基于“区块链+物联网”的食品冷链供应链追溯体系研究

2022-12-06董晨阳

现代食品 2022年14期

◎ 李鹤，董晨阳

(1.河北科技大学，河北石家庄 050018；2.承德市发展和改革委员会，河北承德 067000）

我国居民物质生活水平的不断提升，带动了食品冷链物流需求的快速增加。《中国冷链物流行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》指出，食品冷链需求是我国冷链物流需求的大头，占比行业总需求达90%。2019年我国食品冷链物流需求总量约为2.33亿t，比2018年增长4 439万t，同比增长23.52%，呈现出持续增长的态势[1]。在冷链食品物流市场扩大的同时，食品冷链供应链成为企业的新热点发展迅猛，将有效激发食品冷链行业市场的发展潜力。

自疫情以来，食品冷链行业迎来新的风口期，国内频繁出现冷链食品受病毒污染问题，在整个流通过程中由于管理操作不规范以及质量监管不到位，导致冷链食品易感染。为有效防范疫情通过冷链食品链式传播，《国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》指出，推动追溯链条向食品原料供应环节延伸，实行全供应链可追溯管理[2]。基于此，本文结合区块链和物联网理论思想，提出“区块链+物联网”融合技术的食品冷链供应链追溯体系，实现“事前把关、事中控制、事后追溯”，为我国食品冷链行业探索出新思路。

1 食品冷链供应链研究现状

1.1 国外研究现状

国外研究学者重点研究了冷链技术、追溯系统以及安全风险等方面。CARO等[3]基于以太坊和Hyperledger Sawtooth两种区块链技术，运用IoT传感器设备，实现了“从农场到餐桌”农业食品溯源系统，保证了系统的透明性和审核产品的可追溯性。YANG等[4]采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和风险优先数方法（Risk Priority Number，RPN）评估生鲜食品冷链物流的安全风险，识别生鲜食品冷链中的关键风险因素和最薄弱环节，进而提高冷链系统的绩效。PERDANA[5]认为，农产品物流需要信息技术作为支撑，以印尼的贾卡纳市农产品物流为研究对象，建立了有针对性的农产品物流信息系统，结果表明该系统具有重要作用。

1.2 国内研究现状

在国内食品冷链供应链的研究上，国内专家学者从不同角度进行了深入研究。李莎[6]从内部风险方面对冷链供应链作出剖析，阐述了冷链供应链内部存在风险的问题，进而提出了审计治理策略以化解内部风险和提升运行效能。沈玉燕等[7]从风险管理方面入手，对生鲜冷链供应链进行风险识别和分类，基于德尔菲评估方法和OWA算子赋值权重方法构建生鲜冷链供应链风险Logistic扩散收敛模型。李学工等[8]从供应链协同入手，基于层次分析法和序参量法构建应急冷链供应链协同化评价模型，有效规避冷链供应链重大突发事件带来的不利影响，实现其安全、高效运转。倪卫红等[9]从传统的医药冷链供应链入手，阐述了传统的医药冷链供应链存在的供应链运作风险高、基础设施薄弱、专业人才短缺、信息化水平低等主要问题。基于此，结合区块链理论思想，构建医用防疫应急物资冷链供应链体系，并提出了供应链协同运作机制，最大限度地满足重大突发情况下的防控救治，不断完善医药冷链供应链体系建设。陈艳等[10]通过对我国水产品冷链的物流与供应链管理痛点分析，总结出了流通环节中存在的问题。基于此，从三大主体的功能需求着手，充分利用物联网技术，提出了水产品冷链供应链集成体系，对其体系的运行机制进行分析。朱仕兄[11]通过对生鲜农产品冷链物流发展现状分析，总结出了流通环节中存在的问题。基于此，研究构建生鲜农产品冷链供应链系统，并提出了生鲜农产品冷链供应链一体化模式。岳悦[12]从供应链节点角度入手，通过运用SCOR模型对生产企业各流程进行定义，结合层次分析方法，识别出风险来源与因素以及各流程的风险评估，提出风险控制对策。

综上所述，对于冷链供应链的研究，国内外专家学者从风险防控、冷链技术、物流策略、协同评价等方面进行探讨，极少研究食品冷链供应链，而利用区块链和物联网二者结合技术，促进食品冷链供应链追溯体系发展的系统研究更是凤毛麟角。基于上述研究，本文立足于食品冷链供应链，运用区块链和物联网理论技术，设计食品冷链供应链追溯体系架构，打破整个供应链节点的数据壁垒，真正做到“事前把关、事中控制、事后追溯”，实现从田间到餐桌的全生命周期食品冷链安全保障，对食品冷链行业的应用方面作出有益探索。

2 食品冷链供应链追溯体系痛点分析

2.1 经营主体不明确

食品冷链供应链从原料供应地到终端消费者要经过很多环节，其各环节复杂且存在很多不确定因素，一旦出现食品安全隐患，政府监管部门难以追溯到责任主体。此外，供应链上下游的参与主体各自记账，各节点的数据独立存储，在某个关键环节极易出现篡改、漏填等现象，致使产品流向不明，使得数据安全性得不到很好的保障。

2.2 数据标准化缺失

参与主体缺乏有效的沟通协调，各省市对于追溯体系的数据规范、描述内容等都不尽相同，存在数据重合、数据冗杂、数据不统一等问题，从而导致各系统之间不兼容，难以实现数据资源公开透明。

2.3 各环节信息不通畅

相关部门未建立统一的食品冷链供应链追溯管理交互平台，没有统一的标准和追踪系统，极易引发信息不对称，导致“断链”现象，使得冷链食品的在途质量无法得到有效追踪。

3 “区块链+物联网”运用在食品冷链供应链追溯的优势

（1）数据采集层面，充分发挥物联网技术优势。物联网技术的运用，能够有效采集食品冷链供应链整个过程的实时数据。同时，采用物联网技术，实时上传整个食品冷链供应链中产生的流动数据。所有采集的数据直接汇入区块链数据库，保障数据真实可靠，避免人为操作的可能性。

（2）数据传输层面，区块链弥补物联网技术的弊端。区块链具有分布式分类账，接收链上的实时信息，提高了链条上产生数据的透明度，实现了信息共享，保障数据安全，在数据交易、传输等各环节信息不可篡改，增加了信用背书。

（3）数据应用层面，物联网接入区块链数据。消费者通过安全扫码等技术接入系统，即可查询所有存储在区块链上的企业和商品的溯源信息。

4 “区块链+物联网”食品冷链供应链追溯体系构建

食品冷链供应链是食品冷链运作过程中的一种组织形态，涉及食品冷链纵向产业链的上游与下游，涉及商流、物流、信息流、资金流。为此，充分利用物联网技术手段，结合区块链技术理论，建立溯源管理、数据接入服务、身份鉴定、外接管理服务等功能模块，实现整个供应链覆盖。其架构体系分为5层，划分为物理层、数据层、服务层、应用层和用户层，如图1所示。

（1）物理层是信息采集的底层基础，充分利用物联网技术（冷链监控设备、温控设备、定位设备），对冷链食品的相关数据上链，确保原始数据的准确与完整。

（2）数据层是信息处理的核心部分，冷链食品从源头供应信息、出入库信息、检测信息等全过程数据上链，数据经过多渠道采集后进行机构签名验证，形成加密秘钥分布式存储在区块链，按照时间顺序生成唯一的数字签名。此外，区块链技术凭借其独特的加密技术特点（非对称加密、哈希算法），保障数据真实准确。

（3）服务层是封装业务逻辑的管理部分，系统根据功能及用户角色划分多个子系统，供不同人员使用。同时预留多种接口，可与各种外部接口进行对接及数据交换。

（4）应用层主要负责用户与应用程序或应用程序与应用程序之间的通信。冷链供应链各节点支持基于一物一码的多种营销互动活动方式，根据不同的商业场景定制，将溯源系统与传统营销渠道、现代网络精准营销相结合，上传和维护冷链食品数据，实现链上的历史溯源数据实时查询、监测、发布。

（5）用户层集成多种应用场景，支持App、小程序、大屏和PC等设备的接入，为供应链端到端提供操作和可视化界面，实现从普通消费品到高端商品各个层次的产品溯源保障。