يبحث هذا البحث التكامل الأمثل لتقنية سلسلة الكتل (BT) في إدارة سلاسل الإمداد (SCM) داخل الموانئ البحرية التشيلية. وباستخدام المنهجية اللوغاريتمية الضبابية للأوزان الجمعية (LMAW) وطرق التجميع المتعدد القائمة على التطبيع المزدوج (DNMA)، تحدد الدراسة منهجيًا العوامل الرئيسة المؤثرة في تبني التقنية في إدارة سلاسل الإمداد وترتبها حسب الأولوية وتصنفها. وتُبرز النتائج عوامل حاسمة مثل تحسين أمن المعاملات وممارسات سلسلة الإمداد الجيدة وإدارة المخاطر، كما تصنّف الموانئ المرشحة الأولى لتطبيق التقنية. ويسهم البحث نظريًا بتطوير نموذج هجين يجمع طريقتي اتخاذ القرار متعدد المعايير (MCDA)، وعمليًا بتوجيه التطبيق الاستراتيجي للتقنية في قطاع اللوجستيات البحرية بما يتماشى مع مبادئ الصناعة 5.0، مستكشفًا استخدام التقنية في بيئة غامضة ومحددًا سياقات جديدة في الأدبيات النظرية والعملية لتوسيع استخدامها في موانئ تشيلي.
تُشكَّل الموانئ البحرية أنظمة معقدة تتفاعل فيها التفاعلات الفيزيائية وتبادلات المعلومات بين فاعلين متعددين من القطاعين العام والخاص، يؤدون وظائف متنوعة في الأنشطة التشغيلية واللوجستية المهمة للتشغيل اليومي لمشغّل الميناء [1]، من الإشراف على أمن المحطات ومراقبة البضائع من الجهات الحكومية، إلى التخزين والتكديس والرص والتفريغ ونقل الحاويات [1، 2]. ويمثل كل ميناء جزءًا من سلسلة لوجستية متكاملة لاستيراد وتصدير السلع القابلة للتلف وغير القابلة له، ويؤدي الميناء دورًا استراتيجيًا للدولة، وقد أدمج استجابة للطلبات الدولية المتزايدة سياسات بيئية مستدامة في استراتيجياته وعملياته تتطلب مستوى متقدمًا من التقنية [3].
يُستخدم مفهوم «الميناء الذكي» في الأبحاث مع تبني مبادئ الصناعة 4.0 [5]، إذ يصف نظامًا يلتزم بالاستدامة البيئية وكفاءة العمليات اللوجستية وفعالية التكلفة والعلاقة مع البيئة الحضرية [1، 6]. وتطورت الموانئ بدمج العناصر السيبرانية والتقنية والمستدامة في سلاسلها اللوجستية [4]، مما حسّن نظم المعلومات والاتصالات وسهم في الحفاظ على البيئة باعتماد مصادر طاقة أنظف [7]. غير أن تعريف الميناء الذكي يفتقر إلى التوافق بسبب تعقيده وتنوع خصائصه وتطور التقنية وتنوع أصحاب المصلحة وغياب المعايير العالمية [9].
ومع التقدم التقني، تبنّت صناعة الموانئ الجيلين الرابع والخامس، لكن التحول نحو الصناعة الذكية يختلف في طبيعته عن التغيرات المرصودة عبر أجيال الموانئ التقليدية [4]. وعلى خلاف حقبة الصناعة 4.0، لا تركز الصناعة 5.0 على الجوانب التقنية فحسب، بل تسعى لحلول تعالج الشواغل الاجتماعية والبيئية، فتُتصوَّر الموانئ فيها أنظمة تعاونية يعمل فيها كل الفاعلين اللوجستيين معًا لتعزيز التنافسية [10، 11]، برؤية شاملة تحتضن الترابط الفائق بين الجوانب التقنية والاجتماعية والبيئية والاقتصادية [12، 13].
تنبع الفجوة البحثية في دمج سلسلة الكتل في إدارة سلاسل إمداد الموانئ البحرية ضمن الصناعة 5.0 من ندرة الدراسات الشاملة التي تتناول التداعيات الاجتماعية والاقتصادية والبيئية لتطبيق التقنية. ومع تنامي الاهتمام بها، يلزم فحص مواءمتها مع مبادئ الصناعة 5.0 التي تُبرز التعاون بين الإنسان والآلة والاستدامة والرفاه المجتمعي، واستكشاف آثارها على أنماط التوظيف وديناميكيات العمل وتوزيع الدخل بين عمال الموانئ وأصحاب المصلحة، إضافة إلى التحديات التنظيمية والحوكمية.
يتمثل الإسهام في تطبيق طريقتي اتخاذ قرار متعدد المعايير هجينتين في بيئة غير مؤكدة لمساعدة صانعي القرار على تطبيق التقنية في إدارة سلاسل إمداد الموانئ التشيلية وفق الصناعة 5.0. وتستهدف الدراسة جمهورًا متنوعًا من الباحثين ومتخصصي سلاسل الإمداد ومشغلي الموانئ وخبراء سلسلة الكتل وعلماء القرار، بهدف تحديد العوامل المؤثرة في التطبيق ثم ترتيبها بطريقة LMAW، وتصنيف الموانئ بطريقة DNMA لتحديد جاهزيتها، بما يرفع كفاءة وفعالية جميع جوانب العمليات في هذه المواقع.
يقدّم هذا القسم وصفًا لمنظومة الميناء ومنظومة البيانات، ثم يستعرض الأدبيات حول تحديات سلسلة الكتل في الموانئ وطرق اتخاذ القرار متعدد المعايير في الأنظمة المينائية العاملة بالتقنية.
يُوصف الميناء بوصفه نظامًا اجتماعيًا-تقنيًا-معرفيًا-سيبرانيًا تتعايش فيه البنى التحتية الفيزيائية وأنظمة المعلومات والفاعلون البشريون والأطر التنظيمية. ويضم مشغلي المحطات والسلطات الجمركية وشركات الشحن ووكلاء التخليص ومقدمي الخدمات اللوجستية، وتتدفق بينهم البضائع والمعلومات والوثائق عبر عمليات متشابكة تتطلب التنسيق الدقيق. ويؤثر أداء الميناء مباشرة في تنافسية الصادرات الوطنية، لذا يُعد تحديثه رقميًا أولوية استراتيجية.
تولّد العمليات المينائية كميات ضخمة من البيانات عبر أنظمة إدارة المحطات ونوافذ الشباك الواحد وأجهزة إنترنت الأشياء، لكنها تبقى مجزأة عبر أنظمة قديمة بمعايير تقنية وصيغ بيانات مختلفة، مما يفاقم جزر البيانات. وتوفر سلسلة الكتل سجلًا مشتركًا غير قابل للتلاعب يسجّل كل معاملة ويتتبعها بشفافية وموثوقية لحظيًا في نظام لامركزي عالي الأمان يعزز التعاون بين الفاعلين عبر العقود الذكية [16]. وتشهد على جدواها منصات مطوّرة مثل TradeLens التابعة لميرسك وIBM (2018) وموانئ سنغافورة وهامبورغ وأنتويرب وروتردام [17–19].
تناولت الدراسات تحديات سلسلة الكتل في الموانئ البحرية: التكيف القانوني والتوحيد القياسي، ومقاومة التغيير، وارتفاع التكاليف، وقابلية التشغيل البيني، وخصوصية البيانات، ودعم الحوكمة. كما طُبّقت طرق اتخاذ القرار متعدد المعايير (AHP وTOPSIS وBWM وLMAW وDNMA وغيرها) لترتيب التقنيات والموانئ، لكن قلة منها جمعت بين بيئة ضبابية وسياق الموانئ التشيلية ومبادئ الصناعة 5.0، وهي الفجوة التي تعالجها هذه الدراسة.
يصف هذا القسم الطريقتين المستخدمتين ومبرر اختيارهما والعلاقة بين تقنية سلسلة الكتل وإدارة سلاسل الإمداد في الموانئ والصناعة 5.0.
طريقة LMAW اللوغاريتمية للأوزان الجمعية تُشتق أوزان المعايير من تقييمات الخبراء اللغوية عبر أعداد ضبابية، بدءًا من مصفوفة القرار ثم الانتقال من الأعداد الضبابية إلى القيم الحادة وحساب متجه معاملات الأوزان. أما طريقة DNMA القائمة على التطبيع المزدوج فتُرتّب البدائل (الموانئ) عبر تطبيع خطي ومتجهي ثم تجميع متعدد للدوال، مما يوازن بين الأداء الوسطي والتشتت ويمنح ترتيبًا متينًا للبدائل.
اختيرت LMAW الضبابية لقدرتها على التعامل مع غموض أحكام الخبراء واستقرار أوزانها أمام تغير المعاملات، بينما اختيرت DNMA لقدرتها على دمج التطبيعين الخطي والمتجهي وتقليل تحيز الترتيب. ويتكامل الأسلوبان: الأولى توزّن العوامل، والثانية تصنّف الموانئ وفق تلك الأوزان، في نموذج هجين جديد على هذا السياق.
تعمل سلسلة الكتل في السلسلة اللوجستية المينائية بتسجيل كل معاملة ومعالجتها وتتبعها بشفافية وموثوقية لحظيًا، مما يعزز الكفاءة التشغيلية ويوفر بيانات موثوقة لإدارة آمنة وفعالة للمعاملات وفق الصناعة 5.0 [20]. وتتماشى خصائصها — اللامركزية والشفافية وعدم القابلية للتغيير — مع الرؤية الإنسانية الشاملة للصناعة 5.0 التي تحتضن الترابط بين التقنية والمجتمع والبيئة والاقتصاد، بما يدعم الاستدامة والحوكمة التشاركية ورضا العملاء عبر تخطيط تشغيلي ولوجستي فعال [15].
استُخدمت طريقة دلفي، وهي تقنية بحثية تعتمد إجماع الخبراء عبر جولات استبيان متكررة، لتحديد 22 عاملًا مؤثرًا في اختيار الموانئ لتطبيق التقنية، مسترشدةً بأدبيات الصناعة 5.0 التي تدمج تقنية الصناعة 4.0 مع القيم الإنسانية لمعالجة التحديات المجتمعية والبيئية والطاقية الأوسع، مع التركيز على دور البشر بوصفهم فاعلين أساسيين لا مجرد مستخدمين، وعلى التخصيص عبر التفاعل بين الإنسان والروبوت، والمشهد التنظيمي الموسع لتبادل البيانات والممارسات العملية.
بنى التحليل مصفوفة القرار من إجابات صانعي القرار بمقياس لغوي، مع ضبط المعامل عند 0.5، ثم الانتقال من الأعداد الضبابية إلى القيم الحادة وحساب متجه الأوزان. وأبرزت الأوزان النهائية عوامل تحسين أمن المعاملات وممارسات سلسلة الإمداد الجيدة وإدارة المخاطر بوصفها الأكثر تأثيرًا. ثم رُتّبت الموانئ بطريقة DNMA عبر المصفوفة الأولية والتطبيع الخطي والمتجهي والتجميع المتعدد، فجاء ميناء فالبارايسو في المرتبة الأولى، يليه كوكيمبو ثم سان أنطونيو ثم ليركوين، مما يُبرز الأهمية الاستراتيجية لفالبارايسو في جهود تحديث المنظومة البحرية التشيلية.
لاختبار متانة النموذج، غُيّر معامل LMAW الضبابي من 0.1 إلى 1 لقياس تحمّل التغير في الأوزان؛ فالتغير الكبير يعني نتيجة غير موثوقة. أظهر التحليل تداخل بعض عوامل الترجيح واستقرار الترتيب العام، مما يؤكد موثوقية النتائج. واستُبعد عاملا «ممارسات سلسلة الإمداد الجيدة» و«تحسين أمن المعاملات» من بعض السيناريوهات لأن الموانئ المدروسة لا تزال في مرحلة تبني تقنيات الصناعة 4.0 وتركز على الأتمتة والرقمنة دون إيلاء المزايا التشغيلية لسلسلة الكتل الأهمية الكافية.
نُفّذت العملية على مراحل: تحديد العوامل وترتيبها (22 عاملًا بطريقة دلفي ثم 5 عوامل رئيسة بطريقة LMAW الضبابية)، ثم تصنيف الموانئ (بطريقة DNMA وفق الأوزان المستمدة)، فتبوأ ميناء فالبارايسو الأولوية القصوى. وتُرشد هذه النتائج التطبيق الاستراتيجي للتقنية في اللوجستيات البحرية، إذ تُظهر أين يحقق الاستثمار أعلى عائد تشغيلي وأمني.
لاستكشاف الخصائص المؤثرة في استراتيجيات التشغيل المينائي عبر التقنية، فُحصت الأبعاد الاستراتيجية المرتبطة بسلسلة الكتل والصناعة 5.0 عبر مراجعة أدبية معمقة صُنّفت وفق إطار PESTA (السياسية والاقتصادية والاجتماعية والتقنية والبيئية). فمن المنظور السياسي-القانوني يلزم تعزيز الامتثال التنظيمي وتطوير نماذج حوكمة تستجيب للتقدم الرقمي؛ واجتماعيًا يلزم معالجة مقاومة التغيير وإشراك أصحاب المصلحة؛ واقتصاديًا خفض التكاليف وتحسين الكفاءة؛ وتقنيًا تحقيق التكامل وقابلية التشغيل البيني؛ وبيئيًا تقليل استخدام الورق ودعم سلاسل الإمداد الصديقة للبيئة.
قدّم هذا البحث نهجًا جديدًا يستكشف توظيف تقنية سلسلة الكتل في إدارة سلاسل إمداد الموانئ البحرية مدمجًا اتخاذ القرار متعدد المعايير في بيئة غامضة. حددت الدراسة نظريًا سياقات جديدة في الأدبيات لتوسيع استخدام التقنية في موانئ تشيلي وفق الصناعة 5.0، وطوّرت نموذجًا هجينًا يجمع طريقتي LMAW وDNMA الضبابيتين. وعمليًا، رتّبت العوامل المؤثرة (أمن المعاملات والممارسات الجيدة وإدارة المخاطر في المقدمة) وصنّفت الموانئ (فالبارايسو أولًا) بما يوجّه صانعي القرار نحو تطبيق أفضل للتقنية يرفع كفاءة وفعالية العمليات.
تقترح الأبحاث المستقبلية توسيع الدراسة لتشمل موانئ إضافية ودمج وجهات نظر أصحاب مصلحة أوسع، واختبار النموذج الهجين في قطاعات لوجستية أخرى، ودراسة الآثار الاجتماعية والاقتصادية طويلة الأمد لتطبيق سلسلة الكتل في الموانئ ضمن مسار الصناعة 5.0.
This research investigates the optimal integration of Blockchain Technology (BT) in Supply Chain Management (SCM) within Chile's maritime ports. Utilizing fuzzy Logarithmic Methodology of Additive Weights (LMAW) and Double Normalization-based Multiple Aggregation Methods (DNMA), the study systematically identifies, prioritizes, and ranks key factors influencing BT adoption in SCM. The study's findings highlight crucial factors like enhanced transaction security, good supply chain practices, and risk management. Furthermore, it ranks the application of ports as prime candidates for BT integration. The research contributes theoretically by developing a hybrid model combining MCDA methods, and practically by guiding the strategic application of BT in the maritime logistics sector, aligning with the principles of Industry 5.0. This paper presents a novel approach exploring BT utilization in maritime supply chain management, incorporating MCDA in a vague environment, defining new contexts in theoretical and practical literature for extending BT use in Chilean ports to increase the efficiency and effectiveness of all operational aspects.
Seaports are configured as complex systems where physical interactions and information exchanges are established between multiple actors, public or private, performing varied operational and logistical functions vital to daily port-operator functioning [1] — from terminal-security supervision and state cargo control to storage, consolidation, stacking, stowage, stevedoring, and container transport [1, 2]. Each port is part of an integrated logistics chain for perishable and non-perishable trade; ports play a strategic national role and, facing growing international demands, have embedded sustainable environmental policies into strategies and operations requiring advanced technology [3].
The "smart port" concept is used in research with Industry 4.0 principles [5], describing a system committed to environmental sustainability, logistics efficiency, cost-effectiveness, and the urban-environment relationship [1, 6]. Ports evolved by integrating cyber, technological, and sustainable elements into logistics chains [4], improving information systems and adopting cleaner energy [7]. Yet the smart-port definition lacks consensus due to complexity, evolving technology, stakeholder diversity, location-specific strategies, and absent global standards [9].
With technological advancement, the port industry adopted fourth- and fifth-generation paradigms. Importantly, the transformation towards the smart industry differs in nature from the changes observed over the traditional port generations [4]. Unlike Industry 4.0, Industry 5.0 seeks solutions addressing social and environmental concerns too, conceiving ports as collaborative systems where all logistics actors work together for competitiveness [10, 11], with a holistic vision embracing hyper-connectivity across technological, social, environmental, and economic aspects [12, 13].
The research gap in blockchain integration in maritime-port SCM within Industry 5.0 stems from too few comprehensive studies addressing the socio-economic and environmental ramifications of implementation. As interest grows, its alignment with Industry 5.0 principles — human-machine collaboration, sustainability, societal well-being — must be examined, including effects on employment patterns, labor dynamics, and income distribution among port workers and stakeholders, plus regulatory and governance challenges.
The contribution is applying hybrid MCDA methods in an uncertain environment to help decision-makers (DMs) better implement BT in Chilean-port SCM under Industry 5.0. Aimed at researchers, supply-chain professionals, port operators, blockchain experts, and decision scientists, the study first identifies influencing factors, prioritizes them with LMAW, then ranks ports with DNMA to determine implementation readiness — increasing the efficiency and effectiveness of all operational aspects.
This section describes the port system and data system, then reviews literature on blockchain challenges in maritime ports and multi-criteria decision-making methods in blockchain-operated port systems.
The port is described as a cyber-social-technological-cognitive system where physical infrastructure, information systems, human actors, and regulatory frameworks coexist. Terminal operators, customs authorities, shipping lines, clearing agents, and logistics providers exchange cargo, information, and documents through interlocking processes requiring precise coordination. Port performance directly affects national-export competitiveness, making digital modernization a strategic priority.
Port operations generate huge data volumes via terminal-management systems, single windows, and IoT devices — yet fragmented across legacy systems with different standards and formats, worsening data silos. Blockchain offers a shared tamper-proof ledger recording, processing, and tracking each transaction transparently and reliably in real time in a decentralized, highly secure system fostering actor collaboration via smart contracts [16]. Its feasibility is evidenced by platforms such as Maersk–IBM TradeLens (2018) and the ports of Singapore, Hamburg, Antwerp, and Rotterdam [17–19].
Studies address maritime-port blockchain challenges: legal adaptation and standardization, change resistance, high costs, interoperability, data privacy, and governance support. MCDA methods (AHP, TOPSIS, BWM, LMAW, DNMA, among others) have ranked technologies and ports — but few combine a fuzzy environment with the Chilean-port context and Industry 5.0 principles, the gap this study fills.
This section presents the two methods used, the reason for choosing them, and the relationship between blockchain technology, port SCM, and Industry 5.0.
The fuzzy Logarithmic Methodology of Additive Weights (LMAW) derives criteria weights from experts' linguistic assessments via fuzzy numbers — building the decision matrix, converting fuzzy numbers to crisp values, and computing the weight-coefficient vector. The Double Normalization-based Multiple Aggregation (DNMA) method ranks alternatives (ports) through linear and vector normalization followed by multiple aggregation functions, balancing average performance and dispersion for a robust ranking.
Fuzzy LMAW was chosen for handling expert-judgment vagueness with weight stability under parameter changes; DNMA for combining linear and vector normalization to reduce ranking bias. They complement each other: the first weights factors, the second ranks ports on those weights — a hybrid model novel to this context.
Blockchain in the port logistics chain records, processes, and tracks each transaction transparently and reliably in real time, boosting operational efficiency and providing reliable data for secure, effective Industry 5.0 transaction management [20]. Its traits — decentralization, transparency, immutability — fit Industry 5.0's human-centric holistic vision embracing technology–society–environment–economy hyper-connectivity, supporting sustainability, participatory governance, and customer satisfaction through efficient operational and logistics planning [15].
The Delphi method — expert-consensus research via repeated questionnaire rounds — identified 22 factors influencing port selection for BT application, guided by Industry 5.0 literature integrating Industry 4.0 technology with human values to address wider societal, environmental, and energy challenges, emphasizing humans as vital players rather than mere users, personalization through human-robot interaction, and an expansive regulatory landscape for data sharing and work practices.
The decision matrix was built from decision-makers' linguistic-scale answers with the coefficient set at 0.5, then fuzzy numbers converted to crisp values and the weight vector computed. Final weights ranked improved transaction security, supply-chain best practices, and risk management as most influential. Ports were then ranked with DNMA via the initial matrix, linear/vector normalization, and multiple aggregation: Valparaiso first, followed by Coquimbo, San Antonio, then Lirquen — highlighting Valparaiso's strategic importance to Chile's maritime-transport-system modernization.
To test robustness, the fuzzy-LMAW coefficient was varied from 0.1 to 1 to measure weight-change tolerance; large variation would mean unreliable results. The analysis showed overlapping weighting factors and overall ranking stability, confirming reliability. "Supply chain best practices" and "improved transaction security" were omitted from some scenarios because studied ports remain in Industry 4.0 adoption, focused on automation and digitization without yet prioritizing blockchain's operational advantages.
The process ran in phases: factor identification and prioritization (22 Delphi factors, then five key factors via fuzzy LMAW), then port ranking (DNMA on derived weights), with the port of Valparaiso top priority. These results guide strategic BT application in maritime logistics, showing where investment yields the highest operational and security returns.
To explore characteristics influencing port operational strategies via technology, blockchain/Industry 5.0 strategic dimensions were scrutinized through an in-depth literature review classified under the PESTA framework (Political, Economic, Social, Technological, Environmental). Politically-legally, regulatory compliance and digital-responsive governance models are needed; socially, change resistance and stakeholder engagement; economically, cost reduction and efficiency; technologically, integration and interoperability; environmentally, paper-use reduction and eco-friendly supply chains.
This paper presented a novel approach exploring BT utilization in maritime supply chain management with MCDA in a vague environment. Theoretically, it defined new literature contexts for extending BT use in Chilean ports under Industry 5.0 and developed a hybrid fuzzy-LMAW/DNMA model. Practically, it ranked influencing factors (transaction security, best practices, risk management foremost) and ports (Valparaiso first), guiding decision-makers toward better BT implementation that raises operational efficiency and effectiveness.
Future research should cover additional ports with broader stakeholder views, test the hybrid model in other logistics sectors, and study the long-term socio-economic effects of port blockchain adoption along the Industry 5.0 path.