基于區(qū)塊鏈的冷鏈物流技術(shù)支持

賈 嘉，王曉歌，部峪佼

（山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院，山東 青島 266000）

1 引言

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看，收入水平的提高改變了人們的飲食習(xí)慣，尤其是對(duì)新鮮水果和高價(jià)值生鮮食品的需求不斷增長(zhǎng)，對(duì)冷鏈物流的要求也越來(lái)越高。冷鏈物流是一項(xiàng)依靠物理手段來(lái)確保供應(yīng)鏈上的適當(dāng)溫度條件的綜合管理活動(dòng)。其區(qū)別于一般物流供應(yīng)鏈的主要特點(diǎn)是溫控要求高，只要出現(xiàn)一個(gè)物流節(jié)點(diǎn)的溫控失敗就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鏈條的運(yùn)作失敗，一個(gè)點(diǎn)的失控會(huì)以產(chǎn)品的質(zhì)量損失和安全性喪失為代價(jià)，并且損失不可逆轉(zhuǎn)。因此，在冷鏈管理中需要高端的技術(shù)支持，區(qū)塊鏈技術(shù)已成為冷鏈物流管理技術(shù)支持中的關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)要素。

區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)密碼學(xué)將被稱為塊的一個(gè)不斷增長(zhǎng)的記錄列表連接起來(lái)。每個(gè)塊包含前一塊的加密散列、時(shí)間戳和事務(wù)數(shù)據(jù)（通常表示為Merkle 樹(shù)）。根據(jù)設(shè)計(jì)，區(qū)塊鏈能夠抵抗數(shù)據(jù)的修改，是一個(gè)開(kāi)放的、分布式的分類賬，能夠以可驗(yàn)證的方式有效地記錄，其特點(diǎn)是去中心化、信息公開(kāi)透明，讓更多的單一個(gè)體可以參與到數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄。

區(qū)塊鏈將和已經(jīng)比較成熟的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算，以及在物流行業(yè)廣泛應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)及人工智能連接在一起，創(chuàng)造新的物流生態(tài)構(gòu)建的可能性，成為未來(lái)引領(lǐng)物流行業(yè)創(chuàng)新的新的技術(shù)變革要素。區(qū)塊鏈將創(chuàng)新冷鏈物流技術(shù)，使冷鏈管理實(shí)現(xiàn)盡可能地降低溫度失控可能帶來(lái)的產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)和浪費(fèi)，保護(hù)產(chǎn)品的安全，降低冷鏈物流的成本，最重要的是保護(hù)消費(fèi)者的利益。

2 基于區(qū)塊鏈的冷鏈物流的技術(shù)支持

在復(fù)雜的冷鏈體系中，區(qū)塊鏈技術(shù)主要可以解決信息安全和高效率溝通問(wèn)題，還可以為適合冷鏈的食品行業(yè)構(gòu)建從生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)再到配送、銷售的全環(huán)節(jié)產(chǎn)品追溯體系。

2.1 借助區(qū)塊鏈應(yīng)對(duì)牛鞭效應(yīng)

“牛鞭效應(yīng)”（Bullwhip Effect）是困擾供應(yīng)鏈運(yùn)作的一大難題。其主要表現(xiàn)為：當(dāng)供應(yīng)鏈由諸多的主體和環(huán)節(jié)組成的時(shí)候，訂貨量的不穩(wěn)定性從下游（最終顧客處）到上游（初級(jí)供應(yīng)商處）逐漸變大。例如，下游訂單的波動(dòng)幅度為正負(fù)10%，但是到達(dá)最上游處訂單的波動(dòng)幅度有可能被放大為正負(fù)50%。牛鞭效應(yīng)有很多成因，其中最關(guān)鍵的原因是信息的不對(duì)稱和由于信息傳遞的延遲和配送的必要時(shí)間造成的提前期過(guò)長(zhǎng)。各級(jí)供應(yīng)商無(wú)法獲知全局的信息，只能根據(jù)相鄰一級(jí)客戶的訂單變化作出需求預(yù)測(cè)，如果每一級(jí)都因?yàn)閷?duì)所掌握信息的不自信額外的加上10%的安全庫(kù)存，訂貨量的波動(dòng)就會(huì)隨著供應(yīng)鏈逆向逐層放大。

借助區(qū)塊鏈上存儲(chǔ)的供應(yīng)鏈訂貨信息，可以確保所有節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息都是完全相同的，信息不對(duì)稱可以得到解決，因?yàn)檎莆杖?yīng)鏈的實(shí)時(shí)信息，就不必再加上過(guò)多的安全庫(kù)存。這樣可以有效地降低各級(jí)供應(yīng)鏈主體的庫(kù)存水平，從而減少企業(yè)資金機(jī)會(huì)成本，也可以降低由于庫(kù)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的貨物損毀風(fēng)險(xiǎn)和貨物貶值風(fēng)險(xiǎn)。尤其對(duì)于貨架期相對(duì)較短的冷鏈產(chǎn)品而言，降低庫(kù)存就意味著提高產(chǎn)品的質(zhì)量和顧客滿意度。

在區(qū)塊鏈作為信息存儲(chǔ)技術(shù)之前，EDI已經(jīng)在供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。EDI 是指電子數(shù)據(jù)交換（Electronic Data Interchange，EDI），是針對(duì)采購(gòu)訂單、發(fā)貨單、發(fā)票和收貨單等業(yè)務(wù)文檔的計(jì)算機(jī)交換標(biāo)準(zhǔn)。電子化數(shù)據(jù)處理相比原始紙質(zhì)單據(jù)的處理速度和準(zhǔn)確率都有所提高。區(qū)塊鏈技術(shù)下的信息交換則比EDI技術(shù)下更加快速和準(zhǔn)確，處理訂單所需的時(shí)間將大大縮短，從而縮短信息交付周期。

直接換裝（Cross docking）是在物流中的一種做法，即從進(jìn)廠半拖車卡車或鐵路車輛上卸下產(chǎn)品，并將這些材料直接裝載到出站卡車、拖車或軌道車上，中間幾乎沒(méi)有儲(chǔ)存。這樣的流程設(shè)計(jì)可以縮短訂單提前期，直接換裝的實(shí)施可以大大降低在途庫(kù)存規(guī)模。但是實(shí)現(xiàn)直接換裝的前提是在進(jìn)站車輛到達(dá)之前就預(yù)先安排好出站配送的車輛和線路，而這又需要以預(yù)知下一流程的訂單為前提。區(qū)塊鏈技術(shù)可以幫助供應(yīng)鏈企業(yè)提前做好需求預(yù)測(cè)和訂單信息的傳遞，在信息透明和共享的前提下實(shí)現(xiàn)配送過(guò)程中的直接換裝，從而降低在途庫(kù)存，縮短訂單提前期。

2.2 區(qū)塊鏈驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系

供應(yīng)商管理庫(kù)存（VMI，Vendor-managed inventory）是一系列業(yè)務(wù)模型，指產(chǎn)品的買方向該產(chǎn)品的供應(yīng)商提供相關(guān)信息，供應(yīng)商負(fù)責(zé)維護(hù)商定的材料庫(kù)存，并完成買方的消費(fèi)地點(diǎn)或倉(cāng)儲(chǔ)地點(diǎn)的補(bǔ)貨。VMI 是一種優(yōu)化倉(cāng)儲(chǔ)管理的方法，但在實(shí)踐中還存在諸多的障礙，其中最主要的是必要的所涉業(yè)務(wù)合作伙伴之間的信任需求和如何分享準(zhǔn)確的核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

VMI 的實(shí)施需要在雙方互信的基礎(chǔ)上充分的共享數(shù)據(jù)，并通過(guò)科學(xué)的預(yù)測(cè)降低不確定性。銷售點(diǎn)（POS）或購(gòu)買點(diǎn)（POP）是完成零售交易的時(shí)間和地點(diǎn)，顧客向零售商付款以換取貨物或提供服務(wù)的時(shí)點(diǎn)信息是VMI中供應(yīng)商需要的關(guān)鍵信息。在基于區(qū)塊鏈的VMI 系統(tǒng)中，所有生成的數(shù)據(jù)或相關(guān)數(shù)據(jù)參考資料位于分散和可驗(yàn)證的區(qū)塊鏈平臺(tái)，在去中心化的互信機(jī)制下確保信息的可靠性和透明度。

區(qū)塊鏈技術(shù)提供的智能合約功能可以包含VMI結(jié)算的代碼，自動(dòng)執(zhí)行合約規(guī)則，確保交易快速、公正執(zhí)行，降低合約執(zhí)行的交易成本，且增強(qiáng)VMI模式下合作伙伴間的互信，將企業(yè)信用提升為去除人為可控的技術(shù)信用。

2.3 基于區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)冷鏈物流的溫度監(jiān)控

實(shí)施冷鏈管理需要在整個(gè)分銷過(guò)程中持續(xù)監(jiān)控產(chǎn)品溫度，并制定適當(dāng)?shù)募m正措施計(jì)劃。射頻識(shí)別（RFID）是指使用無(wú)線電波無(wú)線傳輸物體的唯一序列號(hào)的系統(tǒng)，屬于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID 具有高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別和非接觸識(shí)別的特點(diǎn)；RFID的設(shè)計(jì)是為了使讀卡器能夠捕獲標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)。例如：可以將記錄溫度數(shù)據(jù)的RFID 標(biāo)簽安裝在卡車駕駛室、倉(cāng)庫(kù)和貨場(chǎng)、港口設(shè)施、火車、船舶甲板上，當(dāng)貨物處于存儲(chǔ)靜止?fàn)顟B(tài)，或者運(yùn)輸流動(dòng)狀態(tài)時(shí)通過(guò)GPS定期向數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和監(jiān)測(cè)站傳輸溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。基于區(qū)塊鏈的分類賬式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和不可篡改的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)，保證了標(biāo)簽RFID及時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽^(qū)塊鏈上，并持續(xù)更新記錄溫度數(shù)據(jù)，向冷鏈上所有被賦權(quán)的關(guān)系方提供具有準(zhǔn)確的時(shí)間、易于區(qū)分責(zé)任的信息，使冷鏈在運(yùn)行中能夠快速查詢和掌控溫度條件。

2.4 區(qū)塊鏈助力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集成

應(yīng)用區(qū)塊鏈可以安全地記錄每個(gè)產(chǎn)品流通中每個(gè)物流節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)溫度，將區(qū)塊鏈技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集成是實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的最佳方法。掃描托盤和捕獲信息的手持移動(dòng)設(shè)備、記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的溫度和濕度傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以跟蹤每件物品的溫度，可以幫助參與者知道哪些產(chǎn)品已經(jīng)暴露在危險(xiǎn)的溫度環(huán)境下。但目前物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集成的最大挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)的隱私性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)進(jìn)行改造，并不是徹底重構(gòu)原來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，而且像融合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算一樣，運(yùn)用區(qū)塊鏈技術(shù)解決數(shù)據(jù)安全隱私保護(hù)問(wèn)題，并探索基于智能合約的新商業(yè)模式。

2.5 區(qū)塊鏈可實(shí)現(xiàn)冷鏈產(chǎn)品的實(shí)時(shí)全程可追溯

當(dāng)食品或藥品因溫度控制不當(dāng)而變得不安全時(shí)，延時(shí)的信息追溯方法意味著企業(yè)有時(shí)需要幾周時(shí)間才能逆向查找到問(wèn)題產(chǎn)生的根源，甚至更糟糕的是完全無(wú)法確定問(wèn)題產(chǎn)生的原因及主體責(zé)任。無(wú)法確認(rèn)事故的責(zé)任方，或者無(wú)法確認(rèn)問(wèn)題產(chǎn)品或批次，會(huì)使供應(yīng)鏈上的所有企業(yè)和項(xiàng)目都受到影響。涉及食品批發(fā)供應(yīng)和進(jìn)口的所有企業(yè)甚至?xí)灰笳倩啬骋粫r(shí)間段的全部產(chǎn)品，成本則由全部供應(yīng)鏈企業(yè)買單。因此，冷鏈產(chǎn)品供應(yīng)鏈需要實(shí)時(shí)全程可追溯的物流信息技術(shù)，通過(guò)記錄在案的標(biāo)識(shí)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品生產(chǎn)的歷史和物流的位置。區(qū)塊鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈記錄的數(shù)字化，每一種進(jìn)入冷鏈的食品或藥品都可以在進(jìn)入冷鏈時(shí)就分配到一個(gè)密碼唯一的標(biāo)識(shí)符，這種獨(dú)特的、加持密碼的代碼可以輸入共享數(shù)據(jù)分類賬，所有的參與者，從原材料供應(yīng)商、制造商到分銷商、零售商，乃至最終的消費(fèi)者，都可將他們的操作或跟蹤數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)給一個(gè)供應(yīng)鏈內(nèi)共享的分類賬，最終形成包含完整物流流程的帶有時(shí)間戳的數(shù)據(jù)庫(kù)。任何參與者都可以訪問(wèn)分類帳，但不能更改記錄的數(shù)據(jù)，在保障數(shù)據(jù)真實(shí)不可篡改的前提下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的公開(kāi)、透明、可追溯。這種端到端的透明性和可追溯性將簡(jiǎn)化整個(gè)物流、信息流和商流。任何導(dǎo)致不安全食物或藥物的溫度問(wèn)題都可以被迅速發(fā)現(xiàn)，并在短時(shí)間內(nèi)解決。應(yīng)對(duì)問(wèn)題的反應(yīng)時(shí)間可以最小化，可使食品和藥品冷鏈物流安全性整體得到極大的改善。

雖然區(qū)塊鏈的技術(shù)已經(jīng)引起了諸多行業(yè)的重視，但是目前的情況是絕大部分企業(yè)仍然可以使用常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)解決應(yīng)用需求，像Oracle 和MySQL 這樣的產(chǎn)品背后有幾十年的開(kāi)發(fā)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，包含目前最徹底的測(cè)試、調(diào)試和優(yōu)化的代碼。區(qū)塊鏈的技術(shù)并不能在短時(shí)期內(nèi)徹底顛覆傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)，在了解區(qū)塊鏈、應(yīng)用區(qū)塊鏈的大潮中，也需要更清楚地了解區(qū)塊鏈在企業(yè)中真正增加價(jià)值的地方，并要在企業(yè)具備適宜開(kāi)展區(qū)塊鏈+業(yè)務(wù)的前提下再開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈項(xiàng)目。區(qū)塊鏈與原有冷鏈技術(shù)的融合也需要更多的技術(shù)深耕，在硬件、標(biāo)準(zhǔn)兼容、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分析和行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景等方面做好基礎(chǔ)性技術(shù)儲(chǔ)備，為未來(lái)的大規(guī)模技術(shù)融合爆發(fā)和新商業(yè)模式涌現(xiàn)做好準(zhǔn)備。