区块链视角下水产养殖智慧供应链系统构建

罗娟娟（厦门海洋职业技术学院，福建 厦门 361006）

近年来，中国水产养殖经济产出快速增长，已成为中国农业的重要组成部分和农村经济的重要增长点之一。水产养殖产业链包括水产养殖、加工、市场销售渠道，水产养殖品种逐渐向多样化、优质化发展。中国水产养殖产品产量稳步增长，但是水产养殖产品没有统一的品质质量评价标准，而且在冷链物流的管理上也缺乏统一的作业标准。这不仅不利于监管部门的监管，也不利于水产养殖产品的质量分级，加之产品外表辨识度不高，会造成鱼目混珠、滥竽充数的情况，严重危害消费者权益与健康。要促进我国水产养殖发展，以区块链为代表的新一代信息技术，结合云计算、大数据、物联网等技术，能够给水产养殖注入智慧化元素，促使水产养殖向信息化、智能化、现代化转型升级，加快水产养殖产业经济发展。

1 我国水产养殖产业链现状

1.1 我国水产养殖业产量逐年增长

自20 世纪80 年代开始，由于全球捕捞资源受到严重破坏而逐渐减少，世界各国水产品生产逐渐由天然捕捞向人工养殖方向转变。我国较早就确立了海洋捕捞“零增长”、“负增长”的政策，并实施“以养为主”的方针。我国人工养殖水产品的产量（包括淡水养殖、海水养殖）占水产品总产量的比重持续上升。从养殖企业的规模来看，目前绝大多数为分散经营的小型个体私营企业，生产规模小，无法开展集约化生产，规模相对较大的海水养殖企业数量不多。从产量结构分布来看，2022 年我国水产养殖产品产量中，鱼类依旧为占比最大的细分种类，占比达52.36%。其次为贝类和甲壳类，占比分别为28.65%和11.94%。从产量情况来看，得益于我国水产养殖技术的不断提升和养殖规模化的持续推进，虽然我国水产养殖面积逐年下降，但养殖产量并没有受到影响，依然保持增长趋势。据资料显示，2022 年我国水产养殖产品产量达5 630 万吨，同比增长4.37%[1]。

1.2 水产养殖供应链效率低

我国水产品养殖产业链集群已经形成，但是业务外包模式仍然具有不确定性。目前水产养殖供应链的主导企业仍然沿袭“小而全”、“大而全”的运营模式，主导控制生产、批发、零售、加工等不同环节，供应链企业无法发挥核心竞争力，市场范围无法扩大，经营风险增加，整条供应链效率低下。

1.3 缺乏集成化的水产养殖产业链物流系统

我国水产养殖企业长期习惯于独立决策和自营物流[3]，缺乏信息共享的能力、平台和机制，导致信息流不顺畅，信息沟通不及时，往往造成装卸搬运次数增加、仓储时间增加、运输线路迂回，导致水产品鲜度下降、腐损率增加。同时，产业链整体信息化和智能化水平较低，产业链上各节点企业应用信息系统、互联网、物联网等技术的程度不同，大大影响了水产品物流的在途质量、准确性和及时性，造成物流系统效能低，产业链综合成本高。

图1 2017—2022 年中国水产养殖产品产量及增速情况[2]

2 区块链技术构建水产养殖智慧供应链平台系统原理分析

以区块链为代表的新一代信息技术，结合云计算、大数据、物联网等技术，为物流行业带来巨变。区块链技术是区块链运行过程中所涉及的技术总称。通过对非对称加密算法、哈希（Hash）算法、数字签名、时间戳、默克尔树（Merkle Trees）和P2P（peer to peer）信息传输等技术的综合应用，结合链式数据结构，实现数据的分布式存储、透明、时序、可追溯、防篡改、不可否认，从而基于共识机制构建起去中心化的信任[4]。

2.1 全链路数字化建设，提升水产养殖企业效益

水产品要依次经过供应商、生产商、加工制造商、冷链物流企业、批发商、零售商等才能到达消费者手中，任何一个环节的纰漏都会导致水产品安全问题的发生，以区块链技术为基础，通过构建智慧供应链管理平台，全链路数字化建设，打造从鱼苗养殖、产品加工、物流、销售一体化项目运营体系，高效统筹管理，水产养殖业给人们生活带来更加安全健康的水产品。

2.2 建立良好的供应商合作伙伴关系，稳固上游基础

以区块链技术为基础的水产养殖智慧供应链系统为企业提供全面健康的供应商全生命周期管理机制，自定义供应商准入机制和评估体系，供应链智能系统实现供应商全生命周期的电子化管理，保证企业供应商体系有序、透明、高效的地运行，数字化供应链管理系统做到供应链平台供应商的可控、可管、可查的目的，保障水产养殖产品安全。

2.3 深化企业应用集成，促进供应链平台融合

以区块链技术为基础的水产品智慧供应链系统能够构建可视化的水产养殖行业，为供应链上下游企业提供一站式的深度价值服务，通过供应链系统在所有参与方之间建立透明的供应链物流网络，建立具有数据自动化和业务流程高度可塑的水产管理框架，全面整合内、外部信息资源，促进企业内部信息化建设，进一步加快端到端供应链的应用集成，实现水产品智慧供应链平台上下游数据互通、全链融合、降低交易与沟通成本，综合提升企业运营效率与收益。

3 运用区块链技术构建水产养殖智慧供应链平台方案

根据水产养殖供应链网络范围及参与节点特性，确定智慧供应链平台节点。结合区块链技术的分布式存储特点，设计各个节点企业信息数据的分布式存储体系来改进传统信息存储过度中心化；采用数字签名方案应用于加密信息的签名和签名验证来保障数据的完整性，提供身份鉴别和不可否认性；然后根据区块链溯源原理具体化信息的溯源体系解决供应链系统溯源难的问题，最后在系统中的关键节点设置智能合约简化交易流程，提高效率。

3.1 确定水产养殖智慧供应链平台横向节点

水产养殖智慧供应链平台横向节点包括鱼苗培育企业、鱼苗养殖企业、鱼类加工企业、冷链物流企业、经销商、银行金融信贷、其他社会节点等，如图2 所示。

图2 水产养殖业智慧供应链系统节点

3.2 基于区块链的水产养殖业智慧供应链纵向系统功能

将水产养殖供应链系统纵向划分为网络层、核心层、数据层和业务层，每层对应不同功能，依托核心层技术实现数据层包括水产鱼苗数据、养殖数据、加工数据、物流数据、销售数据可共享、可追溯，同时用于支持交易、溯源以及供应链节点企业决策。依托这种智慧供应链系统体系构架实现“环环相连、鱼可追溯”的效果，如图3 所示。

图3 水产养殖业智慧供应链系统功能架构图

3.3 区块链分布式账本技术实现实时信息共享

区块链本质上是一个去中心化的分布式数据库，账本信息在多个节点均有备份，数据区块以链的形式在各授权节点上同步复制、实时共享。区块链的分布式账本数据可以完全公开透明。区块数据被透明化地公布在区块链上，各节点都可通过公开的网络接口查询水产养殖产品鱼苗原产地、鱼苗养殖、鱼苗成长、鱼类加工、鱼类仓储运输、消费者需求等信息，并根据数据产生的先后附上时间戳。通过区块链实时共享数据信息，供应链企业根据链上信息及自身能力、需求可实现即时对接，形成集约化、一体化的各个环节衔接模式，从而有效减少成本，保障食品质量安全。

3.4 区块链数字签名技术实现流通透明化

区块链采用数字签名技术使得供应链企业在无第三方担保情况下实现互信。通过区块链数字签名技术，可将水产品在整个流通过程中所有环节做数字签名，特别将鱼类生产和物流运输过程中所有环节做数字签名，例如鱼苗类型、鱼苗来源、车辆类型、产品种类、车内温度等信息储存在公有链上。企业提供公钥，分销商及终端消费者则拥有私钥。通过程序设定，私钥需满足公钥所描述的内容才可对货物实施验收，公私钥交接不成功则拒绝货物验收。区块链数字签名技术下，生产企业、物流企业及分销商之间实施相互监管，能够确保供应链各环节的操作都符合规范，保障水产品食品安全。

3.5 区块链智能合约技术实现水产可溯源

利用智能合约在水产养殖商、物流企业、冷库基地之间、分销商之间建立供应链管理平台，将智能合约部署在节点上从而赋予供应链管理平台具备可编程、可扩展的特性。供应链管理平台开发过程中，还可根据水产养殖、交易、物流数据进行采集、传输、格式转换，最后以直观形式将相关信息予以呈现。与该数字化平台中相连接的所有系统节点，都可以通过外部终端设备调用智能合约，进行数据访问并实施相关操作。区块链智能合约为利益相关方共建供应链管理平台提供了技术支撑，促进供应链各环节之间的信息互联互通，提高效率的同时，也降低产品质量安全问题溯源的难度[5]。

4 总结

基于区块链技术构建水产养殖智慧供应链系统，能够有效实现产业变革，结合区块链技术构架水产养殖业从生物育种、健康养殖、水产品精深加工到销售再到物流配送到客户的智慧供应链体系，同时融入供应链协同管理理念，强化各企业对供应链的依赖度，从而实现信息在整个供应链中的公开、共享，打破信息壁垒，提升水产养殖产业链竞争力。