典型供应链场景下区块链应用研究现状与发展展望

丁锦城 吴清烈 张建军

(东南大学，南京 210096)

1 区块链与供应链场景概述

区块链作为构建比特币的核心技术，首次于2008年出现在中本聪发表的《比特币：一种点对点的电子现金系统》中[1]。密码学的大量使用是区块链网络的一个关键特征，它为网络中的所有交互带来了权威性[2]。区块链架构和设计的固有属性使其具有去中心化、不可篡改等特点，因而区块链的使用能够让先前只能通过集中式架构或可信第三方运行的应用程序等以分散的方式运行，并且能在保持同等可靠性的前提下实现相同的功能[3]。

根据GB/T26337.2-2011，供应链的定义为生产及流通过程中，围绕核心企业，将所涉及的原材料供应商、制造商、分销商、零售商直到最终用户等成员通过上游和或下游成员链接所形成的网链结构。自20世纪90年代以来，供应链管理已然成为学术研究的热门领域[4]。但随着市场的发展以及企业经营环境的复杂化，供应链的发展到现在，已经到达了瓶颈。在供应链的链条上，物流、商流、信息流、资金流相互交错，单纯依靠传统供应链企业进行协同规划，难度极高[5]。在当前供应链运行中，信息孤岛现象普遍存在，信息匮乏和信息失真问题成为许多企业的顽疾[6-7]。

区块链技术的横空出世，为供应链提供了全新的发展机遇。在此，笔者想分别从供应链金融、供应链溯源以及供应链安全3个领域分别探讨区块链在这些供应链场景下的作用。

2 区块链在供应链金融领域的应用研究

2.1 供应链金融业务痛点分析

供应链金融是将供应链上的核心企业及其相关的上下游企业视为整体，以核心企业为依托，以真实贸易为前提，通过自偿性贸易融资的方式，为上下游企业提供的综合性金融产品和服务[8]。

多位学者指出当前供应链金融业务发展仍存在许多问题。苏应生认为供应链金融的融资模式带来的风险问题不容忽视[9]。龙云安等提出当前我国供应链金融融资尚不能覆盖整个供应链链条[10]。储雪俭等[8]认为供应链金融的业务安全性影响了供应链金融的使用场景和覆盖对象。

总体来说，传统供应链金融模式存在风险控制难、信用传递慢、数据质量差、信息化程度低等问题。

2.2 区块链技术驱动供应链金融创新研究

金融科技作为金融与科技深度融合创新的产物，是以科技进步进行驱动的金融创新。金融科技时代的到来，为传统供应链金融注入了全新的活力。区块链作为金融科技时代的核心技术之一，能够改善传统供应链金融的融资劣势，推动我国中小企业融入“一带一路”建设[11]。目前，多位学者已经提出利用区块链等新兴技术，驱动供应链金融框架、业务环节创新，解决中小企业融资难、信用体系不完善等问题。

蔡恒进等提出了以区块链和大数据为核心来重构供应链金融框架，解决中小企业融资贵融资难、信用体系不完善等瓶颈问题，改善供应链金融中交易管理和风险管理两个基本环节[12]。崔勇利用区块链技术建立基于核心企业信用的应收账款债权凭证，该凭证具有贸易背景固定、有条件支付、可自由拆分等功能，通过该凭证能够实现跨链条支付，这将有效解决传统供应链难以拓展多级供应链融资的难题[13]。储雪俭等[8]将区块链的分布式账本、加密技术和智能合约引入供应链金融的业务环节，通过为企业、金融机构等参与主体赋予唯一ID，能够实现各方信息对称、核心企业信用传递、流程可视化以及降低风险等功能。

王宏坤提出一种基于航空供应链金融的创新方案。通过将信用凭证、提货单及国际贸易流程等各种核心文件存放在区块链上并采用共识机制进行验证，让区块链平台上参与各方有效掌控供应链中的物流、商流、资金流、信息流，实现流线型供应链金融[14]。万海霞等利用区块链技术实现农产品供应链金融信用体系框架创新，供应商与金融机构遵守区块链中智能合约，事件信息完全公开透明，通过封装、广播、达成共识、加盖时间戳等一系列步骤完成交易[15]。

作为金融科技时代的核心技术之一，区块链与大数据、人工智能等新兴技术的结合，能够重构供应链金融框架，解决传统供应链金融的难题，驱动其金融、产业活动创新。目前创新方案已经应用到航空供应链金融和农产品供应链金融，未来可能拓展到食品供应链金融、医药供应链金融等领域。

2.3 区块链技术推动供应链金融体系优化研究

区块链技术不但能够驱动供应链金融创新，还能够推动其体系优化，解决传统供应链金融难题。

龙云安等基于区块链技术以核心企业、中小企业、金融机构和物流公司为中心构建了一个供应链金融服务平台，将其分为权限管理、授信管理、合约管理和溯源追踪4个模块，并分别从4个模块出发对该平台进行优化设计[10]。许荻迪以供应链金融中的保理应用为例，从保理业务中的融资、服务两大功能出发，利用区块链技术的基于智能合约执行、基于共享账本的交易确权以及可编程等特性，对保理应用的全流程进行了优化[16]。

区块链技术推动下的供应链金融体系优化主要从其模块、步骤或功能出发，分块优化，保障各项数据以及交易的共享性和真实性，拓展供应链金融服务深度广度，实现供应链的全覆盖。未来研究可以利用区块链技术实现供应链金融的整体架构优化。

3 区块链在供应链溯源领域的应用研究

3.1 供应链溯源业务痛点分析

早在2003年，国家质检总局已经启动了“中国条码推进工程”。2015年，国务院办公厅印发了《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》，部署加快推进全国重要产品追溯体系建设。近年来，RFID技术的引入为全程追溯体系的建设提供无限可能。但溯源体系的建设并没有因RFID技术而实现质的突破，相关溯源机制发展缓慢、市场秩序混乱。与此同时，由于相关数据存储在信息系统数据库中，始终存在丢失、被篡改的可能性。目前，供应链溯源体系仍然存在溯源成本高、溯源效率低、数据不安全、监管不健全等问题。

3.2 区块链技术在供应链溯源体系中的可行性研究

区块链的可追溯性和不可篡改性决定了其在溯源领域的应用优势。多位学者从区块链技术特点出发，利用仿真实验证明了区块链技术在溯源体系中应用的可行性，为建立溯源体系提供了参考。

钱卫宁等指出POW共识机制、智能合约等区块链技术具有很强的可伸缩性，能够确保对等网络中数据和处理的可信性[17]。吕芙蓉等认为商业银行参与区块链农产品安全质量追溯体系意义重大，这能够帮助解决商业银行的涉农信贷融资业务信息不对称的问题，并帮助商业银行探索数字货币和经营创新[18]。

白小宁等从应用构架、应用领域出发，对区块链技术在农产品供应链溯源体系中的应用进行了设想，并指出区块链技术本身需要优化，应用场景需要拓展[19]。王可可等通过仿真实验证明了区块链技术能够有效推动农产品供应链质量溯源体系建设。实验证明联盟链结合IPFS存储系统，可以完成农产品数据的高效率存储与实时查询，尽管联盟链与公有链相比中心化程度较低[20]。孙俊等以鱼肉制品为例，探讨了基于区块链的农产品追溯系统实际应用的可行性，为进一步研究和建立系统原型提供了参考[21]。

总体来说，区块链的相关技术能够在供应链溯源系统架构中发挥重要作用，并应用于多个领域。区块链的不可篡改性能够保证数据溯源过程的安全，提高数据可信度，并通过与存储系统的结合完成数据的高效存储与实时查询。虽然区块链技术本身存在着准入门槛高、应用场景少等缺陷，但其发展态势良好，已经通过了仿真实验的验证。

3.3 区块链技术推动供应链溯源体系建设

“加快建设重要产品追溯体系，提升产品质量安全与公共安全水平”一直是国家重要政策之一。目前，多位学者已经提出建设区块链技术推动下的食品、农产品供应链溯源体系，保障食品、农产品质量安全。

李明佳等提出了基于区块链技术的食品安全溯源体系方案，不仅能进行问题产品溯源，亦支持危机预警。该方案从溯源体系顶层架构出发，描述出区块链在溯源体系中的技术落脚点，并使用联盟链改进公有链的缺点，使区块链系统不给宿主系统带来负担[22]。赵磊等从信息生态角度出发，基于账户区块链和交易区块链的双链架构搭建了生鲜食品移动追溯平台框架模型。通过利用智能合约互动，挖掘追溯信息价值，着重发挥风险补偿功能，向平台用户提供增值服务[23]。曾小青等设计了物联网加区块链的食品安全追溯系统架构，该系统采用联盟链模式和超级账本区块链开发平台，实现食品安全追溯。该系统发挥物联网在数据采集方面的优势并结合区块链去中心化、不可篡改的特点，保证信息的准确透明，并能在发现问题的情况下快速定位，保障食品安全[24]。

Feng Tian建立了基于RFID和区块链技术的农业食品供应链可追溯系统。该系统涵盖了农产品供应链各环节，包括数据采集和信息管理的全过程，实现了“从农场到餐桌”的农产品质量安全监测、追踪和可追溯管理[25]。刘家稷等利用区块链特性设计了一个基于区块链技术的防伪溯源系统。该系统同时使用公有链和私有链，能够在保持高效且低成本运行的同时，确保获得的溯源信息的真实可靠性，解决了传统溯源系统监管难的问题[26]。柳祺祺等构建了基于Fabric超级账本的农产品质量溯源系统，并对该溯源系统进行了整体架构设计、核心节点功能设计、协作溯源流程及数据流程设计[27]。

赵维建立了“区块链+农业”食品安全追溯系统。该系统可以降低信息数据存储成本和企业安全管理成本，提升企业积极性[28]。陶启等通过联盟链融合大米食品产业链中各个环节的数据，并利用物联网、云计算、大数据及人工智能等技术，建立了大米质量管理与溯源平台，实现了大米产业链的全程监管与追溯，实现了风险评估、隐患预警、数据开放共享和食品安全的社会共治[29]。肖丽等构建了基于区块链的中药溯源体系，该体系能够在去中心化的条件下，解决中药产业链的信任问题，实现中药材生产、流通等各环节信息的防篡改和可追溯[30]。

总体来说，区块链技术推动下的供应链溯源体系建设已经应用到包括食品、农产品等领域。通过将区块链、物联网等技术应用于安全追溯系统架构中，能够提升平台的开放透明度，有效提升供应链溯源效率。如今，区块链技术在PC端和移动端的追溯系统中都有所应用。未来研究可以着眼于建立多平台适用下的供应链追溯系统。

4 区块链在供应链安全领域的应用研究

4.1 供应链安全业务痛点分析

随着供应链行业的蓬勃发展，供应链本身逐渐成为网络攻击的重点目标。全球最大航运公司马士基集团曾被Petya恶意软件攻击，损失惨重。安全问题已然成为供应链管理的重中之重。晚春东等指出食品供应链中各节点之间存在信息不对称，监管机构监管成本高、效率低[31]。雷勋平等提出在农产品供应链中，信息不对称会导致消费者逆向选择，诱发安全问题[32]。魏凯琳等认为在大数据时代，供应链中相关企业信息总量剧增，企业无法实现信息安全的自我保护，政府监管困难。现如今，供应链安全业务存在着信息不对称、隐私易泄露、监管机构监管困难等问题[33]。

4.2 区块链技术完善供应链监督机制

供应链监管是供应链安全领域不可或缺的一部分，有效的监督机制能够完善供应链监管体系，提高供应链安全性。区块链技术能够从多角度出发，完善供应链监督机制。

Daniel Tse等指出虽然区块链技术仍有一些缺陷，但其潜力巨大，能帮助政府跟踪、监督和审核食品供应链，并帮助制造商记录真实交易，保护信息安全。这种技术不仅可以使客户，制造商和监管部门受益，还可以提高食品供应链的加工和流通效率[34]。Mao Dianhui等建立了一种基于区块链的信用评估系统，该系统通过区块链上的智能合约从交易者处收集信用评估数据，通过长期短期记忆的深度学习网络直接分析所收集的数据，最后将分析出的交易者的信用结果作为监管机构监督管理的参考[35]。

区块链技术不但能够保护用户信息安全，还能够对交易者信用进行评估，为监管机构提供便利，降低了供应链整体风险，完善了供应链监督机制。

4.3 区块链技术提高供应链安全性

区块链技术不但能够完善供应链监督机制，还能够提高供应链安全性，推动供应链发展。

于丽娜等将区块链技术应用于农产品供应链逻辑架构。该架构提供了上下游企业之间的金融服务与信息共享，还保障了企业信息安全及隐私[36]。Leng Kaijun等建立了一种基于双公有链结构的农产品供应链系统，该系统考虑了交易信息的开放性和安全性以及企业信息的隐私性，可以自适应地完成寻租和资源配置，大大提高了公共服务平台的可信度和系统的整体效率[37]。范贤丽等针对粮食供应链场景，建立了一个基于区块链的隐私保护系统。该系统将真正的隐私信息加密后存储于星际文件系统(interplanetary file system,IPFS)中，并利用区块链储存加密隐私信息转换后的哈希值，能够同时实现隐私信息安全存储和保障用户掌控自身信息[38]。

区块链的固有属性能够保证供应链中的信息安全以及隐私安全，提高平台可信度与系统整体效率，提高了供应链的整体安全性。

5 供应链场景下的区块链应用发展展望

区块链技术去中心化、不可篡改、可追溯的特点使其在供应链场景下具有广阔的应用前景。在供应链金融领域，区块链与大数据、人工智能等新兴技术的结合，能够重构供应链金融框架，解决传统供应链金融的难题，驱动其金融、产业活动创新，推动供应链金融体系优化。在供应链溯源领域，区块链技术能够推动供应链溯源体系建设，提升平台的开放透明度，有效提升供应链溯源效率。该技术目前已经应用于食品、农产品等多个领域。在供应链安全领域，区块链技术能够保护用户信息安全，对交易者信用进行评估，降低供应链整体风险，完善供应链监督机制，提高平台可信度和供应链的整体安全性。

尽管如此，绝大多数研究都仍然在理论设计阶段，区块链技术在供应链场景下的应用仍然有很长的一段路要走。因此未来的区块链应用可以从以下几个方向突破：

一是推动供应链场景下区块链与各项新技术的融合。区块链技术与物联网技术融合，通过物联网设备实时记录关键信息，再利用区块链的不可篡改性进行储存，形成供应链领域所需的信任闭环。区块链技术与大数据技术融合，能够遏制数据过度集中的现象，提高供应链上各个企业的透明度，消灭信息孤岛。

二是着力解决区块链技术下供应链金融服务中核心企业收益低的问题，使供应链中所有企业都能获取利益。

三是扩展区块链技术下溯源体系应用场景。现有区块链技术研究多应用于食品、农产品供应链领域，还可以将其应用于更多场景下的供应链溯源体系，如钢材溯源、农副产品溯源等大宗商品溯源系统。

四是利用区块链技术重塑供应链监管机构。区块链技术可以促使相关机构以供应链中的企业作为节点来建立一套新的监管体系，在此系统中，监管机构可以更为系统全面地对供应链加以监控。

五是利用区块链技术促进供应链管理优化，提高供应链管理的效率与透明度，建立更加完善的供应链管理体系。

六是根据区块链特性，在供应链物流交易机制上采用链式账本技术，实现物流交易的精确性、不可篡改性和可追溯性，提高供应链物流效率。