區塊鏈在食品供應鏈中的應用

 區塊鏈技術(shù)

 BlockChain 

What is blockchain?

一，區塊鏈是什么？

    區塊鏈相當于一個(gè)去中心化的數據庫，它是由一串數據塊組成的，每一個(gè)數據塊都包含了一次比特幣網(wǎng)絡(luò )交易的信息，而這些都是用于驗證其信息的有效性和生成下一個(gè)區塊的。

    廣義上：區塊鏈是一種分布式基礎架構與計算方式，是用于保證數據傳輸和訪(fǎng)問(wèn)安全的。

    狹義上：區塊鏈是一種按照時(shí)間順序來(lái)將數據區塊以順序相連接的方式組合成的一種鏈式數據結構，并以密碼學(xué)的方式來(lái)保證不可篡改和不可偽造的分布式賬本。

    區塊鏈技術(shù)的主要特點(diǎn)有以下三點(diǎn)：

1.去中心化：沒(méi)有第三方中介，一切都由程序來(lái)完成；

2.安全性：主要體現在分布式結構，即使一個(gè)節點(diǎn)被攻擊或宕機也不會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )的運行。只有成本極高的“51%攻擊”才能威脅整個(gè)網(wǎng)絡(luò )。

3.去信任：一切社會(huì )行為都要建立在”信任“的基礎上，這也是區塊鏈解決的最根本的問(wèn)題。

Food supply chain pain points

二，食品供應鏈痛點(diǎn)

食品供應鏈主體眾多

    從食品的初級生產(chǎn)者到消費者各環(huán)節的經(jīng)濟利益主體所組成的整體，是網(wǎng)狀結構而非線(xiàn)性。據世界衛生組織統計，每年全球有 40 多萬(wàn)人死于受污染的食物，全球每年有約 10%的人口因為食品安全問(wèn)題罹患疾病，而現實(shí)中由于缺乏有效的食品數據存儲和追溯能力，導致準確及時(shí)發(fā)現和控制食源性疾病的傳播蔓延十分困難。

    食品安全問(wèn)題是貫穿于食品供應鏈上每一個(gè)環(huán)節的重要問(wèn)題。食品供應鏈上的食品從生產(chǎn)加工，到儲存運輸，直到最后到達消費者的手中，生產(chǎn)環(huán)節眾多，責任主體難以認定，這些都導致了食品供應鏈溯源難的問(wèn)題。

    如果有更好的可追溯手段在第一時(shí)間找出問(wèn)題食品的來(lái)源，并能確定為特定農場(chǎng)或養殖場(chǎng)，這樣只需要丟棄較少數量有問(wèn)題的食品，這就既能避免更大的損失，也有助于消除社會(huì )的恐慌，而且還能使很多無(wú)辜的制造商和產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)聯(lián)方免受傷害。區塊鏈的應用可以加強食品追蹤、可追溯性和安全性的合作，提升食品供應鏈的透明度，進(jìn)一步保障消費者飲食安全。

Typical case

三，區塊鏈的典型應用案例

summary

     區塊鏈在沃爾瑪食品中的應用體現在沃爾瑪與 IBM 聯(lián)合宣布了兩項概念驗證（POC）——區塊鏈技術(shù)提供了一種“從農場(chǎng)到餐桌” 對食品進(jìn)行溯源和真實(shí)性驗證的快速、準確、可行的解決方案。這兩項概念驗證關(guān)注了區塊鏈解決方案中的兩個(gè)核心要素：溯源與真實(shí)性。

（一）豬肉追蹤

   1. 傳統豬肉供應鏈

    在傳統條件下，一頭生豬從養殖場(chǎng)到加工廠(chǎng)，再到儲運中心再到零售門(mén)店，一系列流程中存在著(zhù)大量可能的數據風(fēng)險，包括因篡改、誤傳和串標等引起的不可控因素，毒物、害蟲(chóng)、細菌病毒引起的污染以及溫度、濕度和有效期等引起的腐敗變質(zhì)等，均可導致相應的經(jīng)濟損失、法律責任和社會(huì )影響。

2. 區塊鏈在豬肉供應鏈中的應用

基于區塊鏈的應用將豬肉的養殖場(chǎng)來(lái)源細節、批號、工廠(chǎng)和加工數據、到期日、存儲溫度以及運輸細節等各種產(chǎn)品信息，以及每一個(gè)流程產(chǎn)生的數據都記載在安全的區塊鏈數據庫上，實(shí)現全流程的數字化管理，以全面提升豬肉供應鏈管理的效率和水平。所記錄的數據具體包括養殖場(chǎng)基本數據、生產(chǎn)批號、工廠(chǎng)和處理數據、到期日期、儲存溫度以及運輸配送細節等。

具體流程如下：

    a.加工廠(chǎng)——豬肉產(chǎn)品——包裝盒，貼標簽，建二維碼——上傳數據——授權用戶(hù)

    b.供應商發(fā)貨點(diǎn)——創(chuàng )建運輸記錄——沃爾瑪配送中心——運輸車(chē)牌號，采購訂單——上傳單據圖片——不可篡改，隨時(shí)讀取

    c.食品安全管理人員讀取數據

   該流程能達到多方受益的效果：

    1.養殖戶(hù)——掌握生豬流向，規劃養殖品種

    2.屠宰企業(yè)——獲得產(chǎn)品數據，判斷保質(zhì)期，了解流向

    3.零售商——把控豬肉全流程

    4.消費者——獲得高質(zhì)、安全的產(chǎn)品

（二）芒果溯源

1. 傳統芒果供應鏈

    典型的芒果供應鏈是從芒果采摘下來(lái)后會(huì )被分揀裝箱，由貨車(chē)或船只運送出境；進(jìn)口后，芒果將被進(jìn)一步清潔和加工，有時(shí)還會(huì )被切割成片，再運送到沃爾瑪門(mén)店；顧客在門(mén)店查看和挑選后，將芒果帶回家食用。

如果出現質(zhì)量問(wèn)題，責任追蹤十分困難，期間，每一個(gè)利益相關(guān)方必須與其供應鏈上的下一個(gè)環(huán)節合作才能找到這些芒果的源頭，門(mén)店花了 6 天零 18 小時(shí) 26 分鐘才查到這些芒果采摘自哪個(gè)農場(chǎng)。

  2. 區塊鏈技術(shù)在芒果供應鏈中的應用

    運用區塊鏈之后，供應鏈上的農場(chǎng)、包裝廠(chǎng)、運輸公司、跨境進(jìn)出口商、加工廠(chǎng)、配送中心和門(mén)店等每一個(gè)利益相關(guān)方都將數據輸入區塊鏈系統，并通過(guò)區塊鏈將這些數據聯(lián)接起來(lái)，形成了芒果從農場(chǎng)到門(mén)店的流通數據。

具體流程如下：

a.種植環(huán)節：芒果種植期需要采集這一階段是否使用化學(xué)農藥、施肥狀況、是否雇傭童工以及在收摘過(guò)程中是否出現腐爛或表面缺陷等。

    b.加工儲運環(huán)節：利用區塊鏈連接相關(guān)設備和智能傳感器記錄儲運環(huán)節數據。

    c.營(yíng)銷(xiāo)和零售環(huán)節：記錄包括芒果的外觀(guān)、新鮮度、銷(xiāo)售價(jià)格、促銷(xiāo)措施等數據。

    d.消費和售后環(huán)節：記錄顧客在購買(mǎi)后的消費狀況數據。

Advantages and limitations

四，優(yōu)勢與局限

（一）優(yōu)勢

    沃爾瑪與 IBM 進(jìn)行過(guò)芒果和豬肉溯源試點(diǎn)項目后，多家公司共同創(chuàng )建 food trust，借助區塊鏈技術(shù)維護食品供應鏈，那么將區塊鏈應用的幾點(diǎn)好處如下幾個(gè)方面。

1

提高供應鏈效率

消除瓶頸，加快供應鏈速度；提高管理效率，降低物流成本

        在使用區塊鏈之前，沃爾瑪對一家分店的芒果進(jìn)行了溯源測試。用了六天零十八小時(shí)二十六分鐘溯源到芒果采摘最初農場(chǎng)。而使用區塊鏈，沃爾瑪可以在 2.2 秒內提供給消費者想要的所有信息。

        一方面，區塊鏈技術(shù)可以幫助上下游企業(yè)建立一個(gè)安全的分布式賬本，賬本上的信息對各交易方均是公開(kāi)的；另一方面，通過(guò)“智能合約”技術(shù)，我們可以把企業(yè)間的協(xié)議內容以代碼的形式記錄在賬本上，一旦協(xié)議條件生效，代碼自動(dòng)執行。譬如采購方從供應商進(jìn)行交易時(shí)，即可在鏈上創(chuàng )建一條合約，合約內容是物流數據表明貨物已經(jīng)抵達地點(diǎn)時(shí)，貨款發(fā)送給供應商；這樣一來(lái)只要物流抵達的信息發(fā)出，貨款將自動(dòng)轉出。

     由于區塊鏈數據是安全不可變的，智能合約上代碼的強制執行性使得賴(lài)賬和毀約不可能發(fā)生。利用智能合約能夠高效實(shí)時(shí)更新和較少人為干預的特點(diǎn)，企業(yè)可實(shí)現對供應商隊伍的動(dòng)態(tài)管理，以及對供應鏈效率的提升。

        利用區塊鏈技術(shù)對零配件供應商的設備等相關(guān)信息登記和共享，可以幫助在生產(chǎn)淡季有加工需求的小型企業(yè)直接找到合適的生產(chǎn)廠(chǎng)商，甚至利用智能合約自動(dòng)下單采購，從而達到準確執行生產(chǎn)計劃的目的。

2

建立品牌信任

一物一碼，貨物追溯可控，提高品牌在安全和質(zhì)量方面的聲譽(yù)

  質(zhì)安碼（防偽碼）借助區塊鏈技術(shù)所搭建的可信網(wǎng)絡(luò )，在幫助企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高品牌形象以及建立更高效的產(chǎn)品銷(xiāo)售體系方面優(yōu)勢凸顯。產(chǎn)品包裝上的?維碼，準確記錄了產(chǎn)品從原材料到市場(chǎng)終端銷(xiāo)售全部過(guò)程的信息，商家?旦發(fā)現產(chǎn)品質(zhì)量有問(wèn)題，便可以及時(shí)召回產(chǎn)品，風(fēng)險可控?？梢允蛊髽I(yè)更好地管控和提升產(chǎn)品的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)精準的鏈上數據做出精準的營(yíng)銷(xiāo)推廣舉措，激發(fā)消費者更多的潛在消費價(jià)值。

        在提高消費者的體驗度的基礎上，讓消費者在購物的過(guò)程中，通過(guò)掃描產(chǎn)品防偽碼查看的溯源認證信息就能知道商家的實(shí)際生產(chǎn)流程，降低消費者首次購買(mǎi)的信任度門(mén)檻。再通過(guò)分享經(jīng)濟，讓首批消費者分享產(chǎn)品并帶動(dòng)更多的人消費，形成一個(gè)良性循環(huán)的商業(yè)化模式。

3

保障食品安全

追蹤食品安全問(wèn)題的源頭，提高供應鏈的透明度

        食品安全相關(guān)文件電子化后可被分享，豬肉產(chǎn)品可以追溯到位于臨沂的試點(diǎn)農場(chǎng)，生產(chǎn)日期、批次等信息一目了然。區塊鏈具有的去中心化的特點(diǎn)，使得供應鏈上各企業(yè)都是信息記錄者的同時(shí)，也都是賬本的監督者，提高信息的可信度。同時(shí)，不同于傳統供應鏈中信息壁壘的問(wèn)題，區塊鏈技術(shù)使得供應鏈上各方可以在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節實(shí)時(shí)監控記錄，大大提升信息共享效率與透明度。

        區塊鏈的不可篡改和透明化降低了監管難度：將供應鏈的任何一次交易操作都永久地記錄在某一個(gè)區塊上，并透明化于區塊鏈上。無(wú)論是對于假冒商品、不合格商品的監督，還是對于供應鏈上產(chǎn)生糾紛后的舉證和責任認定，相關(guān)部門(mén)的介入要簡(jiǎn)單很多，使得問(wèn)題易于解決。區塊鏈上的數據，可供相應的監管部門(mén)對產(chǎn)品的信息進(jìn)行儲存、傳遞、核實(shí)與分析，并可在不同部門(mén)之間實(shí)時(shí)高效的流轉，進(jìn)而構建一個(gè)擁有統一憑證、全程記錄、企業(yè)征信等效益的智能信息管理系統，從而有效地解決多方參與、信息碎片化、流通環(huán)節重復審核等現實(shí)問(wèn)題。

4

打擊食品造假

降低食品造假空間，打擊食品造假

        透明度的提高會(huì )讓每個(gè)食品體系的參與者站在陽(yáng)光下，沃爾瑪認為這會(huì )讓造假者有所顧忌，對食品造假形成震懾。全鏈信息的可溯源可以協(xié)助企業(yè)內部做好質(zhì)量控制。

        當發(fā)生食品質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，供應鏈上的企業(yè)就可以利用區塊鏈上記載的信息，進(jìn)行溯源，查找問(wèn)題所在，將責任落實(shí)到具體的單位或個(gè)人，優(yōu)化企業(yè)管理，降低發(fā)生質(zhì)量事故的風(fēng)險。

        食品供應鏈可以通過(guò)區塊鏈技術(shù)，有效防止其他偽冒產(chǎn)品。在使用區塊鏈技術(shù)后，供應鏈上各企業(yè)之間都會(huì )使用同一個(gè)賬本記錄下產(chǎn)品信息，這就使得其他企業(yè)的造假成本大大提高，從而使得產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到保障。

5

監測食品新鮮度與減少食物浪費

準確判斷剩余保質(zhì)期，最代限度減少食物浪費

        優(yōu)化食品流通決策的結果之一是食品浪費的大量減少，這符合沃爾瑪的發(fā)展方向——沃爾瑪承諾 2025 年前在重點(diǎn)市場(chǎng)實(shí)現垃圾填埋零浪費，銷(xiāo)售有益于可持續發(fā)展的商品，同時(shí)持續滿(mǎn)足顧客對平價(jià)的期望。

（二）兩者相結合面臨的難題

        區塊鏈技術(shù)的許多功能都可以為供應鏈管理使用,它能夠提供每一筆交易的記錄,為整個(gè)供應鏈中的每一項提供準確、無(wú)誤的實(shí)時(shí)迫蹤,使其更具透明度和可追溯性。區塊鏈本身的比特幣優(yōu)勢備受社會(huì )相關(guān)學(xué)者的關(guān)注,供應鏈管理只是區塊鏈被公認的最強解決方案的案例之一,但區塊鏈技術(shù)與供應鏈管理如何更高效地結合使用是需要探索與發(fā)掘的。

1

信息吞吐量面臨壓力

  隨著(zhù)大數據的不斷引入,由于區塊鏈需要承載復制之前產(chǎn)生的全部信息,加之數據量每天都有新的增長(cháng),區塊鏈中的每一塊都會(huì )增加大量數據,整體也會(huì )降低其處理速度,會(huì )帶來(lái)信息存儲、驗證、容量等問(wèn)題。如何增強設備對數據吞吐量的處理,是區塊鏈面臨的挑戰之一

2

安全性需要加強防范

當前,供應鏈各階段數據的獲取主要依靠物聯(lián)網(wǎng)設備,但該設備的安全性較低,如何保證數據的安全輸入是有待解決的問(wèn)題。另外,授權擁有者常常通過(guò)保存私鑰來(lái)維持賬戶(hù)的安全性,如果私鑰丟失,區塊鏈就無(wú)法保障私鑰的安全性,所以在私鑰丟失的情況下如何保證信息安全是當前需要研究的問(wèn)題。

3

 隱私性需要加強保障

  區塊鏈技術(shù)利用識別私鑰進(jìn)行交易,授權擁有者無(wú)法通過(guò)讀取賬本信息直接識別真實(shí)身份,這使非授權者有了可乘之機,他們可以通過(guò)多個(gè)固定交易模式推斷授權擁有者的真實(shí)身份。在如今信息越來(lái)越透明的時(shí)代,用戶(hù)隱私權的及時(shí)解決顯得格外重要,可以采用一些注冊認證的方法來(lái)緩解該狀況,但還是存在一些漏洞。

4

面臨競爭性技術(shù)的挑戰

    雖然區塊鏈技術(shù)被很多人看好,但推動(dòng)人類(lèi)發(fā)展的技術(shù)不僅有區塊鏈技術(shù),哪種技術(shù)更快捷更高效,人們就會(huì )傾向使用哪種技術(shù)。例如,區塊鏈在通信領(lǐng)域的應用,給全網(wǎng)人發(fā)短信,但是只有有私鑰的人才能解開(kāi)信件,能夠保證信息傳遞更加安全。同樣,量子技術(shù)也可以做到,信息傳遞需要利用量子通信進(jìn)行量子糾纏效應,也具備高效安全的效果,并在科學(xué)界頗有成效,是區塊鏈技術(shù)強有力的對手之一。

5

傳統觀(guān)念、法律法規的制約

 區塊鏈自身的管理特點(diǎn)具有創(chuàng )新性,不同于以往的生產(chǎn)生活方式,淡化了國家監管的概念,沖擊了現行的法律規定。現在,區塊鏈在這方面缺少制度規范,對區塊鏈系統相關(guān)監管的爭論已經(jīng)產(chǎn)生。廣義而言，爭論主要圍繞以下三點(diǎn)展開(kāi):不合法性、分類(lèi)以及法律效力。相關(guān)法律法規不足以監督區塊鏈的應用，或者未來(lái)過(guò)多的約束都不利于其應用與進(jìn)一步發(fā)展。