區塊鏈視角下水產養殖智慧供應鏈系統構建

羅娟娟（廈門海洋職業技術學院，福建 廈門 361006）

近年來，中國水產養殖經濟產出快速增長，已成為中國農業的重要組成部分和農村經濟的重要增長點之一。水產養殖產業鏈包括水產養殖、加工、市場銷售渠道，水產養殖品種逐漸向多樣化、優質化發展。中國水產養殖產品產量穩步增長，但是水產養殖產品沒有統一的品質質量評價標準，而且在冷鏈物流的管理上也缺乏統一的作業標準。這不僅不利于監管部門的監管，也不利于水產養殖產品的質量分級，加之產品外表辨識度不高，會造成魚目混珠、濫竽充數的情況，嚴重危害消費者權益與健康。要促進我國水產養殖發展，以區塊鏈為代表的新一代信息技術，結合云計算、大數據、物聯網等技術，能夠給水產養殖注入智慧化元素，促使水產養殖向信息化、智能化、現代化轉型升級，加快水產養殖產業經濟發展。

1 我國水產養殖產業鏈現狀

1.1 我國水產養殖業產量逐年增長

自20 世紀80 年代開始，由于全球捕撈資源受到嚴重破壞而逐漸減少，世界各國水產品生產逐漸由天然捕撈向人工養殖方向轉變。我國較早就確立了海洋捕撈“零增長”、“負增長”的政策，并實施“以養為主”的方針。我國人工養殖水產品的產量（包括淡水養殖、海水養殖）占水產品總產量的比重持續上升。從養殖企業的規模來看，目前絕大多數為分散經營的小型個體私營企業，生產規模小，無法開展集約化生產，規模相對較大的海水養殖企業數量不多。從產量結構分布來看，2022 年我國水產養殖產品產量中，魚類依舊為占比最大的細分種類，占比達52.36%。其次為貝類和甲殼類，占比分別為28.65%和11.94%。從產量情況來看，得益于我國水產養殖技術的不斷提升和養殖規模化的持續推進，雖然我國水產養殖面積逐年下降，但養殖產量并沒有受到影響，依然保持增長趨勢。據資料顯示，2022 年我國水產養殖產品產量達5 630 萬噸，同比增長4.37%[1]。

1.2 水產養殖供應鏈效率低

我國水產品養殖產業鏈集群已經形成，但是業務外包模式仍然具有不確定性。目前水產養殖供應鏈的主導企業仍然沿襲“小而全”、“大而全”的運營模式，主導控制生產、批發、零售、加工等不同環節，供應鏈企業無法發揮核心競爭力，市場范圍無法擴大，經營風險增加，整條供應鏈效率低下。

1.3 缺乏集成化的水產養殖產業鏈物流系統

我國水產養殖企業長期習慣于獨立決策和自營物流[3]，缺乏信息共享的能力、平臺和機制，導致信息流不順暢，信息溝通不及時，往往造成裝卸搬運次數增加、倉儲時間增加、運輸線路迂回，導致水產品鮮度下降、腐損率增加。同時，產業鏈整體信息化和智能化水平較低，產業鏈上各節點企業應用信息系統、互聯網、物聯網等技術的程度不同，大大影響了水產品物流的在途質量、準確性和及時性，造成物流系統效能低，產業鏈綜合成本高。

圖1 2017—2022 年中國水產養殖產品產量及增速情況[2]

2 區塊鏈技術構建水產養殖智慧供應鏈平臺系統原理分析

以區塊鏈為代表的新一代信息技術，結合云計算、大數據、物聯網等技術，為物流行業帶來巨變。區塊鏈技術是區塊鏈運行過程中所涉及的技術總稱。通過對非對稱加密算法、哈希（Hash）算法、數字簽名、時間戳、默克爾樹（Merkle Trees）和P2P（peer to peer）信息傳輸等技術的綜合應用，結合鏈式數據結構，實現數據的分布式存儲、透明、時序、可追溯、防篡改、不可否認，從而基于共識機制構建起去中心化的信任[4]。

2.1 全鏈路數字化建設，提升水產養殖企業效益

水產品要依次經過供應商、生產商、加工制造商、冷鏈物流企業、批發商、零售商等才能到達消費者手中，任何一個環節的紕漏都會導致水產品安全問題的發生，以區塊鏈技術為基礎，通過構建智慧供應鏈管理平臺，全鏈路數字化建設，打造從魚苗養殖、產品加工、物流、銷售一體化項目運營體系，高效統籌管理，水產養殖業給人們生活帶來更加安全健康的水產品。

2.2 建立良好的供應商合作伙伴關系，穩固上游基礎

以區塊鏈技術為基礎的水產養殖智慧供應鏈系統為企業提供全面健康的供應商全生命周期管理機制，自定義供應商準入機制和評估體系，供應鏈智能系統實現供應商全生命周期的電子化管理，保證企業供應商體系有序、透明、高效的地運行，數字化供應鏈管理系統做到供應鏈平臺供應商的可控、可管、可查的目的，保障水產養殖產品安全。

2.3 深化企業應用集成，促進供應鏈平臺融合

以區塊鏈技術為基礎的水產品智慧供應鏈系統能夠構建可視化的水產養殖行業，為供應鏈上下游企業提供一站式的深度價值服務，通過供應鏈系統在所有參與方之間建立透明的供應鏈物流網絡，建立具有數據自動化和業務流程高度可塑的水產管理框架，全面整合內、外部信息資源，促進企業內部信息化建設，進一步加快端到端供應鏈的應用集成，實現水產品智慧供應鏈平臺上下游數據互通、全鏈融合、降低交易與溝通成本，綜合提升企業運營效率與收益。

3 運用區塊鏈技術構建水產養殖智慧供應鏈平臺方案

根據水產養殖供應鏈網絡范圍及參與節點特性，確定智慧供應鏈平臺節點。結合區塊鏈技術的分布式存儲特點，設計各個節點企業信息數據的分布式存儲體系來改進傳統信息存儲過度中心化；采用數字簽名方案應用于加密信息的簽名和簽名驗證來保障數據的完整性，提供身份鑒別和不可否認性；然后根據區塊鏈溯源原理具體化信息的溯源體系解決供應鏈系統溯源難的問題，最后在系統中的關鍵節點設置智能合約簡化交易流程，提高效率。

3.1 確定水產養殖智慧供應鏈平臺橫向節點

水產養殖智慧供應鏈平臺橫向節點包括魚苗培育企業、魚苗養殖企業、魚類加工企業、冷鏈物流企業、經銷商、銀行金融信貸、其他社會節點等，如圖2 所示。

圖2 水產養殖業智慧供應鏈系統節點

3.2 基于區塊鏈的水產養殖業智慧供應鏈縱向系統功能

將水產養殖供應鏈系統縱向劃分為網絡層、核心層、數據層和業務層，每層對應不同功能，依托核心層技術實現數據層包括水產魚苗數據、養殖數據、加工數據、物流數據、銷售數據可共享、可追溯，同時用于支持交易、溯源以及供應鏈節點企業決策。依托這種智慧供應鏈系統體系構架實現“環環相連、魚可追溯”的效果，如圖3 所示。

圖3 水產養殖業智慧供應鏈系統功能架構圖

3.3 區塊鏈分布式賬本技術實現實時信息共享

區塊鏈本質上是一個去中心化的分布式數據庫，賬本信息在多個節點均有備份，數據區塊以鏈的形式在各授權節點上同步復制、實時共享。區塊鏈的分布式賬本數據可以完全公開透明。區塊數據被透明化地公布在區塊鏈上，各節點都可通過公開的網絡接口查詢水產養殖產品魚苗原產地、魚苗養殖、魚苗成長、魚類加工、魚類倉儲運輸、消費者需求等信息，并根據數據產生的先后附上時間戳。通過區塊鏈實時共享數據信息，供應鏈企業根據鏈上信息及自身能力、需求可實現即時對接，形成集約化、一體化的各個環節銜接模式，從而有效減少成本，保障食品質量安全。

3.4 區塊鏈數字簽名技術實現流通透明化

區塊鏈采用數字簽名技術使得供應鏈企業在無第三方擔保情況下實現互信。通過區塊鏈數字簽名技術，可將水產品在整個流通過程中所有環節做數字簽名，特別將魚類生產和物流運輸過程中所有環節做數字簽名，例如魚苗類型、魚苗來源、車輛類型、產品種類、車內溫度等信息儲存在公有鏈上。企業提供公鑰，分銷商及終端消費者則擁有私鑰。通過程序設定，私鑰需滿足公鑰所描述的內容才可對貨物實施驗收，公私鑰交接不成功則拒絕貨物驗收。區塊鏈數字簽名技術下，生產企業、物流企業及分銷商之間實施相互監管，能夠確保供應鏈各環節的操作都符合規范，保障水產品食品安全。

3.5 區塊鏈智能合約技術實現水產可溯源

利用智能合約在水產養殖商、物流企業、冷庫基地之間、分銷商之間建立供應鏈管理平臺，將智能合約部署在節點上從而賦予供應鏈管理平臺具備可編程、可擴展的特性。供應鏈管理平臺開發過程中，還可根據水產養殖、交易、物流數據進行采集、傳輸、格式轉換，最后以直觀形式將相關信息予以呈現。與該數字化平臺中相連接的所有系統節點，都可以通過外部終端設備調用智能合約，進行數據訪問并實施相關操作。區塊鏈智能合約為利益相關方共建供應鏈管理平臺提供了技術支撐，促進供應鏈各環節之間的信息互聯互通，提高效率的同時，也降低產品質量安全問題溯源的難度[5]。

4 總結

基于區塊鏈技術構建水產養殖智慧供應鏈系統，能夠有效實現產業變革，結合區塊鏈技術構架水產養殖業從生物育種、健康養殖、水產品精深加工到銷售再到物流配送到客戶的智慧供應鏈體系，同時融入供應鏈協同管理理念，強化各企業對供應鏈的依賴度，從而實現信息在整個供應鏈中的公開、共享，打破信息壁壘，提升水產養殖產業鏈競爭力。