重大公共衛生事件下基于區塊鏈技術的冷鏈物流模式

徐秀珍，吳國林，陳思祁

（重慶郵電大學 經濟管理學院，重慶 400065）

0 引言

我國冷鏈物流行業在突發公共衛生事件時擔負著各種生鮮援助物資、醫藥物資的儲存、運輸、配送等工作。重大公共衛生事件突發時，冷鏈物流行業在保障受災群眾基本生活、支援受災一線發揮著重要作用。但是，現有冷鏈物流模式暴露出產品難溯源、過程難監管、信息難共享等一系列問題。冷鏈物流行業的市場狀況、社會需求、行業格局等在重大公共衛生事件影響下危與機并存。

近些年來我國冷鏈物流發展迅速，冷鏈物流企業與冷鏈物流運行過程中信息化水平也在不斷提高。王曉丹，等[1]探討了大數據在水果冷鏈供應鏈中的應用。張晏魁，等[2]提出了基于無線射頻識別技術的冷鏈物流智能分揀系統，達到了更好的分揀效果。周強[3]構建了基于物聯網、云計算技術的智能化綜合防控體系等。梅寶林[4]從區塊鏈技術的發展情況出發，以農村冷鏈物流建設為研究對象，探討了區塊鏈技術帶給農村冷鏈物流的提升。王少然[5]將“GS1+區塊鏈”與生鮮產品冷鏈物流相結合，以期實現生鮮產品溯源防偽。王東[6]探討了區塊鏈技術在冷鏈物流管理方面的應用。張森，等[7]提出了一種面向冷鏈物流行業的區塊鏈技術去中心化解決方案。綜上所述，學者對于高新技術在冷鏈物流方面的應用型研究獲得了一些重要的成果，但是學者對于區塊鏈與冷鏈物流模式改進方面相結合的研究較少。

以2020 年發生的新冠肺炎疫情為例，為加強常態化疫情防控下冷鏈物流的安全水平，消除傳播風險隱患，中央與各地政府相繼出臺相關政策措施。2020 年10 月22 日國務院應對新型冠狀病毒肺炎疫情聯防聯控機制綜合組發布《冷鏈食品生產經營新冠病毒防控技術指南》《冷鏈食品生產經營過程新冠病毒防控消毒技術指南》等政策[8]。政策指出，傳統冷鏈模式較難進行實時信息共享、溯源監管、風險調整與預警。冷鏈物流行業迫切需要區塊鏈、人工智能、物聯網等高新技術的應用，提高冷鏈物流的可視、可控、可溯水平；提高流通效率和服務水平，發展線上交易，減少中間環節，推動冷鏈物流行業智能化、標準化、專業化轉型。

1 冷鏈物流現狀分析

冷鏈物流一般指某些商品（生鮮、疫苗等）經過生產、運輸、貯藏，最終到消費者手中的各個環節始終處于規定的溫度控制下，以保證質量的一項系統工程。在突發公共衛生事件下，冷鏈物流可以定義為將各種生鮮援助物資、醫藥物資經過儲存、運輸、配送等工作，最終到達受災群眾手中的一項系統工程。經過初期制冷技術的發展，現代冷鏈物流正朝著智能化、科學化、精細化的方向發展。全球定位系統、射頻識別技術、物聯網技術相繼在冷鏈物流系統中得到應用。但在重大公共衛生事件發生時，我國冷鏈物流行業仍然存在以下問題。

1.1 冷鏈生鮮產品難溯源

重大公共衛生事件的突發對冷鏈產品數據采集的準確性、真實性、完整性以及數據傳輸效率要求很高[9]。但是現有冷鏈溯源數據主要以人工采集、口頭詢問為主。一方面由于受信息提供人生理、心理等因素的影響，難免會出現信息的漏報、誤報、錯報，而流行病學調查主要根據這些采集信息來確定歷史路徑和密切接觸場地和人員，溯源信息的準確性得不到保障；另一方面冷鏈物流溯源過程的先后順序一般為先出現溯源請求，后收集溯源信息，并且信息要經過詢問、記錄、整理等活動，難免增加整個數據采集過程中的時間成本、人工成本。生鮮產品準確、及時溯源難度較大，特別是對于疫情防控的特殊時期，時間決定防控質量，及時準確的溯源具有重要意義。

1.2 冷鏈物流過程難監管

為了保證冷鏈產品安全，需要對生鮮產品的產地、運輸信息、貨物批次類型、進口海關等信息進行有效監管。但是，我國目前冷鏈物流監管方式不完善，監管能力較為欠缺，冷鏈物流中的很多環節難以獲得有效記錄，可靠可控程度差。對于企業來說，在冷鏈物流的實際運輸過程中，缺少冷鏈安全風險預測預警機制防范可能發生的斷溫、斷鏈風險[10]。對國家來說，由于各個冷鏈物流企業分別進行中心化運作，缺少冷鏈企業的信息統籌平臺，無法使冷鏈物流網絡與通信網、互聯網、交通網、公安網相融合，促進冷鏈物流網絡與其他網絡協同發展。

1.3 冷鏈物流企業信息難共享

傳統冷鏈物流模式通過特定的中心結構實現層級信息傳遞，冷鏈物流環節的生鮮數據主要集中于冷鏈物流企業的內部，企業之間“信息孤島”問題嚴重，信息溝通路徑閉塞，缺少信息溝通的動力，冷鏈信息在供應鏈傳遞過程中也容易產生需求放大的“牛鞭效應”現象。冷鏈企業信息不透明、難共享、信息可靠性差等問題嚴重，信息透明度的降低容易導致信任危機的出現，這也正是部分消費者在重大公共衛生事件發生時過度擔心生鮮產品安全的原因之一[11]。

2 區塊鏈技術在冷鏈物流行業應用的可行性分析

區塊鏈是由共享的、容錯的、公認的分布式數據庫和多節點網絡組成的去中心化的計算機技術。由“塊”和“鏈”組成，每個“塊”通過Merkle樹，加密算法等技術將交易數據記錄在區塊體中，每個“塊”區塊頭包括下一個“塊”區塊體，使各個區塊按照區塊生成的順序形成數據不可篡改的“鏈”[12]。區塊鏈是多種信息技術的組合體，P2P技術保證區塊鏈各節點之間的數據傳輸，Merkle 樹形成區塊鏈存儲的數據結構，密碼學技術保證各節點之間的隱私及數據的不可篡改，共識算法保證去中心化的共識達成等[13]。區塊鏈框架如圖1所示。

圖1 區塊鏈框架

2.1 區塊鏈技術用于冷鏈產品溯源的優勢

重大公共衛生事件突發時冷鏈物流信息的溯源至關重要。基于區塊鏈技術的溯源模式，可以避免傳統人工數據采集帶來的弊端，實時收集冷鏈物流數據信息。通過利用時間戳、數據加密等技術保證數據信息的不可篡改和溯源方數據的準確可信。一方面顛覆了傳統溯源方式的先后順序，在溯源需求產生時，迅速提供溯源數據支持，節省時間成本；另一方面冷鏈生鮮信息進行數字化、分布式存儲，形成帶有時間戳的冷鏈數據庫，保證了溯源數據的真實可靠[14]。

2.2 區塊鏈技術用于冷鏈過程監管的優勢

企業監管部門可以將冷鏈產品管理條例等寫入支持智能合約的區塊鏈網絡中，可以對運輸過程中的溫度進行實時監控，可以有效防止冷鏈物流運輸過程中的“斷鏈”現象，提高運輸質量[15]。通過將國家冷鏈疫情防控政策寫入智能合約，并借助區塊鏈數據分布式共享以及不可篡改的特點進行冷鏈信息的實時監控，建立冷鏈物流企業的統籌平臺，對各項數據進行匯總、整合及分析，進一步完善冷鏈監管制度，在突發事件下提前做好事先預防預警工作。

2.3 區塊鏈技術用于冷鏈數據共享的優勢

相關數據的有效共享，可以增強冷鏈物流的透明度、可追責性和公信力，避免信息傳遞扭曲失真等現象導致的信任危機，區塊鏈保障記錄于鏈上的每一批生鮮的流向信息都真實可信、不可篡改，有效地降低信任成本和交易成本。引入去信任化的交易范式能夠解決“信息孤島”問題，提高冷鏈企業之間優質資源的共享，促進冷鏈物流行業的信息整合，提高應對重大公共衛生事件突發時的信息質量。

3 基于區塊鏈技術的冷鏈物流模式

我國冷鏈物流是一個涉及眾多節點、環節的復雜系統，網絡關系復雜，產生數據較多，將各大小冷鏈機構加入同一種區塊鏈網絡較難做到，所以對于我國冷鏈物流模式應當優先考慮兩種類型區塊鏈結構[16]：一是基于相同供應鏈上下游建立的區塊鏈網絡，二是基于不同供應鏈體系的區塊鏈網絡。不同區塊鏈之間可通過跨鏈技術實現數據信息的共享,如圖2 所示。為應對重大公共衛生事件突發時的特殊時期，對于溯源與監管模式來說，本文主要考慮基于相同供應鏈的冷鏈節點溯源模式；對于信息共享的激勵模式來說，本文考慮不同供應鏈的冷鏈物流數據共享激勵模式。

圖2 基于區塊鏈的冷鏈物流模式

3.1 基于區塊鏈技術的相同冷鏈供應鏈溯源模式

基于相同供應鏈的冷鏈節點溯源模式借助于物聯網、射頻識別等技術的傳感器探頭進行自動化數據采集[17]，然后通過一套共識機制使交易信息得到各節點的普遍認可，在冷鏈參與節點普遍達成共識的條件下，將冷鏈產品的生產、檢測、運輸過程、銷售、交易等信息通過時間戳技術上鏈保存。其次，通過區塊鏈基于P2P網絡的分布式存儲技術，將數據分散存儲在區塊鏈網絡的節點上，每個冷鏈物流節點都擁有一份相同的分布式賬本，新加入的節點可以下載賬本并驗證賬本的有效性，解決溯源數據真實性問題，確保溯源過程及時準確。對于衛生防控來說，有利于在溯源工作中及時確定產品批次、生產場地、生產日期、運輸途徑等信息，做到精準溯源，快速封閉涉事冷庫，對相關接觸人員進行集中隔離、醫院觀察，從而節約時間成本，減少其他人員的感染風險。基于區塊鏈技術的冷鏈物流溯源模式如圖3所示。

圖3 基于區塊鏈技術的相同冷鏈供應鏈溯源模式

3.2 基于智能合約的相同冷鏈供應鏈監管模式

智能合約可以認為是能夠自動執行合約條款的計算機程序，在數據無法篡改的條件下，預先將合約條例以代碼形式寫在區塊鏈上，冷鏈信息滿足預先設定的條件后，立即自動執行該協議條款。物聯網技術的發展保證了生鮮數據采集的主動化、智能化，區塊鏈保證數據的真實不可篡改。基于智能合約的相同冷鏈供應鏈監管模式如圖4 所示，從冷鏈物流的最初環節開始，利用物聯網技術實時采集冷鏈運輸過程中的企業信息、運輸信息、檢疫信息等，采集到的信息經智能合約自動匹配，匹配驗證成功，冷鏈信息在各在線區塊鏈節點達成共識的情況下上鏈[18]。結合區塊鏈數據分布式存儲不可篡改的特點，企業監管部門對上鏈數據進行監管，可有效杜絕生鮮運輸過程中“斷鏈”“斷溫”等現象。例如當貨車司機因節省成本在運輸過程中將制冷設備關閉時，溫度的升高被物聯網采集設備實時記錄，進而觸發智能合約，向監管部門發出警報。政府監管部門可實現冷鏈信息的有效整合，促進冷鏈物流信息采集的完整性、及時性；實現跨企業監管、跨區域監管，建立統一的冷鏈物流監管服務平臺。

圖4 基于智能合約的相同冷鏈供應鏈監管模式

3.3 基于共識機制的不同冷鏈供應鏈數據共享激勵模式

共識算法是區塊鏈技術發揮關鍵作用的一部分，它解決了在分布式網絡中如何保持一致性的問題，可以理解為所有參與者就某一事項所達成的且一致遵守的統一意見。

由于冷鏈數據主要集中于企業自身，應鼓勵冷鏈節點向區塊鏈網絡分享自己的冷鏈物流數據。基于共識機制的不同冷鏈供應鏈數據共享激勵模式如圖5所示，在不同節點間建立區塊鏈網絡時可以使用與比特幣類似的共識算法，對愿意共享信息的冷鏈企業提供代幣獎勵，企業也可通過所提供信息的使用頻率獲得一部分代幣獎勵，代幣可以用來兌換其他企業的信息及優質生鮮冷鏈訂單等服務，以期形成企業間共享信息的良性循環。通過對于不同冷鏈企業相關信息的有效整合，有助于加強生鮮產品的信息透明度，打通冷鏈物流企業之間的信息壁壘，促進企業冷鏈信息共享意愿，緩解消費者的信任危機，有助于相關部門在公共衛生事件環境不斷變化下的快速響應。

4 結語

區塊鏈技術在冷鏈物流行業的應用還在探索中，本文分析了重大公共衛生事件突發時冷鏈物流行業目前存在的問題，提出了基于區塊鏈的冷鏈物流模式，但對于具體平臺的搭建、算法的改進還需要進一步研究與探索。因此，冷鏈物流行業應當抓住當前機遇，與區塊鏈等高新技術相融合，促進區塊鏈行業向智能化、精細化、可控化、可信賴化發展。