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摘要：随着物流市场的日益庞大,区块链技术嵌入仓储中可提高物流业的效率和安全性。基于此,本文在分析区块链嵌入物流业发展趋势的基础上,探究区块链运用于仓储管理的优势,提出区块链技术在仓储管理教学中的设计原则和设计方案。最后,以区块链农产品仓储管理平台为例,搭建基于Hyperledger Fabric框架的联盟链,通过命令行等方式进行仓储数据的增删查改,以实现对物流仓储管理系统的运行模拟进而完成区块链技术在仓储管理教学中的实践。
关键词：区块链；仓储管理教学；区块链农产品仓储管理平台；教学实践
Design and Practice of Blockchain Technology in Warehouse Management Teaching
YANG Xin1,LIU Yaoxi2,ZHAO Chen3
(1.School of Economics and Management,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384;
2.School of Management,Tianjin University of Technology,Tianjin 300384;3.Zhonghuan Information College Tianjin University of Technology,Tianjin 300380)
【Abstract】：With the growing logistics market,blockchain technology embedded in warehousing can improve the efficiency and security of the logistics industry.On the basis of analyzing the development trend of blockchain embedded logistics industry,this paper explores the advantages of blockchain in warehousing management,and puts forward the design principles and design schemes of blockchain technology in warehousing management teaching.Finally,taking the blockchain agricultural product storage management platform as an example,this paper builds an alliance chain based on the Hyperledger Fabric framework,and adds,deletes,checks and modifies the storage data through command lines,so as to realize the operation simulation of the logistics storage management system and complete the practice of blockchain technology in the storage management teaching.
【Key words】：blockchain;warehouse management teaching;blockchain agricultural product storage management platform;teaching practice
0引言
2021年,中国作为全球最大的物流市场,全国物流总额突破335万亿,同比增长9.92%,其中网络零售额高达13.1万亿元,为满足日益庞大的物流市场需求,以云平台为基础的物流互联网逐步形成,大量物流资源通过物流互联网流通交互,人工智能逐渐运用到物流领域。同时,随着云计算、大数据、5G等信息技术的成熟,区块链技术被纳入国家“十四五”重点规划纲要,区块链技术与物流领域逐步实现深度融合。在国家政策的支持下,区块链已成为驱动物流业实现突破发展的关键技术。在区块链技术与物流业融合的背景下,为成功实现物流行业的转型升级,推动物流业进一步发展,物流企业建设区块链驱动的智能化仓储系统,同时通过改进共识算法,完善智能合约和优化加密算法以提高仓储系统的运行效率和安全性。
区块链技术在物流领域的应用对物流专业人才的素质提出更高的要求。为适应新时期培养物流人才的需要,仓储课程的设置需要具备实用性和实践性。这要求高校在开展教学时突出技术的应用,以便更好提升学生的技能能力,进而适应区块链技术嵌入物流业对人才的需求[1]。但在目前仓储管理课程的教学中,存在课程设置不合理,难以与物流实际需求相匹配[2],教学内容空洞无法激发学生学习热情[3],以及教学难度较大学生无法适应等问题[4]。因此,必须进行仓储管理课程的改革,促进区块链技术与物流仓储管理课程的融合。本文旨在通过Go语言、Linux操作系统和Hyperledger Fabric框架技术搭建区块链农产品仓储管理平台,丰富仓储管理课程教学实践,以期培养新形势下的物流专业人才。
1区块链应用于仓储管理教学中的优势
区块链是一种不可篡改和不可伪造的以加密算法进行保护的分布式公共账本[5]。每次的交易都由多个节点共同完成,同时也进行共同认证。区块链技术作为当前物流领域最先进的技术,学生需要具备较高的综合素质,扎实的理论基础和较深的计算机运用能力。在区块链技术的学习过程中,学生需要了解Go语言的基本运用过程,而Go语言作为新生代编程语言,吸取了其他编程语言的优点,具有简洁高效的优点,能迅速进行轻量化,高并发编程,此特性符合智能物流的发展要求,在物流领域具有良好的发展前景。随着智慧物流的不断升级,能熟练运用Go语言的物流人才将具备一定的竞争优势。同时,Hyperledger Fabric作为区块链3.0的代表,与智慧物流的融合势在必行。相比于其他区块链系统,Fabric可使参与者在有限去中心化的条件下具备高安全性和高效率,而其中内置的Fabcar示例可模拟物流仓储系统的实际运作过程,保证学生在实验教学中学习掌握物流仓储系统操作流程的同时,满足物流企业实际需要,增强学生的就业竞争优势。
在传统的物流仓储实验中,模拟物流仓储系统的设备易出现损坏现象,设备需经常维护且维护成本较高,利用Linux虚拟机使用Hyperledger Fabric进行教学实验则可减少对物流仓储设备的使用,降低教学成本,且学生可充分发挥自己主观能动性,对Fabric系统进行改进优化,从而取得超越实验预期的效果,对学生的个人能力提升极为有利。
综上所述,把区块链技术的运用融合于物流仓储管理的教学实践中,能够将物流企业在实际运营环境下仓储管理系统的真实运作流程展现出来,使课程与实际结合,降低学生学习难度的同时增强学生就业竞争力,还能降低实践成本。与传统的物流仓储实验课程相比具有较大的竞争优势,有必要促进区块链技术应用于仓储管理课程之中。
2区块链技术在仓储管理教学中的教学设计
传统物流企业的仓储管理模式多以被动库存管理为主,企业仅在库存紧张或预期库存不足时才进行库存补充,但随着物流市场的扩大,传统的物流仓储管理模式已无法应对仓储需求迅速增加的情况。基于此,物流企业通过将区块链技术嵌入物流仓储管理以实现对产品物流的全过程控制,从而更加灵活地制定产品库存管理计划。同时,随着智能仓库的建立,物流企业可根据分布式账本记录的不可篡改数据实现对仓库数据的精确控制,进一步提高物流仓储管理各环节的效率。此外,通过区块链技术中的智能合约为物流仓储设定自动执行的合约程序,不但简化了仓储管理中繁琐的验证过程,而且为交易信息提供了可审计追踪,有效降低物流仓储的管理成本。
2.1区块链技术在仓储管理中的教学原则
区块链技术对物流仓储管理存在巨大的提升作用,为充分发挥区块链在物流仓储课程中对学生专业素质的培养作用,在区块链技术应用于物流仓储管理课程的实践中,要对传统的教学模式进行创新,坚持以学生为主、培养学生学习兴趣、产学研一体的教学理念,进而提高物流仓储管理课程的课程质量,提高学生学习效率[6],并以此为基点,对区块链技术在物流仓储管理教学中的应用进行教学设计,其原则如下：
(1)以学生实际需求为主。从学生未来发展需求出发,根据区块链在物流仓储各环节的实际应用情况,设计学生能发挥自主能动性的项目,满足学生参与感。
(2)学生能完整体验区块链技术应用于物流仓储管理的工作过程。在物流仓储管理系统的学习过程中,学生能体验到真实物流企业基于区块链技术的仓储管理流程。
(3)区块链仓储管理项目具有可行性。在区块链仓储管理系统的授课过程中,充分考虑学生能力是否与之匹配,学校与教师资源是否可用,企业是否实际需要掌握此方面技能的人才。
(4)注重对学生专业能力的培养。在授课过程中重点培养学生获取知识、掌握知识、运用知识的能力。
2.2区块链技术在仓储管理中的教学方案设计
为保障学生充分发挥学习热情,满足学生参与感,将学生进行分组教学,通过平时成绩、学习经验等将学生按照优等、中等、后进三个等级进行划分,并按照一定比例组成学习小组。教学按照三个阶段进行。
第一个阶段是学习Go语言阶段,学生依据授课内容、小组讨论以及自行查阅资料等方式,小组内合理分配任务,完成教师提出的建立农产品仓储货物出入库数量变动及查询操作模型,在此期间教师可对学生进行知识点拨帮助学生完成任务。第二阶段则完成在Linux虚拟机上Ubuntu操作系统的搭建及基础操作方式的掌握,教师在教授学生安装好Docker和Go之后,学生根据教师的指示完成Fabric农产品平台的预搭建。第三阶段,学生根据教师的指示完成Fabric通道、证书和链码的部署并完成农产品仓储管理平台的部署,最后依靠Fabric内置的Fabcar数据库完成对数据的增删查改。最后各组根据三阶段所学成果,完成自己独立区块链农产品仓储管理项目的编写和部署,并上交老师进行综合评价。
3区块链技术在物流仓储管理教学中的实践
随着科技进步和物联网发展,物流领域利用数字技术对物料运输、仓储、配送进行信息化处理,但由于物流环节众多且参与主体繁杂,物流与信息流在实际中存在流动不一致的情况,进而造成数据不透明、信息孤岛等问题。而区块链这一开创性的技术通过连续区块分散存储参与者的所有交易记录有效解决当前物流数字化所面临的难题。当前,各大物流组织纷纷参与区块链嵌入物流的活动中,区块链技术深入运用于物流已成为未来的发展趋势。因此,本文以区块链平台与农产品仓储管理融合为例,并通过手动搭建Hyperledger Fabric农产品仓储管理平台作为教学目的,并通过其内置的Fabcar数据管理系统学习数据的增删查改,探索区块链技术在物流仓储管理领域的应用。教师提出任务包括Go语言数组、循环、函数、指针及结构体的基本掌握,并利用以上功能完成农产品仓储货物出入库数量变动及查询操作模拟。学习Linux虚拟机基本操作,完成搭建Fabric区块链平台任务。通过学习Fabric基本操作流程,完成Fabcar项目手动搭建,并在其平台完成链码的增删查改任务。最后学生根据以上所学自行编写Fabric平台的独立区块链农产品仓储管理项目。
3.1区块链农产品仓储管理平台设计
随着区块链3.0的普及,使用Hyperledger Fabric作为区块链平台的企业逐渐增多,一部分农产品企业以此作为农产品仓储管理平台的区块链部分,通过区块的链式结构记录存储数据,智能合约定义业务逻辑,共识算法对交易、合约数据进行共识,实现货物数据存储。利用此平台确保农产品信息的及时性、公平性,保证信息的可追溯,强化物流仓储平台的危险管控；同时采用区块链技术+智能仓储的模式,可有效提升农产品仓储管理水平,增强仓储的可视化,为农产品仓储领域的发展提供新的动力。
其系统的功能模块主要分为注册和登录模块、用户管理模块、仓储信息存储模块、仓储信息查询、接口模块。该系统整体架构如图1所示。
在农产品仓储管理平台上用户首先需要注册账号,已经有账号的用户可直接登录系统。在注册成功的同时,服务器也会将用户信息在区块层注册。当用户进入系统后,可选择提交信息发布、录入、查询、存储等申请。在提交完成后用户的信息参数将会被提交至Hyperledger Fabric网络封装成客户端的请求。在服务模块收到申请后,将调用相关的链上代码进行交易处理,随后提交至背书节点验证。在依照背书协议进行背书后,请求会被所有共识节点按本文改进的PBFT进行共识,最后区块被各节点确认。此过程完成后所有的货物数据均被部署到区块链中,可随时查询与更新。
此平台结合了分布式共识、加密算法和签名算法等技术,使用Hyperledger框架作为底层应用程序平台,并引入身份认证模块与公私钥技术,保证农产品仓储数据的安全性和系统的稳定性运行；同时,引入权限模块以便拥有权限的用户可以随时随地查询仓储信息,在农产品食品安全愈加重视的当下,实现对农产品的可追溯透明监控；此外,引入仓储管理模块负责货物的出库、入库、移库、库存盘点、库存查询,消除了货物在录入过程中业务活动信息和交易数据被篡改和破坏的风险,精简了农产品仓储管理流程,降低农产品仓储管理成本。
3.2区块链农产品仓储管理平台的操作实践
Hyperledger Fabric作为区块链中最具代表性的联盟链,用户可以通过命令行等方式完成物流仓储管理数据的增删查改,从而实现对物流仓储管理系统的运行模拟。在Hyperledger Fabric中,学生需要完成Peer、Order、证书、通道、组织、链码的创建和部署,从而组成Fabric数据管理系统。通过Fabric搭建Fabcar数据管理系统一般需要以下几个步骤。
(1)由于Fabric是基于Go语言编写,因此首先需要学生学会Go语言中基础的操作模式,掌握Go语言原理才能看懂Fabric原理。如Go语言中函数与包的处理,只有按照一定逻辑异包函数才能调用。如图2所示。
(2)在完成Go语言基础知识学习后,则需要在Linux虚拟机上搭建Fabric平台,首先进入Linux操作台,通过指令su并输入Root密码进入管理员模式,接下来通过Wget链接获取Fabric在Linux虚拟机上搭建所必须的配件,如Go、Docker、Docker-compopse以及Fabric二进制文件,只有当以上文件安装并试运行成功,Fabric才能顺利搭建。紧接着是搭建注册和登录模块、用户管理模块、仓储信息存储模块和仓储信息查询模块以完成农产品仓储管理平台的预搭建。重点步骤如图3所示。
(3)根据学生小组成员个数编写证书生成Peer节点和Order节点,在完成对证书及接口的部署后通过区块链内部链接网络启动和调用链码完成Fabric平台的搭建。最后通过Peerqurey和Invoke指令对系统中Fabric内置的Fabcar数据库进行查询、增加、删除、更改,在授课完成后,学生可根据自身需求对仓储系统内的数据进行自由更改。通过Fabcar查询结果如图4所示。
在将区块链技术运用与物流仓储管理课程的实践过程中,学生通过教师的授课了解Go语言、Linux虚拟机和Fabric平台的基本操作原理。教师在以学生为主的教学理念指导下,通过设置有一定难度的问题使学生在解决问题的过程中熟练掌握相应技能。同时在授课过程中,以小组为单位的学习考核模式将会激励组内优等生帮助后进生解决学习区块链技术过程中遇见的难题,使后进生在解决问题的同时获取知识；优等生在帮助后进生的过程中巩固知识。此外,通过学习区块链技术模拟物流仓储管理系统的方式,不仅能有效降低学校的学习成本,还能使学生实际操作能力与知识相结合,进而提升学生的专业能力并提升学生的就业竞争力,提高学习授课质量。
4总结
随着区块链技术的不断成熟,区块链与物流领域的融合逐步加深,对物流仓储管理人才的要求越来越高。本文在分析区块链嵌入物流业发展趋势的基础上,探究区块链运用于仓储管理的优势,提出区块链技术在仓储管理教学中的设计原则和设计方案。最后,以区块链农产品仓储管理平台为例,搭建基于Hyperledger Fabric框架的联盟链,通过命令行等方式进行仓储数据的增删查改,以实现对物流仓储管理系统的运行模拟进而完成区块链技术在仓储管理教学中的实践。
参考文献
[1]王慧杰.应用型地方本科院校物流管理专业人才培养模式探析[J].中国物流与采购,2021(17):51-52.
[2]袁清.应用型本科物流管理专业“政产学研用”协同培养模式研究—以郑州财经学院物流管理专业为例[J].现代商贸工业,2022,43(9):50-52.
[3]伍星华,李思寰,刘利猛.职业岗位能力培养视域下应用型高校物流管理专业实践教学探究[J].西部素质教育,2022,8(7):30-32.
[4]李征.基于地方经济的应用型+物流管理人才培养模式研究[J].物流工程与管理,2021,43(11):172-174.
[5]谢正忠,吴刚,李爽爽,等.“区块链+物流教育”的高校物流管理专业育人新模式研究[J].物流科技,2021,44(4):180-182.
[6]贺刚.基于促进就业目标的物流专业学生培养体制的分析研究[J].中国物流与采购,2022(7):74-75.
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