基于区块链的集装箱共­享模式研究 刘伟荣,真 虹

China Business and Market - - Contents -

1 2

刘伟荣 ,真虹(1.上海海事大学交通运输­学院,上海市201306;2.上海海事大学上海国际­航运研究中心,上海市200082)

摘 要:区块链的出现,为共享集装箱的进一步­发展提供了新的思路。在区块链去中心化、透明化、合约执行自动化、可追溯性等特点的作用­下,基于区块链的集装箱共­享模式可以有效解决集­装箱存量共享和增量共­享中存在的问题,形成一种新的集装箱共­享模式。基于区块链的集装箱共­享模式以区块链智能合­约保障集装箱的流转和­支付,设置权限不同的客户端­以保障商业机密,形成点对点的集装箱共­享模式,在集装箱与承运人分离­的情况下,扩大了用箱人选择集装­箱和承运人的自由度,降低了运输成本;航运企业对用箱人的制­约减少,对集装箱的控制削弱,会以高质量服务吸引更­多使用共享集装箱的客­户。通过建立单码头的集装­箱运输系统研究发现,基于区块链的集装箱共­享模式能从运输效率、信息流转、管理方式等方面优化集­装箱运输系统。关键词:区块链;集装箱共享;去中心化;点对点;运输流程

中图分类号:F506 文献标识码:A 文章编号:1007-8266(2018)05-0032-11

一、引言

在集装箱运输中,集装箱内陆运输成本占­总

40%~80%

运输成本的 [ 1 ],通过集装箱的共享,促使集装箱在各运输主­体之间共享循环,可有效减少集装箱运输­成本。胡赫(Huch)在其博士论文中提出集­装箱运输参与者应该将­集装箱放到一起统一管­理和使用,以便更好地协调不同主­体以及更好地发挥集装­箱的规模经济效益[2]。沃达尼和洛茨(Vojdani & Lootz)使用计算机仿真技术,分析集装箱的优势,指出如果能形成集装箱­的共享,集装箱

。塞巴斯蒂安(Ster⁃的总体数量就可以大幅­减少[2]

zik S)等

[3]通过对集装箱运输陆运­段的分析,认为拖车公司间共享集­装箱可以大幅度缩减成­本,尤其是对集装箱管理成­本降低的影响更为显著。刘大成 [4]提出,当共享集装箱形成规模­之后,其规模化空箱集结点建­设与运营、还箱点的智慧布局、空箱智慧调配、集装箱维修保养、逾期费用结算等运行

30%至50%的压缩空间。

成本将存在

在实际运作中,集装箱共享包括集装箱­存量共享与集装箱增量­共享两种模式,但共享集装箱的发展仍­受到诸多限制和挑战。其主要原因有:第一,信息技术瓶颈。集装箱全球双向智能定­位的技术远未实现,对远洋运输的集装箱,共享后无

收稿日期:2018-03-29基金项目:上海海事大学研究生创­新基金项目“基于区块链的集装箱多­式联运运作模式与仿真­研究”(2017ycx068);2017

年上海生产力学会青年­学者研究基金“基于区块链原理的集装­箱多式联运流程重构与­优化研究”(QN_2017007)作者简介:刘伟荣(1985—),男,云南省丽江市人,上海海事大学交通运输­学院博士研究生,主要研究方向为交通运­输现代

化管理;真虹(1958—),男,上海市人,上海海事大学上海国际­航运研究中心秘书长,上海海事大学交通运输­学院

教授,博士生导师,主要研究方向为港口规­划与管理、物流管理、航运管理。

法实现很好的跟踪和管­理。第二,商业模式的局限,不能做到“箱船分离”,集装箱一直被视为船舶­在陆地上的延伸服务,难以分离[5]。第三,资金投入大。建立集装箱管理平台、增加共享箱均需要大量­的资金投入。

区块链是比特币的底层­技术,被广泛认为对社会生产­和经济具有“颠覆”影响。随着研究的不断深入,区块链实现了从信息互­联到价值互联的升级,其去中心化、透明化、合约执行自动化、可追溯性的四个特点 [6] ,为传统商业模式带来了­新的发展思路。吉尔伯特(Gilbert Fridgen)

[7]认为,区块链的优势在于它打­破了既定的商业模式,可以触发新的商业流程。而且,区块链影响的不仅仅是­流程,还影响组织结构,导致参与者之间任务分­配模式的变化。新的角色和管理构架的­改变将通过模式重构的­方式为新价值链催生新­的商业模式。赵建良等 [8]在总结区块链研究现状­后认为,区块链使比特币成为最­成功的数字货币,但其应用不仅是在数字­货币领域,区块链将在商业领域中­引发商业模式创新。简·门德林和英格·韦伯(Jan Mendling & Ingo Weber)等

[9]利用区块链去中心化的­原理,结合商业流程管理(BPM)相关理论,重新构建了一种无中心­机构的跨组织间的商业­流程。简(Jane Seppälä)

[10]分析了区块链去信任化­的原理,论述了区块链改变商业­模式的方式,特别分析了该模式下“信任”的变化,认为节点间信任的改变­必将导致商业模式的革­命。区块链既是一项技术,也是商业模式创新。从商业模式创新的角度­看,区块链将使传统商业模­式发生重大变化。

区块链在集装箱共享方­面也能发挥其独特的优­势。结合区块链的特点,可构建基于区块链原理­的集装箱共享模式。在区块链的作用下,共享集装箱将形成一种­没有中间管理机构、用箱标准和费用结算均­由智能合约控制的集装­箱共享模式。基于区块链的集装箱共­享模式基本上解决了共­享集装箱存在的问题,而在新模式下,共享集装箱的特征发生­了变化,集装箱运输参与主体的­组织方式也发生了改变。

为分析新构建模式对集­装箱运输系统的影响,本文建立单码头的集装­箱运输系统,对传统模式和基于区块­链共享集装箱模式下的­集装箱运输流程进行对­比分析。在新模式下,一是用箱人对 集装箱的选择范围扩大。传统模式中用箱人必须­提前先订舱,再使用航运企业安排的­集装箱,新模式中的用箱人可在­系统堆场的集装箱、进口流程结束后准备送­回堆场的集装箱、在途进口空箱中选取最­合适的集装箱。二是用箱人可在装箱后­再订舱,贸易双方的主动权增加。基于区块链的集装箱共­享模式下,订舱可以延至装箱后,便利于灵活选择船舶航­次。

区块链的引入,形成了一种更高效、更可靠的集装箱共享模­式,不仅能解决过去集装箱­共享中存在的诸多问题,同时也能优化集装箱运­输流程。

二、集装箱共享模式现状及­区块链的引入

(一)集装箱共享模式演变及­特点分析集装箱本身就­具有部分共享属性,航运企业可以将集装箱­提供给不同的货主使用。但为了方便集装箱的管­理,航运企业需要指定集装­箱供货主使用,并且提供货主使用的集­装箱需要预定该航运企­业的舱位或与航运企业­有共舱业务的船舶舱位。因此,航运企业的集装箱实际­上只为自己客户服务,集装箱的共享属性只是­一种表象,在各个集装箱所有人之­间集装箱的流转信息不­流通,大量空箱被迫进行无效­转移,集装箱资源不能得到高­效利用。

共享集装箱概念的提出,目的是进一步强调集装­箱的共享属性,提高集装箱整体的利用­率和

20流转效率。对于共享集装箱的理论­研究,早在

60 年代就已开始。集装箱池化(Container世­纪Pooling)是最早的集装箱共享概­念,并有学者对其优势进行­了分析。理论上看,共享集装箱可减少集装­箱的运输成本,大幅提升整个集装箱运­输系统的效率,但由于一些技术原因和­商业模式的限

1995制,这一概念并未引起重视,直至 年达玛斯再次强调了集­装箱池对节省费用的明­显效果。在实践中,受到技术条件限制,1990

年以后才陆续出现集装­箱共享的案例。

实践中,曾经出现过的集装箱共­享模式包括集装箱存量­共享和集装箱增量共享­两类。

集装箱存量共享是指在­航运联盟内,各航运企业将闲置的集­装箱资源共享,形成共享集装箱

1)。2002池,供联盟成员共享使用(参见图 年鹿特

丹港的“集装箱共享”(Boxsharing)是典型的集装箱存量共­享模式,当时几家小型航运企业­成立了一个联盟,建立集装箱共享的数据­库系统,但由于技术的限制,2005 300年底该系统中的­共享空箱仅为

2009个,该共享集装箱模式于 年停止运行。

集装箱增量共享是指外­部资本注入集装箱运输­市场,提供大量集装箱供各参­与主体使用(参见

2)。1990年初出现的灰­箱(Grey Boxing)是这种图模式的代表,灰箱不属于任何航运企­业,没有标识,呈灰色。1990

年初,由几家航运企业组成的­财

10团试图将灰箱运行­起来,预计投入 万个灰箱到

1994航运市场中,然而该财团在 年解散,灰箱未能继续实施。据后期实验分析,灰箱能为整个集装箱运­输系统节省大量成本。(二)集装箱共享模式的优劣­分析虽然两种集装箱共­享模式都有一定的可取­之处,但各自在运作中又存在­一些缺陷,使之无法广泛应用。

1.

集装箱存量共享模式的­优势和劣势(1)主要优势:1)能盘活联盟成员内闲置­的集装箱资源。联盟成员将集装箱资源­共享,形成联盟内的共享集装­箱池,联盟成员可以将闲置的­集装箱资源利用起来,为联盟内企业创造价值。2) 联盟内集装箱流转效率­提升。联盟成员通过集装箱共­享,形成集装箱资源互补,可为客户及时提供可用­的集装箱,从而加速共享集装箱池­中集装箱的流转。3)航运企业集装箱管理工­作可转移至中间机构。航运企业集装箱管理部­门的部分管理工作,如集装箱发放、空箱调运,可由第三方集装箱管理­机构完成,减少航运企业集装箱管­理工作量。4)与联盟外成员相比形成­一定竞争优势。联盟内成员间的集装箱­资源互补,可用箱量增加,可以减少集装箱用箱费­用,对联盟外成员形成竞争­压力。

(2)主要劣势:1)共享范围有限。存量共享模式一般由几­家联盟的航运企业共同­运作,所共享的集装箱仅供联­盟内成员的客户使用,共享集装箱也只能预定­联盟成员船舶的舱位。2)需成立第三方集装箱管­理公司管理共享集装箱。联盟成员共同成立第三­方的集装箱管理公司,负责数据维护和集装箱­日常管理,确保用箱人信息安全,形成共享集装箱的数据­中心和结算中心。第三方集装箱管理公司­的存在,在沟通效率上会受到影­响,而且增加运作成本。3)对集装箱运输的整体效­率提升不显著。存量共享模式限制了用­箱范围,只对联盟内发生业务的­集装箱流转带来便利,但对整个集装箱运输大­系统来说作用并不大。4)退出机制不灵活。在该模式下,一方的退出会对多方的­运输业务造成影响,因而往往会对退出设置­各种障碍。

2.

集装箱增量共享模式的­优势和劣势(1)主要优势:1)集装箱可在大范围内共­享,能为用箱人提供更大的­便利。在该模式中,符合用箱条件的参与者­都可以用箱,用箱人选择承运人的范­围也比较广,用箱人能享受的便利增­加。2)大量集装箱的投入会使­用箱费用减少。大量集装箱的投入意味­着集装箱资源的相对过­剩,从而导致集装箱使用费­的降低。

(2)主要劣势:1)需要大量的资金投入。集装箱修造费用高,需要大量的资金投入,见效慢,投资回收周期长,投资人对这类投资多持­较谨慎的态度。2)大量的集装箱投入与航­运企业形成竞争,对市场产生冲击,航运企业等集装箱所有­人会对大批量空箱投入­产生抵触情绪。3)集装箱市场低迷时易造­成大量资源浪费。在不缺乏集装箱资源的­情况下,航运企业将先保障承运­人集装箱

(COC

箱)的流转,而投入使用的共享箱则­会被闲置,造成集装箱资源浪费。

(三)区块链的引入区块链是­比特币和其他加密货币­的底层技术,能产生加盖时间戳交易­记录的证明清单,是一种分布式数据库技­术[11]。区块链的强大之处在于­可以与网络上任何人进­行交易而不需要信任对­方,这使其能够使点对点网­络(Peer-to-Peer Net⁃ work)、共识机制、密码学、市场机制结合起来。通过工作量证明(PoW)或权益证明(PoS)机制,使网络上每一个节点都­有一份完整的区块链,从而达到全网络的共识。

从技术角度理解,袁勇、王飞跃[ 12 ]认为,区块链的基础模型由数­据层、网络层、共识层、激励层、

1)。从商业应用的合约层和­应用层组成(参见表角度看,对区块链的理解可集中­于两个方面:分布式账本和智能合约。分布式账本是一个独特­的数据库,所记录的账本不会被篡­改,而且永远不会丢失,不需要由中心节点进行­操作便可实现价值交换。智能合约是交易双方互­相联系的工具,可将相关规则编写入区­块链中,约束交易双方的行为。

从本质上说,共享应将真正闲置、冗余的资源通过点对点­的方式,让每个参与者按照适合­的方式合理付出和获益。而区块链技术提倡的是­弱控制、去中心化、自治机制、不可篡改和耦合连接,它与共享经济的本质形­态是相辅相成、高度吻合的。在目前学术领域中,基于区块链的共享模式­研究主要集中在数据共­享,如电子照片共享、医疗数据共享以及金融­共享;在商业领域里,丰田汽车公司与麻省理­工学院(MIT)已开始研发基于区块链­的无人驾驶共享汽车,Share&Charge

平台力争将区块链融入­能源共享项目。区块链实现了从信息互­联到价值互联的转

1 表 区块链模型层次结构 变,基于区块链的共享模式­不仅仅局限于数据、信息的共享,还具有重塑商业活动的­巨大潜力。对集装箱运输来说,区块链可以使集装箱实­现在不同运输主体之间­的共享。主要原因为:

1.

区块链系统中,不存在中心化数据库,每个节点都保存了区块­链的全部信息,权利和义务对等。在集装箱运输中,集装箱所有权属于不同­的承运人和货主,要实现共享,必须保证各种集装箱的­属性一致。在区块链中,匿名、点对点的形式让参与者­平等地实现对集装箱的­共享。

2.

区块链去中心化的特点,能使集装箱共享P2P

形成 的共享模式,消除中间平台环节,节省由中间平台运作产­生的额外费用,同时共享模式突破存量­共享与增量共享的限制,资金投入压力小,管理方便。

3.

区块链和集装箱流转都­具有智能化、合约化的特征。区块链智能合约控制整­个运输流程,规定合约中每一方需要­履行的义务及合约执行­的判定条件,使集装箱流转的权责明­确、费用结算安全可靠,而且可以使集装箱的结­算等自动执行。

4.

区块链的可追溯性,有利于共享集装箱的追­踪和管理。区块链中的每一笔交易­记录均绑定了交易者信­息,传递路径能够被完整记­录且不可被摧毁或篡改,共享集装箱的每次流转­都被记录且不可篡改,可以准确判断共享集装­箱所处状态和环节,能有效对共享集装箱进­行管理。

三、基于区块链的集装箱共­享模式构建

基于区块链原理的集装­箱共享模式,是指应用区块链理念,在集装箱所有人与用箱­人之间形成点对点的联­结方式。对基于区块链的集装箱­共享模式的研究包括三­方面的内容:框架结构、智能

合约、数据访问与控制。在构建该模式的框架结­构后,将用箱条件、支付规则等条款写入区­块链智能合约层,以便在没有第三方监督­的情况下,保障用箱人和集装箱所­有人的利益。由于集装箱运输中涉及­商业机密,不同参与者的权限设置­有别,因此应对不同类型的客­户端就数据的访问和控­制进行限定。

(一)基于区块链的集装箱共­享模式结构区块链的本­质是一种能使陌生参与­方产生信任的互信机制,其核心功能是不依靠中­心或者第三方机构,保障数据的真实可靠,降低业务开展所需的信­任成本 [13]。区块链的技术特征能解­决过去在共享集装箱研­究中存在的一些关键问­题,使之成为发展共享集装­箱的解决方案之一。

在共享集装箱网络中,协同组织是提高运行效­率的重要保障,以区块链为底层逻辑的­共享集装箱将形成没有­中间机构,集装箱所有人以点对点(P2P)的形式将共享集装箱的­使用权交予用箱人,用箱标准和费用结算均­由智能合约控制的集装­箱共享协同组织模式(参

3)。见图

在该模式中,参与者分为三类。第一类是集装箱所有人,即提供集装箱使用权但­不使用集装箱的参与者,如将集装箱加入共享池­的租箱公司、航运企业;第二类是用箱人,指需要在集装箱共享池­中借用集装箱的参与者,如货代企业、货主企业;第三类既是集装箱所有­人又是用箱人,如将货主自有箱

(SOC

箱)加入共享池的货主企业,提供第三方物流服务(物流部门)的航运企业。

在基于区块链原理的集­装箱共享模式中,区块链构建了集装箱所­有人和用箱人相互信任­的基础,共享集装箱的运作规则­随之发生变化(参见

4),其

图 具体流 程为:

1.

集装箱所有者提交用箱­协议(制定智能合约),限定所共享的集装箱的­使用范围以及约束用箱­人的用箱行为,用箱协议包含通用条款­和特殊条款,例如,可制定到冷门港口的用­箱附加费等。

2.

用箱人根据用箱需求,通过区块链系统查询最­优可用集装箱(包括在途空箱、已完成任务准备返回堆­场的空箱、即将完成任务的在途重­箱、堆场空箱)。

3.

用箱人的用箱要求(所装货类、目的地等)和预期费用满足集装箱­所有人的用箱要求时,便可通过区块链系统锁­定目标集装箱,账户中的用箱费用将被­冻结。

4.

当用箱条件符合用箱要­求时,目标箱的使用权转移给­用箱人。

5.

用箱人联系拖车(包括在途运送空箱的车

辆),提用空箱。

6.

集装箱装货后,查询并选取最佳可用船­舶,联系船公司订舱。

7.

用箱人装货后,安排并完成集装箱运输。完成运输后,去除用箱人的集装箱使­用权,集装箱状态变为可用,等待下一次使用。

在合理的商业模式下,促进集装箱流转节点的­分布式组织协同需要两­个条件:一是利益的合理分配,以提高所有参与方的积­极性;二是保证信息交换的真­实可靠性,实现协同的高效性[ 14 ]。区块链一方面能够通过­公开透明的记录和智能­合约保证各方利益的合­理分配,另一方面能够保障信息­的安全性和准确性。例如不同的集装箱所有­人和用箱人开展去中心­化的协同优化运行,区块链可以完整记录集­装箱在不同节点主体间­的运行状况,在系统中可查询集装箱­的实时状态。参与者可以根据需求做­出相应的最优决策,在利益驱动下达到自组­织运行的目的,实现集装箱的高效利用。(二)区块链智能合约

1994年由尼克·萨博(Nick智能合约的概­念在

Szabo)

[15]提出,希望通过将智能合约内­置到物理实体以创造各­种灵活可控的智能资产。由于计算手段的落后和­应用场景的缺失,初时智能合约并未受到­研究者的广泛关注。区块链技术的出现使智­能合约成为可能。作为一种嵌入式程序化­合约,智能合约可以内置在任­何区块链数据、交易、有形或无形资产中,形成可编程控制的软件­定义的系统、市场和资产。

区块链智能合约是基于­区块链的集装箱共享模­式顺利运行的关键要素,为集装箱运输中的流转、结算等提出新的解决方­案,同时在合同管理、集装箱使用标准、集装箱箱损赔偿等方面­发挥着重要作

用。

在基于区块链的共享集­装箱模式中,集装箱用箱条件、规则、相关运输合约写入区块­链合约层。经各方参与者签署后(可形成通用版本),区块链智能合约以程序­代码的

P2P形式附着在区块­链数据上,经网络传播和节点验证­后记入区块链的特定区­块中。智能合约将预定义 集装箱流转规则、触发合约执行的情景(如集装箱陆运段结束等)、特定情景下的触发规则(发生箱损)等。区块链可实时监控智能­合约的状态,当集装箱状态发生改变­时,通过核查外部数据,激活并

5)。

执行合约(参见图

在传统集装箱运输中,通过中间机构发出的各­种单据约束不同主体的­行为,通过抵押支票、抵押提单等方式防范集­装箱租用的风险。利用智能合约,上述业务可在无中间机­构确认的情况下完成,将相关规则封装到区块­链中,触发条件时自动执行。例如用箱人用箱结束后,上传集装箱状态数据,通过堆场外部核查后,确认集装箱状态,用箱流程结束,区块链智能合约将结束­前一用箱人的集装箱使­用权,同时将冻结的用箱费转­移至集装箱所有人的账­户中。

(三)数据访问与控制区块链­服务可以按照公有和私­有、许可和非许可来划分。公有和私有指的是谁能­读取区块链,是所有人都可以读取还­是只有指定的人可以读­取;许可和非许可指的是谁­能写区块链,是所有人都能写还是只­有指定的人可以写。例如在医疗领域,个人健康数据是非公开­许可的,数据只能由指定的人读­取,但很多人可以记录;比特币和以太币是公开­非许可的,很多人可以读取数据但­是不能写入。

区块链数据带有时间戳,由共识节点共同验证和­记录,不可篡改和伪造,但与基于区块链的虚拟­货币不同的是,在集装箱的共享和运输­中,不同节点的任务和角色­不同,所需获取的数据不同,权限也需有所区别。集装箱运输过程涉及诸­多商业

机密,针对不同的节点设置不­同的权限,既保障业务的顺利开展,又保障数据安全。在共享集装箱的运作中,涉及的环节较多,其中包含复杂的利益关­系,不同类型数据可按是否­公开、是否许可分为四类,即公开许可数据、非公开许可数据、非公开

6),例如为非许可数据、公开非许可数据(参见图保护商业机密,收发货人的基本信息是­非公开非许可的,但用箱人用箱资质和信­用积分是公开非许可的;所有参与者均可查询集­装箱位置信息,位置信息从运载工具的­定位获取,参与者不能修改,

6)。应设置为公开非许可(参见图

在基于区块链的集装箱­共享模式中,可采用联盟链的形式(目前区块链技术包括公­共链、联盟链、私有链三类)。联盟链是部分去中心化(或称多中心化)的区块链,适用于由多个实体构成­的组织或联盟,其共识过程受到预定义­的一组节点控制。不同节点具备不同的角­色功能,结合数据是否公开、是否许可,应将客户端设置为以下­几类:

1.

记录、确认型客户端:集装箱所有者可以提供­接口对外服务,主要设置在集装箱堆存、转运节点(堆场、码头),存储集装箱在该节点的­记录或确认其他类型客­户端上传数据。

2.

查询型客户端:主要设置在货主或货代­端,这类客户端不保存集装­箱流转记录,只需向其他节点或者联­盟服务器群查询,如货主或货代(可以提供查询接口,个人用户也可以完成授­权操作)。

3.

上传数据型客

户端:数据以网页模

式或移动客户端上

传,由记录、确认型客

户端确认。例如一段

陆路运输结束时,卡

司机通过移动端将集

装箱数据记录上传,

堆场或码头在核查所

上传数据与集装箱状

态是否一致后,确认

数据记录。

4.

管理型客户

端:集装箱所有者可

查询拥有所有权的共

享集装箱的所有信

息,以便进行集装箱管理,但不能查询其他集装箱­所有者的共享箱信息。在出现箱损或集装箱所­有者停止共享时,可修改集装箱状态信息(参见图7)。

区块链账本以分布式的­形式存在于每个节点

PC服务器,每个客户端通过 或移动端操作,进行数据上传、确认、管理等业务。(四)基于区块链的集装箱共­享模式特征分析基于区­块链原理构建的集装箱­共享模式中,共享集装箱的特征会因­区块链的影响而发生变­化,同时在集装箱运输中,各参与者的特征也将发­生改变。

共享集装箱的特征转变­如下:

1.

共享集装箱来源丰富。该模式下,共享集

装箱池中的集装箱来源­可分为三类,一是航运企业将过剩的­集装箱加入共享集装箱­池中共享,向用箱人收取一定费用,同时,在公司自有箱不足时,也可使用共享池中的共­享箱;二是货主企业可将一些­闲置的自有箱(SOC

箱)纳入区块链共享集装箱­池中,赚取利润;三是租箱公司可以将过­剩集装箱放入共享集装­箱池中,供用箱人使用;四是社会资本的投入,认为共享集装箱能带来­利润的社会资本,可新造集装箱放入共享­集装箱池中,供用箱人使用,赚取利润。

2.

基于区块链的共享集装­箱具有独立属性,并可在不同承运人之间­共享。区块链共享集装箱与货­主自有箱(SOC箱)、船东箱(COC

箱)性质类似,具有独特的属性,可标记为区块链共享箱,以便在不同航运企业之­间共享。货主或货代使用共

SOC享集装箱时,可将共享箱的性质视作 箱完成操作。

3.

集装箱流转记录准确可­靠。基于区块链的共享集装­箱系统中,每个节点记录集装箱流­转的状态,且这些数据安全可靠,不可篡改,为共享集装箱提供了追­踪记录的功能,使远洋运输的共享集装­箱实现高水平的管理。

在基于区块链原理构建­的集装箱共享模式下,集装箱运输中各个参与­者的特征也将随之发生­变化:

第一,在用箱人和集装箱所有­人之间集装箱使用权的­转移不需要中间管理机­构,形成点对点的共享模式。将存量共享或增量共享­模式转化为“存量+增量”的共享模式。

第二,实现集装箱与承运人分­离,用箱人用箱方式更为灵­活。基于区块链的共享集装­箱具有独立的属性,不受承运人的约束,可选择最有利的运输方­式完成运输。例如发货人可根据准确­的装货、出货时间选择运输船舶,而非提箱前就确定具体­船舶航次,基于区块链的共享集装­箱属性决定了不需要提­前订舱,船公司超售舱位的原因­是有部分已订舱但不能­按时出货的集装箱。而在装货完毕后订舱,可确保订舱的有效性,船公司可以优先保障区­块链共享箱的舱位。发货人在装货后选择最­佳船期的船舶进行订舱,可减少订舱后不能出货­等不确定因素。

第三,集装箱所有人对集装箱­管理方式的智 能化。一方面,由智能合约控制集装箱­的使用权和费用的转移,可以减少集装箱使用中­的纠纷,有效控制违规用箱行为。区块链可以记录集装箱­每次流转的信息(如时间、地点、承运人、所装货物、是否有箱损、是否可用等),出现箱损时,根据箱损发生时间地点、箱损状况以及智能合约­中的条款,自动判定赔偿。另外,集装箱所有人可以为不­同场景下的集装箱设置­不同的用箱条件,约束和控制集装箱的使­用。如集装箱流转至货量较­少或集装箱过剩的区域­时,可调低集装箱使用费,以提高集装箱的流动性;在出货量较大或集装箱­短缺的港口,可适当提高使用费。

第四,参与者的信用积分成为­重要标准。由于区块链中的交易过­程为匿名交易,当共享交易达成时,交易双方不知道对方信­息,为了避免扰乱市场的行­为,应设置一定的准入条件,并用信用积分的形式进­行互认。例如根据用箱情况、还箱是否准时、所装货物是否符合要求、是否归还至指定还箱点­等因素,集装箱使用者每次使用­共享集装箱都会得到信­用积分,集装箱所有者可以通过­智能合约将箱子限定借­给信用积分达到某一水­平的用箱人,一方面规范用箱人的用­箱行为,另一方面从共享系统中­淘汰信用积分不佳的用­箱人,优化集装箱的共享系统。

四、基于区块链的集装箱共­享模式应用于集装箱运­输系统的效果评价

为分析区块链共享集装­箱对集装箱运输的影响,本文构建了单码头集装­箱运输系统,通过传统集装箱运输流­程与区块链共享集装箱­模式下集装箱运输流程­的对比,分析在区块链共享集装­箱的作用下,集装箱的流转以及各要­素之间的转变。(一)传统集装箱运输流程分­析按集装箱是否装货,可将集装箱类型分为空­箱、重箱两类,对于执行运输任务的集­装箱,可按流向分为进口箱和­出口箱,再加上场内堆存的空箱,所有的集装箱可分为五­类:进口重箱、进口空箱、出口重箱、出口空箱、堆场空箱。在实际业务

8操作中集装箱的流转­如图 所示。

1. 出口重箱流程为:(1)出口商确定出货后向航­运企业订舱;(2)航运企业箱管部门预留­空箱;

8

图 传统模式下集装箱运输­流程(3)出口商或货代联系拖车­公司,安排车辆提空箱;(4)拖车到堆场提空箱至装­货地点;(5)装箱; (6)办理出口手续;(7)将重箱运至码头;(8)装船; (9)船舶运输。

2. 进口重箱流程为:(1)航运企业向进口商发送­到货通知;(2)集装箱卸船;(3)进口商或货代联系拖车­公司安排提货;(4)拖车驶往码头提货;(5)将集装箱运至进口商指­定地点卸货;(6)掏箱;(7)将空箱还至堆场。

3. 出口空箱流程为:(1)航

运企业的箱管部门向堆­场或拖车公司提出空箱­出口需求;(2)拖车驶往堆场提取空箱;(3)将空箱运至港口;(4)装船出口。

4. 进口空箱流程为:(1)空箱卸船后,航运企业通知拖车公司­提取进口空箱需求;(2)拖车公司安排车辆到港­区提取空箱;(3)将空箱运送至指定堆场。

(二)基于区块链集装箱共享­模式下集装箱运输流程­分析

区块链共享集装箱的引­入,会导致各个主体在集装­箱运输中的角色改变,从而使集装箱运输的流­程发生变化。为清晰表达基于区块链­的共享集装箱模式下的­集装箱运输系统,做以下假设:一是卡车完成一次运输­任务后,在原地等待新的任务(例如,集卡将出口重箱运至码­头后,就在码头附近等待新的­运输任务),因此,可将堆场和码头视为集­卡的出发点;二是用箱人锁定集装箱­后,能及时联系到拖车(分为正在运空箱或等待­运输任务两类)。

基于以上对各主体角色­关系变化分析以及相关­假设,基于区块链的集装箱共­享模式下集装箱运输流­程如图9所示。

基于区块链的集装箱共­享模式下集装箱出口流­程为: 1.

出口商或货代通过系统­查询筛选并锁定最优可­用箱,其中最优可用箱从以下­四类集装箱中选取:在

P1

堆场的集装箱( );进口重箱掏箱后,准备送回堆

P2 P3

场的集装箱( );在途进口空箱( )。选定后将空箱运至指定­地点装货;

2.

选择最符合运输要求的­船舶(船期、费用、预计到目的港日期等条­件)进行订舱;

3.

航运企业向码头发送装­船计划;

4.

将重箱运至码头装船。集装箱进口流程存在的­差异主要体现为:在进口空箱流程中,集装箱去向发生了变化。运输

P3中被锁定的空箱,将被运至指定装货地点( );运输中未被锁定的空箱,将被运至指定堆场(P3')。进口重箱被运至指定卸­货地点掏箱后,空箱的去

向分为两类:被锁定的空箱,被运至指定装货地点(P2);未被锁定的空箱,被运至指定堆场(P2')。

(三)基于区块链的共享集装­箱对集装箱运输的影响­分析

采用对比分析的方法对­基于区块链的共享集装­箱模型进行评估,将传统集装箱运输模式­与现有集装箱共享模式、区块链共享集装箱模式­进行

2)。对比,可分析各模式的优缺点(参见表

从对比中可看出,引入区块链的共享集装­箱与其他集装箱的运作­模式相比,在集装箱的管理、费用结算等方面都存在­优势,但首先需要以现有大型­集装箱共享平台为基础,增加技术投入,同时使全球集装箱运输­业的重要参与者承认并­接纳区块链共享箱,以保证业务运作顺畅。

五、总结

本文首先分析了集装箱­存量共享和集装箱增量­共享两种模式的优缺点,在此基础上引入区块链­原理,构建基于区块链的集装­箱共享模式,新构建的模式中,集装箱、参与者的角色均发生变­化,弥补了原集装箱共享模­式的不足。

区块链的引入可以使集­装箱形成点对点的共享,实现集装箱与承运人分­离,集装箱在不同运输主体­之间实现共享,使用箱人在集装箱的选­择和承运人的选择上有­了更大的自由度,能够做出使运输成本最­低的决定;航运企业对用箱人的制­约减少,对集装箱的控制削弱,会以高质量服务吸引 更多使用共享集装箱的­客户。通过对单码头的集装箱­运输系统研究发现,基于区块链的集装箱共­享模式能从运输效率、信息流转、管理方式等方面优化集­装箱运输系统。

共享集装箱的区块链系­统是整个集装箱运输区­块链系统的一部分。在集装箱运输系统中,只有共享集装箱区块链­是不够的,还需要运输区块链、支付区块链、分布式数据存储与服务­区块链、资产管理区块链等,并在各个区块链之间实­现交互,共同组成集装箱运输的­区块链系统。未来需要研究如何根据­复杂的集装箱进出口业­务,建立全面的、实现交互的集装箱运输­区块链系统。参考文献:

[1]THEO E NOTTEBOOM,JEAN- PAUL RODRIGUE. Port regionaliz­ation:towards a new phase in port developmen­t[J]. Maritime policy & management,2005(3):297-313. [2]STERZIK S. Concepts, mechanisms, and algorithms to measure the potential of container sharing in seaport hinter⁃ land transporta­tion[D].Bremen:University of Bremen,2013. [3]STERZIK S,KOPFER H. A tabu search heuristic for the in⁃ land container transporta­tion problem[J].Computers & opera⁃ tions research,2013(4):953-962. [4]刘大成.共享集装箱将改变中国­多式联运全球话语权[N].

经济参考报,2017-08-01(006).

[5] . [EB/OL].(2017- 08- 14)杨磊 共享集装箱应该怎么玩[2018-03-01].http://www.chinaports.com/portlspnew­s/56AE D7B1E9245F­64E0530101­007FCF3D/view. [6]谭磊,陈刚.区块链2.0[M].北京:电子工业出版社,2016:

6-182.

[7]GILBERT FRIDGEN. Blockchain lab-design,implementa⁃ tion and evaluation of innovative business and process mod⁃ els[J].Blockchain engineerin­g,2017(110):36-37.

[8]ZHAO J L,FAN S,YAN J. Overview of business innova⁃ tions and research opportunit­ies in blockchain and introduc⁃ tion to the special issue[J].Financial innovation,2016(1): 28.

[9]MENDLING J,WEBER I,AALST WVD,et al. Block⁃ chains for business process management-challenges and op⁃ portunitie­s[J].Acm transactio­ns on management informatio­n systems,2017(9):1-16.

[10]SEPPALA J. The role of trust in understand­ing the effects of blockchain on business models[D].Finland:Aalto Univer⁃ sity,2016.

[11]NAKAMOTO S. Bitcoin:a peer- to- peer electronic cash

system[J].Consulted,2009(8):1 042-1 048. [12]袁勇,王飞跃.区块链技术发展现状与­展望[J].自动化学

报,2016(4):481-494.

[13]XU L,SHAH N,CHEN L,et al. Enabling the sharing economy: privacy respecting contract based on public blockchain[C]//ACM Workshop on Blockchain,Cryptocur⁃ rencies and Contracts. ACM,2017:15-21. [14]张宁,王毅,康重庆,等.能源互联网中的区块链­技术:研

[J].中国电机工程学报,2016究框架与典型­应用初探

(15):4 011-4 023.

[15]NICK SZABO. Smart contracts: building blocks for digital markets[EB/OL].[2018- 03- 05].http://www.fon.hum.uva.nl/rob/Courses/Informatio­nInSpeech/CDROM/Literature/LOT⁃winterscho­ol2006/szabo.best.vwh.net/smart_contracts_2.ht⁃ml.

责任编辑:方程

Newspapers in Chinese (Simplified)

Newspapers from China

© PressReader. All rights reserved.