基于区块链技术的航运贸易流程研究

1.绪论
1.1 研究背景和意义
随着互联网的快速发展，许多行业被迫改革其组织行为、业务流程、管理策略和技术应用。通过适当采用创新技术，整个业务流程可能达到更高效的水平。然而，该行业的一个主要问题是如何结合现有的业务流程。以航运业为例，过去的航运贸易（特别是国际航运贸易）受到信息不透明度的严重阻碍，需要繁琐地确认货物、现金和信息流的可追溯性。互联网的发展导致了基于互联网的电子商务和全球贸易的出现，信息的相关操作仍然局限于传输延迟，这大大降低了航运贸易过程的绩效。
中国航运业发展迅速，在全球货物港口和集装箱港口领域继续保持主导地位。但航运业的金融风险较高，未形成信用良好的大型企业或企业群体也是我国航运业不可避免的问题。考虑到上述问题带来的信用风险和效率低下，中国航运企业在竞争大型外国航运企业时往往处于劣势。但航运业是我国产业建设的重点。坚持陆海协调发展，加快强国战略的重要支撑点 。根据2019年UNCTAD(联合国贸易与发展会议)公布数据 ，中国LSCI（班轮运输联通性指数）从2016年至2019年增长51%，2018年我国货物吞吐量143.5亿吨 ，集装箱吞吐量2.5亿标准箱。在全球经济下行压力下，如何广泛采用新技术，特别是前沿区块链技术，确保和促进传统航运业的健康发展，使航运业跟上时代的步伐。
区块链是联盟链的技术基础。联盟链实际上是由多个私人链组成的区块链，由多个机构共同管理。每个组织或机构管理一个或多个节点，其数据只允许系统中不同的机构读写和发送。联盟链的每个节点通常都有相应的实体组织，只有在授权后才能加入和退出网络。各组织组成利益相关联盟，共同维护区块链的健康运行。区块链作为记录交易相关信息的分布式账簿（或数据库），因其不可变、时间戳、安全和分散的共识而被认为有改进业务流程的潜力。其不可信、安全的网络环境可其不可信、安全的网络环境，如交易验证和验证。其附属技术智能合约，能够通过预先约定的合同条款促进基于区块链环境的过程自动化。本文探讨了基于区块链技术的联盟链在提高传统信用证支付、可追溯性、流程简化、效率方面的潜力。追求减少中介机构，减少交易时间和成本，可以带来不同的思维来应对航运贸易过程，为国际贸易交易过程的更新提供原型开发和性能改进的途径。
1.2 国内外研究现状
对于区块链技术在航运贸易中的应用和联盟链的建立，国内外的研究主要集中在大型企业的应用实例上。马士基和IBM为了数字化全球贸易，联合开发了一种区块链解决方案，称之为Tradelens”。此外，受此倡议的启发，其他已建立的行业参与者也开始形成自己的伙伴关系或加入行业联盟，希望实现区块链技术承诺的好处。根据IBM的说法，联合区块链计划有潜力“大大降低交易的成本和复杂性”(马士基和IBM2017年，区块链推出了全行业首个跨境供应链解决方案)。该系统主要用于国际航运。涉及国际航运货物的过程很复杂，因为它们涉及大量的组织和人员，包括托运人、货运代理人、海运承运人、港口和海关当局的网络。由于货物可以监控，平台将减少对文件的需求，自动化文件工作将使区块链技术的合同安全发送和签署成为可能。基于区块链的智能合同将在马士基平台上发挥重要作用，因为它可以管理审批，比当前系统更快地处理信息，并将错误减少到零。
另一项研究的重点是联盟链作为航运贸易信息平台的重要作用。在联盟链为航运贸易提供信息平台的支持下，有可能监控全球货物和状态点，即所有地理点。只有相关利益相关者才能看到所有的商品数据，每一点都会被加密和解释。航空公司在供应链中会有更多的可见性，更容易沟通。在侧链中公开记录和验证负载、地理位置和基本合规信息的信息。侧链是一个单独的区块链，通过双向钉连接到其父区块链。双向钉住使母链区块链与侧链之间的资产能够以预定的速度交换。交付和接收货物后，合同将完成并记录在主区块链上。可视化、信任建立和实时控制是联盟链的重要优势。
由于联盟链中一些大型航运企业的尝试和上述优势分析，全球航运商业网络（GSBN）签约成员包括9名在业内处于领先地位的海运承运人和码头运营商。该联盟计划建立一个基于分布式账本技术的开放数字平台。新平台旨在与所有利益相关者建立行业数字基准，包括海运承运人、码头运营商、海关机构及其代理人、发货人和物流服务供应商，从而推动供应链行业的协调创新和数字化转型。集装箱航运业通常给人的印象是数字化进程相对落后，实体事件与数字信息脱节。正因为如此，航运企业越来越渴望新的数字技术来解决孤岛货运管理程序和信息不对称问题。
面对行业面临的挑战，联盟希望通过广泛而深入的讨论，开拓行业机遇，推动行业未来创新，创造新的视角。联盟的主要成员希望与开发平台合作，共同建立数字基准，促进航运过程中各阶段文档和数据的无缝连接和共享。
1.3 研究内容和方法
1.3.1 研究方法
根据现有研究成果，结合以下文献综述法、模型分析法和问卷分析法，研究了区块链技术在航运贸易过程中的应用。首先，本文梳理了区块链技术在航运业的应用、航运贸易的特点和联盟链，为模型设计和实地研究提供了理论基础。其次，基于区块链的航运贸易联盟链模型采用模型分析法设计。最后，本文根据该模型向相关人员分发问卷，分析区块链技术对航运贸易流程的影响，为区块链技术有效整合到航运贸易行业提供参考和建议。
1.3.2 研究内容
第一章：介绍。阐述论文研究的背景、意义和目的，研究的主要内容、方法和创新点。
第二章:相关理论概述和区块链技术简介。主要介绍区块链技术、应用、航运业特点和联盟链的相关理论知识。
第三章：基于区块链技术的航运贸易联盟链模型。通过区块链基础设施和区块链运行模式，包括数据层、意识层、共识层和应用层，阐述了闭环供应链物流平台的区块链运行机制和联盟链机制。
第四章：利用问卷调查和分析，探讨区块链技术在航运贸易流程优化中的应用。问卷调查的主要对象是航运贸易的相关人员。基于文献综述中分析的区块链技术对航运贸易流程优化的影响，分析区块链技术是否真的对提高效率、降低风险、加强监督带来积极影响。
第五章：全文总结与展望。
1.3.3 研究创新点
首先，本文创新地提出了利用区块链技术建立联盟链平台，使航运贸易参与者能够进行信息交互和合作，以这种形式实现航运贸易过程中各种信息的可追溯性、责任和澄清。其次，根据国内外的研究现状，区块链技术在航运贸易中的应用处于理论研究之前。区块链如何影响航运贸易只停留在定性的理论分析中。本文结合问卷结果进行分析是一个创新点。

2.文献综述
2.1区块链简介
2.1.1 区块链技术
区块链技术基于一种方法。在这种方法中，以前未知的各方可以在完全分布的基础上共同生成和维护几乎任何数据库，并通过独立验证人的共识验证事务的正确性和完整性。区块链由区块和链两个术语组成。区块表示交易，链将这些交易链接到一个链。区块是区块链的基本单元。每个块包含一个交易列表和链中前一个块的链接。区块链技术的原理是通过分散的点对点网络实现的。点对点网络被定义为多个工作单元(点对点)之间的数据共享网络。
在航运业中，区块链最初用于利益相关者之间的保密金融交易，而不依赖第三方。然而，公共区块链网络与航运业的解决方案存在差异。公共区块链允许任何人加入，没有人控制网络，最后一个区块链通常有非常不同的属性，更类似于传统的信息系统或数据库。基于区块链的智能合约代表分布式操作系统。智能合约可定义为自动预评估合约。智能合同旨在通过数字方式促进、验证或强制谈判或履行合同。为了降低网络攻击的风险，区块链技术包括几种预防机制(如分布式共识和密码学)。区块链可应用于金融资产、支付系统、智能合约、金融市场运营风险、风险管理、物联网、公共和社会服务等领域。区块链技术可以进一步完善物联网技术。物联网代表使用RFID传感器、Wi-Fi、为了加快业务流程的数字或智能连接对象，蓝牙等智能协议。物联网的典型应用包括射频识别(RFID)物流管理、智能家居、电子健康、智能电网、海事行业等。
区块链不同于其他智能技术。例如，区块链被设计为涉及事务和交互的应用程序的基础。这些可以包括智能合同（智能合同在满足特定条件时自动执行，如货物条件或环境条件）或其他支持特定物联网流程的智能应用程序。这样，区块链技术不仅可以提高业务部门的合规性，还可以提高其功能和成本效益。

2.1.2 区块链面临的挑战
区块链技术仍然非常不成熟，没有单一的底层标准，很难掌握概念，甚至在最简单的实现形式中也需要编程干预。此外，缺乏监管会产生不安全感，因为物流市场可能会采用智能合约技术的某些方面，但过度监管甚至被认为是非法的。区块链技术存在可伸缩性和性能问题：链中的所有节点都必须处理所有事务，这导致了大规模的转移，特别是全球规模。因此，该技术非常耗能，证明计算消耗了大量的处理器能力。此外，用户的隐私可能会减少，因为所有节点都包含一个完整的分类账副本，当出现明显的安全漏洞时，没有中央当局可以联系。
区块链技术的核心是分类账副本和安全隐私，它们可能成功或失败。由于容易受到攻击和滥用，个人资料和一般敏感资料不应被第三方信任。相反，用户应该拥有和控制自己的数据，而不影响安全或限制公司和当局提供个性化服务。解决方案之一是将区块链与关闭区块链存储解决方案相结合的平台重用于访问控制主持人。用户不需要信任第三方，并且总是知道如何使用他们收集的数据。此外，区块链承认用户是其个人资料的所有者。另一方面，企业可以专注于数据的使用，而不必太担心数据的安全性和划分。
2018年3月和4月，德勤美国和全球区块链业务委托德勤2018年全球区块链调查，主要作为研究工具，对区块链作为技术的整体态度和投资有更深入的了解。尽管在安全方面存在上述挑战，但大多数受访者（全球1053人）认为区块链比传统的更好IT系统更安全。

2.1.3 区块链技术在航海贸易中的应用
(1)简化航海贸易流程
由于航运业涉及跨境贸易和运输，这一过程涉及各种语言和机构，数字化和标准化过程缓慢。涉及提单、采购订单、商业发票、包装订单、预订确认、危险品报关、原产地等各种文件工作明、商检证明、保险证明等。以纸质形式储存这些文件对管理来说非常麻烦。同时，具有有价值的事务性交付凭证的单据，如提单，也可能受到欺诈。据估计，全球集装箱航运业15%-50%的运输成本来自于花费在文书工作上的时间。因此，马士基航运公司一直在努力利用区块链实现船舶货物库存的数字化。由于记录是不可变的，即使是所有者或发证机构本身也不能改变已创建的记录以获取任何个人利益。目前的码头装卸能力可在几分钟内完成集装箱的装卸。然而，由于文书工作造成的延误，这些集装箱可能会在港口延迟许多天，这阻碍了航运供应链和物流操作。此外，信用证、提单等国际贸易单据在交付过程中也很容易被伪造或丢失，导致欺诈事件。
区块链分布式账本技术简化和减少了流程延迟和欺诈，并可能使全球GDP增长近5%。与此同时，分布式账本技术增加了供应链的可视性，使特定交易文件真正实现无纸化。
（2）共识技术提升货物跟踪机制效率
目前的货物跟踪措施只能通过运输服务提供商的公司主页上提供的系统信息获得。因此，这些信息仅限于货物信息进入运输服务提供商的处理系统时。区块链技术追踪范围更广的全球物流合作伙伴，如托运人、海洋货运代理、船运公司、海运港口公司、码头运营商和海关办公室，使更彻底地监控和跟踪货物成为可能，同时提供与交货时间有关的信息的开放访问。这使得供应链更加高效和高效。例如，海事区块链实验室（MBL）已经开始开发一个原型，该原型使用区块链来解决危险货物的申报、跟踪和跟踪、在线审计和处理，以提高可追溯性并减少事故。沃尔玛与IBM合作，立即跟踪所有供应链合作伙伴的食品处理和工厂加工过程的细节。区块链技术可以更有效地连接供应链，提供时间戳来证明数据交换和可见性；发货人可以提高可追溯性和透明度，客户可以通过追踪区块链路径来评估产品来源和供应商。区块链技术的这一特性非常有价值，因为目前的数据记录系统容易被操纵。
（3）智能合约提升清关管理效率
由于全球供应链包含贵重物品，运输物品必须通过信用证和提单进行验证。这些字母在时间和空间中移动，因此面临被伪造的风险，被盗或欺诈复制。传统航运供应链中的买家无法确定（在货物到达并打开集装箱之前，集装箱里装着什么）。海运承运人只能依靠托运人或货运代理提供的单据来了解集装箱的内容。海关当局也很难确定某些进口产品的买家。区块链旨在通过使用安全加密算法防止未经授权的访问区块链内的数据，生成智能合约，这种不变性使得数据可以防篡改。与此同时，智能合约也与共识技术相辅相成，允许所有涉及工作证明的各方完全可见，促进检查和审计合规，并最终有助于提高货物运输和通关的效率。
海关和其他政府机构可以通过使用区块链平台改善贸易商的装运状况的可见度。例如，TradeLens使与航运供应链相关的航运组织能够实时交换货物事件和文件，从而提供最新的位置信息和正在装运的货物的可见性，这些信息可用于帮助海关当局锁定特定的货物，并通过改善合规，加快贸易在清关过程中，收货人、舱单发送人和海关代理对区块链中的信息进行交叉验证。收货人传输发票、装箱单和运单信息，经办人传输舱单信息，报关行传输报关单数据。目前，包装类型、贸易国、件数、商品名称、单价、货币和数量都可以交叉验证。使海关能够验证货物。
通过区块链技术，海关可以从企业和上下游供应链合作伙伴处获取申请材料和信贷数据。任何区块链中的公司都很难提供虚假信息。通过使用区块链技术，海关人员可以进一步提高通关速度。海关、银行等监管部门使用区块链技术，提高了供应链的效率、合法性和完整性。

2.2航运业
2.2.1航运业的定义
航运业是一个综合性概念、涵盖面广。包括与航运相关的企业、金融、保险、
法律法规、政府等多方面内容。
服务贸易中，航运业被划分为航运、航运辅助服务和港口准入三部分。但具
体到不同国家或地区对航运业的定义也不尽相同，其中英国伦敦将航运业航运业
看做是一种产业集群，包括航运、特殊航运服务、航运法规及行业管理、航运辅
助服务和航运协会。荷兰海事网络将内河运输、港口、造船、港岸工程、航海设备等也都包括到航运业中。
在我国，学者们根据其所研究的对象的不同，对航运业的定义也呈现出不同含义。其中，陶慧敏从狭义和广义两个方面定义航运业。狭义的航运业是指单纯的水路运输，即航运企业利用船舶将商品、货物和人员从一个港口运送至另一个港口，即“港到港”的运输服务；广义的航运业是指包括了航运企业、运输船舶、港口、运输货物、货运代理、航运法规等方面的综合水上运输体系，是一个“门到门”的整个产业链的运输服务。贾晶认为现代航运业不仅包括传统的船舶运输业和港口的装卸业务，还包括与港口和船舶运输业相关的部分，以及处于其上下游的、对其具有支持和辅助作用的各个行业。
2.2.2航运业的特征
（1）产业关联度高
航运业不仅涉及船舶通讯设备、电子设备的制造，还涉及到船舶运输业、航
运金融、航运保险、航运信息、航运科研、航运政策、海事仲裁、仓储服务、船
员劳务、海事教育等。
（2）资金投入大
航运业属于资本密集型产业，具有投资大、回收期长等特点。不仅港口设施
等固定资产成本高，造船及运输、人才培养等多方面都需要投入大量资金。船舶
大型化的发展和科技水平的不断提高，将使这一特征更加突出。
（3）国际化程度髙
据统计，国际贸易中通过海运运输的货物占总运输货物的突出了航运业的发展在经济一体化中的重要作用。目前大多数航运企业都是跨国经营，船舶航线连接世界主要港口，悬挂方便旗政策更是促进贸易一体化。
（4）经营风险大
航运业涉及面广受多方面因素影响，不仅受国际政治、经济形势影响，还会受到战争、海盗、海喊、台风等因素影响，都增大了航运经营风险。
（5）信息化水平高
随着经济的发展，航运运输量在增加，港口吞吐量增加，则港口装卸效率、仓储水平及集疏运体系应进行进一步完善，再加上航运市场的不稳定性，以及航运信息对航运发展的重要性，则需不断提高航运信息化水平。信息准确度和及时性能降低企业交易成本，促进航运业全面快速发展。

2.3联盟链
联盟链其实就是由多个私有链组成的集群，由多个机构共同参与管理的区块链，每个组织或机构管理一个或多个节点，其数据只允许系统内不同的机构进行读写和发送。联盟链的各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入与退出网络，各机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转。联盟链最本质的特征是多个机构以联盟的形式一起作为节点参与到区块链的记账工作中，系统仅允许通过联盟审核的参与共识节点参加记账工作，联盟链环境具备以下特点。
首先，联盟链中的节点通常经过审核和授权，具有较高的合法性和可信度，有一定的安全保障，可以为联盟链相对公有链降低了去中心化程度提供一定的安全性的初始保证。其次，作为参与共识的节点，一般其所属机构会有一套完善的企业级安全解决方案，因此节点被攻击成为恶意节点的概率一般比公有链节点低。第三，联盟链环境下通常需要比公有链更高的数据处理速度和更低的响应时间，以便达到实时数据上传和合约进行的目的。最后，联盟链节点数量比公有链节点较少，而且节点之间的网络路由跳数和现实距离可能较大，因此引发的消息传递失败的可能性也会高于公有链。

3.基于区块链的航运贸易联盟链模型
3.1航运贸易联盟链模型整体架构
区块链架构的建立一般由数据层、网络层、共识层、激励机制层、智能合约层以及具体应用层构成的，但是这六个层级并非都是区块链平台建设所必须的，可以根据实际情况来有所取舍。本文的航运贸易联盟链模型也是基于这一整体架构的理论基础来进行建设的，考虑到航运业的特点，联盟链模型的整体架构如下图所示。

图1：航运贸易联盟链模型整体架构图
如图所示，航运贸易的联盟链模型结构的总体框架包括数据层、共识层、合约层、网络层和应用层五个层级。应用层主要反映联盟链框架下各个参与者在区块链中的分布式节点，这与实际业务相联系。共识层的基础是基于股份授权的共识机制，各相关参与者需要对联盟链平台中所有节点的记录、验证和维护等问题达成共识，这是一种对信息交换机制的共识。合约层反映的是根据统一的脚本代码和算法形成的智能合约，以实现信息共享。网络层主要作用是调整联盟链内的各主体信息交流，对信息流的传输和收发进行验证。数据层是联盟链结构运行的基础，是不可篡改的分布式数据库。并且，根据联盟链的特点，不同区块间的数据层需要相互联系。

3.2区块链运作模式
3.2.1数据层

图2：航运贸易联盟链数据层设计
数据层是联盟链技术架构的底层，分为数据处理层和数据库。数据库包括基础信息数据和业务信息数据，基础信息数据来源于数据传输和流转的文件，业务信息数据来自于不同的业务参与方。数据库是不可篡改的分布式数据库。数据处理层用于封装区块数据，并且利用Hash函数将业务数据和基础数据翻译成更容易处理的形式，并使用时间戳和非对称加密的方式加强对数据的管理，进一步提升数据的真实性。另外，联盟链中存在不同区块，因此使用链式结构联系不同区块的数据。

3.2.2网络层

图3：航运贸易联盟链网络层设计
如图3所示，网络层包括三个部分：P2P网络、节点管理和传播机制，这三个部分的综合作用帮助联盟链网络节点之间的数据传输与信息交换。网络层采用P2P（点对点）技术，消除对中间机构的需求。分布式帐目中记录货物信息、交易信息、航舶信息等等，各组织都可查到原始信息内容，第一时间对其审阅、审核、验证，各个交接段无需重复提供相关内容。在联盟链的P2P网络中，节点地位均等，通过分布式记账来管理这些不同的节点，实现了区块链去中心化的原则。另外，所有原始数据都经过无钥签名网关进行了签名并实时存储，无钥签名区块链技术的应用对数据进行了更进一步的保护作用，同时也增强了各主体的信用程度。除了当前节点，其它各方在未获得该节点管理方的密钥情况下，只可以查看到其相应区块的存在以及时间信息，对该区块中的数据进行原始记录以及后续查询、追溯交易数据的权利是只有该区块链中的各交易利益相关节点才具有的。联盟链框架通过节点数据的哈希运算、生成的哈希值和构建的哈希树来构成交易信息传播机制。

3.2.3共识层

图4：航运贸易联盟链共识层设计
记账权需要共识层确定，联盟链一般采用POS机制或DPOS机制进行记账，即每个节点通过所获股权大小或将其投票权授予一名代表，获票数最多的几个代表按既定时间表轮流记账。在本文设计的航运贸易联盟链中，共识层使用股份授权机制（DPOS），共识层是通过代码设计来实现信任，确定区块链的区块构造者，以及维护全网数据一致性。
3.2.4合约层

图5：航运贸易联盟链合约层设计
合约层封装算法、脚本代码以及智能合约3 个部分，其中智能合约是由各类不同的算法以及脚本代码构成，可视为一段部署在联盟链上的去中心化、信息共享、可自动运行合约条款的计算机程序或代码，将协议双方约定的内容进行编码写入区块中，约定内容形成后，系统将自动执行合约。智能合约包含执行条件和执行逻辑两个系统步骤。当执行条件达到满足的时候，执行逻辑就会被自动运行，实现交易的自动运行。智能合约的特殊性在与，它所做出的处理结果是被存储在区块链中的，而且智能合约本身也需要被保存在区块链中，以保证所有操作都在系统中进行，并且为了确保系统所有节点和以及用户看到的智能合约是一致的，智能合约需要在系统的每个节点间同步。

3.2.5应用层
航运贸易信息共享子系统体现为应用服务层，通过区块链技术架构调用各机构自有数据库信息，进行部分信息整合、处理、利用以及提供衍生功能，为用户提供信息服务。
（1）通关监管服务信息子系统为客户提供多式联运在线申报、审批以及信息查询等服务，涵盖了业务申报、海关报关、检验检疫报检、查验状态、熏蒸处理、计费放行等业务。
（2）物流金融保险服务信息子系统。该子系统为各联运单位和银行、保险机构提供电子化平台。货主可以通过该系统实现向保险企业咨询、选购保险业务及交付保费；银行通过该系统可以对相关企业所拥有的资产进行评估、处理及担保融资等业务。
（3）客户服务信息子系统连接了多式联运各相关主体，为客户整合各环节用户基本信息与运输过程中相关信息资源，建立一套完整的客户数据库。包括联运业务咨询、业务订单受理、货物状态追踪查询、投诉与建议等功能，旨在实现“一站式”客户服务。
（4）协同作业信息子系统提供单据管理、联运方案、港口装卸、铁路/公路运输、场站操作等服务，实现在各节点上的信息共享与互联、互通，并进行集约化管理。平台通过数据交换专用引擎，辅以创建多源异构接口，对区域多式联运关键节点的数据检索、入库、核验、汇总，实现一体化的多式联运协同作业方案。
（5）商务服务子系统主要为客户提供商务信息交流和财务电子化结算等服务，涵盖商务信息流转、在线支付、电子订舱、财务管理、税务管理等业务，使多式联运作业流程和各阶段的服务有效协调、调度，为客户实现“一站式”服务功能。

3.3系统特性
该系统的第一个特性是能够实现无纸化信息传输，简化航运贸易文书工作。目前的码头装卸能力可以在几分钟内装载集装箱。然而，由于文书工作造成的延误，这些集装箱可能会在港口延误许多天，这阻碍了航运供应链和物流运作。此外，信用证、提单等国际贸易单据在交付过程中也容易伪造或丢失，导致欺诈事件的发生。航运贸易联盟链的应用能够有效将数字化和简化文书工作结合起来，简化航运贸易的文书工作。
该系统的第二个特性是去中心化，该特性能够有效提升航运贸易流程的清关和管理的效率。区块链技术核心是去中心化，在分布众多节点的系统中，每个节点开放、扁平、平等、高度自治，无强制控制功能，节点间相互链接，通过网络形成非线性因果关系。航运贸易的参与者众多，特别是国际航运贸易的路线遍布世界各地，其交易和运输设计众多组织单位，需要提交、传输的单据更是数量庞大。另外，由于各组织单位系统分散，内部数据信息相对独立，难以互联互通，难以共享。区块链去中心化、分布式帐本记录为航运各主体单位的数据信息共享提供现今最佳解决方案。各主体单位分布世界各地各个节点记录帐本，填写数据，无缝链接共同完成每一次交易，各个节点的数据公开、透明，既独立又是完整的。从实现过程分析，去中心化交易平台是基于区块链的P2P网络技术实现航运联盟链上各参与主体点对点交易，通过智能合约匹配联盟链企业上传的供需信息，在无须中间机构参与情况下实现去中心化交易，进而触发智能支付清算平台，实现交易双方的智能支付结算，有效降低交易成本，提高交易效率。
系统的第三个特性是高度透明和可追溯性，这有助于航运贸易流程信任体系的建立。区块链技术提供了完全的透明度，因为联盟链平台能够在海事行业的大量利益相关者中进行操作，从而实现显著的成本节约。以海港为例，海港是航运贸易的重要节点，众多利益相关者在综合体中运作。所有信息可以被所有利益相关者都可以通过联盟链平台获取，并创建一个数字化的连接。每个旨在提高竞争力的港口都接受数字化，这将使数据交换更加透明和顺畅。当然，区块链实现的前提是涉众连接。应用区块链技术，从货物的源头开始，为货主、贸易商、银行、港口、船舶公司、海关、仓储等建立一个安全一体化的服务平台，区块链上的每一条记录都可通过链式结构追本溯源。全程记录有据可查，多方共证，共同监督，交易记录不可篡改，不可抵赖，增进了交易各方的信誉度和信任感。重要数据如提单、订舱单、接收单等单据必须进行加密，在进行交接时，需要双方私密共同签证。区块链的信任机制将在航运业建立一个规则共识、安全共治、价值共享的生态新秩序。

4.航运贸易联盟链应用的满意度分析
4.1模型基础和假设
TAM模型研究了用户如何变得愿意接受新技术的使用。TAM从两个特定的角度来评估使用新技术的意图，即新技术的感知易用性和其感知有用性。感知易用性与用户在使用技术时必须付出的努力有关。感知有用性是指使用该技术时用户性能的提高。新技术的采用应该是一种合理的行动，并且由于TAM的简单性，它可以比其他理论生成的结构更好地操作和测试。TAM是解释新技术接受度的一个强大而简单的模型，并已在各个领域得到广泛验证。对供应链从业人员的研究发现，感知有用性影响从业人员是否使用该技术的决策。决定采用区块链技术的供应链从业者认为，使用区块链技术可以使他们受益，并提高供应链的有效性。理论上，使用TAM模型，新信息技术在个人和组织中的适用性程度可以被预测和评估。航运贸易联盟链的应用可以从TAM的角度进行评估。TAM在区块链技术分析中的应用已经变得广泛。本研究建立在之前的研究基础上，使用了一个实证调查，检查了在海事行业中使用区块链技术的管理者的兴趣受到了他们认为它可能有用的程度（感知有用性）的影响，以及他们认为这将使区块链的管理更容易的程度（感知易用性）。

图6：数据分析假设和模型
结合文献综述中关于区块链技术在航运贸易中的应用情况，根据系统特性的分析，联盟链的应用有助于航运贸易的数字化和无纸化建设，提升航运贸易流程的清关和管理的效率和信任机制的建立。本文假设这些都有助于提升航运贸易相关工作人员应用航运贸易联盟链的意愿（如图6所示）。研究假设如下：
H1：航运贸易流程中单据数字化建设有助于提升工作人员应用航运贸易联盟链的意愿；
H2：航运贸易流程中清关和管理效率有助于提升工作人员应用航运贸易联盟链的意愿；
H3：航运贸易流程中信任机制的建设有助于提升工作人员应用航运贸易联盟链的意愿。

4.2研究样本和数据收集
本研究考察了区块链应用程序的影响，以及区块链应用程序的改进对未来在海运环境中使用区块链应用程序的意图的影响。本研究的目标样本包括在宁波从事海运业务的港口公司、船务公司、船务代理公司及货运代理公司。向508名受访者发放了一份问卷，共回收有效问卷121份，占目标样本的23.8%。
关于问卷设计，受访者使用李克特5分制回答所有问题，从“1 =非常不同意”到“5 =非常同意”。首先，我们使用描述性统计、探索性因素分析和项目总相关分析来总结区块链的应用、未来的改进，以及将属性使用成更小、更易于管理的潜在因素或维度集的意图。采用验证性因素分析检验了量表的结构信度。最后，本文使用层次回归分析来检验区块链应用程序（即通关和管理、文书工作的数字化和简化、以及信任机制建设）调查受访者使用联盟链的意愿。

4.3研究结果及分析
4.3.1描述性统计分析
表1：受访者特征描述性统计分析
受访者特征
项目 描述 数量 频率（%）
职位 副总裁及以上 34 28.1
经理/助理经理 42 34.7
董事/副董事 21 17.4
销售代表 24 19.8
部门 管理部门 55 45.5
销售部门 53 43.5
信息部门 13 10.7
资历 少于或等于5年 39 32.2
6-10年 21 17.4
11-15年 18 14.9
16-20年 15 12.4
20年以上 28 23.1
企业类别 港口/码头 24 19.8
航运公司 27 22.3
船舶代理 21 17.4
货运代理 49 40.5
表1列出了问卷调查对象的特征和研究问卷被分发的公司情况。数据显示，参与者包括副总裁及职位更高的人（28.1%）、经理和助理经理（34.7%）、董事和副董事（17.4%）、销售代表（19.8%）。总体而言，最高管理层、董事会成员和规划人员往往在其业务的锚定操作中具有最重要的参与，并在与区块链技术采用有关的战略决策过程中具有最大的影响力。本研究中80%以上的回复来自主任/副主任或以上，支持调查结果的可靠性。如表1所示，大多数受访者代表航运代理（40.5%）和航运公司（22.3%）。受访者所代表的部门主要为管理部门（45.5%）及销售部门（43.8%），其次为信息部门（10.7%）。在被调查者的资历方面，超过一半的被调查者（67.8%）在他们的公司有超过5年的经验。

4.3.2问卷信度分析
表2：信度检验结果
可靠性统计量
类别 克朗巴哈α系数 项数
总体一致性 0.991 17
单据数字化建设 0.876 5
清关和管理效率 0.833 5
信任机制的建设 0.879 4
应用意愿 0.825 3
主要采用克朗巴哈α系数（Cronbach’s alpha coefficient）来分析信度。α系数可反映问卷样本的内在一致性程度如何。若内在可靠性α系数在0.6以上，可以称为是在可接受的范围内；若α系数在0.8以上，即可显示问卷样本有较高的可靠性。经过α系数的检验，问卷样本总体的一致性系数为0.991，大于0.8，说明问卷整体样本的信度较高。

4.3.3模型检验和分析
本文进行了层次回归分析来检验假设。一方面，本文选取受访者的相关特征作为控制变量分析他们对应用航运贸易联盟链的意愿的影响（模型1）。如表3所示，另一方面，本文将区块链应用添加到回归中（模型2）。
表3：层次回归分析结果
变量 模型1（应用意愿） 模型2（应用意愿）
控制变量
职位 0.032 0.171*
部门 -0.030 -0.078
资历 0.002 0.008*
企业类别 0.032 0.014
自变量
清关和管理效率 0.217*
单据数据化建设 0.427***
信任机制的建立 0.195*
F值 0.09804 20.179***
R2 0.031 0.490
调整后R2 0.025 0.465
该研究呼应了TAM的观点，以确定区块链技术对海上供应链运营商的易用性和实用性。就易用性而言，本研究提取并验证了基于区块链技术的信任机制的建立是一个关键因素，因为海运运营商期望通过改善海运供应链中的协作机会，从而提高区块链技术的易用性。在感知有用性方面，本研究提取并验证了清关与管理和文书电子化与简化，作为区块链技术应用于海运供应链的最迫切方向。本文的研究结果表明，区块链技术的应用和未来的改进被视为对海事相关行业潜在的重大影响，应该被视为不可避免的趋势，这影响了采用的程度。建议管理人员将资源用于研究重要的区块链应用程序，并确定哪些区块链应用程序和未来的改进可以作为增值服务纳入他们的航运供应链组合。从而在竞争对手超过他们之前，帮助他们获得竞争优势。
关于职称对使用意愿的影响，模型2的结果显示系数显著。这表明，职称越高的受访者使用区块链技术的意愿越低。这一发现并不令人惊讶，因为处于高级职位的老年人对新技术的接受程度较低，往往对新技术的好处持怀疑态度。区块链可以彻底改变文书工作的数字化和文书处理的方便性，以及加快海运的通关和管理，从而升级和转型行业。
就本研究的意义而言，区块链的三个应用得到了被调查的海运供应链经营者的普遍认可和肯定。同样，经验表明，这些独特的区块链应用程序在提高效率和效果方面被认为是有价值的。以这种方式构建区块链应用的作用有助于航运贸易未来的理论发展。从管理的角度来看，本研究为区块链的应用提供了启示，它可能会彻底改变海运和物流供应链系统的基础技术，从而对其进行升级和数字化改造，从而降低成本，节省运输时间，提高效率和可预见性，提高安全性和安全性。管理人员可能会使用这些区块链应用程序来发挥他们相对于竞争对手的优势，也可能希望进行人员培训。为了推动基于区块链的海运转型，区块链的实施涉及到政府监管体系的协调，特别是通关和管理，需要建立政府支持和审核体系。

5.结论
5.1研究结论
区块链无疑是最近争论最广泛的话题之一，它可能对航运业的未来产生持久的影响。本研究对航运业的业务流程进行了识别，并对区块链技术的现状进行了分析。本研究通过分析航运贸易联盟链的设计以及系统特点，以海上运输为重点，来确定区块链技术的发展方向。
区块链技术是一种数字化的分布式账本，可以实现去中心化、实时点对点操作、透明化等。它基于一种方法，通过这种方法，以前未知的各方可以在完全分布式的基础上共同生成和维护几乎任何数据库。
航运贸易联盟链的建设包括数据层、网络层、合约层、共识层和应用层五个层面，联盟链中还需要强调链于链之间的联系和联盟链平台的构建。该体系的建设包括三个特点，业务能力是企业发展的核心竞争力，也是服务模式中的硬件指标条件，必须精简数字化流程，提升交易业务能力。首先，提供数字化货运合同、数字化远期运费合约等衍生服务，利用区块链技术对货运合同、海运提单等文本进行分布式储存，结合密码学和哈希函数确保数据不被篡改且不会丢失，这样能够有效推进航运贸易信息数据化的进程。
该系统的第二个特性是去中心化，该特性能够有效提升航运贸易流程的清关和管理的效率。受供应链壁垒和地缘政治的影响，一个国家的货物通过航运的方式流转，相关联国家和组织都会对其实行细致检查和沟通，同时各成员主体现行的数据纷繁复杂，交换数据格式不统一，致使效率低下，经历时间较长，运输成本消耗较大。区块链上节点是平等的，不再有上下级分层结构。而区块链采用P2P（点对点）技术，消除对中间机构的需求。
最后，航运贸易中，在交易支付环节造假现象频出，在区块链上，航运贸易各方包括银行能公开、安全透明的共享信息资源，全程交易记录透明可查，不可篡改，杜绝造假问题，极大地提高支付环节的安全性。
结合文献综述中关于区块链技术在航运贸易中的应用情况，根据系统特性的分析，联盟链的应用有助于航运贸易的数字化和无纸化建设，提升航运贸易流程的清关和管理的效率和信任机制的建立。根据SPSS回归分析结果可知，这三项有效应用能够有效提升航运贸易相关人员应用联盟链的意愿，这也为未来的联盟链发展提供方向。
尽管使用区块链技术有好处，但新开发的技术也存在不可低估的风险。由于区块链技术相对不成熟，目前区块链创业公司很少，因此可以评估其技术稳定性和区块链技术可以大规模部署的程度。虽然区块链技术有相当多的概念验证和一些实际操作范式，但区块链的实现面临着可扩展性、互操作性、数据管理、标准和政府法规的不确定性等方面的持续挑战。尽管许多地区和行业对使用区块链来解决市场效率低下、成本和延迟问题非常感兴趣，但到目前为止，技术的不成熟和低水平的实施意味着区块链技术要得到广泛应用还需要时间。区块链技术和其他新技术一样，要充分发挥其潜力，还需要不断的试验和发展。

5.2不足与展望
本文在进行基于区块链技术的航运贸易联盟链的构建时，只从模型架构、技术架构和系统特点这三个方面进行了系统性的描述，受到专业限制，未能将计算机语言内容加入到文章中，这是本文的一个不足之处。在未来的研究中希望在计算机语言方面能有所突破。
另一方面，为了阐明这一新兴领域，本研究揭示了对海运区块链应用和未来改进的认识对使用意愿有显著的积极影响。希望未来的研究可以扩展这些发现。虽然目前的研究目标已经完成，但在未来的研究中仍需注意几个局限性，并建议在解释本研究结果时要谨慎。首先，本文的研究模型应该应用到其他行业来验证其发现。第二，未来的研究可以应用技术接受与使用统一理论来实证测试用户对区块链使用的接受程度。第三，正如大多数实证研究的情况一样，本研究采取了静态的观点，没有考虑航运经营者的观念演变。区块链应用程序和未来的改进正在出现，新的主题也在不断发展。区块链商业模式以及治理和监管问题将成为未来区块链发展的关键，也是未来研究的重点。

参考文献
[1]邹洁如.基于区块链技术下航运业发展的研究[J].珠江水运,2020(01):111-113.
[2]吴晓玲. 基于区块链技术的闭环供应链物流平台构建及政府激励机制设计[D].浙江工业大学,2020.
[3]吉雅倩. 基于区块链的多式联运电子“一单制”关键问题研究[D].北京交通大学,2019.
[4]周毓萍,龙冬灵.基于区块链技术的武汉长江中游航运结算中心整体架构研究[J].金融理论与实践,2019(01):26-30.
[5]刘昱刚,王添碧,王海玥,莫文.基于区块链技术的多式联运电子提单研究[J].交通运输系统工程与信息,2018,18(S1):74-79.
[6]赵超.浅谈区块链技术在航运业的应用与挑战[J].西部皮革,2018,40(13):131-136.
[7]韩璇,袁勇,王飞跃.区块链安全问题:研究现状与展望[J].自动化学报,2019,45(01):206-225.
[8]李政道,任晓聪.区块链对互联网金融的影响探析及未来展望[J].技术经济与管理研究,2016(10):75-78.
[9]张波.国外区块链技术的运用情况及相关启示[J].金融科技时代,2016(05):35-38.
[10]杨德昌,赵肖余,徐梓潇,李勇,李强.区块链在能源互联网中应用现状分析和前景展望[J].中国电机工程学报,2017,37(13):3664-3671.
[11]廖岷.全球金融科技监管的现状与未来走向[J].新金融,2016(10):12-16.
[12]汪传雷,万一荻,秦琴,汪宁宁.基于区块链的供应链物流信息生态圈模型[J].情报理论与实践,2017,40(07):115-121.
[13]张亮,刘百祥,张如意,江斌鑫,刘一江.区块链技术综述[J].计算机工程,2019,45(05):1-12.
[14]王晟.区块链式法定货币体系研究[J].经济学家,2016(09):77-85.
[15]宫晓林,杨望,曲双石.区块链的技术原理及其在金融领域的应用[J].国际金融,2017(02):46-54.
[16]周立群,李智华.区块链在供应链金融的应用[J].信息系统工程,2016(07):49-51.
[17]Kowalski Michał,Lee Zach W.Y.,Chan Tommy K.H… Blockchain technology and trust relationships in trade finance[J]. Technological Forecasting & Social Change,2021,166.
[18]Ye Wang. The Exploration of Blockchain Technology in Supply Chain Finance[J]. Academic Journal of Business & Management,2021,3(2).
[19]Abdulhakeem Saif Ahmed,Hu Qiuling. Powered by Blockchain Technology, DeFi (Decentralized Finance) Strives to Increase Financial Inclusion of the Unbanked by Reshaping the World Financial System[J]. Modern Economy,2021,12(01).
[20]Schulz Karsten,Feist Marian. Leveraging blockchain technology for innovative climate finance under the Green Climate Fund[J]. Earth System Governance,2020(prepublish).
[21]Technology - Blockchain Technology; Research from Nanjing University of Finance and Economics Has Provided New Study Findings on Blockchain Technology (A Blockchain-Based Public Auditing Scheme for Cloud Storage Environment without Trusted Auditors)[J]. Information Technology Newsweekly, 2020.

附 录
问卷设计
问题 1 2 3 4 5
1.通过传感器将货物的运动及其他相关数据(如温度、湿度、光照等)记录在区块链上，以帮助海关检查和监管。
2.海关组织基于区块链技术打击低质量和假冒产品。
3.在区块链备案的协助海关查验的资产不得涂改、伪造。
4.区块链防伪支持海关打击盗版和增加消费者信心。
5.区块链数字认证帮助海关验证自报数据的可信度，加快通关速度。
6.海运可以使用区块链技术进行数字化转换。
7.区块链技术将加快与跨境贸易相关的单据交换(如商业发票、提单)和核查。
8.区块链技术允许拥有数字资产，数字签名文件的安全存储和传输将减少文书工作。
9.区块链技术不仅简化了国与国之间的贸易，也便利了海运业务，从而消除了文书工作。
10.海运跨越了不同的语言、法律和组织，因此在供应链中有大量的文书工作。
11.区块链记录了卖家、传送者和买家的私钥地址，可以追溯到任何交易的过去和现在。
12.区块链可以帮助跟踪货物内容、环境条件、位置和交付细节，并在必要时进行验证。
13.区块链记录交付的所有步骤，确保信息的可追溯性，避免丢包和虚假索赔。
14.区块链系统用于跟踪商品，尤其适用于敏感或易碎商品(如食品、鲜花和医疗产品)。