基于“區塊鏈+物聯網”的食品冷鏈 供應鏈追溯體系研究

◎ 李 鶴，董晨陽

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

我國居民物質生活水平的不斷提升，帶動了食品冷鏈物流需求的快速增加。《中國冷鏈物流行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》指出，食品冷鏈需求是我國冷鏈物流需求的大頭，占比行業總需求達90%。2019年我國食品冷鏈物流需求總量約為2.33億t，比2018年增長4 439萬t，同比增長23.52%，呈現出持續增長的態勢[1]。在冷鏈食品物流市場擴大的同時，食品冷鏈供應鏈成為企業的新熱點發展迅猛，將有效激發食品冷鏈行業市場的發展潛力。

自疫情以來，食品冷鏈行業迎來新的風口期，國內頻繁出現冷鏈食品受病毒污染問題，在整個流通過程中由于管理操作不規范以及質量監管不到位，導致冷鏈食品易感染。為有效防范疫情通過冷鏈食品鏈式傳播，《國務院辦公廳關于加快推進重要產品追溯體系建設的意見》指出，推動追溯鏈條向食品原料供應環節延伸，實行全供應鏈可追溯管理[2]。基于此，本文結合區塊鏈和物聯網理論思想，提出“區塊鏈+物聯網”融合技術的食品冷鏈供應鏈追溯體系，實現“事前把關、事中控制、事后追溯”，為我國食品冷鏈行業探索出新思路。

1 食品冷鏈供應鏈研究現狀

1.1 國外研究現狀

國外研究學者重點研究了冷鏈技術、追溯系統以及安全風險等方面。CARO等[3]基于以太坊和Hyperledger Sawtooth兩種區塊鏈技術，運用IoT傳感器設備，實現了“從農場到餐桌”農業食品溯源系統，保證了系統的透明性和審核產品的可追溯性。YANG等[4]采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和風險優先數方法（Risk Priority Number，RPN）評估生鮮食品冷鏈物流的安全風險，識別生鮮食品冷鏈中的關鍵風險因素和最薄弱環節，進而提高冷鏈系統的績效。PERDANA[5]認為，農產品物流需要信息技術作為支撐，以印尼的賈卡納市農產品物流為研究對象，建立了有針對性的農產品物流信息系統，結果表明該系統具有重要作用。

1.2 國內研究現狀

在國內食品冷鏈供應鏈的研究上，國內專家學者從不同角度進行了深入研究。李莎[6]從內部風險方面對冷鏈供應鏈作出剖析，闡述了冷鏈供應鏈內部存在風險的問題，進而提出了審計治理策略以化解內部風險和提升運行效能。沈玉燕等[7]從風險管理方面入手，對生鮮冷鏈供應鏈進行風險識別和分類，基于德爾菲評估方法和OWA算子賦值權重方法構建生鮮冷鏈供應鏈風險Logistic擴散收斂模型。李學工等[8]從供應鏈協同入手，基于層次分析法和序參量法構建應急冷鏈供應鏈協同化評價模型，有效規避冷鏈供應鏈重大突發事件帶來的不利影響，實現其安全、高效運轉。倪衛紅等[9]從傳統的醫藥冷鏈供應鏈入手，闡述了傳統的醫藥冷鏈供應鏈存在的供應鏈運作風險高、基礎設施薄弱、專業人才短缺、信息化水平低等主要問題。基于此，結合區塊鏈理論思想，構建醫用防疫應急物資冷鏈供應鏈體系，并提出了供應鏈協同運作機制，最大限度地滿足重大突發情況下的防控救治，不斷完善醫藥冷鏈供應鏈體系建設。陳艷等[10]通過對我國水產品冷鏈的物流與供應鏈管理痛點分析，總結出了流通環節中存在的問題。基于此，從三大主體的功能需求著手，充分利用物聯網技術，提出了水產品冷鏈供應鏈集成體系，對其體系的運行機制進行分析。朱仕兄[11]通過對生鮮農產品冷鏈物流發展現狀分析，總結出了流通環節中存在的問題。基于此，研究構建生鮮農產品冷鏈供應鏈系統，并提出了生鮮農產品冷鏈供應鏈一體化模式。岳悅[12]從供應鏈節點角度入手，通過運用SCOR模型對生產企業各流程進行定義，結合層次分析方法，識別出風險來源與因素以及各流程的風險評估，提出風險控制對策。

綜上所述，對于冷鏈供應鏈的研究，國內外專家學者從風險防控、冷鏈技術、物流策略、協同評價等方面進行探討，極少研究食品冷鏈供應鏈，而利用區塊鏈和物聯網二者結合技術，促進食品冷鏈供應鏈追溯體系發展的系統研究更是鳳毛麟角。基于上述研究，本文立足于食品冷鏈供應鏈，運用區塊鏈和物聯網理論技術，設計食品冷鏈供應鏈追溯體系架構，打破整個供應鏈節點的數據壁壘，真正做到“事前把關、事中控制、事后追溯”，實現從田間到餐桌的全生命周期食品冷鏈安全保障，對食品冷鏈行業的應用方面作出有益探索。

2 食品冷鏈供應鏈追溯體系痛點分析

2.1 經營主體不明確

食品冷鏈供應鏈從原料供應地到終端消費者要經過很多環節，其各環節復雜且存在很多不確定因素，一旦出現食品安全隱患，政府監管部門難以追溯到責任主體。此外，供應鏈上下游的參與主體各自記賬，各節點的數據獨立存儲，在某個關鍵環節極易出現篡改、漏填等現象，致使產品流向不明，使得數據安全性得不到很好的保障。

2.2 數據標準化缺失

參與主體缺乏有效的溝通協調，各省市對于追溯體系的數據規范、描述內容等都不盡相同，存在數據重合、數據冗雜、數據不統一等問題，從而導致各系統之間不兼容，難以實現數據資源公開透明。

2.3 各環節信息不通暢

相關部門未建立統一的食品冷鏈供應鏈追溯管理交互平臺，沒有統一的標準和追蹤系統，極易引發信息不對稱，導致“斷鏈”現象，使得冷鏈食品的在途質量無法得到有效追蹤。

3 “區塊鏈+物聯網”運用在食品冷鏈供應鏈追溯的優勢

（1）數據采集層面，充分發揮物聯網技術優勢。物聯網技術的運用，能夠有效采集食品冷鏈供應鏈整個過程的實時數據。同時，采用物聯網技術，實時上傳整個食品冷鏈供應鏈中產生的流動數據。所有采集的數據直接匯入區塊鏈數據庫，保障數據真實可靠，避免人為操作的可能性。

（2）數據傳輸層面，區塊鏈彌補物聯網技術的弊端。區塊鏈具有分布式分類賬，接收鏈上的實時信息，提高了鏈條上產生數據的透明度，實現了信息共享，保障數據安全，在數據交易、傳輸等各環節信息不可篡改，增加了信用背書。

（3）數據應用層面，物聯網接入區塊鏈數據。消費者通過安全掃碼等技術接入系統，即可查詢所有存儲在區塊鏈上的企業和商品的溯源信息。

4 “區塊鏈+物聯網”食品冷鏈供應鏈追溯體系構建

食品冷鏈供應鏈是食品冷鏈運作過程中的一種組織形態，涉及食品冷鏈縱向產業鏈的上游與下游，涉及商流、物流、信息流、資金流。為此，充分利用物聯網技術手段，結合區塊鏈技術理論，建立溯源管理、數據接入服務、身份鑒定、外接管理服務等功能模塊，實現整個供應鏈覆蓋。其架構體系分為5層，劃分為物理層、數據層、服務層、應用層和用戶層，如圖1所示。

（1）物理層是信息采集的底層基礎，充分利用物聯網技術（冷鏈監控設備、溫控設備、定位設備），對冷鏈食品的相關數據上鏈，確保原始數據的準確與完整。

（2）數據層是信息處理的核心部分，冷鏈食品從源頭供應信息、出入庫信息、檢測信息等全過程數據上鏈，數據經過多渠道采集后進行機構簽名驗證，形成加密秘鑰分布式存儲在區塊鏈，按照時間順序生成唯一的數字簽名。此外，區塊鏈技術憑借其獨特的加密技術特點（非對稱加密、哈希算法），保障數據真實準確。

（3）服務層是封裝業務邏輯的管理部分，系統根據功能及用戶角色劃分多個子系統，供不同人員使用。同時預留多種接口，可與各種外部接口進行對接及數據交換。

（4）應用層主要負責用戶與應用程序或應用程序與應用程序之間的通信。冷鏈供應鏈各節點支持基于一物一碼的多種營銷互動活動方式，根據不同的商業場景定制，將溯源系統與傳統營銷渠道、現代網絡精準營銷相結合，上傳和維護冷鏈食品數據，實現鏈上的歷史溯源數據實時查詢、監測、發布。

（5）用戶層集成多種應用場景，支持App、小程序、大屏和PC等設備的接入，為供應鏈端到端提供操作和可視化界面，實現從普通消費品到高端商品各個層次的產品溯源保障。

5 結語

本文結合物聯網和區塊鏈理論思想，提出了基于“區塊鏈+物聯網”技術的食品冷鏈供應鏈追溯體系，對其結構進行闡述，有效實現食品冷鏈供應鏈整個流程的信息流通，實現供應鏈一體化管理，提高食品冷鏈供應鏈運作效率。