基于區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理模式優(yōu)化研究

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)要求逐漸提高，我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品銷售逐漸對(duì)接商超，但農(nóng)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)多、運(yùn)輸成本高、存儲(chǔ)難度大等問題始終沒有解決。我國(guó)社會(huì)化供應(yīng)鏈成本占GDP比重高達(dá)18%，遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家的平均水平，這就造成了資源的浪費(fèi)。社會(huì)大環(huán)境對(duì)供應(yīng)鏈發(fā)展的關(guān)注和支持給相關(guān)企業(yè)帶來機(jī)會(huì)的同時(shí)也形成了新的挑戰(zhàn)，因而構(gòu)建一個(gè)安全性高、敏捷性好、信息共享的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理模式是當(dāng)下促進(jìn)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)健康發(fā)展的關(guān)鍵所在。一、區(qū)塊鏈概述（一）去中心化區(qū)塊鏈采用P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，設(shè)置了多個(gè)權(quán)責(zé)對(duì)等的節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)去中心化的組織架構(gòu)。具體來說，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)、驗(yàn)證、維護(hù)不再需要第三方中介或設(shè)備，而是系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)共同執(zhí)行完成的。在區(qū)塊鏈中任意節(jié)點(diǎn)宕機(jī)不會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行。相對(duì)中心化而言，區(qū)塊鏈擺脫了中介的束縛，不僅可以降低由中介導(dǎo)致的交易費(fèi)用，還極大地降低了中心化數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)導(dǎo)致地信息延誤與失真，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地信息與價(jià)值交換。（二）去信任區(qū)塊鏈運(yùn)用算法和加密技術(shù)建立節(jié)點(diǎn)間信任，顛覆了傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)式、中心化的信任結(jié)構(gòu)，以加密技術(shù)、塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、時(shí)間戳等技術(shù)完成對(duì)交易的信用背書，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信任替代機(jī)構(gòu)信任。技術(shù)上來說，一方面，區(qū)塊鏈采用塊鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、時(shí)間戳、Merkle樹等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，增加了數(shù)據(jù)的時(shí)間維度和關(guān)聯(lián)性；另一方面，區(qū)塊鏈系統(tǒng)呈分布式體系，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立參與數(shù)據(jù)錄入與驗(yàn)證并擁有完整數(shù)據(jù)庫，而節(jié)點(diǎn)之間信息透明，數(shù)據(jù)可追溯，打破中心化數(shù)據(jù)庫的信息不對(duì)稱。（三）安全性哈希算法、非對(duì)稱加密、時(shí)間戳等數(shù)字加密技術(shù)在區(qū)塊鏈中的集成式應(yīng)用，由技術(shù)特性保證的數(shù)據(jù)單向性、抗擾性、隱私性以及時(shí)間維度的信用背書，從多個(gè)維度保證了區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的不可篡改、真實(shí)、安全可靠。對(duì)于區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)庫來說，由于共識(shí)機(jī)制及算法的應(yīng)用，在單個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的修改是無效的，這也在一定程度上保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)安全。（四）智能交易智能合約可以理解為通過算法完成的契約交易。區(qū)塊鏈為智能交易的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的數(shù)字信任環(huán)境。技術(shù)上，區(qū)塊鏈可以靈活的嵌入腳本代碼，將合約條款轉(zhuǎn)換成智能編碼從而實(shí)現(xiàn)智能交易；智能合約無需第三方監(jiān)督執(zhí)行，觸發(fā)閾值可自動(dòng)執(zhí)行，降低人為因素，減少交易成本；時(shí)間戳、共識(shí)機(jī)制等技術(shù)記錄每筆交易，有效解決“雙花”問題，使智能交易具備可追溯、不可篡改等特性。二、區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理中存在的問題由于農(nóng)產(chǎn)品自身易腐爛、難儲(chǔ)存的特性，加上消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的高品質(zhì)要求，決定了農(nóng)產(chǎn)品的存儲(chǔ)、運(yùn)輸以及保存的高難度和高成本。（一）參與者過多農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈由多個(gè)不同的環(huán)節(jié)構(gòu)成，在各個(gè)環(huán)節(jié)都有很多的參與者，尤其是我國(guó)傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)模式是小規(guī)模的個(gè)體種植，這就加大了供應(yīng)鏈源頭的監(jiān)管難度，難以形成統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。從價(jià)值的角度來說，由于冗多的中間環(huán)節(jié)導(dǎo)致成本上升，從而降低了各個(gè)企業(yè)的盈利水平，影響了供應(yīng)鏈的整體收益。同時(shí)由于農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響了渠道的靈活性，所以產(chǎn)品到達(dá)消費(fèi)者手中的時(shí)間也增長(zhǎng)，降低了供應(yīng)效率。（二）供應(yīng)鏈企業(yè)缺乏協(xié)同能力我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)還未達(dá)到規(guī)模收益，交易成本相對(duì)較高，雖然近幾年產(chǎn)地直銷的模式逐漸流行開來，但傳統(tǒng)的批發(fā)模式仍然占據(jù)我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品銷售模式約70%的份額，這就造成由于多次的流轉(zhuǎn)，各項(xiàng)成本持續(xù)上升，農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格在最終面向消費(fèi)者時(shí)大幅增長(zhǎng)。我國(guó)現(xiàn)有大小農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場(chǎng)5000多家，仍然是農(nóng)產(chǎn)品銷售的主導(dǎo)形式，并且農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)有比較強(qiáng)的地域性，運(yùn)輸過程中需要經(jīng)過多次的周轉(zhuǎn)和分撥，這就使得供應(yīng)鏈企業(yè)之間信息不通暢、不透明、不及時(shí)，非集約化的生產(chǎn)方式導(dǎo)致供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)尤其是不相鄰個(gè)體之間銜接不暢，特別是在不相鄰的環(huán)節(jié)主體之間（例如種植地和倉庫）存在嚴(yán)重的信息不對(duì)稱，彼此之間缺乏信任的現(xiàn)象。（三）金融服務(wù)不完善供應(yīng)鏈企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)之間存在一些信息交流阻礙，由于工商、稅務(wù)等相關(guān)的政府監(jiān)管部門對(duì)企業(yè)的集成管理以及企業(yè)和券商、保險(xiǎn)等金融機(jī)構(gòu)進(jìn)行的業(yè)務(wù)往來一直沒有被綜合起來考慮，所以農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的現(xiàn)金流的穩(wěn)定、信息流的真實(shí)性和準(zhǔn)確性都難以得到保證。金融機(jī)構(gòu)在進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研時(shí)往往無法獲取準(zhǔn)確全面的投資者信息，從而忽略有效的金融需求。此外在資金流通過程中往往需要通過繁雜的手續(xù)來保障資金的安全，但這也降低了交易效率。（四）供應(yīng)鏈監(jiān)管難度大由于不同的環(huán)節(jié)之間的監(jiān)管政策和標(biāo)準(zhǔn)要求各有不同，所以沒有一個(gè)覆蓋全面的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來記錄供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)行的計(jì)算機(jī)技術(shù)水平下經(jīng)常發(fā)生信息丟失和信息篡改的問題，導(dǎo)致監(jiān)管部門的監(jiān)督管理效率低下且監(jiān)管難度大，在農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)生質(zhì)量安全問題時(shí)經(jīng)常無法對(duì)問題企業(yè)進(jìn)行準(zhǔn)確定責(zé)。（五）農(nóng)產(chǎn)品信息不可溯源如今消費(fèi)者對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題越來越關(guān)注，農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地到消費(fèi)者的餐桌過程中需要經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)，但是各個(gè)核心企業(yè)之間的信息不透明，沒有形成一個(gè)完善的、開放性的信息系統(tǒng)來保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量，這就造成了消費(fèi)者無法獲取完整的產(chǎn)品信息，從而在消費(fèi)過程中存在質(zhì)疑和擔(dān)憂。大部分的農(nóng)產(chǎn)品信息都是依靠靜態(tài)標(biāo)識(shí)進(jìn)行追溯，缺乏供應(yīng)鏈全周期的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)追溯商品基本信息。（六）農(nóng)產(chǎn)品流通腐損率嚴(yán)重由于農(nóng)產(chǎn)品具有鮮活性的特點(diǎn)和高的質(zhì)量管控，所以在加工運(yùn)輸過程中需要采取真空包裝、冷鏈運(yùn)輸?shù)确绞?，來防止農(nóng)產(chǎn)品污染和變質(zhì)，這些都需要企業(yè)具備比較完善的專業(yè)技術(shù)和設(shè)備。我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品物流專業(yè)化、工業(yè)化程度較低，并且即便采取了相關(guān)的優(yōu)化方式，也無法避免一定比例的浪費(fèi)，這就使得農(nóng)產(chǎn)品的物流成本較高，再加上農(nóng)產(chǎn)品一般利潤(rùn)空間較小且體積較大，對(duì)企業(yè)設(shè)備的投入也有很大的限制。三、供應(yīng)鏈管理模式優(yōu)化模型的構(gòu)建（一）參與主體供應(yīng)鏈企業(yè)聯(lián)盟。農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈企業(yè)聯(lián)盟一般包括種植主體、農(nóng)資供應(yīng)商、種植地、加工企業(yè)、檢測(cè)中心、倉庫、物流挑撥中心等。金融機(jī)構(gòu)。金融機(jī)構(gòu)主要包括商業(yè)銀行、券商、互聯(lián)網(wǎng)金融、保險(xiǎn)平臺(tái)、會(huì)計(jì)審計(jì)等。政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)。政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)主要包括工商管理部門、稅務(wù)管理部門、交警部門等。（二）基于區(qū)塊鏈的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈優(yōu)化模型針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈管理模式中的信息不透明、監(jiān)管難度大、金融服務(wù)不完善等問題，該優(yōu)化模型主要從農(nóng)產(chǎn)品信息可溯源，相關(guān)部門的監(jiān)管效率以及為供應(yīng)鏈參與個(gè)體提供金融服務(wù)三個(gè)方面提出了優(yōu)化方案。1．基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品信息溯源首先通過區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制中的工作量證明機(jī)制（POW）來保障去中心化環(huán)境中的企業(yè)、金融部門、政府監(jiān)管部門等參與者達(dá)成共識(shí)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的信息交流和監(jiān)管打好基礎(chǔ)。其次上游的種植主體、農(nóng)資供應(yīng)商、加工企業(yè)以及監(jiān)測(cè)中心分別將采購電子合同、種植地信息、檢測(cè)機(jī)構(gòu)信息和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量信息記錄到區(qū)塊鏈中，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)層基于分布式賬本，將供應(yīng)鏈不同階段的信息分別存儲(chǔ)到不同的區(qū)塊中，每個(gè)區(qū)塊頭中都有一個(gè)時(shí)間戳來確保有序的數(shù)據(jù)記錄時(shí)間，然后依據(jù)非對(duì)稱加密技術(shù)對(duì)交易記錄進(jìn)行加密，防止數(shù)據(jù)被篡。通過以上的基于區(qū)塊鏈技術(shù)為每件農(nóng)產(chǎn)品形成特有的溯源碼，主要記錄農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地、包裝材料、包裝日期等信息。溯源碼生成過程中有這么幾個(gè)細(xì)節(jié)：在種植過程中個(gè)體農(nóng)戶或農(nóng)產(chǎn)品種植基地首先要經(jīng)過相關(guān)機(jī)構(gòu)的審核，同時(shí)要在種植地中安裝檢測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田的環(huán)境參數(shù)是否符合作物的生長(zhǎng)要求和農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀態(tài)是否符合正常標(biāo)準(zhǔn)，然后將所得到的種植環(huán)境參數(shù)記入?yún)^(qū)塊鏈中。這個(gè)環(huán)節(jié)可以利用區(qū)塊鏈技術(shù)提前設(shè)置一個(gè)符合農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境參數(shù)范圍，一旦發(fā)生不適宜的情況，則將詳細(xì)信息反饋給種植主體，及時(shí)有效地進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到農(nóng)作物的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，從而提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。在農(nóng)作物成熟后轉(zhuǎn)向加工階段，在這兩個(gè)環(huán)節(jié)交接的過程中，種植主體和加工企業(yè)可以利用區(qū)塊鏈非對(duì)稱加密和數(shù)字簽名來保障交易信息的安全有效。在農(nóng)產(chǎn)品的加工過程中，主要是對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行清潔處理和初始包裝，并對(duì)完成加工后的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行抽樣檢測(cè)，隨機(jī)選擇部分產(chǎn)品送到檢測(cè)中心進(jìn)行質(zhì)檢，檢測(cè)中心將檢測(cè)結(jié)果信息輸入到區(qū)塊鏈中，最終生成一個(gè)溯源碼。農(nóng)產(chǎn)品在下游企業(yè)之間的流通也要經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)，在完成農(nóng)產(chǎn)品加工后將其運(yùn)輸?shù)嚼鋷熘羞M(jìn)行存儲(chǔ)，倉庫將相關(guān)信息和農(nóng)產(chǎn)品的倉儲(chǔ)狀態(tài)實(shí)時(shí)同步到區(qū)塊鏈信息系統(tǒng)中。超市通過消費(fèi)者的產(chǎn)品喜好向上游物流挑撥中心發(fā)送訂單，訂單信息再反饋給倉庫，倉庫會(huì)根據(jù)訂單要求指定包裝中心進(jìn)行產(chǎn)品包裝，包裝完成后進(jìn)行投遞和冷鏈跟蹤，最后再配送到超市。配送過程中，物流配送員和超市之間采用非對(duì)稱加密和數(shù)字簽名防止虛假訂單的產(chǎn)生。這個(gè)過程中，超市的交易訂單、包裝信息以及冷鏈的物流信息都要記錄到區(qū)塊鏈產(chǎn)品信息文檔中，通過區(qū)塊鏈的分布式賬本實(shí)現(xiàn)去中心化管理，并加蓋時(shí)間戳確定信息的發(fā)表順序，保證各環(huán)節(jié)構(gòu)建的分布式數(shù)據(jù)庫中信息的真實(shí)性。2．基于區(qū)塊鏈技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈監(jiān)管供應(yīng)鏈中的參與個(gè)體需要將信息真實(shí)地記錄到區(qū)塊鏈中，并通過時(shí)間戳技術(shù)來確定責(zé)任依據(jù)，去中心化的信息管理使得企業(yè)處于相同的地位，數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確需要所有供應(yīng)鏈參與者的共同維護(hù)，因而相互之間可以進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督，避免了部分企業(yè)為自身利益而“渾水摸魚”的情況產(chǎn)生。區(qū)塊鏈技術(shù)加強(qiáng)了企業(yè)之間的溝通，提高了內(nèi)部監(jiān)管力度，從根本上保障了農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。傳統(tǒng)的政府監(jiān)管部門作為供應(yīng)鏈的外部監(jiān)管渠道，通常是在發(fā)生農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題以后才會(huì)介入對(duì)相關(guān)企業(yè)的問責(zé)，這一階段產(chǎn)生的時(shí)間差可能會(huì)使事態(tài)嚴(yán)重化，造成監(jiān)管效率低下。由于供應(yīng)鏈多個(gè)環(huán)節(jié)涉及眾多的企業(yè)，傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈監(jiān)管過程中由于信息不透明，很難直接定位到問題企業(yè)并進(jìn)行整改。該模型中的政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)通過擁有的權(quán)限獲取供應(yīng)鏈信息，包括供應(yīng)鏈中的農(nóng)產(chǎn)品種植過程、技術(shù)、加工設(shè)備和運(yùn)輸工具等信息。利用區(qū)塊鏈合約層的智能合約將相關(guān)的法律法規(guī)、市場(chǎng)管理?xiàng)l例寫進(jìn)區(qū)塊鏈中，只要達(dá)到規(guī)定條件，所有的企業(yè)交易都可以自動(dòng)履行，提升了管理效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理。當(dāng)消費(fèi)者向政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行意見反饋時(shí)，監(jiān)管部門會(huì)通過信息平臺(tái)追溯到問題企業(yè)，并對(duì)其相關(guān)產(chǎn)品的檢測(cè)報(bào)告、企業(yè)營(yíng)業(yè)資質(zhì)等進(jìn)行檢查，并對(duì)不合規(guī)的生產(chǎn)行為做出相關(guān)懲罰和督促整改，做到及時(shí)止損，有助于農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)