基于區塊鏈的生鮮農產品冷鏈物流信息共享模型研究*

□ 唐曉華，王春佳，劉 艷，任小強

(西南交通大學希望學院 軌道交通學院，四川 成都 610400)

1 引言

隨著國內經濟的高速發展,人們消費水平不斷提高,居民對生鮮農產品的需求也越來越大，并對其質量和新鮮度的要求也越來越高[1],這就對冷鏈物流行業提出了新的期盼。冷鏈物流指一些特殊商品(比如生鮮農產品、藥品)在其生產、加工、檢測、倉儲、運輸、配送、零售等各環節需要始終保持一定溫度的物流運輸方式,從而保證商品質量[2]。

疫情期間，許多生鮮產品檢測出新冠病毒陽性樣本,因此冷鏈物流的預防和過程監測以及食品安全受到高度關注。然而,冷鏈物流標準和制度體系的不完善,物流企業自動化技術水平不高以及冷鏈物流信息共享難、不透明及過程控制成本過高的內因限制了生鮮農產品冷鏈物流行業的良好發展。因此,生鮮農產品及其運輸全過程的質量安全,即其冷鏈物流中數據的可追溯、可共享、可安全存儲等是現階段亟待解決的問題。

2 生鮮農產品冷鏈物流研究現狀分析

針對生鮮農產品冷鏈物流行業存在的問題,國內外學者提出了一系列解決方案。

Yang X等[3]針對物聯網的應用和低溫物流的運輸原理,采用聯合配送模式,結合固定成本、配送車輛運輸成本、生鮮農產品損壞成本和運營成本，以總成本最低為目標函數,構建數學模型,以科學的方式提升冷鏈物流的實際運作能力。紀良綱等[4]結合我國生鮮農產品流通電商發展現狀,對現有的三種生鮮電商模式進行了對比分析,并運用系統動力學理論和Vensim模型對其中兩種市場占有度較高的模式進行仿真模擬，結果表明,相比于B2C模式,O2O模式下的生鮮電商利潤更高,總成本更低。Marija Bogataj等[5]從冷鏈物流的時間、距離和溫度變化的角度分析,認為供應鏈中的物流設施應位于原產地和供應市場之間,從而將最終交貨時產品所需的質量和數量保持在一個適當的水平上。Yantong Li等[6]從冷鏈路徑的角度,選擇用線性規劃和建模的思路來解決冷凍食品保質期短的問題,通過實驗和實例表明,采用兩階段迭代法、固定與優化過程和基于路徑的優化過程在解決冷凍食品的保質期問題上是可行的。David Bogataj等[7]指出在新鮮農產品的供應鏈中,從田間到餐桌的整個過程都可能造成巨大的損失,通過對新鮮農產品保質期短的動態變化進行實時檢測,包括從一個鏈節點到另一個鏈節點的運輸過程中的實時計算,運用EMRP模型來減少運輸過程中的損失。Liu Yue等[8]提出了一種基于可視化技術的農產品流通時空數據感知聚類方法,綜合考慮聚類分析所采集到的大規模數據的地理空間分布,挖掘出流通過程的關鍵位置,以實現流通過程中傳感數據的可視化。

綜上所述,目前關于生鮮農產品冷鏈物流的研究主要從冷鏈物流技術及運輸環境出發,以實現冷鏈物流信息互通,改善冷鏈物流產品質量，但仍未解決冷鏈物流中信息共享難、物流數據真實度低及物流過程全程監測難等問題。

因此,本文提出一種面向生鮮農產品冷鏈物流行業的區塊鏈技術解決方案,利用區塊鏈技術所具有的去中心化、分布式數據庫、數據防篡改、點對點網絡及可追溯等特點,建立安全可溯源的生鮮農產品冷鏈物流信息共享體系，以期提高生鮮農產品運輸過程、數據存儲及資源共享等環節的透明性。

3 區塊鏈技術及其應用于生鮮農產品冷鏈物流的必要性

3.1 區塊鏈技術

我國工信部發布的《中國區塊鏈技術和應用發展白皮書(2016)》將區塊鏈定義為按照時間順序存儲數據區塊的一種分布式數據賬本,是一種去中心化、集體維護的新型基礎架構。區塊鏈技術是各技術的一個結合,是集P2P網絡、加密算法、共識算法、智能合約等于一體的計算機技術組合,為數據信息的交互提供了一種安全、透明、高效且可追溯的運作方式[9-11]。區塊鏈系統具有去中心化、數據防篡改與可溯源、點對點傳輸機制等特性。

3.2 區塊鏈技術應用于生鮮農產品冷鏈物流的必要性

一方面,區塊鏈技術應用于其他行業進行信息資源共享的研究已較為成熟[12-13],如相互獨立的醫療體系結構實現操作一致性的信息資源共享、政務信息資源共享等。另一方面,因生鮮農產品的易腐性對存儲環境要求苛刻,所以對冷鏈物流的倉儲、檢測、運輸和配送等各個環節的要求與其他物流不同。為保持冷鏈物流市場持續平穩增長,降低生鮮農產品物流損耗,保持產品新鮮度和質量,保障群眾食品安全,為生鮮農產品冷鏈物流的發展提供方向，應樹立全程冷鏈思維,依托冷鏈資源透明共享和共同配送,借助區塊鏈技術、現代物流,助推我國物流資源共享化時代的到來。

因此,將區塊鏈技術與冷鏈物流領域相結合,補齊冷鏈物流信息共享技術的短板是生鮮農產品冷鏈物流行業發展的正確方向。

4 生鮮農產品冷鏈物流信息共享模型

結合區塊鏈技術特點以改善冷鏈物流行業存在的弊端,創新生鮮農產品冷鏈物流信息共享模型，如圖1所示。該模型包括用戶層、區塊鏈服務提供層、網絡層和數據層，其中,用戶層主要由物流企業、客戶、供應商、政府部門以及金融部門組成，因此要建立多部門協同機制,聯動各個部門打通冷鏈物流通信網、交通網及公安網的數據接口；區塊鏈服務提供層的核心功能是提供冷鏈物流信息共享的平臺,由訪問控制、共識機制和智能合約構成，為生鮮農產品冷鏈物流交易自動生成智能合約，實現數據的訪問控制及交易的上鏈操作；應用層是由智能物流系統、信息共享系統以及連接各系統平臺的API庫組成；網絡層由各個區塊鏈交易節點構成,進行冷鏈物流信息的點對點共享；數據層利用非對稱加密算法及時間戳對冷鏈物流數據進行加密,保障了數據的安全性及可溯源性。此冷鏈物流信息共享模型的特點主要有兩個方面：一是確保了物流信息的透明性及可追溯性,二是構建數據安全存儲體系以實現冷鏈物流信息的分布式存儲及保障數據共享的安全性。

圖1 生鮮農產品冷鏈物流信息共享層級模型

4.1 生鮮農產品冷鏈物流信息的透明性及可追溯性

生鮮冷鏈物流信息共享內容包括收發貨信息、參與方信息、商品信息、倉儲信息、物流環境信息、檢驗檢疫信息及設備信息。本模型中建立了區塊鏈物流信息共享平臺以保證物流信息的透明性,為監管機構、商家及用戶提供了物品從出倉到接收的全程透明式信息管理模式,不僅為用戶提供可驗證農產品質量的有效數據,也為監管部門和商家提供了產品運輸的參考數據。具體的生鮮農產品冷鏈物流信息的溯源流程如圖2所示。

圖2 生鮮農產品冷鏈物流信息的溯源流程

4.2 基于區塊鏈的數據安全存儲體系架構

數據安全是實現數據共享的前提和基礎,本模型自然考慮到利用區塊存儲的特點及區塊鏈系統的分布式特性以實現冷鏈物流中信息的安全存儲體系。基于區塊鏈的數據安全存儲體系結構如圖3所示,主要從兩個方面進行設計。其一,利用分布式數據庫對生鮮農產品冷鏈物流數據進行存儲與維護,保障其與共享平臺進行數據的安全交互。其二,采用區塊鏈體系架構中提供的數據層中的加密技術對數據進行加解密、對信息進行認證,以實現數據的安全存儲,確保共享數據的合法性。

圖3 基于區塊鏈的數據安全存儲體系架構

5 結束語

本文基于生鮮農產品冷鏈物流的研究現狀,結合區塊鏈技術展開信息共享方面的探索,為后續的深入研究提供借鑒。通過對生鮮農產品冷鏈物流的現狀進行分析,了解到其行業存在信息共享不安全、不透明性、不及時以及不可追溯等問題,利用近幾年發展迅猛的區塊鏈技術提出了具有針對性的解決方案。文中主要介紹了基于區塊鏈技術的生鮮農產品冷鏈物流信息共享模型及其優勢,為生鮮農產品冷鏈物流體系的發展提供一條新路徑,對冷鏈物流的發展建設提供新的思路。除了提供解決生鮮農產品冷鏈物流應用層面的技術外,政府部門還應建立并出臺相應的冷鏈物流標準,發展 “區塊鏈+冷鏈物流”模式,以推動生鮮農產品冷鏈物流的發展。