據(jù)管理方面的成本，增強(qiáng)了企業(yè)間數(shù)據(jù)互信與企業(yè)獲取真實(shí)有效及時(shí)的信息，同時(shí)提高了整個(gè)供應(yīng)鏈系統(tǒng)運(yùn)行的效率。數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)架構(gòu)如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)架構(gòu)

通過物聯(lián)網(wǎng)loT數(shù)據(jù)采集終端和系統(tǒng)錄入可以支持海量供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)信息采集，使用基于密鑰策略的屬性加密(KP-ABE)技術(shù)，可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全，使用Shamir門限方法來保護(hù)的數(shù)據(jù)加密的密鑰，防止密鑰破解，采用聯(lián)盟鏈主鏈和區(qū)塊鏈側(cè)鏈技術(shù)，DPoS+PBFT混合共識(shí)機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與溯源，可以適應(yīng)數(shù)據(jù)擴(kuò)展和持續(xù)增長(zhǎng)，提高系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性。當(dāng)使用數(shù)據(jù)時(shí)，使用智能合約確認(rèn)使用者權(quán)限，利用拉格朗日插值算法找到密鑰，解析加密數(shù)據(jù)密文，恢復(fù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)共享。整個(gè)系統(tǒng)，圍繞供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)隱私和共享搭建成型，滿足了供應(yīng)鏈上下游企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的查看實(shí)時(shí)性要求，數(shù)據(jù)安全的私密存儲(chǔ)要求，數(shù)據(jù)真實(shí)的可溯源查找要求。

4 智能供應(yīng)鏈平臺(tái)應(yīng)用場(chǎng)景探討

4.1 鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證與追溯平臺(tái)

基于智能供應(yīng)鏈平臺(tái)，鋼鐵企業(yè)與上下游企業(yè)及物流服務(wù)商多方共同記賬，將原料采購、生產(chǎn)加工、產(chǎn)品檢驗(yàn)、物流運(yùn)輸?shù)娜^程流轉(zhuǎn)信息寫入?yún)^(qū)塊鏈，可有效實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)品防偽和質(zhì)量監(jiān)管。通過共識(shí)機(jī)制保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一致性，每根鋼材經(jīng)過“一物一碼”的標(biāo)識(shí)，擁有獨(dú)特、安全、透明的 “產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證書”， 使每根鋼材的來源可查、去向可追。由于這種唯一性，造假商品很難具備合乎特定規(guī)則的商品標(biāo)識(shí)，因而可以快速高效識(shí)偽防偽。同時(shí)，每一個(gè)環(huán)節(jié)的主體都以自己的身份(私鑰)將信息簽名寫入?yún)^(qū)塊鏈，信息不可篡改、身份不可抵賴，并以聯(lián)盟節(jié)點(diǎn)身份授予認(rèn)證和監(jiān)管機(jī)構(gòu)審查權(quán)限。一旦出現(xiàn)糾紛，能夠快速定位問題環(huán)節(jié)，進(jìn)行舉證和追責(zé)。

4.2 鋼鐵供應(yīng)鏈金融服務(wù)平臺(tái)

鋼鐵行業(yè)未來的融資模式必然需要經(jīng)營數(shù)據(jù)的可量化、動(dòng)態(tài)化與一定程度的透明化，只有這樣才能更好地納入金融機(jī)構(gòu)的采信中，讓企業(yè)獲得更低成本的資金支持，爭(zhēng)取更大的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新投入。而通過鋼鐵區(qū)塊鏈平臺(tái)，金融服務(wù)機(jī)構(gòu)更容易沿著鋼鐵供應(yīng)鏈在上下游找到希望對(duì)接的服務(wù)主體，使得輻射范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。除提供基本的融資服務(wù)之外，平臺(tái)還可提供更多較之于普通金融機(jī)構(gòu)的增值服務(wù)，包括專業(yè)化的風(fēng)險(xiǎn)管理咨詢服務(wù)、鋼鐵物流配送方案輸出以及配套的加工能力。由此，通過大宗商品區(qū)塊鏈平臺(tái)和相關(guān)區(qū)塊鏈技術(shù)，可打破傳統(tǒng)鋼企管理邊界，推動(dòng)要素資源自由流動(dòng)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的一體化發(fā)展[9]。

4.3 供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)信用評(píng)價(jià)服務(wù)

可通過進(jìn)一步開發(fā)基于區(qū)塊鏈技術(shù)的在實(shí)體產(chǎn)業(yè)內(nèi)流通、以信用為核心的數(shù)字憑證，脫虛向?qū)?、融入?shí)體后，鋼鐵供應(yīng)鏈上的信用點(diǎn)連接成鏈、成網(wǎng)，開始形成一種以信用為基礎(chǔ)的生態(tài)圈，因而形成自證閉環(huán)，極大提升貿(mào)易效率[10]。在此生態(tài)中，區(qū)塊鏈信用證幫助實(shí)現(xiàn)了各方數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新和實(shí)時(shí)共享，對(duì)鏈上每一筆數(shù)據(jù)形成難以偽造、難以篡改的記錄某一方面允許企業(yè)通過企業(yè)密鑰對(duì)供應(yīng)鏈上其他企業(yè)資質(zhì)進(jìn)行追溯，對(duì)其誠信狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)；另一方面，也為監(jiān)管機(jī)構(gòu)、金融服務(wù)機(jī)構(gòu)等第三方全面了解交易、快速識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)“穿透式監(jiān)管”提供了可能。

4.4 供應(yīng)鏈協(xié)同與物流流程優(yōu)化

基于區(qū)塊鏈技術(shù)，鋼鐵智能供應(yīng)鏈平臺(tái)同時(shí)可提供數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享機(jī)制，幫助企業(yè)掌握其他參與者供給(庫存)與需求(訂單)信息，并基于此及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)、采購與庫存管理與決策，優(yōu)化供應(yīng)鏈管理，降低成本。而基于區(qū)塊鏈技術(shù)和電子簽名技術(shù)，物流單證也向電子化轉(zhuǎn)變，保證單證流和信息流統(tǒng)一，促進(jìn)物流主體間信息共享、依靠智能合約進(jìn)一步優(yōu)化流程，將進(jìn)一步提升企業(yè)間交互自動(dòng)化程度和便捷度，賦能區(qū)塊鏈上下游企業(yè)協(xié)同效率的提升[11]。

5 總結(jié)

河北省委書記王東峰在2020年省委專題會(huì)上強(qiáng)調(diào)全面提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈創(chuàng)新鏈物流鏈現(xiàn)代化水平，為創(chuàng)新發(fā)展綠色發(fā)展高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。區(qū)塊鏈技術(shù)涵蓋的共享賬本、機(jī)器共識(shí)、智能合約和權(quán)限隱私等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以有效實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)數(shù)據(jù)互信、互聯(lián)、共享，而其分布式部署方式則能夠根據(jù)鋼鐵供應(yīng)鏈不同狀況提供分行業(yè)、分地域、分階段、分步驟的理性建設(shè)和發(fā)展路徑。通過進(jìn)一步優(yōu)化、完善基于區(qū)塊鏈技術(shù)的鋼鐵智能供應(yīng)鏈平臺(tái)架構(gòu)，將大幅加快供應(yīng)鏈體系流轉(zhuǎn)速度，提升河北鋼鐵行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈創(chuàng)新鏈物流鏈現(xiàn)有水平，為鋼鐵企業(yè)提供強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。