后疫情時代基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系構建

李 航 董 瑞

(1.中國民航大學臨空經濟研究中心，天津 300300；2.中國民航大學經濟與管理學院，天津 300300)

隨著社會經濟發展水平不斷提高，人們的生活質量也逐漸提高，因而對食品質量和種類的要求也逐漸“嚴格”，同時，隨著技術驅動型的冷鏈物流企業不斷轉型升級，消費結構轉變和物流技術升級共同促進了冷鏈物流的迅速發展。此外，《中國冷鏈物流發展報告(2020)》顯示，中國的冷鏈物流市場正在進一步擴大，2017—2019年冷鏈物流市場年均增長率為17.5%，2019年冷鏈物流行業的市場規模已經達到了3 391億元[1]，并且隨著中國生鮮、電商市場規模的逐步增長，以及中國居民消費能力和食品安全意識不斷增強，電商平臺的強勁發展有效地帶動了國內冷鏈食品生產加工基地、消費市場新一輪結構調整，將有效激發冷鏈下游應用市場的發展潛力。

自新冠肺炎疫情爆發以來，中國頻繁出現了冷鏈食品受病毒污染問題，如上海浦東機場、天津生態城海聯冷庫[2]、深圳市龍崗區冷鏈食品病毒輸入案例[3]，其中主要原因是進口冷鏈食品物流運輸過程操作不規范以及食品質量監管不足，導致進口冷鏈食品在物流過程中容易接觸病毒進而形成鏈式傳播。為有效防御新冠病毒通過進口冷鏈食品傳播新冠病毒，2020年11月27日，國家衛健委發布《關于進一步做好食品冷鏈物流追溯管理工作的通知》，以進口冷鏈食品為重點，不斷建立和完善食品冷鏈物流追溯管理系統，并成功上線運行了全國進口冷鏈食品追溯管理平臺，進而基本實現90%全國進口冷鏈食品從海關進口檢驗檢疫、貯存分銷、生產加工、批發零售等全鏈條信息化追溯，以此實現冷鏈食品物流供應鏈上“信息可追溯、原因可清查、風險可管控”，保障進口冷鏈食品在國內綠色流通，但對于國內冷鏈食品追溯還需進一步加強。

目前，有關區塊鏈技術在冷鏈物流中的應用研究較多，主要涉及物流供應鏈節點優化[4]、區塊鏈技術應用冷鏈物流可行性探討[5]、冷鏈物流管理全過程優化[6]、區塊鏈技術下冷鏈物流模式探討[7]、區塊鏈技術應用于食品信息溯源平臺的構思[8]等方面，而有關食品冷鏈物流追溯體系構建的研究較少。為進一步探索食品冷鏈物流追溯體系的具體構建與應用，文章擬以新冠疫情為背景，將食品冷鏈物流結合區塊鏈技術構建一個系統化、透明化、可雙向信息追溯、可跨區域及政企融合的食品冷鏈物流溯源體系，為實現“早發現”“早控制”異常冷鏈食品、防御新冠病毒通過冷鏈食品“鏈式”傳播提供依據。

1 中國食品冷鏈物流追溯體系痛點分析

1.1 跨區域平臺對接困難

為進一步減少病毒通過冷鏈物流傳播，截至2020年底，中國已建成并上線運行全國進口冷鏈食品追溯管理平臺，目前全國31個省份全部建成省級追溯平臺，并全部實現與總局平臺數據對接以及跨區域平臺數據互通互認[9]，但是現有的追溯平臺受地域和技術限制，仍存在各地系統編碼賦碼不統一，無法實現跨區域各追溯系統間有機互連、各追溯主體間信息的互通互享。而這凸顯出了中國各地區間的追溯信息管理平臺“異地異構”短板，尤其是在結構和數據標準統一方面存在較大差異，從而導致地區平臺間、冷鏈食品企業與地區平臺之間等難以將關鍵信息和數據實現對接。此外，由于目前所運用的物聯網技術多遵循從用戶到云端再到后臺的架構，對于進口冷鏈食品只能實現從海關入關到國內銷售環節流程的信息追溯，但未覆蓋進口冷鏈食品在原產地生產、加工、冷鏈倉儲、物流運輸、銷售環節的全程信息管理，難以做到從生產源頭保證冷鏈食品質量安全，并且現有的全國冷鏈食品追溯管理平臺只針對進口冷鏈食品，未對國內冷鏈食品追溯作出相應措施，進一步威脅了冷鏈食品物流信息系統內部數據的真實性和完整性，無法對冷鏈食品傳染病毒的輸入進行實時全流程監控，為冷鏈食品健康綠色的流通埋下了隱患。

1.2 相關主體責任不明確

《2020年中國食品冷鏈行業市場現狀及發展前景預測分析》[10]指出，食品冷鏈需求占行業總需求約90%，是中國冷鏈物流需求的重要部分。其中所涉及冷鏈食品進出口商、生產加工商、物流倉儲企業、冷鏈食品批發零售商、生鮮電商等多個主體，為全面掌握具體流程和運營企業資質加大了難度；此外，在新冠疫情的影響下，供應鏈不同主體為了保障自身經濟利益，在某個環節篡改和漏填冷鏈食品的檢驗檢疫信息、貨物物流方向和位置等關鍵性數據，一定程度上為冷鏈食品溯源加大了難度。

1.3 信息難以全程可追溯

信息共享是物流供應鏈各個參與主體達成友好合作和實現共同目標的關鍵性因素，一方面削弱了市場信息不對稱所帶來的存貨滯銷或者儲備不足的問題，另一方面信息有效的正向和逆向流通有助于上下游企業了解市場變化積極采取風險應對措施，進而提升企業核心競爭力、促進物流供應鏈實現“降本增效”的效果、減少冷鏈食品物流供應鏈“斷鏈”現象[11]。另外，由于疫情具有現實影響和潛在威脅，冷鏈食品物流過程中，中國各地市場監管部門難以實時監督，進一步增加了冷鏈食品關鍵信息篡改的可能性。因此，實現“政府—企業—消費者”三位一體的統一監管、價值創造，就需要與新型移動互聯網技術相互聯系，不斷完善食品冷鏈物流追溯體系[12]。

1.4 法律監管體系不健全

2020年12月，中國山東省臨沭縣某市民在不熟知《關于實施進口冷鏈食品集中核酸檢測和預防性全面消毒工作的公告》的情況下私自購進冷鏈食品，為中國疫情防控任務埋下了安全隱患，最終受到處罰，該事件之后一些省份開始逐步完善冷鏈食品購買秩序和監管體系，如河南省實行購買冷鏈食品實名制登記[13]。中國冷鏈物流需要一個良好的法律監管體系，因此可以通過構建透明化和開放式的食品冷鏈物流追溯體系，實現更加有效的監控。

綜上，新上線運營的全國冷鏈食品追溯管理平臺雖然提供了數據接口以及標準，但仍面臨著追溯體系兼容性較差、相關主體責任不明確、信息真實性和完整性問題、平臺編碼不統一等痛點。此外現有的全國冷鏈食品追溯管理平臺主要針對進口冷鏈食品，在面對國內冷鏈食品病毒傳染風險應對方面仍面臨著更大的挑戰。故文章將通過區塊鏈技術重新構建一個互聯互通、覆蓋范圍較完整、開放透明的食品冷鏈物流追溯體系。

2 區塊鏈技術運用于食品冷鏈物流追溯體系的可行性

區塊鏈技術是將記錄的信息加蓋時間戳按時間順序組成數據塊最后形成鏈式存儲結構，并結合密碼學原理，保障信息數據不可篡改、不可偽造的分布式賬本，可以有效解決傳統追溯技術中的封閉化、不透明化、數據易篡改的問題[14]。因此，將區塊鏈技術運用于食品冷鏈物流追溯體系的構建上，可有效保障關鍵信息雙向追蹤以及信息安全。

2.1 區塊鏈技術的可追溯性

區塊鏈技術通過分布式存儲功能，使得每個區塊之間依靠時間連接，因此可以按照時間順序追溯到所需的信息數據[15]，在區塊鏈上清晰記錄著冷鏈食品銷售信息以及整條供應鏈運作環節信息，有利于國家和地方監管機構及時追蹤冷鏈食品的問題環節，可正向追蹤、逆向溯源涉疫冷鏈食品相關信息，精準定位責任主體，做到及時銷毀涉疫產品、清查冷鏈食品攜帶病毒的原因，做到及時有效的風險管控，降低冷鏈食品損耗，保障全供應鏈的綠色健康流通，以保障“政府—企業—消費者”三方利益。

2.2 區塊鏈技術具有不可篡改性

由于區塊鏈運用了哈希計算以及密碼學的方法將區塊按照時間順序連接和排列，加大了信息數據的篡改成本以及難度，維護了鏈上信息數據安全可靠[16]。目前，中國冷鏈食品物流相關信息收集和存儲在不同環節仍是中心化運作，中心化數據處理方式會導致信息數據在一定程度上的封閉性，進而易于參與主體進行數據篡改，但是運用區塊鏈技術，冷鏈物流供應鏈各個環節傳輸信息數據過程中將采用去中心化運作，不再依賴某個中心運作，可以在保障信息安全的同時實現多個網絡階段共同進行數據存儲以及訪問[17]，進而為涉疫食品正向可追蹤、逆向可溯源、精準定位提供有力保障。

2.3 區塊鏈技術的開放性

除加密節點私有信息外，區塊鏈中數據的維護需要所有節點參與者進行統一維護，任何參與主體都可以查詢、記錄。目前，現有的物流信息追蹤技術，如RFID技術、電子產品代碼(EPC)技術等物聯網相關技術手段，在進行信息收集時采用的原理都是中心化的儲存，即將相關物流信息上傳至中心平臺進行存儲，區塊鏈具有公開透明的特性，整個冷鏈物流參與主體均可在保障信息的私密性以外查詢和記錄信息，因此冷鏈食品運營企業可以根據區塊鏈所記錄的信息了解冷鏈產品消費市場，以此有效預測產品供應需求和市場走勢，而冷鏈食品物流商和零售商可根據鏈上信息數據降低采購成本和提高存貨管理效率。

3 基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系構建

基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系是貫穿于冷鏈食品從原材料供應、生產、加工、運輸、倉儲、銷售整個物流供應鏈的平臺應用，可實現政府、企業和消費者對冷鏈食品從生產到最終銷售全過程的數據記錄、風險管控、市場動態洞察和質量監管，進而形成“供—產—銷—消”的信息化追溯體系。由金融機構、信息技術機構以及市場監管總局負責建設、運行和維護基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系，將政府、企業和消費者進行聯動從而促進冷鏈食品信息可雙向追溯和循環利用，以此挖掘區塊鏈技術潛在的商業價值和社會價值。因此將從參與主體設置、結構框架設計和運作流程優化3個維度解析基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系[18]，并通過政府、企業、消費者3個層面闡述基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系的具體實現路徑。

3.1 參與主體設置

根據冷鏈食品整體供應鏈體系，將食品冷鏈物流追溯體系劃分為3類主體，第1類主體是監控冷鏈食品質量安全的監管機構，包括國家衛健委、地方監管部門等；第2類為與冷鏈食品相關全部企業參與者，包括冷鏈食品原材料供應企業、食品生產企業、冷鏈食品加工商、冷鏈食品零售商、農貿市場和超市等；第3類為最終消費者。

3.2 體系架構設計

依托于冷鏈食品全供應鏈信息需求，將基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系劃分為網絡層、核心層、數據層和應用層(圖1)。以網絡層作為底層基礎，將冷鏈食品的原材料、半成品以及成品相關“物”信息引入到平臺上；核心層主要功能是保障全鏈信息審批與安全，依托智能合約和共識機制等區塊鏈技術，以保證信息數據的真實性；數據層是對整個冷鏈物流過程所涉及到的相關信息進行存儲，主要包括上述供應鏈各個環節所涉及到的所有信息數據；應用層主要是冷鏈食品物流供應鏈所有參與成員。依托食品冷鏈物流追溯平臺可實現“人物相聯，物可追溯”的效果。

圖1 食品冷鏈物流追溯體系框架圖Figure 1 Framework of food cold chain logistics traceability system

3.2.1 應用層 主要為政府監管部門、冷鏈食品相關企業和最終消費者等多方參與主體提供食品信息查詢、食品質量狀態實時監管、物流信息可追溯的服務，可實現跨區域追溯平臺相互聯通，并與國家級平臺實現聯通，提供公開透明的信息查詢服務，可保證政府部門的深度參與、及時雙向追溯和精準定位“問題食品”，諸如攜帶傳染病毒的食品，從“問題食品”的事后追責轉變為實時防范，甚至達成事前控制，保障群眾財產安全；對于消費者而言，可通過冷鏈食品溯源碼實時查詢所需冷鏈食品的關鍵信息，進而加強來自疫區的冷鏈食品的甄別能力，保障消費者的合法權益。

3.2.2 網絡層 運用含有RFID技術、EPC技術、云儲存等在內的智能物聯網核心技術對冷鏈食品實施數字化管理，可實現各個節點的信息追溯；智能化收集冷鏈食品生產、加工、運輸、倉儲狀態等食品冷鏈物流追溯關鍵信息，防止人為因素干擾從源頭將真實的信息數據傳輸上區塊鏈，保證冷鏈食品的可靠性和相關性以增強信息收集和運用效率。網絡層通過開放式的網絡接口，將所采集冷鏈食品生產加工、運輸貯藏等信息推送至上一層，實現不同主體間的信息共享。

3.2.3 核心層 將冷鏈食品質量安全標準、操作標準和監督管理規定等以智能合約的形式納入區塊鏈中，有利于信息數據在上鏈的過程中自動執行預先設定的相關管理條例，可以從源頭上提高政府監管部門對冷鏈食品的監管力度以防止相關企業從中造假。由國家相關政府監管部門等引入食品冷鏈物流追溯體系共識機制，對食品冷鏈物流追溯體系的參與企業主體進行資質審核，通過后可以上鏈進行交易，并對食品的信息檔案具有對應的更新和管理權限，以此增強冷鏈食品信息的可靠性和快速傳遞。每個環節會將通過物聯網技術(比如無線傳感器網絡等技術)實時監測并更新平臺上有關食品的關鍵信息，通過鎖定違反智能合約和共識機制的錯誤數據信息可及時發現問題食品所在環節，或者由所屬環節主體及時通報相關監管部門并處理問題食品，同時對同批次食品的流向進行溯源倒查和定位，以此提高食品質量的監管力度，但受到技術限制以及人工操作的復雜性對于100%精準定位仍存在一定的困難。

3.2.4 數據層 冷鏈食品每條過程信息嚴格按照區塊格式進行輸入并采取分布式存儲系統進行存儲，均具有一定時間順列和唯一的加密簽名，可有效地規避傳統中心化存儲方式數據容易篡改和失真的問題；此外，區塊鏈的非對稱加密算法可以將數據在傳輸過程中采用公鑰加密、接收時數據私鑰解密，進一步保證冷鏈食品物流信息的安全性。

3.3 運作流程優化

為有效推動食品冷鏈物流追溯體系落地實施，在冷鏈物流過程中及時確認引發問題的環節和相關責任人，進而形成雙向可追溯，降低出現質量安全問題的可能性。圖2為基于區塊鏈技術設計的食品冷鏈物流追溯體系運作流程。

圖2 食品冷鏈物流追溯體系運作流程Figure 2 Operation process of food cold chain logistics traceability system

3.3.1 供應環節 主要角色是冷鏈食品材料供應商和生產基地。冷鏈食品材料供應商和生產基地登記信息在區塊鏈中認證作為節點加入區塊鏈，隨后將雙方的采購種子、幼禽、苗圃等產品電子采購合同輸入到區塊鏈中；在生產基地安裝傳感器、狀態檢測器等設備，實時搜集農作物、家禽等生長狀況、環境等信息，將信息創建成文檔以存儲，同時通過智能平臺及時傳給生產基地。如出現與環境參數有偏差可及時調整，以有利于提高產量和質量。當進入下一環節時，當前責任方提出交易請求，并與冷鏈食品加工商利用私鑰簽署內嵌在區塊鏈中的智能合約。

交易完成后，系統授權給接收方，加工企業成為新的責任方，負責跟進冷鏈食品檢驗檢疫信息、質量信息、操作信息、物流信息等關鍵信息，并實時更新和維護信息文檔。

3.3.2 加工環節 主要角色是加工企業。加工企業被授予了冷鏈食品信息文檔的訪問與維護權限。加工環節通過控制環境溫度濕度、存放載體溫度濕度，對產品加工并引入添加劑等其他原材料以保障產品質量，使其產生一定的價值，將冷鏈食品檢測中心輸出的檢測信息同步至區塊鏈，將通過質量安全檢測的冷鏈食品進行包裝后，輸出產品包裝操作的相關物流信息，比如時間、地點和包裝材料等，為消費者提供查詢基礎。

3.3.3 倉儲物流環節 主要是物流倉儲企業。憑借物流企業專業的冷鏈運輸技術、成熟的GPS定位跟蹤系統，保證冷鏈食品精確的物流信息，在產品文檔中增加配送方式、倉庫環境、庫內食品信息、出入庫時間、運輸途中溫濕度監控、車輛GPS定位等信息。

3.3.4 銷售環節 主要角色是冷鏈食品流通商、農貿市場、超市和餐飲店。到達銷售環節的冷鏈食品，經手主體眾多且來源復雜，因此每個參與冷鏈食品供應鏈環節的主體除了將銷售訂單信息上鏈，還應明確冷鏈食品來源信息，保證產品文檔的完整性。

3.3.5 追溯環節 由政府市場監管部門、金融機構、信息技術機構等聯合創建并保證食品冷鏈物流追溯體系平臺有序、高效運行。其中，由政府市場監管部門牽頭建設和運行冷鏈食品追溯體系，其可隨時登錄查詢冷鏈食品物流信息、可實時追溯和定位“問題食品”所在供應鏈環節以及狀態跟進，提高監管效率和精確度；金融機構主要為食品冷鏈物流追溯體系的構建給予資金支持、平臺支付環節和企業信用資質評價等服務；信息技術機構等主要為食品冷鏈物流追溯體系平臺提供相應的技術支持、平臺維護等服務；此外，消費者可通過溯源碼(冷鏈食品的唯一身份標識)辨別冷鏈食品的真偽以及食品質量狀況。

3.4 具體實現路徑

3.4.1 政府方面 目前中國標準體系存在政企標準交叉或沖突、體系覆蓋不全面、標準體系與國際接軌率低等問題，比如中國食品行業國家標準對于國際標準采用率只有23.42%，不利于國際間標準銜接及進口冷鏈食品的全程追溯[19]。因此，政府應重視冷鏈食品的標準體系普適性、標準體系國際化和覆蓋范圍的完整性等多方面建設，同時將基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系的監管納入法律法規中，保證冷鏈食品在原材料來源、生產、加工、物流、銷售等各環節做到具有良好法律監管氛圍，為市場監管部門管理冷鏈食品供應鏈運作打下良好的法律基礎。

3.4.2 企業方面 企業需要加大區塊鏈技術的運用以及相關技術人才的培養，并不斷加強對冷鏈食品標準體系的認知，為落實企業主體的相關責任和確保冷鏈食品關鍵信息安全，要求企業嚴格管理企業私鑰，一旦發生丟失等情況，整個冷鏈食品供應鏈運作將會受到不可估計的影響；因此，企業應不斷加強技術人員的編程能力，保證冷鏈食品追溯體系安全運作。

3.4.3 消費者方面 消費者在日常冷鏈食品購買時，培養主動通過溯源碼查詢和甄別食品來源與安全質量的意識和能力。若發現異常冷鏈食品，應積極上報當地相關市場監管部門或者在冷鏈食品追溯平臺發起投訴，市場監管部門應根據具體實際情況予以受理，并運用基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系所存儲的關鍵數據，定位冷鏈食品問題環節，并追究相關責任主體的法律責任，并對同批次問題產品及時召回，提高監管效率。

4 結束語

基于區塊鏈技術的食品冷鏈物流追溯體系，能夠明確劃分相關主體責任、提高冷鏈食品質量和物流信息共享透明程度、保證冷鏈食品健康安全、有效促進跨區域平臺對接合作，可進一步增強國家冷鏈食品方面的疫情防控、有效降低冷鏈物流行業“斷鏈”現象發生的可能性，進而形成冷鏈食品信息可雙向追溯和循環利用。但區塊鏈技術仍面臨難度高、成本貴、基礎設施建設不完善等難題，所以政府方面應完善相關的法律法規以促進食品冷鏈物流追溯體系區塊鏈技術的應用，促進跨區域平臺有效對接，以實現全國各個區域協同共進的局面。冷鏈食品企業應不斷更新和提高行業標準，不斷完善區塊鏈技術，培養高操作水平和高度行業意識的物流人員、技術人員等；消費者需增強冷鏈食品的追溯意識，共同為冷鏈食品的質量安全和疫情安全防控鑄造堅實的防護墻，從而促進冷鏈食品的綠色流通。