基于区块链的食品冷链供应链体系构建研究

付立斌 董晨阳

摘 要：随着我国国民经济水平日益上升，居民食品消费结构发生了很大的变化，特别是对冷链食品新鲜度提出了越来越高的要求，食品冷链供应链的发展越来越受到重视。文章对食品冷链供应链痛点进行分析，发现和总结出食品冷链供应链存在的问题，结合区块链技術理论对食品冷链供应链体系进行构建研究，从参与管理主体设置、体系架构设计和运作模型及流程等方面构建了基于区块链技术的食品冷链供应链体系，并从政府、冷链企业和消费者三个方面提出了保障思路。

关键词：区块链;食品冷链;冷链供应链;去中心化

中图分类号：F259.23   文献标识码：A 文章编号：1005-6432（2023）10-0020-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2023.10.020

1 引言

随着我国国民物质生活的丰富和消费观念的转变，生鲜食品需求不断增加，冷链行业快速发展。据《2020年中国食品冷链供应链研究报告》指出，2014—2019年中国食品冷链物流需求量不断增加，2019年中国食品冷链物流需求量为2.33亿吨，较2018年的1.89亿吨同比增长23%［1］。在食品冷链物流市场扩大的同时，食品冷链供应链发展水平显著提升，已影响到国民经济的全局，成为经济发展与人民生活中的一个新热点。受新冠肺炎疫情影响，食品冷链供应链迎来了新的挑战和发展机遇，如何打造食品冷链供应链、提升食品冷链供应链透明度成为人们关注的焦点，为此建立完备的食品冷链供应链体系迫在眉睫。目前食品冷链供应链仍存在着供应链体系不健全、基础设施设备滞后且分布不均衡、管理主体责任不明确、信息化程度低等问题，制约着食品冷链行业发展。基于此，文章结合区块链技术，构建食品冷链供应链体系，真正做到全程温度可控、各环节无缝衔接，为我国食品冷链行业探索出新路径。

2 文献综述

2.1 国外研究现状

Barrangour等（2019）基于CRISP技术，改变食品细菌的基因容量，控制农产品从源头到C端食品供应链全过程微生物种群的组成和活动，提高食品质量和安全，进而高效推进冷链供应链高质量发展［2］。Zhang等（2017）基于分解分析，从农产品冷冻加工、储藏、配送运输及冷储销售4个相关环节中，识别选取技术设备、人员组织、产品加工、产品供应和外部环境5个关键风险要素［3］。Yang等（2013）采用AHP和风险优先数（RPN）方法评估生鲜食品冷链物流的安全风险，找出生鲜食品冷链中的关键风险因素和最薄弱环节，以提高冷链系统的绩效［4］。

2.2 国内研究现状

在国内食品冷链供应链的研究上，相关专家学者从不同的角度进行探讨。沈玉燕等（2021）从风险因素方面对生鲜冷链供应链做了研究，结合物联网理论思想，对食品冷链供应链进行了风险识别与分类，采用OWA算子赋值权重方法对风险指标赋值、评估及排序，提出了生鲜冷链供应链风险Logistic扩散收敛模型和风险管控对策［5］。李学工等（2021）从重大突发事件环境下应急冷链供应链出发，通过层次分析法构建应急冷链供应链协同化测度指标，确定指标的综合权重，采用序参量法提出应急冷链供应链协同化测度模型，评估各应急环节的协同度。基于此，更好地判断应急冷链供应链协同水平，合理规避重大突发事件下应急冷链供应链食品安全和风险问题［6］。王晓丹等（2021）通过对我国水果冷链供应链发展现状的研究，分析了大数据在水果冷链供应链中的应用，进而从顶层设计、基础设施建设、大数据收集工作、高科技人才等方面提出发展建议［7］。

综上所述，国内外相关学者对于冷链供应链做了较为丰富的研究，并取得了一定成果，而对于食品冷链供应链的研究还比较少，仅有的研究集中在风险因素、供应链协调方面，而利用区块链思想，构建食品冷链供应链体系建设鲜有研究，基本上处于空白状态。为此，文章结合区块链理论思想，构建食品冷链供应链体系架构，为建设全程温度可控、各环节无缝衔接、信息可追溯的食品冷链供应链体系提供思路。

3 食品冷链供应链痛点分析

3.1 食品冷链供应链体系不健全

一是法律规范体系不完善。食品冷链供应链各环节缺乏系统规范化的管理，相关法律法规和标准化体系不够健全甚至缺失。二是供应链体系尚未形成。供应链节点企业之间缺乏有效的沟通协调，各环节极易出现“断链”现象，进而导致食品腐败变质。

3.2 基础设施设备滞后，分布不均衡

我国冷链基础设施陈旧且分布不均，主要集中在东部沿海地带和发达城市，但是中西部基础设施却严重不足，呈现出“东多西少”的现状。此外，在设备的类型和功能上发展滞后，生产规模“小而散”。

3.3 管理主体责任不明确

《2020年中国食品冷链行业市场现状及发展前景预测分析》指出，食品冷链需求是我国冷链物流需求的关键，占比行业总需求达90%［8］。其中涉及冷链食品监管部门、生产加工企业、仓储配送企业、批发零售商等多个参与主体，其整个环节难以把控具体流程和运营资质。此外，食品冷链供应链各参与管理主体处在“各自为政”的状态，关键性数据很容易在某个环节被篡改和漏填。

3.4 信息化程度低

供应链相关主体尚未形成统一的食品冷链供应链信息化平台，容易引发信息不对称和信任危机，造成前后环节衔接困难、失误率高。同时，各节点之间尚未建立智能化全程可追溯体系，难以打造从供应端到销售端全链条可追溯管理体系。

4 食品冷链供应链体系构建

4.1 参与管理主体设置

食品冷链供应链体系贯穿于冷链食品原料供应商到终端消费者的整个流通过程，其中国家市场监管部门监督管理，形成了国家市场监管部门、冷链食品企业、消费者等三类主体。第一类是监管冷链食品质量安全的机构，即国家冷链监管部门；第二类是冷链食品上下游企业，即冷链食品原材料供应企业、生产企业、加工企业、农贸市场、餐厅和超市；第三类是消费者。

4.2 體系架构设计

食品冷链供应链是食品冷链运作过程中的一种组织形态，涉及食品冷链纵向产业链的上游与下游，而政府冷链监管部门监督整个流通过程，形成政府、冷链企业和消费者三方组成的供应链体系。基于此，结合区块链技术理论，建立基于区块链的食品冷链供应链体系，并划分为物理层、数据层、平台层和应用层。如图1所示。

物理层是区块链信息采集的底层基础，植入物联网技术（冷链监控设备、温控设备、定位设备），对冷链食品的相关数据上链，确保原始数据的准确与完整。

数据层是区块链信息处理的核心，冷链食品从源头供应信息、出入库信息、检测信息等全过程数据上链，严格按照区块链数据块格式进行封装，分布式存储在链上的数据按照时间顺序生成唯一的数字签名，保障历史数据不被篡改。此外，区块链技术凭借其独特的加密技术特点（非对称加密、哈希算法），保障数据真实准确。

平台层是区块链业务运营的关键，提供食品管理信息、质量监管状态以及溯源来源等查询服务，便于政府、冷链企业、消费者高效地使用区块链；同时支持资源管理、身份认定、运营监管、生态服务，更好地支撑管理服务，以此保证业务运营在高效环境下的持续运行。

应用层采用B/S结构的Web前端界面，封装了区块链的各种应用场景。该层主要链接政府、上下游企业、消费者，为其提供数据接口，打破各环节数据壁垒，实现信息准确性、安全性和可追溯性。

4.3 运作模型及流程

传统食品冷链供应链单纯是以供应链所有参与者为运作主体，缺乏统一监管，导致出现“各自为政”现象。基于此，结合区块链技术的去中心化，构建基于区块链的食品冷链供应链体系运作模型。如图2所示。

同时，运用区块链共识机制，从冷链食品供应到生产加工、质量检验、仓储配送、冷链销售等全过程上链，构建基于区块链的食品冷链供应链体系运作流程，将供应链所有参与者连接成一个整体，实现运作流程的无缝衔接以及对食品冷链的全程温控覆盖、安全高效运行。如图3所示。

4.3.1 供应生产环节

冷链食品供应商和生产企业基本信息在区块链认证上链，随后将双方电子采购合同写入区块链；生产企业引入各类传感器实时采集环境信息，并且将传感器终端与区块链进行连接，真实数据实时进行上链处理，这些数据生成对应的时间戳，保障数据不会被篡改。进入下一个环节，当前主体提出交易请求，并与加工企业利用私钥签署内嵌在区块链的智能合约。交易完成过后，系统授权给加工企业，其负责跟进冷链食品质检、操作、物流等关键信息，并实时更新和维护信息文档。

4.3.2 质检加工环节

加工企业负责链上数据的权限维护，对冷链食品进行全面质检和处理加工。在保障环境温湿度的同时，将检验合格、处理加工等全过程数据写入区块链，形成“一物一码”的标识，为消费者提供查询支持。

4.3.3 仓储运输环节

冷链仓储运输企业全程采用冷链冷藏技术、冷链保鲜技术、定位技术，保证冷链食品绿色新鲜和实时精准定位。在此过程产生的仓库环境、出入库时间、运输定位等信息通过时间戳写入区块链平台，在共识机制下实时更新且不可篡改。

4.3.4 配送销售环节

消费者通过门店购买或线上商城下单的方式购买冷链食品，消费者可通过扫描冷链包装上条形码，链接区块链信息平台，获取冷链食品来源，做到来源可追溯，去向可查询。

5 具体保障措施

5.1 政府监管部门方面

政府监管部门应完善食品冷链服务标准体系，将食品冷链供应链体系建设纳入法律法规中，采用多种形式和方法加强食品冷链供应链体系的推广和应用。

5.2 冷链企业方面

冷链企业需要重视加强冷链食品标准化，加快推进区块链技术运用，培养冷链专业技术人才。同时，落实企业主体责任，严管严控企业私钥，确保链上关键信息真实可靠，保障食品冷链供应链体系高效运作。

5.3 消费者方面

消费者需要培养主动“扫码查溯源”的意识，真正实现“要我做”到“我要做”的转换。若发现异常冷链食品，消费者对其提出诉求同步至链上，精准定位问题环节，对同批次问题产品及时召回。

6 结论

文章结合区块链技术理论，提出了基于区块链的食品冷链供应链体系和运作模型及流程，对其结构进行阐述，有效提升供应链的快速反应能力和运作能力，促进流程间的无缝衔接，并从政府、冷链企业和消费者等三方面提供透明化的保障思路。

参考文献：

［1］石谢新.创建高效冷链供应链体系 应对食品安全挑战［J］.中国食品工业，2021（17）：78-81.

［2］BARRANGOU R，NOTEBAART R A.CRISPR—directed microbiome manipulation across the food supply chain［J］.Trends in microbiology，2019，27（6）：489－496.

［3］ZHANG H，QIU B，ZHANG K.A new risk assessment model for agricultural products cold chain logistics［J］.Industrial management & data systems，2017，117（9）：1800-1816.

［4］YANG F，CAI J M.The analysis of fresh food safety risks from the cold chain logistics system［C］∥the 19th International Conference on Industrial Engineering  and  Engineering Management.Berlin：Springer-Verlag，2013.

［5］沈玉燕，钱言.生鲜冷链供应链风险扩散收敛模型构建与评估［J］.商业经济研究，2021（22）：46-49.

［6］李学工，李芳.重大突发事件下应急冷链供应链协同化评价模型及策略研究［J］.中国安全生产科学技术，2021，17（10）：18-24.

［7］王晓丹，沈思强.大数据在水果冷链供应链中的应用［J］.中国果树，2021（1）： 100-103.

［8］中商情报网.2020年中国食品冷链行业市场现状及发展前景预测分析［EB/OL］. （2020-07-30）.https：//www.askci.com/news/chanye/20200730/1102351166813.shtml.

［作者简介］付立斌（1996—），男，河北唐山人，硕士，研究方向：冷链物流；董晨阳（1989—），男，河北承德人，硕士，中级工程师，研究方向：粮食供应链、冷链供应链。