区块链技术在生鲜电商溯源系统中的应用研究

陈艳 张涵鑫

摘要：当前生鲜电商供应链溯源体系主要存在溯源信息不完善、易被篡改且不透明等问题，而区块链技术可以为生鲜电商供应链提供去中心化、可信任、高效溯源的技术环境。因此，文章将区块链技术引入生鲜电商溯源系统，明确溯源系统的参与主体和各阶段的溯源信息，构建基于区块链架构的生鲜电商质量溯源系统层次模型，以及完整的数据流程和溯源全过程，有效解决目前生鲜电商供应链溯源的痛点问题，提高其追溯效率。

关键词：区块链;生鲜电商;溯源;食品安全

一、引言

目前中国生鲜电商市场处于高速发展期，传统生鲜产业在消费升级的背景和新零售的定义下出现多业态并存，“盒马鲜生”、“超级物种”、“京东7fresh”等生鲜电商品牌相竞诞生。随着人们消费观念的转变升级，优良的生鲜质量已经成为消费者的首要需求。然而，目前我国生鲜电商产品依然存在很大的安全隐患，难以保障其溯源信息的完整性、真实性。如 2018 年11月，盒马鲜生上海店被检举称有工作人员肆意更换胡萝卜的日期标签;2019年8月京东7fresh北京店和重庆店的扇贝均检测出重金属镉超标，京东平台没有正面回应这一质检问题，反而让其直接追责供应商;2020年9月青岛港大港公司两名装卸进口冷冻海鲜的工人被确诊为新型冠状病毒无症状感染者，由此采集所涉及的封存进口冷链产品和环境样本进行核酸检测，共检出阳性样本51份，这都暴露了当前我国生鲜电商供应链质量溯源的短板，即商品数据易被篡改、供应链信息不透明、追责对象难以确定等。除此之外，当前生鲜电商的产品溯源还存在溯源信息不完整、运行效率低下以及信息的私密性无法得到保障等痛点问题。一旦产品质量出现问题，企业将不得不召回部分商品，以致企业增加成本负担，同时也损害了企业声誉，失去消费者信任。因此，电商生鲜品牌建立高效可靠的生鲜质量溯源体系，不仅有助于实现供应链中企业间的责任快速追究，降低维护成本，还有利于促进行业整体提高生鲜产品标准和质量，从而重塑消费者信心。

2019年10月24日，习近平总书记在中央政治局第十八次集体学习时强调，要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，加快推动区块链技术和产业创新发展，可见区块链技术的发展应用在国家层面上已经成为未来重点研究的趋势之一。如今，区块链技术被认为是最有效应对供应链缺陷的解决方案，“区块链+电商生鲜”模式可以弥补电商生鲜在溯源问题上的痛点，帮助行业建立有效可靠的溯源体系。近年来，不少学者对于生鲜食品的溯源模式提出改进对策。周朝晖等人以生鲜猪肉产品为对象，设计了基于RFID的全程可追溯系统。赵敏等人基于互联网提出了C2C、B2B、B2C 三种生鲜农产品流通模式。随着区块链技术的不断发展，越来越多的学者将区块链技术应用于食品溯源体系的构建。赵磊等人重构以多主体用户需求为导向的追溯信息链，并结合区块链原理给出理论框架模型。李明佳等人在分析溯源体系层次的基础上，构建了基于区块链技术的食品质量安全溯源体系。曾小青等人在分析了目前食品追溯系统的缺陷后，采用联盟链模式和超级账本区块链开发平台，完善了食品安全追溯系统。柳祺祺、夏春萍分析了将区块链应用于追溯系统的可行性，构建了基于Fabric的农产品安全追溯体系。TIAN等人基于区块链技术和RFID构建了可实时生成电子履历的农产品溯源系统。也有部分学者提出将区块链技术应用于生鲜电商行业，如王宇鹏提出了将区块链技术应用于生鲜电商行业以提高其服务品质的设想。

通过梳理文献发现，学者们更多地从传统生鲜供应链模式角度，研究设计生鲜追溯系统，或在传统生鲜溯源基础上加入区块链技术的研究，而对于“区块链+生鲜电商”模式下的溯源体系探讨较少。因此本文从分析生鲜电商供应链模式现有缺陷出发，结合区块链技术特点，设计构建基于区块链的生鲜电商溯源体系，以期实现生鲜电商食品的来源可追溯、去向可查证、责任可追究，保证消费者的食品安全。

二、生鲜电商的发展现状及溯源系统的缺陷

（一）生鲜电商的发展现状

随着人民平均消费水平的整体提升以及消费观念的转变，生鲜电商的数量和交易规模都呈爆发式增长，根据图1所示，生鲜电商行业市场交易规模从2014年的275亿增长到2019年的2796.2亿，增幅约为10倍。从纵向发展来看，根据图2，我国生鲜电商的渗透率从2015年至今已提高了1.5%以上。此外2020上半年受新冠肺炎疫情的影响，消费者对于生鲜到家的需求急速增长，进一步促进了生鲜电商的发展和市場的扩大。

生鲜电商行业除了市场规模扩大以及渗透率不断提高以外，其商业模式也在不断创新发展。从传统的生鲜电商模式到如今的前置仓、店仓一体化、拼团配送、门店自提等，多种商业模式并存，竞争日渐激烈。但由于生鲜商品的易腐性以及运输的复杂性等问题，目前尚未出现成熟稳定的盈利方式，各商家在面临竞争挑战的同时，也拥有无限的潜力和可能。

（二）生鲜电商溯源系统的缺陷

1. 生鲜电商供应链的特点

区别于传统生鲜供应链的线下分销和直销模式，生鲜电商采用“线上+线下”的经营模式，本文以店仓一体化经营模式为例，来说明生鲜电商的供应链特点：

（1）采购。生鲜电商抛弃了过去传统生鲜零售商从批发商进货的模式，采用源头采购供应模式，包括原产地直采和本地化直采。

（2）店仓一体化。其门店既是前置的物流中心，也是与顾客进行直接互动、交易的一线场地，为顾客提供销售、食品加工等服务。

（3）智能订货库存分配。订单采用线上结算的方式，其数据在后台进行演算，不断的迭代优化，达成智能的库存分配。在门店获取实时库存和销售数据后，加强与供应商的交流，做到降低库存的同时能及时补货。其供应链模式如图 3 所示。

2. 当前生鲜电商溯源系统的缺陷

（1）溯源信息有待完善。目前多数生鲜电商的产品溯源信息仅包括采摘时间、预冷包装、出厂检测、供货时间、运输车辆等，仍处于低层次阶段。而真正具有价值和信服力的追溯信息还应包括产地环境、加工过程以及各参与方基本资料等高层次信息。

（2）第三方支付缺少监管。目前生鲜电商的追溯体系以电商平台作为核心企业，支付环节大多依赖第三方平台，如淘宝、京东、苏宁易购等。第三方平台处于中间地位，支付货款流经第三方平台，买家确认收货后，卖家才能收到货款，影响了卖家的资金周转速度，在一定程度上提高了交易双方的成本。此外，由于缺少第三方监管，还可能出现由于电商平台企业内部管理疏忽或人员失职而造成数据丢失甚至被篡改的情况，一旦产品出现质量问题也难以准确追溯到某个具体环节。

（3）信息不透明且企业内部隐私安全难保障。产品从生产至消费者手中所流经的环节众多，每个环节都需要各个企业分别进行信息记录，可能出现个别企业为了盈利而隐瞒或填写虚假信息的情况，信息易被非法篡改。信息不对称将影响供应链的实际运作效率，从而对供应链整体利益造成巨大威胁。且由于每个企业使用的信息技术不同，可能造成所收集的数据结构不同，难以统一。此外，部分关联信息可能是个人或节点企业的重要隐私，包括个人账户、支付信息、订单和售后服务等，无法保障其个人不被查看或盗取，也进一步限制了信息的共享。

三、区块链技术应用于生鲜电商溯源系统的可行性

区块链作为一种新型综合技术，至今已发展到了 3.0 时代，即可编程社会，强调将区块链技术应用渗入到社会生活更多方面。将区块链技术加入供应链管理，至少可以详细说明五个关键的产品维度：性质（它是什么）、质量（它是怎样的）、数量（它有多少）、位置（它在哪里）和所有权（谁拥有它），其分布式记账、时间戳、智能合约等技术，为完善当前生鲜电商溯源系统的不足提供了新的思路。

（一）区块链技术的特点

1. 去中心化

区块链作为一种创新型分布式记账技术，没有哪一方为中心管制主体，交易数据由分布在不同地方的多主体共同记录，且每个节点所拥有的记录都是完整账目，以保证每个节点地位平等，且任何节点数据的损坏或丢失都不会影响整个系统的运行。

2. 共识信任

整个系统的运行规则是由参与各方共同协商制定的，参与者的基本资料和交易信息公开和透明，以保证其信誉可靠，所有交易内容开放，各个参与者之间无法隐瞒或欺骗交易信息，因此实现信任交易的成本较低。新型信用形成机制是区块链技术应用中最大的颠覆性。

3. 隐私保护

区块链中的非对称加密技术可保证用户的私人信息是高度保密的，使未经授权者只能访问到可见数据，但无法对其进行修改。因此虽然存储在区块链上的交易数据都是公开共享的，但各主体的隐私信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才可访问，能够保证个人隐私与数据安全。

4. 可靠数据库

区块链上每个节点都必须在区块头中加盖时间戳，作为区块数据的存在性证明，每次数据的更改或添加都会形成记录，从而使数据库不可伪造不可篡改，实现高效率低成本的问题溯源和责任追究。

（二）区块链应用于溯源系统的可行性分析

1. 保障数据的真实性

区块链“去中心化”的特点，要求生鲜电商供应链中多方共同参与管理，溯源系统中各类节点地位平等，整个系统的成功运转是每个节点共同维护的结果。相对于传统溯源系统普遍使用的中心数据库，这种分布式记录的方式更有助于打破信息孤岛，保护数据的完整性、稳定性和安全性。此外，區块链技术中的时间戳具有不可篡改性，数据只可新增不可修改，保障了生鲜食品从源头到消费者口中的质量安全。保障数据的真实性既可以提高参与记录数据的节点的积极性，提高每个节点的自我监管意识，还有利于树立良好的企业形象，赢得消费者信任。

2. 区块链的智能合约可实现溯源系统的自动追责

区块链溯源系统中的智能合约是在交易前，参与各方共同协商定制，一旦交易事项满足智能合约的预定条件，系统将自动执行预定的程序，完成订单支付实现奖惩评定，执行后的结果上链不可更改。若生鲜食品出现问题，可根据智能合约自动判定问题节点，实现精准追责。这就避免了在传统模式中存在不信任的风险以及时间成本的消耗，区块链中的智能合约可使受复杂条件限制的价值转移成为可能。因此可见基于区块链的智能合约能避免许多不可控因素的扰乱，同时也具有成本效率优势。

3. 非对称加密技术保护个人隐私安全

当供应链中的参与节点通过第三方认证机构的授权后，将通过获得公开的公钥和私有的私钥两个密码来进行加密和解密，只允许特定的个人或组织访问隐私信息，这就避免了生鲜电商供应链中各个企业或用户的隐私被公开或盗取。

四、基于区块链的生鲜电商追溯体系功能分析及构建

（一）追溯体系的核心节点及溯源流程

1. 明确追溯体系中的主体

生鲜电商区块链追溯体系中的主体可分为监管主体和参与主体。在供应链外部的消费者和第三方监管（包括政府、媒体、行业协会等）为主要的监管主体，对于实现生鲜食品质量追溯具有重要意义，而在区块链溯源体系中，激励机制和犯错的风险将督促企业自身进行自我监督管理，从而将提高行业整体的素质和规范意识。各个主体相互合作相互制约，可以保证追溯系统的双向健康运行，因此追溯体系中的各方都是监管主体。而参与主体为在追溯系统中的分布数据库上发布信息的各个主体，即生鲜电商供应链中的供应商、加工质检中心、门店及物流方。

2. 明确溯源流程各阶段的上链信息

生鲜电商的商品流向可分为四个阶段：生产阶段、加工阶段、流通阶段以及零售阶段。各个阶段分别有其对应的责任主体，各主体按照时间顺序分别在产品区块上输入相应阶段的数据，其溯源信息链流程如图4。

在生鲜物流供应链中，“最先一公里”是整个体系中的基础部分，目前前端建设主要致力于推动农产品从生产地就拥有商品化产品的属性，因此需要在产品的生产阶段就上链一系列相关信息。本文以生鲜产品中的水果为例，列举其各个阶段分别需要上链的信息。

生產阶段的信息包括产品信息（水果品种、名称、数量）、生产信息（种植方法、日期、使用农药情况、生产地及环境）、生产者信息（名称、经营历史、联系方式）及交易信息（交易地点、时间及数量）。

加工阶段的信息包括产品质检报告、加工信息（水果加工单位、批次、包装方式及添加剂信息）、加工过程记录（班组号、加工时间及加工设备）及交易信息（交易地点、时间及数量）。

流通阶段的信息包括运输信息（货物编号、运输方式、储运条件、存储温度、货车信息、货车实时地理位置、货物数量及运输时长）、物流方信息（物流商名称、联系方式）、交易信息（交易地点、时间及数量）。

零售阶段的信息包括订单信息（顾客基本资料、购买商品、购买数量、配送距离及下单时间）、库存信息（库存数量、剩余空间、存储方式、存储设备及存储地点和时长）及评价反馈信息（产品等级评价、文字图片描述）。

（二）基于区块链技术构建生鲜电商溯源体系层次模型

基于区块链技术的层次架构（数据层、网络层、共识层、合约层、应用层）构建生鲜电商溯源体系层次框架，如图5。其中，底层数据来源于溯源系统中各个参与主体的信息输入，数据层用来采集各个主体的交易或反馈信息;网络层是系统架构的核心层，有维护记录、数据读取和节点授权等功能;共识层引入相关共识机制，生鲜电商供应链上的各个参与主体和第三方监管机构作为成员节点加入区块链溯源系统;合约层将各主体共同参与制定的协议、食用农产品市场销售质量安全管理监督办法、ISO22005标准以智能合约的形式嵌入在区块链中，满足条件便自动执行。应用层作为生鲜电商产品溯源系统访问门户为消费者或其他企业提供信息查询、质量追溯、服务反馈等功能。

（三）生鲜电商区块链溯源系统运行流程

根据上述生鲜电商溯源体系层次及对生鲜电商溯源系统的功能分析，可建立生鲜电商产品质量溯源系统运行流程如图 6 所示：

1. 权限分配

溯源体系中的第三方认证机构主要职能是为其他参与节点认证资格、提供登录账号和密钥。所有参与主体在注册时需要填写其基本资料信息，包括企业（或个人）职能、联系方式、交易内容及资格认证等。参与者在通过第三方机构的资格审核后，将会获得一个公钥和私钥，其私钥是验证身份信息的关键。这一资格认证、权限分配的过程需要权威性的组织机构来承担，一般来说该机构为政府部门或行业权威监管机构。

2. 信息录入

供应商、加工质检中心、物流方、零售门店通过第三方认证，获得相关权限后，可在对应的溯源区块上链上各自的信息，并且可以随时下载对应的反馈信息，以进行产品或服务优化。

3. 智能合约处理

向系统中输入各方达成共识的合约标准后，区块链中的智能合约能够将文本的合同转换为程序化的协议，使其能够实现自动执行，从而提高交易过程的效率，减少人为毁约或意外的发生。一方面，当生鲜产品出现质量问题时，通过链上所记录的信息定位问题，界定责任，上传界定结果触发智能合约条件，系统自动执行预定规则，实现制裁;另一方面，当产品不存在问题顺利交易后，通过所录入的信息触发关于利益分配的合约，自动为各主体分配相应的收益。

4. 信息追溯

此环节主要角色是消费者和第三方监管机构，当消费者购买产品时，可以通过扫描生鲜电商提供的产品二维码或条形码查看食品生产流通全过程和食品质量检测证明。第三方监管机构在进行产品抽查质检或问题追溯时，也可以通过扫描二维码或条形码获取产品的完整信息，以高效取得质检结果或追究责任主体，减少资源和人力的浪费，节约时间及成本。

五、结语

文章从生鲜电商食品的具体应用场景出发，分析生鲜电商行业溯源系统的发展现状，指出其现有问题为溯源信息不完善、信息易被篡改且不透明、缺少高效监管等。据此结合区块链技术不可篡改、智能合约、开放透明以及隐私保护等特点与优势，重构生鲜电商溯源体系，构建了完整的数据流程及溯源全过程，实现生鲜电商溯源体系防篡改、数据共享、低成本追溯、责任主体明确等功能，有效地破解了当前生鲜电商供应链的溯源低效问题。文章为区块链应用于生鲜电商溯源体系提供了可行方案，但未开展建设成本及效率研究，后续还可就平台的现实应用进行后效评价研究。目前区块链技术的应用仍处于起步阶段，未来区块链的发展不仅需要政府制定并落实相应的扶持政策，还需要生鲜电商供应链所有节点企业提高供应链优化意识，加强各参与主体间的协调合作，构建基于区块链技术的可持续生鲜电商供应链生态圈，提升生鲜电商供应链的运营效率和可持续竞争力。

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*基金项目：国家社会科学基金重大项目（编号：14ZDA040）;山东省社会科学规划研究项目（编号：16CGLJ07）。

（作者单位：青岛理工大学管理工程学院。张涵鑫为通讯作者）