基于“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”的食品冷鏈 供應(yīng)鏈追溯體系研究

◎ 李 鶴，董晨陽(yáng)

(1.河北科技大學(xué)，河北 石家莊 050018；2.承德市發(fā)展和改革委員會(huì)，河北 承德 067000）

我國(guó)居民物質(zhì)生活水平的不斷提升，帶動(dòng)了食品冷鏈物流需求的快速增加?！吨袊?guó)冷鏈物流行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》指出，食品冷鏈需求是我國(guó)冷鏈物流需求的大頭，占比行業(yè)總需求達(dá)90%。2019年我國(guó)食品冷鏈物流需求總量約為2.33億t，比2018年增長(zhǎng)4 439萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)23.52%，呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)[1]。在冷鏈?zhǔn)称肺锪魇袌?chǎng)擴(kuò)大的同時(shí)，食品冷鏈供應(yīng)鏈成為企業(yè)的新熱點(diǎn)發(fā)展迅猛，將有效激發(fā)食品冷鏈行業(yè)市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

自疫情以來(lái)，食品冷鏈行業(yè)迎來(lái)新的風(fēng)口期，國(guó)內(nèi)頻繁出現(xiàn)冷鏈?zhǔn)称肥懿《疚廴締?wèn)題，在整個(gè)流通過(guò)程中由于管理操作不規(guī)范以及質(zhì)量監(jiān)管不到位，導(dǎo)致冷鏈?zhǔn)称芬赘腥?。為有效防范疫情通過(guò)冷鏈?zhǔn)称锋準(zhǔn)絺鞑ィ秶?guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)重要產(chǎn)品追溯體系建設(shè)的意見》指出，推動(dòng)追溯鏈條向食品原料供應(yīng)環(huán)節(jié)延伸，實(shí)行全供應(yīng)鏈可追溯管理[2]?；诖?，本文結(jié)合區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)理論思想，提出“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”融合技術(shù)的食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯體系，實(shí)現(xiàn)“事前把關(guān)、事中控制、事后追溯”，為我國(guó)食品冷鏈行業(yè)探索出新思路。

1 食品冷鏈供應(yīng)鏈研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外研究學(xué)者重點(diǎn)研究了冷鏈技術(shù)、追溯系統(tǒng)以及安全風(fēng)險(xiǎn)等方面。CARO等[3]基于以太坊和Hyperledger Sawtooth兩種區(qū)塊鏈技術(shù)，運(yùn)用IoT傳感器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了“從農(nóng)場(chǎng)到餐桌”農(nóng)業(yè)食品溯源系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的透明性和審核產(chǎn)品的可追溯性。YANG等[4]采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)方法（Risk Priority Number，RPN）評(píng)估生鮮食品冷鏈物流的安全風(fēng)險(xiǎn)，識(shí)別生鮮食品冷鏈中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素和最薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而提高冷鏈系統(tǒng)的績(jī)效。PERDANA[5]認(rèn)為，農(nóng)產(chǎn)品物流需要信息技術(shù)作為支撐，以印尼的賈卡納市農(nóng)產(chǎn)品物流為研究對(duì)象，建立了有針對(duì)性的農(nóng)產(chǎn)品物流信息系統(tǒng)，結(jié)果表明該系統(tǒng)具有重要作用。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

在國(guó)內(nèi)食品冷鏈供應(yīng)鏈的研究上，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者從不同角度進(jìn)行了深入研究。李莎[6]從內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)方面對(duì)冷鏈供應(yīng)鏈作出剖析，闡述了冷鏈供應(yīng)鏈內(nèi)部存在風(fēng)險(xiǎn)的問(wèn)題，進(jìn)而提出了審計(jì)治理策略以化解內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)和提升運(yùn)行效能。沈玉燕等[7]從風(fēng)險(xiǎn)管理方面入手，對(duì)生鮮冷鏈供應(yīng)鏈進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分類，基于德爾菲評(píng)估方法和OWA算子賦值權(quán)重方法構(gòu)建生鮮冷鏈供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)Logistic擴(kuò)散收斂模型。李學(xué)工等[8]從供應(yīng)鏈協(xié)同入手，基于層次分析法和序參量法構(gòu)建應(yīng)急冷鏈供應(yīng)鏈協(xié)同化評(píng)價(jià)模型，有效規(guī)避冷鏈供應(yīng)鏈重大突發(fā)事件帶來(lái)的不利影響，實(shí)現(xiàn)其安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。倪衛(wèi)紅等[9]從傳統(tǒng)的醫(yī)藥冷鏈供應(yīng)鏈入手，闡述了傳統(tǒng)的醫(yī)藥冷鏈供應(yīng)鏈存在的供應(yīng)鏈運(yùn)作風(fēng)險(xiǎn)高、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、專業(yè)人才短缺、信息化水平低等主要問(wèn)題?；诖耍Y(jié)合區(qū)塊鏈理論思想，構(gòu)建醫(yī)用防疫應(yīng)急物資冷鏈供應(yīng)鏈體系，并提出了供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)作機(jī)制，最大限度地滿足重大突發(fā)情況下的防控救治，不斷完善醫(yī)藥冷鏈供應(yīng)鏈體系建設(shè)。陳艷等[10]通過(guò)對(duì)我國(guó)水產(chǎn)品冷鏈的物流與供應(yīng)鏈管理痛點(diǎn)分析，總結(jié)出了流通環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題?；诖耍瑥娜笾黧w的功能需求著手，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出了水產(chǎn)品冷鏈供應(yīng)鏈集成體系，對(duì)其體系的運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行分析。朱仕兄[11]通過(guò)對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流發(fā)展現(xiàn)狀分析，總結(jié)出了流通環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題。基于此，研究構(gòu)建生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈供應(yīng)鏈系統(tǒng)，并提出了生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈供應(yīng)鏈一體化模式。岳悅[12]從供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)角度入手，通過(guò)運(yùn)用SCOR模型對(duì)生產(chǎn)企業(yè)各流程進(jìn)行定義，結(jié)合層次分析方法，識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源與因素以及各流程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提出風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策。

綜上所述，對(duì)于冷鏈供應(yīng)鏈的研究，國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者從風(fēng)險(xiǎn)防控、冷鏈技術(shù)、物流策略、協(xié)同評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行探討，極少研究食品冷鏈供應(yīng)鏈，而利用區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合技術(shù)，促進(jìn)食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯體系發(fā)展的系統(tǒng)研究更是鳳毛麟角。基于上述研究，本文立足于食品冷鏈供應(yīng)鏈，運(yùn)用區(qū)塊鏈和物聯(lián)網(wǎng)理論技術(shù)，設(shè)計(jì)食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯體系架構(gòu)，打破整個(gè)供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)壁壘，真正做到“事前把關(guān)、事中控制、事后追溯”，實(shí)現(xiàn)從田間到餐桌的全生命周期食品冷鏈安全保障，對(duì)食品冷鏈行業(yè)的應(yīng)用方面作出有益探索。

2 食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯體系痛點(diǎn)分析

2.1 經(jīng)營(yíng)主體不明確

食品冷鏈供應(yīng)鏈從原料供應(yīng)地到終端消費(fèi)者要經(jīng)過(guò)很多環(huán)節(jié)，其各環(huán)節(jié)復(fù)雜且存在很多不確定因素，一旦出現(xiàn)食品安全隱患，政府監(jiān)管部門難以追溯到責(zé)任主體。此外，供應(yīng)鏈上下游的參與主體各自記賬，各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)，在某個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)極易出現(xiàn)篡改、漏填等現(xiàn)象，致使產(chǎn)品流向不明，使得數(shù)據(jù)安全性得不到很好的保障。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化缺失

參與主體缺乏有效的溝通協(xié)調(diào)，各省市對(duì)于追溯體系的數(shù)據(jù)規(guī)范、描述內(nèi)容等都不盡相同，存在數(shù)據(jù)重合、數(shù)據(jù)冗雜、數(shù)據(jù)不統(tǒng)一等問(wèn)題，從而導(dǎo)致各系統(tǒng)之間不兼容，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源公開透明。

2.3 各環(huán)節(jié)信息不通暢

相關(guān)部門未建立統(tǒng)一的食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯管理交互平臺(tái)，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和追蹤系統(tǒng)，極易引發(fā)信息不對(duì)稱，導(dǎo)致“斷鏈”現(xiàn)象，使得冷鏈?zhǔn)称返脑谕举|(zhì)量無(wú)法得到有效追蹤。

3 “區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”運(yùn)用在食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯的優(yōu)勢(shì)

（1）數(shù)據(jù)采集層面，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效采集食品冷鏈供應(yīng)鏈整個(gè)過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)上傳整個(gè)食品冷鏈供應(yīng)鏈中產(chǎn)生的流動(dòng)數(shù)據(jù)。所有采集的數(shù)據(jù)直接匯入?yún)^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)，保障數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，避免人為操作的可能性。

（2）數(shù)據(jù)傳輸層面，區(qū)塊鏈彌補(bǔ)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的弊端。區(qū)塊鏈具有分布式分類賬，接收鏈上的實(shí)時(shí)信息，提高了鏈條上產(chǎn)生數(shù)據(jù)的透明度，實(shí)現(xiàn)了信息共享，保障數(shù)據(jù)安全，在數(shù)據(jù)交易、傳輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)信息不可篡改，增加了信用背書。

（3）數(shù)據(jù)應(yīng)用層面，物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。消費(fèi)者通過(guò)安全掃碼等技術(shù)接入系統(tǒng)，即可查詢所有存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的企業(yè)和商品的溯源信息。

4 “區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯體系構(gòu)建

食品冷鏈供應(yīng)鏈?zhǔn)鞘称防滏溸\(yùn)作過(guò)程中的一種組織形態(tài)，涉及食品冷鏈縱向產(chǎn)業(yè)鏈的上游與下游，涉及商流、物流、信息流、資金流。為此，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)理論，建立溯源管理、數(shù)據(jù)接入服務(wù)、身份鑒定、外接管理服務(wù)等功能模塊，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供應(yīng)鏈覆蓋。其架構(gòu)體系分為5層，劃分為物理層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶層，如圖1所示。

（1）物理層是信息采集的底層基礎(chǔ)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（冷鏈監(jiān)控設(shè)備、溫控設(shè)備、定位設(shè)備），對(duì)冷鏈?zhǔn)称返南嚓P(guān)數(shù)據(jù)上鏈，確保原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與完整。

（2）數(shù)據(jù)層是信息處理的核心部分，冷鏈?zhǔn)称窂脑搭^供應(yīng)信息、出入庫(kù)信息、檢測(cè)信息等全過(guò)程數(shù)據(jù)上鏈，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多渠道采集后進(jìn)行機(jī)構(gòu)簽名驗(yàn)證，形成加密秘鑰分布式存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈，按照時(shí)間順序生成唯一的數(shù)字簽名。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)憑借其獨(dú)特的加密技術(shù)特點(diǎn)（非對(duì)稱加密、哈希算法），保障數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。

（3）服務(wù)層是封裝業(yè)務(wù)邏輯的管理部分，系統(tǒng)根據(jù)功能及用戶角色劃分多個(gè)子系統(tǒng)，供不同人員使用。同時(shí)預(yù)留多種接口，可與各種外部接口進(jìn)行對(duì)接及數(shù)據(jù)交換。

（4）應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)用戶與應(yīng)用程序或應(yīng)用程序與應(yīng)用程序之間的通信。冷鏈供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)支持基于一物一碼的多種營(yíng)銷互動(dòng)活動(dòng)方式，根據(jù)不同的商業(yè)場(chǎng)景定制，將溯源系統(tǒng)與傳統(tǒng)營(yíng)銷渠道、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)營(yíng)銷相結(jié)合，上傳和維護(hù)冷鏈?zhǔn)称窋?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鏈上的歷史溯源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢、監(jiān)測(cè)、發(fā)布。

（5）用戶層集成多種應(yīng)用場(chǎng)景，支持App、小程序、大屏和PC等設(shè)備的接入，為供應(yīng)鏈端到端提供操作和可視化界面，實(shí)現(xiàn)從普通消費(fèi)品到高端商品各個(gè)層次的產(chǎn)品溯源保障。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈理論思想，提出了基于“區(qū)塊鏈+物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的食品冷鏈供應(yīng)鏈追溯體系，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，有效實(shí)現(xiàn)食品冷鏈供應(yīng)鏈整個(gè)流程的信息流通，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈一體化管理，提高食品冷鏈供應(yīng)鏈運(yùn)作效率。