唐衍軍

1. 廣州城市理工學(xué)院管理學(xué)院（廣州 510800）；2. 泰豪科技股份有限公司博士后科研工作站（南昌 330013）

生鮮食品種類眾多且受環(huán)境影響大、保質(zhì)期短，需要通過低溫的環(huán)境降低自身的代謝和微生物生長，冷鏈物流運(yùn)輸模式成為最佳選擇。隨著對(duì)冷鏈物流需求的不斷增加，優(yōu)化冷鏈物流體系成為食品業(yè)和物流業(yè)的重要課題[1]。數(shù)字技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，成為冷鏈物流業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的新動(dòng)力[2]。區(qū)塊鏈?zhǔn)菙?shù)字技術(shù)革命中的一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，融合分布式賬本、數(shù)字簽名、智能合約等一系列核心技術(shù)。開發(fā)區(qū)塊鏈技術(shù)在冷鏈物流領(lǐng)域的新應(yīng)用，搭建區(qū)塊鏈技術(shù)下的數(shù)字化物流信息平臺(tái)，為保障食品質(zhì)量安全、促進(jìn)物流信息互聯(lián)互通、提高冷鏈物流效率奠定基礎(chǔ)。

1 生鮮食品冷鏈物流系統(tǒng)中存在的突出問題

1.1 交叉污染導(dǎo)致質(zhì)量安全事故

一些小型冷鏈物流公司基于降低運(yùn)輸成本的考慮，存在使用同一車輛運(yùn)輸不同種類貨物的現(xiàn)象。車輛混合裝載不同貨物可能會(huì)造成食品之間交叉污染，甚至?xí)劤蓢?yán)重的食品質(zhì)量安全事故。如2020年5月17日，美國有民眾因食用一款進(jìn)口金針菇而感染李斯特菌，該食品質(zhì)量安全事故造成30余人感染，其中4人死亡、2名孕婦因李斯特菌感染而流產(chǎn)。這起質(zhì)量安全事故的原因在于進(jìn)口冷鏈?zhǔn)称愤\(yùn)輸過程中使用同一車輛運(yùn)載不同貨物，在運(yùn)輸過程中由于包裝破損而造成冷鏈?zhǔn)称方徊嫖廴?。部分冷鏈物流公司還可能采取中途關(guān)閉制冷系統(tǒng)的方式來降低成本，這大幅增加了食品腐爛變質(zhì)以及貨物混裝時(shí)產(chǎn)生交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)，容易釀成嚴(yán)重的食品質(zhì)量安全事故隱患。

1.2 運(yùn)輸與倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)未有效銜接

長期以來國內(nèi)冷庫只起到一個(gè)低溫蘊(yùn)藏倉庫的作用，尚未與冷鏈物流相結(jié)合形成一體化產(chǎn)業(yè)，造成生鮮食品冷鏈物流體系分散，難以適應(yīng)現(xiàn)代化物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。擁有一體化冷鏈設(shè)施的物流企業(yè)較少，冷鏈物流企業(yè)大都借助于第三方冷庫儲(chǔ)存貨物。冷鏈物流企業(yè)與冷庫之間缺少一站式服務(wù)，存在冷鏈運(yùn)輸與倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)銜接難的問題。一方面中小型冷庫儲(chǔ)存能力有限，而另一方面大型冷庫的儲(chǔ)存空間卻又得不到充分利用。以冷鏈物流設(shè)施相對(duì)發(fā)達(dá)的深圳市為例，盡管其冷庫容量達(dá)百萬噸級(jí)，但由于冷鏈運(yùn)輸與倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)銜接不暢，從而導(dǎo)致龐大的冷庫資源得不到充分利用。

1.3 冷鏈產(chǎn)品物流信息流通不暢

冷鏈物流企業(yè)一般采用自營物流方式，生產(chǎn)商、分銷商及物流企業(yè)等主體之間缺乏信息共享的意愿、能力、平臺(tái)以及機(jī)制，與冷鏈產(chǎn)品相關(guān)的上下游企業(yè)之間也存在信息不透明、運(yùn)作不協(xié)調(diào)等突出問題。由于冷鏈物流行業(yè)信息化程度相對(duì)較低，加之各物流企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)應(yīng)用方面層次參差不齊，使得冷鏈?zhǔn)称返脑谕举|(zhì)量無法得到有效追蹤。信息管理平臺(tái)建設(shè)的落后導(dǎo)致冷鏈物流信息流通不暢，造成因信息傳遞不及時(shí)導(dǎo)致物流時(shí)間過長、產(chǎn)品浪費(fèi)，而終端客戶求而不得的狀態(tài)[3]。此外，傳統(tǒng)質(zhì)量信息監(jiān)管平臺(tái)上的產(chǎn)品溯源系統(tǒng)流程固化，還導(dǎo)致消費(fèi)者查詢不到正確的信息，在發(fā)生食品質(zhì)量安全問題的情況下，產(chǎn)品及質(zhì)量信息難以被真正溯源。

2 區(qū)塊鏈與生鮮食品冷鏈物流信息系統(tǒng)的耦合性

區(qū)塊鏈作為一種顛覆性信息技術(shù)，擁有分布式賬本、數(shù)字簽名、智能合約等一系列核心技術(shù)組合。將區(qū)塊鏈應(yīng)用于生鮮食品冷鏈物流信息系統(tǒng)建設(shè)，發(fā)揮其體系特點(diǎn)及技術(shù)優(yōu)勢，有助于加強(qiáng)冷鏈運(yùn)輸與倉儲(chǔ)企業(yè)之間的對(duì)接、促成冷鏈物流信息的互聯(lián)互通，從而保障冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全。

2.1 區(qū)塊鏈數(shù)字簽名技術(shù)保障冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量安全

區(qū)塊鏈構(gòu)建的信任網(wǎng)絡(luò)，將帶來多場景模式下的便利流通[4]。區(qū)塊鏈采用數(shù)字簽名技術(shù)使得交易方在無第三方擔(dān)保情況下實(shí)現(xiàn)互信，從而有助于實(shí)現(xiàn)冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量的在途、實(shí)時(shí)監(jiān)測，保障生鮮食品冷鏈運(yùn)輸及儲(chǔ)存過程中的質(zhì)量安全。區(qū)塊鏈技術(shù)下的一套數(shù)字簽名通常定義兩種互補(bǔ)的運(yùn)算，一是用于簽名，二是用于驗(yàn)證。通過區(qū)塊鏈數(shù)字簽名技術(shù)，可將生鮮食品冷鏈物流運(yùn)輸過程中的所有車輛做數(shù)字簽名，車輛類型、產(chǎn)品種類、車內(nèi)溫度等信息儲(chǔ)存在公有鏈上。冷鏈物流企業(yè)提供運(yùn)輸過程中的公鑰，分銷商及終端消費(fèi)者則擁有私鑰。通過程序設(shè)定，私鑰需滿足公鑰所描述的內(nèi)容才可對(duì)貨物實(shí)施驗(yàn)收，公私鑰交接不成功則拒絕貨物驗(yàn)收。區(qū)塊鏈數(shù)字簽名技術(shù)下，生產(chǎn)企業(yè)、物流企業(yè)及分銷商之間實(shí)施相互監(jiān)管，能夠確保冷鏈物流各環(huán)節(jié)的操作都符合規(guī)范，降低生鮮食品之間交叉污染現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而保障冷鏈?zhǔn)称钒踩?/p>

2.2 區(qū)塊鏈分布式賬本利于運(yùn)輸與倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)銜接

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個(gè)去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫，賬本信息在多個(gè)節(jié)點(diǎn)均有備份，數(shù)據(jù)區(qū)塊以鏈的形式在各授權(quán)節(jié)點(diǎn)上同步復(fù)制、實(shí)時(shí)共享。傳統(tǒng)有中心的分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)嚴(yán)格的存取控制權(quán)限，而區(qū)塊鏈的分布式賬本數(shù)據(jù)則完全公開透明[5]。區(qū)塊數(shù)據(jù)被透明化地公布在區(qū)塊鏈上，各節(jié)點(diǎn)都可通過公開的網(wǎng)絡(luò)接口查詢冷鏈物流信息。冷鏈物流系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的信息，如冷鏈業(yè)務(wù)需求、冷庫位置、運(yùn)輸與倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)銜接時(shí)間等，都能夠在區(qū)塊鏈分布式賬本中進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。分布式賬本技術(shù)下，還可將生鮮食品加工、食材原產(chǎn)地、消費(fèi)者需求等信息以數(shù)據(jù)的形式記錄到區(qū)塊鏈中，并根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的先后附上時(shí)間戳。冷鏈物流企業(yè)與冷庫基地之間，通過區(qū)塊鏈實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)信息，雙方根據(jù)鏈上信息及自身能力、需求可實(shí)現(xiàn)即時(shí)對(duì)接，形成集約化、一體化的冷鏈物流運(yùn)輸與倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)銜接模式，從而有效減少物流成本、縮短貨物在途時(shí)間、保障食品質(zhì)量安全。

2.3 區(qū)塊鏈智能合約促成冷鏈物流信息互聯(lián)互通

智能合約是一種旨在以信息化方式傳播、驗(yàn)證或執(zhí)行合同的計(jì)算機(jī)協(xié)議，它允許在沒有第三方擔(dān)保的情況下進(jìn)行可信交易。利用智能合約在生鮮食品生產(chǎn)商、物流企業(yè)、冷庫基地之間建立數(shù)字化平臺(tái)，將智能合約部署在節(jié)點(diǎn)上從而賦予平臺(tái)具備可編程、可擴(kuò)展的特性。區(qū)塊鏈數(shù)字化平臺(tái)開發(fā)過程中，還可根據(jù)生鮮食品冷鏈系統(tǒng)的特點(diǎn)將特定交易規(guī)則寫入智能合約中。平臺(tái)根據(jù)智能合約的設(shè)定對(duì)冷鏈物流數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、傳輸、格式轉(zhuǎn)換，最后以直觀形式將相關(guān)信息予以呈現(xiàn)。與該數(shù)字化平臺(tái)中相連接的所有系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，都可以通過外部終端設(shè)備調(diào)用智能合約，進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問并實(shí)施相關(guān)操作。智能合約還可根據(jù)產(chǎn)品需求量、冷鏈企業(yè)運(yùn)力、冷庫儲(chǔ)量等，實(shí)時(shí)自動(dòng)匹配訂單并向相關(guān)方推薦。區(qū)塊鏈智能合約為利益相關(guān)方共建產(chǎn)供銷一體化數(shù)字平臺(tái)提供了技術(shù)支撐，促進(jìn)生鮮食品冷鏈物流各環(huán)節(jié)之間的信息互聯(lián)互通，提高冷鏈物流協(xié)作效率的同時(shí)，也降低食品質(zhì)量安全問題溯源的難度。

3 區(qū)塊鏈技術(shù)下生鮮食品冷鏈數(shù)字化平臺(tái)的構(gòu)建

區(qū)塊鏈技術(shù)促使信息技術(shù)朝著更加先進(jìn)和科學(xué)的方向邁進(jìn)，基于區(qū)塊鏈技術(shù)建立的信息平臺(tái)具有更高的安全性及運(yùn)作效率[6]。基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建如圖1所示的生鮮食品冷鏈數(shù)字化平臺(tái)，并對(duì)該平臺(tái)的運(yùn)作機(jī)理進(jìn)行闡述。

圖1 生鮮食品冷鏈數(shù)字化平臺(tái)的邏輯架構(gòu)

3.1 冷鏈數(shù)據(jù)層

冷鏈數(shù)據(jù)層主要利用區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)生鮮食品加工、儲(chǔ)存及運(yùn)輸過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。生鮮食品運(yùn)輸、倉儲(chǔ)過程中的數(shù)據(jù)采集，還將使用新型無線射頻技術(shù)（RFID）。閱讀器從RFID標(biāo)簽中獲取無線電信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，然后將其發(fā)送至數(shù)據(jù)庫中。在運(yùn)輸開始前開啟RFID溫度標(biāo)簽，可確定食品加工過程中所處環(huán)境的溫度。冷鏈運(yùn)輸過程中，帶有RFID標(biāo)簽的生鮮食品將被自動(dòng)掃描和定位，產(chǎn)品的位置和溫度信息也會(huì)在數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)更新。在倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)，通過掃描RFID標(biāo)簽，對(duì)冷庫環(huán)境溫度及位置等基本信息進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集完成后通過合約層提供的數(shù)據(jù)接口上傳至區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫。信息查閱者可通過私鑰在智能合約提供的接口查詢生鮮食品冷鏈物流各環(huán)節(jié)的相關(guān)信息。

3.2 技術(shù)資源層

技術(shù)資源層集中體現(xiàn)了區(qū)塊鏈技術(shù)在生鮮食品冷鏈物流數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)中的應(yīng)用優(yōu)勢。技術(shù)資源層包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、接口服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器等。服務(wù)器通過OS、4G/5G、Zigbee、Wi-Fi等數(shù)據(jù)傳輸方式將數(shù)據(jù)層中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如溫濕度信息、車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控信息、冷鏈物流企業(yè)及上下游企業(yè)等相關(guān)信息等，傳輸?shù)椒?wù)器節(jié)點(diǎn)中。每個(gè)節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)都需經(jīng)過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的共同認(rèn)證，經(jīng)過這樣一種共識(shí)機(jī)制驗(yàn)證后形成新的區(qū)塊。新增區(qū)塊在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播，其加載的信息隨即被增加到鏈上。技術(shù)資源層采用非對(duì)稱加密技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止數(shù)據(jù)遭受非法篡改。區(qū)塊數(shù)據(jù)采用哈希數(shù)的格式進(jìn)行儲(chǔ)存，最終形成相互關(guān)聯(lián)的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)庫。

3.3 智能合約層

滿足預(yù)先設(shè)定的條件時(shí)，智能合約能夠自動(dòng)強(qiáng)制執(zhí)行合同條款，實(shí)現(xiàn)“代碼即法律”的目標(biāo)。區(qū)塊鏈智能合約可自動(dòng)執(zhí)行代碼設(shè)計(jì)中的原定功能，不因受到外界網(wǎng)絡(luò)攻擊而更改。通過區(qū)塊鏈智能合約編寫設(shè)計(jì)面向冷鏈相關(guān)企業(yè)和消費(fèi)者的數(shù)據(jù)接口，面向消費(fèi)者的接口提供查詢功能，面向冷鏈物流企業(yè)的接口還增加了數(shù)據(jù)上傳與維護(hù)功能。智能合約中的自動(dòng)判別機(jī)制，可對(duì)數(shù)據(jù)真實(shí)性進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。鏈上數(shù)據(jù)包括加工信息、物流信息、倉儲(chǔ)信息、質(zhì)量信息、交易信息等，根據(jù)不同產(chǎn)品類型，對(duì)生鮮食品的保質(zhì)期、運(yùn)輸里程、環(huán)境溫度等設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)閥值，智能合約裝置在超過設(shè)定的閥值時(shí)報(bào)警，消除冷鏈物流過程中存在的食品安全隱患。

3.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用層

生鮮食品冷鏈數(shù)字化平臺(tái)的數(shù)據(jù)應(yīng)用層中，分布式賬本技術(shù)的使用使冷鏈物流各個(gè)環(huán)節(jié)相互連通，打破信息壁壘實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)應(yīng)用層為冷鏈物流涉及的相關(guān)方提供數(shù)據(jù)接口，授權(quán)人員可通過手機(jī)、電腦、平板等終端設(shè)備接入系統(tǒng)。加工企業(yè)可對(duì)與相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)批次、食材來源及包裝與溯源信息等進(jìn)行維護(hù)。冷鏈物流企業(yè)將產(chǎn)品備案號(hào)、運(yùn)輸車輛及分裝信息等實(shí)時(shí)上傳，并即時(shí)查詢上下游企業(yè)的供應(yīng)與需求情況。分銷商可在應(yīng)用層發(fā)布采購意向、產(chǎn)品報(bào)價(jià)等信息，同時(shí)查詢產(chǎn)品規(guī)格、存儲(chǔ)條件、質(zhì)量狀況等。零售商進(jìn)行實(shí)時(shí)詢價(jià)、發(fā)盤、接單及訂單處理工作，同時(shí)對(duì)所售產(chǎn)品的質(zhì)量情況及索賠信息即時(shí)反饋。

4 結(jié)語

隨著居民生活水平提高，對(duì)生鮮食品的需求不斷提升，冷鏈物流作為一類現(xiàn)代化的供應(yīng)鏈形式，有著巨大發(fā)展前景。當(dāng)前冷鏈物流信息系統(tǒng)大都采用中心化的解決方案，不利于物流企業(yè)與其上下游企業(yè)之間的信息互聯(lián)互通，導(dǎo)致冷鏈物流運(yùn)輸與倉儲(chǔ)之間銜接不暢，甚至生鮮食品運(yùn)輸過程中交叉污染的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于生鮮食品供應(yīng)鏈數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)，能夠發(fā)揮區(qū)塊鏈去中心化網(wǎng)絡(luò)體系的優(yōu)勢，使得冷鏈?zhǔn)称沸畔⒃谖锪鞲鳝h(huán)節(jié)之間實(shí)時(shí)共享，實(shí)現(xiàn)全鏈互通、消除安全隱患，并實(shí)現(xiàn)對(duì)食品質(zhì)量安全問題的有效追溯，形成安全高效的生鮮食品供應(yīng)鏈體系。以區(qū)塊鏈為底層技術(shù)，構(gòu)建生鮮食品冷鏈數(shù)字化平臺(tái)，并基于該平臺(tái)探討冷鏈物流優(yōu)化路徑，對(duì)物流及食品行業(yè)信息化建設(shè)具有啟示意義。