基于食品供应链管理的智慧城市信息共享机制研究

肖婧瑶 崔艳荣

摘要：新型智慧城市的建设已经进入了一个快速发展的阶段，它利用各种信息技术或创新概念，提高城市管理和服务效率，改善市民生活质量。然而食品、生活用品、家用电器等商品是否安全可靠，依然存在疑虑，尤其是食品安全问题。如何保证各个超市销售食品来源安全可靠，已经成为急需解决的问题。为了促使食品流通良性循环，促进整体供应价值利益最大化，达到食品转移过程信息透明化，本文以区块链为基础深入研究与探讨商品供应链信息共享相关内容。

关键词：智慧城市;区块链;供应链;可信溯源;食品安全

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）22-0016-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research on Information Sharing Mechanism of Smart City Based on Food Supply Chain Management

XIAO Jing-yao，CUI Yan-rong

（Yangtze University， Jingzhou 434023， China）

Abstract： The construction of a new smart city has entered a stage of rapid development. It USES various information technologies or innovative concepts to improve the efficiency of urban management and services and improve the quality of life of citizens. However， there are still doubts about the safety of food， household goods， household appliances and other goods， especially food safety. How to ensure the safety and reliability of food sources in supermarkets has become an urgent problem to be solved. In order to promote the virtuous cycle of food circulation， promote the maximization of the overall supply value and benefit， and achieve the transparency of information in the food transfer process， this paper conducts an in-depth study and discussion on the information sharing related to the commodity supply chain based on the block chain.

Key words： smart city; block chain; supply chain; trusted source; food safety

1 引言

自智慧城市概念提出后，我國就经常将其与数字城市、生态城市、低碳城市等区域发展概念想交叉，尤其近几年，电子政务、智能交通、智能电网观念的新兴。2012年，我国首批了90个国家智慧城市试点城市;2013年，科技部、国家标准化管理委员会确定为国家“智慧城市”技术和标准试点城市。智慧城市作为信息技术的集成应用，标志着我国新一代信息技术的革命，同时也是全球战略新兴产业发展的重要组成部分;2014年，国家提出《关于促进只会城市健康发展的指导意见》，保证智慧城市健康有序的发展;2018年，智慧城市已初步形成，实现了数字城市和物联网相结合;经过十年的发展，中国智慧城市以及进入下一阶段。

不过，这几年智慧城市的建设大多侧重于技术应用和网络建设，很少强调以人为本的科学发展核心。在快节奏城市生活中，市民的生活质量则是发展的关键。走私冻肉、瘦肉精、塑化剂超标、工业明胶老酸奶，非洲瘟疫猪等现象层出不穷，市民生活食品安全问题亟待解决。这些问题出现的原因主要在于食品生产、加工、包装、运输、装卸、销售过程的不透明。

时代的快速发展，物流可以提高生活水平及效率，促进食品可不受时间和空间的约束进行买卖，所以大多食品都是通过物流运输。然而在这个复杂的物流链中，食品来源的信息是否可靠不得而知。

区块链是比特币的底层技术，比特币是一种虚拟的数字货币。区块链的特点是去中心化，不可篡改，公开性，可追溯性。本文基于区块链的特点，针对食品转移过程不透明的问题，分析区块链与食品供应链相结合的优点，提出一种基于区块链的视频供应链管理系统，实现食品从生产到销售的信息透明。

2 食品供应链管理问题

食品供应链是指从食品的最初形态到消费者使用的整体链路。其中经过生产商、制造商、供应商、分销商、零售商，最后才到达消费者。食品供应链管理的目标是实现可持续发展，收入增加值的公平分配，食品安全监督等。其中的关系如图1：

2.1 核心企业中心化

核心企业顾名思义是供应链中最为关键的环节，它可以是供应链中的生产商，也可是制造商，还可以是供应商，甚至可以是消费者。只要掌握核心技术或者核心能力就可以成为核心企业。核心企业的关键不只是技术，还是管理，他掌握整个供应链的所有信息，占据主导地位。这就形成了以核心企业为中心的供应链。但往往在实际生产销售过程中，一旦核心企业出现信息泄露或者信息篡改问题，那么对整个供应链造成的影响是不可逆的，所有运作都将出现问题。

2.2 信息传递效率低

随着社会节奏加快，生成—销售链不再仅限于一个地区，一个城市甚至一个国家。于是，随之而来的就是跨时间、跨地域的问题。各个环节不能及时沟通，传递信息。供应链中的核心企业无法实时获取监管信息、交易信息、物流信息，造成信息延误或者信息失真，影响整个供应链进程。这个时候如果还是只依赖于核心企业，那么整个供应链的效率将会变得低下，甚至由于信息的不正确和不完整，将会产生额外信息成本，整个运行成本会被提高。

2.3 供应链“牛鞭效应”

“牛鞭效应”是一种需求变异放大的现象，从最初环节到最终环节的信息传递过程中，信息无法实时共享，信息差异随着环节的增多而越来越大。牛鞭效应的成因有很多，然而其中最关键的是信息的不对称。各环节不能看到全局的信息，只能根据相邻客户情况作需求预测。比如由多个环节组成的供应链中，当终端消费者环节订货量微弱波动正负10%时，反映到供应商环节时，可能就是正负50%的波动了。这样可能会造成供过于求，商品积压或者供不应求，市场价格紊乱等情况。

3 区块链对供应链的意义

区块链并不是一种新兴技术，而是比特币底层分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术的一种集成。本质上是一种去中心化，不可篡改，公开性，可追溯性的数据库。近几年，区块链技术被越来越多的人看到，并且用于各种不同的行业。大多的应用主要利用了其多方管理维护，协同运作，信息不可篡改，可跨机构，跨地域等特点。将其运用于供应链，供应链从定义来看是一个整体的功能网链结构，然而它是由很多环节组成的，各个环节有很多不同的行业，不同的人群，不同的地区。因此，供应链管理起来很复杂，信息实时性要求很高，然而现阶段的核心企业不能满足这个要求。因此，利用区块链的特点，将区块链和供应链相结合，可以很好地优化改进现阶段的供应链问题。

区块链对供应链的意义有：

（1）增强管控力，信息共享化

由于供應链各环节的组织部门都是不同的行业，所以核心企业对各层的功能架构不熟悉，造成管控力不足的问题。然而区块链是去中心化的，它不再由一个单独个体或部门掌管所有信息，而是供应链上所有的组织都参与信息的更新和维护。各个环节的组织手中都有该供应链上的所有信息，从最初的生产商道最终的消费者。并且，在区块链中，各个组织的信息是完全一致的，所以能够有效地消除“牛鞭效应”中从最初供应商到最终消费者之间的供应不对称问题，有效地减少通货膨胀问题。从而改善供应链的成本和质量指标：库存水平低了可以减少对企业资金的占用，而且还能降低库存时间过长所带来的货物损毁风险。

（2）各环节数据自动更新，信息实时化

近几年区块链在金融方面的应用得到了很多的重视。比如，在跨国支付当中，当国人出门旅行时，一些货币政策、货币和不稳定的经济状况使企业很难使资金使用国际化。供应链也是如此。供应链中各环节的参与者都是来自不同行业，甚至不同国家的组织，如果信息获取全部依赖于核心企业，那么信息数据实时更新将很难做到。例如：一道手续需要花三天时间才能办完，因此相关的确认文档一直停留在上层审核环节。这就使得下层相应的人员部门等资源处于等待状态，从而导致时间的浪费和资源闲置。如果运用区块链技术，利用区块链中，所有节点共同维护，不可篡改的特点，实现各个环节之间的信息同步更新，尽可能使得各个环节的信息实时化，缩短各层之间的响应时间。这样，供应链的响应速度快，可以提高向消费者的交付时间，减少库存的积压，从而产品的质量问题也会减少。所以信息的实时化对于供应链的成本、产品质量和服务效率都有好处。

（3）去中心化，降低信任成本

在供应链中，核心企业占据重要地位，它由很强的领导地位。但是，在供应链运作过程中，为了解决信任问题，往往会引入第三方平台，比如，银行支付等。所以，供应链中会有一项支付给第三方的费用输出，即信任成本。利用区块链的去中心化，点对点交易的特点，供应链中任何两方都可以直接进行交易，无须第三方，这样可以省去“第三方差价”，降低信任成本。

（4）“智能合约”，减少人工

在供应链中，更环节之间有很多转接和验证的过程，并且，交接双方通常是互不认识的陌生人。为了确保交接安全无误，人工交接确认的过程往往会投入不少时间，人力和物力。“智能合约”是区块链中目前广受重视的一项技术，它是一个计算机协议，也可以说是一段代码，是在计算机系统上合约。一旦这个“合约”发布到区块链中，当满足一定条件时，它便可自动执行。生活中的自动贩卖机也可看作一种智能合约。将其运用到供应链中，在各环节转接验证过程中，只需自动执行智能合约，无须耗费大量人力监管，还能保证公平性和安全性，这样可以省去很多人力投入，降低成本。

4 区块链架构模型

区块链作为一种全新的分布式基础架构，它是很多技术的一种集成。一个区块链系统由6部分组成，分别为：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。如图2。

封装层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和算法;网络层包括了分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等;共识层主要封装网络节点的各类共识算法;激励层主要包括经济激励的发行机制和分配机制;合约层封装各类脚本、算法和智能合约;应用层封装区块链的各种应用场景和案例。目前的研究重点是智能合约，将合约发布后，能够主动或被动的处理数据。

5 基于区块链的食品供应链管理系统

根据区块链基础架构模型，将其利用于食品供应链管理业务中，实现每个阶段透明化，增强食品安全度。本文提出一个基于区块链的食品供应链管理系统，如图3。

区块链中，各个区块存储供应链信息。生产商、制造商和物流公司实现信息同步更新，一致化，实时化。业务逻辑通过智能合约方式写入区块链中，各个供应商、分销商、零售商以及消费者通过网络平台连入区块链网络中，获取链上信息。仓储根据区块链上信息，可以获取实时销售情况，能够有效避免食品库存积压导致的过期安全问题。销售者在市场、超市或者个体户中购买物品，通过扫描食品外包装上的二维码或条形码等方式连入区块链网络中，可以获取该食品从生产到运输到销售中间所有经历的过程，确保食品的安全。

6 结论

随着科学技术地发展，我国的经济技术实力不断得到提升。但是市民的生活健康水平却不断出现问题，比如，近几年的几起食品安全事件：染色馒头、牛肉膏、毒生姜、瘦肉精、安陆奶粉等，这些问题已经严重影响市民的生活甚至生命安全。区块链技术渐渐进入人们视野，目前，我国以区块链业务为主营业务的区块链公司数量已经达到四百余家。本文提出了以区块链为基础的食品供应链管理系统，实现生产商、制造商、物流公司、供应商、分销商、零售商和消费者多个环节的信息共享，提高食品销售安全性，减少商家的货品积压导致过期等问题的损失，更能给消费者提供一种安全保障。区块链技术的应用正是一个爆发阶段，在未来，智慧城市的更多实体经济建设势必会与区块链技术相结合，加快社会经济发展的同时，也给市民提供一个更安全，便捷的生活。

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【通联编辑：梁书】