基于区块链的冷链物流技术支持

贾 嘉，王晓歌，部峪佼

（山东外贸职业学院，山东 青岛 266000）

1 引言

从经济发展的角度来看，收入水平的提高改变了人们的饮食习惯，尤其是对新鲜水果和高价值生鲜食品的需求不断增长，对冷链物流的要求也越来越高。冷链物流是一项依靠物理手段来确保供应链上的适当温度条件的综合管理活动。其区别于一般物流供应链的主要特点是温控要求高，只要出现一个物流节点的温控失败就会导致整个链条的运作失败，一个点的失控会以产品的质量损失和安全性丧失为代价，并且损失不可逆转。因此，在冷链管理中需要高端的技术支持，区块链技术已成为冷链物流管理技术支持中的关键竞争要素。

区块链是通过密码学将被称为块的一个不断增长的记录列表连接起来。每个块包含前一块的加密散列、时间戳和事务数据（通常表示为Merkle 树）。根据设计，区块链能够抵抗数据的修改，是一个开放的、分布式的分类账，能够以可验证的方式有效地记录，其特点是去中心化、信息公开透明，让更多的单一个体可以参与到数据库的记录。

区块链将和已经比较成熟的大数据、云计算，以及在物流行业广泛应用的物联网及人工智能连接在一起，创造新的物流生态构建的可能性，成为未来引领物流行业创新的新的技术变革要素。区块链将创新冷链物流技术，使冷链管理实现尽可能地降低温度失控可能带来的产品风险和浪费，保护产品的安全，降低冷链物流的成本，最重要的是保护消费者的利益。

2 基于区块链的冷链物流的技术支持

在复杂的冷链体系中，区块链技术主要可以解决信息安全和高效率沟通问题，还可以为适合冷链的食品行业构建从生产、运输、仓储再到配送、销售的全环节产品追溯体系。

2.1 借助区块链应对牛鞭效应

“牛鞭效应”（Bullwhip Effect）是困扰供应链运作的一大难题。其主要表现为：当供应链由诸多的主体和环节组成的时候，订货量的不稳定性从下游（最终顾客处）到上游（初级供应商处）逐渐变大。例如，下游订单的波动幅度为正负10%，但是到达最上游处订单的波动幅度有可能被放大为正负50%。牛鞭效应有很多成因，其中最关键的原因是信息的不对称和由于信息传递的延迟和配送的必要时间造成的提前期过长。各级供应商无法获知全局的信息，只能根据相邻一级客户的订单变化作出需求预测，如果每一级都因为对所掌握信息的不自信额外的加上10%的安全库存，订货量的波动就会随着供应链逆向逐层放大。

借助区块链上存储的供应链订货信息，可以确保所有节点存储的数据信息都是完全相同的，信息不对称可以得到解决，因为掌握全供应链的实时信息，就不必再加上过多的安全库存。这样可以有效地降低各级供应链主体的库存水平，从而减少企业资金机会成本，也可以降低由于库存时间过长造成的货物损毁风险和货物贬值风险。尤其对于货架期相对较短的冷链产品而言，降低库存就意味着提高产品的质量和顾客满意度。

在区块链作为信息存储技术之前，EDI已经在供应链管理领域被广泛应用。EDI 是指电子数据交换（Electronic Data Interchange，EDI），是针对采购订单、发货单、发票和收货单等业务文档的计算机交换标准。电子化数据处理相比原始纸质单据的处理速度和准确率都有所提高。区块链技术下的信息交换则比EDI技术下更加快速和准确，处理订单所需的时间将大大缩短，从而缩短信息交付周期。

直接换装（Cross docking）是在物流中的一种做法，即从进厂半拖车卡车或铁路车辆上卸下产品，并将这些材料直接装载到出站卡车、拖车或轨道车上，中间几乎没有储存。这样的流程设计可以缩短订单提前期，直接换装的实施可以大大降低在途库存规模。但是实现直接换装的前提是在进站车辆到达之前就预先安排好出站配送的车辆和线路，而这又需要以预知下一流程的订单为前提。区块链技术可以帮助供应链企业提前做好需求预测和订单信息的传递，在信息透明和共享的前提下实现配送过程中的直接换装，从而降低在途库存，缩短订单提前期。

2.2 区块链驱动实现供应链上的战略合作伙伴关系

供应商管理库存（VMI，Vendor-managed inventory）是一系列业务模型，指产品的买方向该产品的供应商提供相关信息，供应商负责维护商定的材料库存，并完成买方的消费地点或仓储地点的补货。VMI 是一种优化仓储管理的方法，但在实践中还存在诸多的障碍，其中最主要的是必要的所涉业务合作伙伴之间的信任需求和如何分享准确的核心业务数据。

VMI 的实施需要在双方互信的基础上充分的共享数据，并通过科学的预测降低不确定性。销售点（POS）或购买点（POP）是完成零售交易的时间和地点，顾客向零售商付款以换取货物或提供服务的时点信息是VMI中供应商需要的关键信息。在基于区块链的VMI 系统中，所有生成的数据或相关数据参考资料位于分散和可验证的区块链平台，在去中心化的互信机制下确保信息的可靠性和透明度。

区块链技术提供的智能合约功能可以包含VMI结算的代码，自动执行合约规则，确保交易快速、公正执行，降低合约执行的交易成本，且增强VMI模式下合作伙伴间的互信，将企业信用提升为去除人为可控的技术信用。

2.3 基于区块链实现冷链物流的温度监控

实施冷链管理需要在整个分销过程中持续监控产品温度，并制定适当的纠正措施计划。射频识别（RFID）是指使用无线电波无线传输物体的唯一序列号的系统，属于自动识别技术。RFID 具有高速运动目标识别、多目标识别和非接触识别的特点；RFID的设计是为了使读卡器能够捕获标签上的数据并将其传输到计算机系统。例如：可以将记录温度数据的RFID 标签安装在卡车驾驶室、仓库和货场、港口设施、火车、船舶甲板上，当货物处于存储静止状态，或者运输流动状态时通过GPS定期向数据中心服务器和监测站传输温度实时数据。基于区块链的分类账式数据存储技术和不可篡改的数据传输设计，保证了标签RFID及时将数据传输到区块链上，并持续更新记录温度数据，向冷链上所有被赋权的关系方提供具有准确的时间、易于区分责任的信息，使冷链在运行中能够快速查询和掌控温度条件。

2.4 区块链助力物联网设备集成

应用区块链可以安全地记录每个产品流通中每个物流节点的存储温度，将区块链技术与物联网设备集成是实现这一点的最佳方法。扫描托盘和捕获信息的手持移动设备、记录实时数据的温度和湿度传感器等物联网设备可以跟踪每件物品的温度，可以帮助参与者知道哪些产品已经暴露在危险的温度环境下。但目前物联网设备集成的最大挑战是数据的隐私性和数据存储的安全性。运用区块链技术对物联网行业进行改造，并不是彻底重构原来的物联网行业，而且像融合大数据、云计算一样，运用区块链技术解决数据安全隐私保护问题，并探索基于智能合约的新商业模式。

2.5 区块链可实现冷链产品的实时全程可追溯

当食品或药品因温度控制不当而变得不安全时，延时的信息追溯方法意味着企业有时需要几周时间才能逆向查找到问题产生的根源，甚至更糟糕的是完全无法确定问题产生的原因及主体责任。无法确认事故的责任方，或者无法确认问题产品或批次，会使供应链上的所有企业和项目都受到影响。涉及食品批发供应和进口的所有企业甚至会被要求召回某一时间段的全部产品，成本则由全部供应链企业买单。因此，冷链产品供应链需要实时全程可追溯的物流信息技术，通过记录在案的标识来验证产品生产的历史和物流的位置。区块链技术实现了供应链记录的数字化，每一种进入冷链的食品或药品都可以在进入冷链时就分配到一个密码唯一的标识符，这种独特的、加持密码的代码可以输入共享数据分类账，所有的参与者，从原材料供应商、制造商到分销商、零售商，乃至最终的消费者，都可将他们的操作或跟踪数据贡献给一个供应链内共享的分类账，最终形成包含完整物流流程的带有时间戳的数据库。任何参与者都可以访问分类帐，但不能更改记录的数据，在保障数据真实不可篡改的前提下实现数据的公开、透明、可追溯。这种端到端的透明性和可追溯性将简化整个物流、信息流和商流。任何导致不安全食物或药物的温度问题都可以被迅速发现，并在短时间内解决。应对问题的反应时间可以最小化，可使食品和药品冷链物流安全性整体得到极大的改善。

虽然区块链的技术已经引起了诸多行业的重视，但是目前的情况是绝大部分企业仍然可以使用常规数据库解决应用需求，像Oracle 和MySQL 这样的产品背后有几十年的开发运行经验，包含目前最彻底的测试、调试和优化的代码。区块链的技术并不能在短时期内彻底颠覆传统数据存储和传输技术，在了解区块链、应用区块链的大潮中，也需要更清楚地了解区块链在企业中真正增加价值的地方，并要在企业具备适宜开展区块链+业务的前提下再开发区块链项目。区块链与原有冷链技术的融合也需要更多的技术深耕，在硬件、标准兼容、数据存储及分析和行业应用场景等方面做好基础性技术储备，为未来的大规模技术融合爆发和新商业模式涌现做好准备。