區(qū)塊鏈技術(shù)在食品溯源中的應用研究

范長英

摘 要：可追溯性已成為食品供應鏈管理中的一個關(guān)鍵要素，尤其是在食品、藥品等安全敏感部門，上游（制造商、生產(chǎn)商等）和下游（分銷商、批發(fā)商等）供應鏈成員需要存儲和處理與可追溯性相關(guān)的信息，以便向國家當局和要求更高的客戶提供證明。消費者也對食品溯源寄予厚望。然而，現(xiàn)代食品溯源網(wǎng)絡(luò)的復雜性及其碎片化阻礙了良好可追溯機制的發(fā)展。本文對使用區(qū)塊鏈技術(shù)解決食品溯源中的相關(guān)問題進行應用研究。

關(guān)鍵詞：區(qū)域鏈;食品溯源

1.引言

農(nóng)產(chǎn)品可追溯性在食品溯源的各個階段捕獲、存儲和傳輸有關(guān)食品、飼料、食品生產(chǎn)動物或物質(zhì)的充分信息，隨時檢查產(chǎn)品的安全性和質(zhì)量控制、向上追蹤和向下追蹤?？勺匪菪韵到y(tǒng)有三個基本特征：（1）所有成分和產(chǎn)品的單位/批次標識;（2）關(guān)于它們何時何地移動和轉(zhuǎn)化的信息;（3）連接數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

可追溯性被認為是食品行業(yè)的一項新質(zhì)量指標。在食品溯源中存儲和處理用于跟蹤的敏感案例信息在全世界都是強制性的?？勺匪菪员灰暈楦纳剖称钒踩到y(tǒng)、原材料質(zhì)量、庫存管理的戰(zhàn)略工具，也是競爭優(yōu)勢的來源?？勺匪菪韵到y(tǒng)幫助企業(yè)識別原因和范圍，并解決安全或質(zhì)量控制問題。

2. 物聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈技術(shù)

可追溯性驅(qū)動的食品溯源管理基于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）等新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應用程序提供產(chǎn)品的實時信息以及整個生產(chǎn)和分銷過程中的污染信息。IoT應用解決了資金限制實際問題，并設(shè)計優(yōu)化食品供應網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)應用程序和相關(guān)技術(shù)，如射頻識別，可以通過實時查詢和控制數(shù)字化信息來徹底改變行業(yè)。

區(qū)塊鏈是一項技術(shù)進步，通過在分布式環(huán)境（如供應鏈）中提供信任，有可能改變服務(wù)。它可以提供從終端消費者到工廠或農(nóng)場的向后控制，繞過傳統(tǒng)的管理機構(gòu)，確保更快、更安全的交易。例如，支持區(qū)塊鏈的應用程序在不損害隱私和安全的情況下，增強了食品供應鏈網(wǎng)絡(luò)中不同合作伙伴之間的信息共享。

3. 基于區(qū)塊鏈的食品溯源可追溯性框架

盡管采用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應用帶來了巨大的好處，但食品溯源中仍然存在各種障礙。例如，食品溯源網(wǎng)絡(luò)如今變得越來越復雜和支離破碎。這種復雜性使得識別和跟蹤全球化食品溯源網(wǎng)絡(luò)中的產(chǎn)品和流程變得極其困難。在這種情況下，可追溯性已成為一項要求，不僅要確保食品溯源的安全性，還要確保遵守食品安全法規(guī)、了解產(chǎn)品的生命周期。信息缺失或無法獲取可能導致糧食不安全和消費者健康問題。此外，參與者之間不共享與可追溯性相關(guān)的信息，因為他們有自己的可追溯性機制，并且不可避免地存儲其獨特的可追溯性記錄。這種信息共享障礙對核心參與者在食品安全和質(zhì)量方面構(gòu)成了重大風險，也阻礙了外部利益相關(guān)者檢查監(jiān)管合規(guī)性。可追溯性相關(guān)信息的可靠性也是當今的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。這對于具有眾多供應商、不同監(jiān)管機構(gòu)和數(shù)百萬客戶的全球化食品溯源網(wǎng)絡(luò)來說尤其如此。

本文將以農(nóng)產(chǎn)品為用例場景，并將相應的需求和功能映射到基于區(qū)塊鏈的架構(gòu)中?？傮w方法框架包括以下步驟：（1）確定生態(tài)系統(tǒng)要求：根據(jù)相關(guān)文獻的理論發(fā)現(xiàn)和當前實踐狀態(tài)，確定技術(shù)和管理過程要求。（2） 生態(tài)系統(tǒng)架構(gòu)的開發(fā)：前一步中定義的需求被仔細地轉(zhuǎn)換為具有特定基礎(chǔ)設(shè)施特征的分布式信任架構(gòu)。特別是，開發(fā)了系統(tǒng)的組件和子系統(tǒng)，并定義了它們的接口。（3） 系統(tǒng)實施、測試和驗證：采用適當?shù)募夹g(shù)構(gòu)建系統(tǒng)，同時確保其可操作性。

作為食品，人們最關(guān)心的是食品從種植到加工過程中施肥、用藥的安全性，以確保最終客戶的安全和高質(zhì)量。根據(jù)實際需求設(shè)計基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源框架如下圖1所示：

4.區(qū)塊鏈技術(shù)應用溯源優(yōu)勢

區(qū)塊鏈技術(shù)在溯源中的使用有顯著的優(yōu)勢，并在提高信任、效率、質(zhì)量和彈性方面具有各種好處。

（1）將可追溯性過程的總體處理降至最低，從而降低相關(guān)可追溯性相關(guān)的運營成本;

（2）從食品溯源可追溯性過程中消除隱藏成本和紙張負載。智能合約部署所提供的自動化（通過智能合約強制執(zhí)行幾乎所有與可追溯性相關(guān)的功能）也可以作為一種成本降低機制。此外，智能合約的自動執(zhí)行功能保證了冗余，并實時同步相應的信息。

（3）提供了良好的可審計性和信任性。它考慮到了法規(guī)遵從性的重要性，特別是在食品等安全敏感行業(yè)，在這些行業(yè)中，可追溯性成為各種供應鏈利益相關(guān)者（消費者、供應鏈管理者、公共決策者和特殊利益集團）持續(xù)關(guān)注的問題。

（4）提高了向消費者提供的產(chǎn)品/服務(wù)的整體質(zhì)量和安全性。例如，改進管理產(chǎn)品召回和/或產(chǎn)品質(zhì)量的過程控制。此外，任何對食品數(shù)據(jù)的篡改都可以立即識別和防止。最終向客戶提供的高質(zhì)量食品加強了食品溯源參與者的業(yè)務(wù)連續(xù)性。此外，區(qū)塊鏈的固有特征增強了交換的可追溯性記錄的準確性、可信度、及時性和可用性。

5.總結(jié)和展望

本文提出了一個基于區(qū)塊鏈的食品溯源可追溯性框架。區(qū)塊鏈被用作分布式防篡改監(jiān)管鏈機制，智能合同被用作管理SC利益相關(guān)者和流程以及產(chǎn)品定義和創(chuàng)建的自動化機制。

盡管提議的區(qū)塊鏈支持的食品供應鏈可追溯性方法提供了重要依據(jù)，但應考慮一些限制。區(qū)塊鏈技術(shù)不適合存儲大量數(shù)據(jù)，人們認識到可伸縮性是需要解決的主要挑戰(zhàn)之一，這源于確認、驗證交易所需的時間。例如，多層食品溯源網(wǎng)絡(luò)需要在相對較短的時間內(nèi)處理大量交易;因此，可能會出現(xiàn)可伸縮性問題。未來的研究還可以側(cè)重于提供可互操作的功能和標準化的信息結(jié)構(gòu)。

參考文獻：

[1]袁勇，王飛躍.區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].自動化學報， 2016， 42（4）： 481-494.

[2]趙磊，畢新華，趙安妮.基于區(qū)塊鏈的生鮮食品移動追溯平臺框架重構(gòu)[J].食品科學，? 2020，? 41（3）： 314-321.

基金項目：山東省重點研發(fā)計劃（軟科學）項目“ 區(qū)塊鏈技術(shù)支撐下供應鏈信息共享管理模式創(chuàng)新研究”（編號：2020RKA07032）。