基于区块链的粮食供应链溯源信息多方共享机制①

李莹佳

（上海工程技术大学 上海201620）

一条完整的粮食供应链，从源头到末端所涉及的信息量巨大、参与方众多，单位重量的粮食从其生长的土壤条件和周围环境的自然状况到成熟收割，从供产销环节的流转到最终呈现在消费者的餐桌上，经过的流程环节繁琐冗长。要想及时、全面又精准的了解其中间过程的具体细节信息，仅仅基于传统的信息追溯系统和技术手段很难真正实现供应链上各参与方对于商品信息和流转过程中细枝末节数据信息的诉求。而这些关于粮食本身的质量信息和存储、转销、流通、运输过程环节的诸多细节，对于供应链上各参与主体了解市场状况、改进商品质量、及时发现并纠正自身生产经营过程中的问题与制定营销策略又至关重要。

1 粮食供应链追溯体系的现实状况

1.1 中国粮食产品供应链现存问题

粮食供应链将供应方、运输方、需求方和监管者四方依照时间轴的先后顺序依次串联起来，在每条供应链的不同节点都会实时更新该条供应链上粮食产品的生产来源、质量品质、运输状态、终端环节、销售方向和顾客特点等阶段性的信息［1］。然而供应链上各方在信息获取类型和时间需求上各有不同，尤为关键的是，信息的真实性和及时性是各方都在竭尽全力追寻的目标，在兼顾质量和效率的同时获取所需数据信息，通常需要以大量的时间和资金成本为代价。

当下市场不缺乏粮食产品的品种，而是有品质保障的粮食作物及其半成品，消费者在选购食品时越来越注重粮食的来源地、卫生检疫结果、营养价值的含量、种植环境、加工过程和冷藏技术。粮食品种数量繁杂、受众覆盖面大，是每个人日常饮食中无法缺少的食材，波及群体广泛，因此，粮食的质量和品质问题在所有食品范围内引起高度重视。同时，食品安全是民生问题最重要的底线，国家也在积极引导，只为让消费者吃到放心的食品。因此，粮食品质信息的披露不仅关系到食品质量安全问题，也事关消费者的信任度和满意度。

由于粮食产品不同于其他农产品，高级水果、乳制品、肉类、生鲜等已在业内建立了区块链+大数据的商品信息质量追踪体系，而粮食作物其本身颗粒小、形状体态散乱、质量重、数量庞大等特点，通过传统的溯源技术安装芯片、标记条形码的方式实现数字信息的全产业链追踪难度大、成本高，对于商家和消费者来讲，这种方式势必会将粮食的价格大大抬高。因此，使用传统的溯源方式会极大的压低粮食产业的经济效益，无法让更多文人享受最新科技成果。

1.2 传统追溯体系的发展瓶颈

传统食品信息追溯体系一般是借助于大数据技术，利用物联网搭建数据信息平台的主体部分，通常通过ERP或SCM系统完成并上传订单数据和交易信息，信息数据分布散乱，不能形成完整统一的数据追踪链条［2］；同时，数据系统的各个节点信息是由不同单位、不同岗位的工作人员负责的，信息接洽不够精准，导致各环节信息不流通，出现衔接缝隙，最终无法保证整条产品追溯链上的信息真实完整、随时可查。

同时，粮食不同于其他的食品，其本身单个颗粒小，形态分散不集中，很少将其它食品的追踪技术运用在粮食追溯体系中。对于此问题，国外有企业尝试将微型的RFID芯片或者印有条形码的可食用微型颗粒物分散投入粮食中，以实现粮食产业全链条的信息追踪。但是这种方式降低了粮食的纯度，使粮食杂质率上升，影响口感和营养成分，同时加大了粮食产品的加工难度，增加产品的成本。

1.3 追溯链上各参与方对信息的诉求状况

传统的供应链中包括的参与主体来源广泛，主要涉及有粮食种植农户、化肥养料经销商、粮食成品加工处理商户、分销商、终端消费者等，因此，一条完整的粮食供应链中的信息数量庞大且多源异构。在对信息进行处理分类时，工作量冗杂繁琐，且并非信息链中所有的信息都是信息需求方所需要的，也并不是每一个信息供需方对所有信息都有共享和随时获取的权利。实际信息追溯过程中，信息需求方在获取所需信息时，需要同时兼顾信息链的上下游信息录入方之间的协同配合以及监管部门的市场监管问题。信息链中并不是所有的信息都能对每一个环节的信息捕获方公开，涉及专利技术和商业隐私的数据不能展现给所有需求者，部分信息可以对特定的需求方公开，但是又不能在整条信息追溯链中完全共享［3］。因此，信息的输入多源异构，且信息提供方对信息的公开范围各有不同，在信息需求端，信息获取方的需求面也千差万别。因此传统供应链中的信息网络错综复杂，信息的上传和获取并不能及时有效地满足各方对信息质量和效率的诉求。

2 区块链技术在追溯体系中的应用

区块链技术开始被越来越多的行业认可和应用，目前已经在金融行业、贸易交流、生产、运输、仓储等环节被不断地探索和推进融合。区块链有去中心化、时间戳和记载信息不可更改的特点，是传统信息记载和追溯手段不具备的优势。

区块链的基本单元结构是应用了密码学的技术产生的数据块，数据信息以电子记录的形式被永久的记录下来，存放在相应的区块中［4］。区块由包括元数据的区块头与包括交易数据的区块体组成，每一个链条都完整地记录了每一个结点相应对象的信息变动情况。这些区块完成了数据的存储工作，每一个数据节点之间都包含着所有的数据，其基础模型被分为六层，分别为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。其中，数据层是整条区块链技术最底层的数据机构，主要是通过特定的时间戳与加密技术存储数据，并形成一个有意义的区块［5］。区块链运用的哈希算法是保证所记录的信息不会被篡改的单向密码机制，哈希值可以唯一准确地标识每一个区块，在接收到一段信息之后，哈希算法以一种不可逆的方式将其转化成对应的数据串，这样就保证了记录的信息不会被篡改。区块链记录数据信息的技术相当于一套由不同人来记账大型的分布式账本，每一个人都有自己的账本，每一个节点都只是系统的一部分，所有人拥有平等的记账权，因此单方面的修改信息是无效的，不会被认可。

将区块链技术运用于信息追溯体系中既保障了信息数据的安全可靠和信任度，同时由于所有上传的交易信息可跟踪、可追溯，因此保证了被记录的信息不可伪造、不可篡改［6］。

3 区块链构建粮食供应链追溯信息体系

3.1 满足供应链上多方参与主体的信息诉求

区块链的信息溯源机制基于点对点的数据传输模式，且已经产生的数据信息不可被删除和修改，特定时间段内生成的数据将会被包裹在一个区块中，最终所有已经形成的区块将会首尾相接永久保存［7］。在粮食的种植、施肥、加工、包装、运输和销售等各环节形成的区块在其特定的时间段内链接形成链，每个环节的参与者将该环节生成的粮食溯源信息以二维码的形式呈现于信息共享平台，并进行实时更新，于是所有关于该批次粮食从源头到最终销售方向的信息都会存储在溯源信息共享平台上。整条供应链上有关粮食从种植施肥环节到销售终端环节的变动情况将形成完整、流畅的溯源信息链，从而在商品贸易交往活动的供应方、运输方、需求方和监管者之间建立起紧密的联系。服务终端通过对溯源信息的分析整合，以及各方登录用户信息的交互和数据信息分类后，将供应链中数据切入到后台数据库中，最终各个参与方可以通过授权获得所需要的数据信息，实时查看粮食在各个环节的质量品质、流转方向和存储环境，为及时发现问题出处进而提出修正和补救措施提供了可能［8］。

构建粮食供应链溯源信息多方共享体系从很大程度上消除了信息孤岛，无论是数据的真实性还是及时性，都比传统技术更便捷。同时，该信息共享体系将供应链中的信息供求方有机联系起来，形成完整的信息网络，借助互联网平台从供应链上各环节提取有效信息并筛选分类，同时分成完全共享公开数据和有限共享隐私数据，既保护了信息数据的隐私性，同时又使信息方便可查，保证需方信息获取渠道的可靠性和及时性。

3.2 建立多环节、全方位的完整信息追溯链条

3.2.1 种植环节

种植地区的气候条件、土壤状况、空气质量等客观自然状况都会对粮食的生长状况和养分汲取质量有重要的影响，同时种植环节也是粮食品质和营养成分含量的最初决定环节。生长的源头不仅决定了最终的成品质量，也是消费者最关心一个环节。通过供应链信息溯源系统对粮食种植环节的信息实时追踪，可以将粮食的产地信息和种植过程全面地呈现出来。

我国目前的粮食种植方式主要是以家庭承包和农场集中种植为主，但种植户在地缘上的分散和粮食种植管理信息的获取渠道狭窄，导致种植户不了解市场需求和现实生产状况而盲目跟风种植。最终不仅使农产品区域性的供需不平衡，而且农产品价格波动频繁会对农民收入造成影响。通过查看粮食供应链上各个时点的农作物种植和收割信息，可以及时了解各类作物的现存状况，推演供需量差，为种粮、储粮和售粮提供参考。

3.2.2 加工、储藏环节

粮食加工环节的工艺流程和加工器械用具的异同都对出品粮食的质量、营养流失程度和口感好坏有直接或间接的影响，加工环节也是消费者极其关注的重点之一。因此，公开粮食加工环节的信息可以使消费者更深入地了解粮食的质量信息，选购满足需求的粮食加工产品。由于不同类型的粮食作物在收割之后对存储环境的条件要求千差万别，存放不当则容易腐烂变质，同时温度、湿度、菌落和酶的种类及活性都对其新鲜程度有严重的影响，检测方式、加工工艺和保藏技术的偏差，都会损坏粮食产品及其半成品的新鲜程度和营养价值，甚至会腐烂变质。

粮食的加工和储藏环节的所有信息记录在供应环节的区块链中，易于获取粮食加工环节工艺流程、储藏环节的环境状况以及在此过程中粮食本身的质量品质的变动情况。

3.2.3 运输、转销环节

粮食的物流运输、转销环节也是关乎其质量安全保障的重要一环。传统信息追溯系统是以物流运输企业为驱动，构建溯源信息的中心化网络结构模式，但由于信息来源分散、涉及的转销企业广泛，收集到的信息多呈现分散化状态，降低了各需求方的信息沟通便捷度，甚至会出现信任缺失的现象。以区块链为核心技术，在去中心化和共同信任机制的支持下，构建多方参与、相互协调的粮食运输、转销环节的信息追溯体系，可以实现在传感器的辅助下仓储和物流过程中的温度、湿度、菌落、保鲜剂残留等信息都会跟随粮食的转运流程全面留存、实时查询，同时，物流转运信息多方共享。

3.2.4 销售环节

粮食产品进入销售环节后，需要通过质量核验和数量清点来核对粮食成品和半成品的产品信息、质检部门再次进行检疫化验，审核无误后才能转到销售平台。销售平台上达成销售交易后，本次粮食交易的销售价格、销售时间、货品来源、发货地址和收货地址等信息将会记录在供应链中粮食的电子信息库和时间戳上［9］。消费者、供应商和市场监管部门都可以随时查看已记录下来的任何信息，便于消费者了解购入食品的全部信息。于供应商而言，能够高效全面地搜集到所有销售信息和目标客户信息，为进一步制定合理的销售方案和采用市场战略提供了依据。同时，市场监管部门能够有效降低检查监管费用。

区块链的公开透明、不可篡改的特点为消费者提供溯源服务，保障链上的每一个环节都处在可控范围中，任何阶段的产品质量信息都会展现在区块体中［10］。同时，借助区块链技术的支撑，建立网络信息平台，将供应方、运输方、需求方和监管者等信息供需方连成网络，将农户、企业以及零售终端联结起来，共置于信息共享平台，不仅可以实现追溯信息多方共享，还可以实现对粮食物流环节的实时跟踪以及全程监管，加强信息链管理，将大幅降低信用成本。