1、研究与技术丝绸JOUNAL OF SILK区块链技术在纺织服装产品碳足迹追溯与核算中的应用Application of blockchain technology in carbon footprint tracing and accountingof textile and apparel products张佳艺1a，周立亚1a，b，吴雄英1a，2，丁雪梅1a，b(1 东华大学 a 服装与艺术设计学院;b 现代服装设计与技术教育部重点实验室，上海 200051;2 上海海关，上海 200135)摘要:针对纺织服装产品碳足迹核算与评价中清单数据难以追溯来源、核算过程不透明、核算结果可追溯性的缺
2、失等情况带来的核算成本高、核算过程的科学性和规范性缺乏监督及核算结果利用效率低等问题，有必要建立一个来源清晰、透明可查、保护企业隐私的纺织产品碳足迹可追溯核算方法。文章梳理纺织服装产品碳足迹追溯的研究现状，基于区块链特性和追溯应用研究现状，阐述了区块链应用于纺织服装产品碳足迹追溯的优势和挑战;结合纺织服装产品模块化碳核算方法，设计了基于区块链技术的纺织服装产品碳足迹追溯与核算的工作机制及系统架构，并通过实例数据展示了系统追溯过程，实现了产品碳足迹的“产品模块方法源数据”追溯查询与控制访问。此外，总结了系统在建立组织及信息处理两方面的局限。关键词:纺织服装产品;区块链技术;碳足迹核算;碳足迹追溯
3、;模块化方法中图分类号:TS9411文献标志码:A文章编号:10017003(2023)02001410引用页码:021102DOI:10 3969/j issn1001-7003202302002收稿日期:20220512;修回日期:20221216基金项目:国家重点研发计划资助项目(2019YFB1706304);中央高校基本科研业务费专项基金项目(2232022G-08)作者简介:张佳艺(1998)，女，硕士研究生，研究方向为纺织服装产业可持续发展。通信作者:丁雪梅，教授，fddingxm dhu du cn。随着国内外碳排放政策的收紧，纺织服装行业作为碳排放的重要行业之一，低碳转型与减
4、排进度备受关注。许多纺织服装品牌或企业发布了减排或碳中和计划，通过碳足迹的管理手段开展低碳可持续发展行动。纺织服装产品碳足迹核算与评价方法、应用示范的相关研究已逐渐趋于成熟和完善1。鉴于纺织服装产业的生产链长、物料种类繁杂、工艺多变等特点，目前对于碳足迹核算与评价中清单数据难以追溯来源、核算过程不透明、核算结果可追溯性的缺失未给予足够的关注，导致了核算成本高、核算过程的科学性和规范性缺乏监督及核算结果利用效率低等问题。技术上，区块链具有去中心化、可追溯、不可篡改、公开透明等特性，可以克服传统追溯方法可信度低、防伪功能单一的局限，适用于为纺织服装碳足迹核算与评价引入追溯性。本文拟基于区块链建立一
5、个数据来源清晰、过程透明可查、核算结果高效共享，同时保护企业隐私的纺织服装产品碳足迹追溯方案。1纺织服装产品碳足迹数据追溯相关研究与应用现状目前以纺织服装产品碳足迹追溯为主要内容的研究较少，有研究认为产品的环保特征信息可以包含在纺织服装产品信息中2，因此本文将从纺织服装产品信息追溯入手，分析追溯情景、追溯流程，并梳理现有的追溯技术。纺织服装产品信息追溯可以让品牌商通过对产品信息的动态追溯掌控生产流程，追责和召回有质量问题的服装产品，也可以向消费者或质检部门提供服装的材质含量、生产工艺、环保特征等信息，减少纺织服装产品的假冒伪劣问题。纺织服装产品主流追溯方式主要有三种，分别是二维码、射频标识设备
6、(adiofrequency identification，FID)和近场通信(Near field commu-nication，NFC)。随着气候形势的日益严峻，消费者与监管机构都更加关注供应链可持续性3。在纺织服装领域的产品碳足迹数据追溯研究与应用中，Garcia 等4 以服装行业为例，提出在全球供应链中实施追溯以实现可持续目标的构想;Carrieres 等5 通过区块链追溯平台获得碳足迹活动数据，衡量采用区块链追溯技术采集数据的实际价值;TrusTrace6 基于区块链建立了产品可追溯性数字平台，将数据收集、验证和分配相关可持续性标签的整个过程自动化;唯链(VeChain)7 针对碳排
7、放源头数据到存储容易造假和篡改、缺乏有效监管的问题，推出区41第 60 卷第 2 期区块链技术在纺织服装产品碳足迹追溯与核算中的应用块链碳足迹追溯平台可快速实现碳足迹精准追溯。纺织服装产品碳足迹追溯重点在于数据和相关信息采集的真实性和完整性，以及核算数据、过程和结果的控制权限访问与高效共享。基于对现有文献的梳理，虽然已有少数使用区块链技术对纺织服装产品碳足迹进行追溯的研究和应用，实现了数据可信可追溯，但未详细说明追溯方法和进一步实现核算过程的透明化。纺织服装产品碳足迹核算与评价还有待与区块链追溯深度结合，进一步探究“如何追溯”和“追溯的实际价值”。有必要通过梳理区块链技术的特性与应用现状，分析
8、区块链应用于纺织服装产品碳足迹追溯的优势与挑战;结合纺织服装产品碳足迹核算与评价流程，建立基于区块链技术的纺织服装产品碳足迹追溯与核算系统，并使用产品实际数据验证追溯过程及追溯的价值。最后，为克服清单数据难追溯、核算过程不透明、核算结果缺少高效共享渠道等局限提出理想的解决方案。2区块链技术应用于纺织服装产品碳足迹追溯的优势与挑战2 1区块链的特性与应用现状区块链按照时间顺序将数据区块以链表的方式组合成特定数据结构，通过密码学保证数据不可篡改和不可伪造8，即构建一个组织内部记录和共享信息的分布式账本，所有成员都必须通过复杂的算法集体验证任何更新。凭借这种分散的对等(P2P)功能，所有记录的信息都
9、是永久的、透明的和可搜索的。区块链技术通过记录数据的流转过程，保障数据的可信性和完整性，从而提供数据的溯源与追踪9。区块链技术作为虚拟货币的基础设施发布，自出现以来就面对着诸多质疑，但其发展潜力远不止于此。从中国的政策趋向可见，中国早早就开始了对虚拟货币的清理，并加强鼓励引导区块链技术用于实体经济中10。越来越多的研究利用区块链的去中心化、不可篡改、公开透明等特性，解决金融、医疗、公共设施、农业、食品、供应链等领域不同场景的问题。在信息追溯方面，区块链技术除了用于优化 FID 的数据采集系统，解决信息安全问题11-13，还可用于推进产业协同溯源和供应链信息追溯14-15。Wang 等16 研究
10、认为，区块链技术对供应链管理的价值体现在:扩展的可见性和可追溯性、供应链数字化和去中介化、改进的数据安全性和智能合约。智能合约是运行在区块链上的一段可自动触发的计算机程序，赋予区块链可编程特性，为区块链的推广运用奠定了基础，许多追溯研究17-19 都通过部署智能合约、编写代码实现追溯流程，将解决方案的价值放到最大。2 2区块链技术应用于纺织服装产品碳足迹追溯的优势2022 年国家发改委、能源局提出建立统一规范的碳排放统计核算体系20，强调实现碳排放及相关数据信息化存证溯源、不可篡改和加密，实现数据在线交叉验证等，这正与上述区块链的特性不谋而合。区块链技术通过密码学原理建立去中心化的信任机制，可
11、以改善所有需要中间人做担保、认证的高信任成本领域。纺织服装产品碳足迹的呈现形式目前仍然依赖可信第三方的报告或各种碳认证、碳标签等，区块链有望通过信息上链存证，向消费者、品牌方和第三方提高过程透明度和产品可追溯性，加强社会监督，放大纺织服装产品碳足迹核算与评价的价值。本文从两个方向将区块链技术与纺织服装产品碳足迹追溯相结合。2 2 1横向追溯从产品的全生命周期角度，产品附带可信可追溯标识，实时记录数据上链的位置和时间，可以实现对批次或单品的碳足迹来源进行精准追溯，从而降低碳足迹结果的不确定性。业务伙伴能够在不受中央控制和管理干预的情况下访问和提供数据，智能合约为不同查询方设置不同程度的数据开放权
12、限，在对隐私数据的加密保护的同时，实现碳足迹数据的高效共享。帮助供应商企业认识到现有加工流程的工艺如何反映在碳足迹数值上，使品牌方直观了解并量化产品供应链上的减排空间，以调整和管理产品工艺设计和供应链;通过全面、可信追溯渠道向消费者呈现更多感兴趣的信息，如产品的成分、来源、加工过程等。2 2 2纵向追溯从产品碳足迹核算角度，将初始清单数据、核算过程信息和各模块核算结果上链永久存证，实现不可篡改，同样为不同查询方设置不同程度的数据开放权限。高效开展碳核查或碳审计的工作过程，核算过程中使用的方法、匹配的参数、用来补充缺失值的背景数据的科学性和规范性，也需要在适当披露下接受社会监督。让核算与评价过程
13、的科学性和规范性有目共睹，真正实现碳足迹“有迹可循”。2 3区块链技术应用于纺织服装产品碳足迹追溯的挑战在建立区块链追溯系统以前，需要明确典型区块链的技术局限。因为需要通过在不同节点之间存储备份，所以区块链系统的运行效率通常较低，性能和可扩展性相互制约21。此外，由于区块链是一个公共账簿，尤其是公有链，任何人都51Vol 60No2Application of blockchain technology in carbon footprint tracing and accounting of textile and apparel products可以查看区块链网络上的所有交易，因此，交易各
14、方仍存在隐私问题22。为克服上述技术局限，许多机构和学者从以扩容存储结构、建立数据访问控制机制等角度提出了解决思路。2 3 1扩容存储结构扩容存储典型方法如跨链、多链，以及链下存储等。张燕丽等23 采用多链结构提高数据的上链速度和系统运行效率，构建主从联盟链模型，主链与从链之间通过哈希值相互锚定。许多追溯研究24-25 设计的追溯模型或系统中都使用星际文件系统(Inter planetary file system，IPFS)以 扩 展 存 储 空 间。Snchez-Gmez 等26 阐述了区块链添加扩展存储的额外层和验证机制的重要性。2 3 2建立数据访问控制机制肖博等27 利用联盟区块链的
15、多通道技术构建供应链数据共享网络，又基于 Shamir 密钥共享算法和访问控制策略实现了访问控制功能，保护参与主体的数据自主权。与之相似的，冯国富等28 对区块链网络进行多通道划分，同时网络中的数据以密文的方式进行传输，确保数据的隐私性。在基于区块链技术构建纺织服装产品碳足迹追溯系统时，应参考上述技术改进研究，避免被典型区块链技术的硬伤限制落地应用。3基于区块链技术的纺织服装产品碳足迹追溯与核算系统本文拟基于产品模块化碳核算方法，探究在产品价值链上的主体之间，如何应用区块链技术可信存证纺织服装产品碳足迹数据和相关信息，构建碳足迹的追溯与核算系统，并使碳足迹数据在系统内安全高效地透明共享。基于区
16、块链技术的纺织服装产品碳足迹追溯与核算系统预期目标如下:1)碳足迹清单数据可信可追溯:使核算产品的排放数据上传不可篡改，可以从链上的产品信息和总碳足迹值追溯到该产品各阶段上传的初始数据，以验证源数据是否真实合理及具有代表性。2)透明可查的核算过程:透明化核算过程，确保核算过程的规范性和科学性有目共睹。核算方可以在标准规定下自由选择核算边界、排放系数和分配原则等，但要核算方法和依据上链存证。3)建立高效透明的核算结果共享渠道:建立控制访问策略，保证企业的数据自主权，使数据访问权限可控;从核算方的角度，可提高模块数据可得性和引用准确度。3 1基于区块链技术的纺织服装产品碳足迹追溯与核算工作机制本文设计基于区块链技术的纺织服装产品碳足迹追溯与核算工作机制，紧密联系纺织服装产品碳足迹核算与评价流程，实现产品碳足迹数据的全核算过程可追溯，同时通过机制设计在一定程度上避免了区块链技术投入应用时常见的问题。3 1 1模块化分解成纺织服装产品碳足迹单元纺织服装行业生产工艺链复杂，加工方式差异大，涉及材料繁多，加大了产品碳足迹核算与评价的难度。模块化方法提供了一种简化、灵活和一致的复杂系统建模方法，可以
