沃爾瑪食品供應鏈管理區塊鏈應用解析

姚國章 吳玉雪 薛新成 王侃亮

摘要：數據匱乏、共享困難、效率低下，是食品供應鏈管理長期面臨的難題，也是各類食品安全事件頻發的重要原因。沃爾瑪構建了基于區塊鏈的食品供應鏈平臺，并通過美國市場的芒果產品和中國市場的豬肉產品的試點示范，形成了創新型的應用模式，取得了理想的成效。區塊鏈要在食品供應鏈管理中發揮獨特作用，既要選擇合適的區塊鏈架構，又要建立起科學嚴密的數據管理體系，兩者緊密結合，共同為構建數字化供應鏈提供強有力的保證。

關鍵詞：沃爾瑪；區塊鏈；食品安全；供應鏈管理；數字化供應鏈

引言

作為全球最大的零售商，沃爾瑪面臨著嚴峻而又復雜的食品安全等問題的挑戰，因為一條完整的食品供應鏈，往往在全球范圍內包括大量的作業步驟和數以百計的地理位置與檢查點，如何提升供應鏈管理的效率和透明度，是沃爾瑪所必須面對的現實考驗。區塊鏈技術的出現，為沃爾瑪破解長期困擾的難題帶來希望，尤其是通過與IBM公司等聯合攻關，逐步構建起了一套行之有效的基于區塊鏈技術的食品供應鏈管理體系，為區塊鏈在食品行業的全面應用提供了成功的范例。

1、沃爾瑪食品供應鏈管理區塊鏈發展思路

1.1 發展背景

世界衛生組織提供的數據表明，全球每年有多達6億人因食用受到污染的食品而生病，其中造成42萬人死亡。美國的食品安全同樣面臨著十分嚴峻的挑戰，根據美國食品藥品監督管理局（Food and Drug Administration，FDA）估計，美國每年大約有4800萬人因食品衛生問題導致食源性疾病，相當于總人口的六分之一，其中約12.8萬人需要住院治療，約3000人死亡。

1.2 沃爾瑪的痛點

沃爾瑪作為食品安全的重要責任主體，承擔著非同尋常的食品安全責任和義務。盡管沃爾瑪對于食品安全的監管一向極為嚴格，可是在蔬菜、肉食品等安全問題上，一直苦于沒有相關的技術手段，也處于應對乏力、甚至無計可施的窘境。如果有更好的可追溯手段在第一時間找出問題食品的來源，并能確定為特定農場或養殖場，這樣只需要丟棄較少數量有問題的食品，這就既能避免更大的損失，也有助于消除社會的恐慌，而且還能使很多無辜的制造商和產業鏈的關聯方免受傷害。

1.3 沃爾瑪對區塊鏈的應用需求

區塊鏈技術源于比特幣，其本質上是一個去中心化的分布式數據庫，區塊鏈技術是以數據庫作為數據存儲載體，以P2P網絡作為通信載體，依賴密碼學確定所有權和保障隱私，依賴分布式系統共識框架保障一致性，旨在構建價值交換系統的技術[1]。區塊鏈技術的發展，為沃爾瑪解決棘手問題提供了可行的思路，很大程度上解了其燃眉之急。沃爾瑪認為，區塊鏈技術可能非常適合分散的食品供應生態系統，因其更好的可追溯性可以讓公司更有效地采取行動，以提高應對食品安全事件的能力，同時減少各種可能的損失。于是沃爾瑪與IBM聯合共同開發了Food Trust解決方案，主要目的是通過區塊鏈讓食品供應鏈過程實現數字化，以有效解決供應鏈管理的數據割裂難題。沃爾瑪在食品安全協作中心成立后同時開展了兩項試點項目，一項是用來跟蹤從南美洲到美國的芒果，另一項用以跟蹤中國的豬肉供應鏈，以測試供應鏈中的食品可追溯性和透明度。通過從農場到餐桌的方式，沃爾瑪的區塊鏈解決方案將追蹤芒果來源的時間從原先的7天減少到2.2秒，效率得到了根本性的提升，而且還大大提升了沃爾瑪食品供應鏈的透明度。豬肉跟蹤項目同樣取得了明顯的成效，養殖、加工、運輸和銷售全過程的數字化，大大增強了食品供應鏈的透明度和消費者的信任度。

1.4 發展目標

沃爾瑪在啟動區塊鏈應用項目之前，明確了食品供應鏈管理中區塊鏈應用的發展目標，主要包括兩個方面：一是要建立更加透明、可信的食品溯源體系。區塊鏈技術無疑是沃爾瑪在食品安全系統的基本面建設和創新前沿技術的應用之間尋找一個平衡點的理想選擇，在建立更加透明和可信的食品追溯體系方面可以取得傳統技術和方法難以取得的效果；二是要為供應鏈參與各方創造實實在在的利益。讓區塊鏈為參與各方共同受益，是沃爾瑪和合作伙伴之間率先形成的共識。

1.5 預期成效

在區塊鏈項目實施之前，沃爾瑪食品安全副總裁Frank Yiannis就明確提出項目應取得以下六個方面的預期成效[2]：改善食品安全；確保食物新鮮；減少食物浪費；阻止食品欺詐；強化食品安全責任；建立消費者信任。

2、沃爾瑪食品供應鏈管理區塊鏈應用模式

沃爾瑪的食品供應商數量眾多，供應鏈管理極為復雜，以豬肉為例，傳統供應鏈管理與基于區塊鏈的供應鏈管理的差異明顯[3]。

2.1 傳統供應鏈管理模式

沃爾瑪在數十年的發展探索中，逐步形成了適合自身的供應鏈管理模式，圖1為豬肉食品傳統供應鏈管理流程。

如上圖所示，在傳統供應鏈管理模式下，物流的流向是從飼料提供商流向養殖場，再從養殖場通過多條路徑流向最終消費者，而資金流則以相反的方向流動，而且數量逐步減少。供應鏈管理中的信息流由于缺乏有效的共享處于分散和割裂的狀態，大大影響了供應鏈管理的效率和水平。

2.2 基于區塊鏈的供應鏈管理模式

基于區塊鏈的豬肉食品供應鏈管理模式如圖2所示。

如上圖所示，基于區塊鏈的食品供應鏈系統通過數字化的平臺將零售商、消費者、物流服務商、平臺服務方、供應商、其他相關方以及監管部門連接起來，讓所有食品供應鏈參與方均能共享交易記錄，并且數據動態生成、不可篡改，確保參與各方能構建數字化的供應鏈管理體系。

3、沃爾瑪供應鏈管理區塊鏈應用解決方案

沃爾瑪選擇了IBM的區塊鏈解決方案，因為它不是重建供應鏈，而是利用現有技術來增強使用Hyperledger（超級賬本）的供應鏈可追溯性，與公司現有業務可追溯系統能實現有機融合，在此基礎上能做到更快速、更高效、更準確。

3.1 區塊鏈的平臺架構

沃爾瑪采用了IBM提供的區塊鏈解決方案，該方案的平臺架構如圖3所示[4]。

如圖3所示，該區塊鏈方案是能夠全面處理多組織區塊鏈網絡的完整生命周期的集成業務就緒型平臺，它旨在通過每個階段的協作來加速創建以業務為中心的全球區塊鏈網絡，獨特之處主要包括：一是支持模塊化架構和即插即用組件，如共識和成員服務等；二是允許有效的數據捕獲和數據控制，用戶可以在任何時間點對數據資源進行共享；三是對自己提供的數據具有所有權和控制權，相關的記錄包括審計、農業處理、識別號碼、生產制造商、可用設備更新、已知安全問題、授予的權限和安全協議等，所有數據都實時記錄并永久存儲為電子證書；四是其所提供的信任能夠實現更有效、更完整的共享，驅動企業更安全、更可靠、更低成本地完成關鍵業務[5]。

3.2 沃爾瑪供應鏈管理區塊鏈解決方案需求

沃爾瑪基于區塊鏈的解決方案需要滿足需求如下：一是供應鏈參與各方在網絡上擁有各自的數據，并控制誰可以訪問不同的數據元素；二是系統可以從現有數據存儲實現自動數據導入，以利用現有業務記錄；三是對于已經管理復雜信息環境的網絡管理員，可以通過應用程序編程接口連接器將遺留系統數據與網絡數據實現自動化的集成；四是數據連接器允許供應鏈參與企業IT團隊有效地從現有數據存儲上載供應鏈數據，以便將數據從企業系統無縫集成到網絡；五是用戶一旦登錄，可以通過多種方式與網絡進行交互；六是在出現危機或需要食品召回時，能夠快速回答以下問題以降低成本和安全性?；谠从贗BM區塊鏈的平臺架構，沃爾瑪形成了滿足自身業務需求的解決方案，實現食品數字化供應鏈管理的需求。

4、沃爾瑪食品供應鏈區塊鏈應用試點與商品追溯實例

為了更好地積累區塊鏈在食品供應鏈管理中的經驗，沃爾瑪選擇了美國市場供應的芒果和中國市場供應的豬肉兩種食品開展了先期試點，計劃在試點取得成功的基礎上向其他商品推廣應用，目前在牛肉等商品中已得到實際應用。

4.1 芒果全生命周期追蹤

芒果是深受世界各國消費者歡迎的水果，也是沃爾瑪十分暢銷的食品，但沃爾瑪也不止一次遇到因芒果引發的食品安全事件，當安全事件發生后，因為芒果在全球范圍內運輸容易受李斯特菌和沙門氏菌污染，往往找不到確切的污染源頭而只能胡子眉毛一把抓，將本身并沒有安全問題的大量芒果一同丟棄，由此而造成的浪費十分驚人。為此，沃爾瑪將芒果的全生命周期追蹤作為區塊鏈應用的突破口，以期能在第一時間獲得涉及食品安全問題的芒果的相關信息。沃爾瑪在美國銷售的芒果基本原產于中美洲或南美洲的小農種植場，芒果樹從種苗到成熟并結果一般為5至8年，運輸方式包括空運、海運或陸運運往美國，加工包括洗滌、去皮、切片并放入加工中心的容器中，然后運往沃爾瑪配送中心進行冷藏，再運輸到商店冷藏和上貨架銷售，最終被消費者購買而消費。圖4為基于區塊鏈的芒果全生命周期的數據管理體系圖。

如上圖所示，芒果的數據采集主要涉及以下各個環節，不同環節的數據均通過區塊鏈技術得到有機融合和無縫集成。

（1）種植環節：芒果種植期需要采集這一階段是否使用化學農藥、施肥狀況、是否雇傭童工以及在收摘過程中是否出現腐爛或表面缺陷等。

（2）加工儲運環節：利用區塊鏈連接相關設備和智能傳感器記錄儲運環節數據。

（3）營銷和零售環節：記錄包括芒果的外觀、新鮮度、銷售價格、促銷措施等數據。

（4）消費和售后環節：記錄顧客在購買后的消費狀況數據。

4.2 豬肉產品跟蹤

為了解決豬肉供應鏈長期存在的數據分散、更新滯后以及管理低效等“疑難雜癥”，沃爾瑪聯合相關部門共同實施基于區塊鏈的豬肉供應鏈管理項目。

（1）傳統條件下的豬肉供應鏈數據風險

在傳統條件下，一頭生豬從養殖場到加工廠，再到儲運中心再到零售門店，一系列流程中存在著大量可能的數據風險，包括因篡改、誤傳和串標等引起的不可控因素，毒物、害蟲、細菌病毒引起的污染以及溫度、濕度和有效期等引起的腐敗變質等，均可導致相應的經濟損失、法律責任和社會影響。參見圖5所示。為缺乏有效的手段實現數據的共享和整合，由此而引發的食品安全事故時有發生，包括喂食瘦肉精、豬肉產品中注水、涂改過期日期等，讓消費者對此深感憂慮。

（2）區塊鏈在豬肉供應鏈中的應用

基于區塊鏈的應用將豬肉的養殖場來源細節、批號、工廠和加工數據、到期日、存儲溫度以及運輸細節等各種產品信息，以及每一個流程產生的數據都記載在安全的區塊鏈數據庫上，實現全流程的數字化管理，以全面提升豬肉供應鏈管理的效率和水平。所記錄的數據具體包括養殖場基本數據、生產批號、工廠和處理數據、到期日期、儲存溫度以及運輸配送細節等。

（3）基于區塊鏈的豬肉供應鏈流程

基于區塊鏈的豬肉產品供應鏈，具體的流程如下：

第一步，生豬加工廠家將加工好的豬肉產品放入包裝盒中，并貼上專用標簽。與此同時，工作人員創建新的二維碼并通過這個二維碼將所有必要的產品細節數據上傳到區塊鏈中，確保任一位授權用戶都可以獲得入鏈信息，以查驗運營過程中任何一個節點的操作細節。

第二步，供應商發貨點負責向沃爾瑪配送中心發貨的員工創建運輸記錄，輸入運輸車輛車牌號，對將被裝車的托盤進行掃描，而后系統會顯示出這批豬肉即將發往的配送中心和對應的采購訂單，然后上傳這些單據的圖片到區塊鏈上，新創建一個不可篡改的數據文件，供各個授權用戶同時登錄讀取。

第三步，任何一位經授權的食品安全管理人員都可以讀取存儲在區塊鏈中的單據。因為單據不可篡改，并具有開放性，將會大大縮短單據查找的時間，而且可有效防范未經授權篡改信息等誠信問題。

在應用區塊鏈之前，如果發現了錯誤，食品安全管理人員需要人工查驗每一份單據，以查找確認問題所影響的范圍，不但費時費力，而且還難免受人為因素的干擾。采用區塊鏈技術后，通過區塊鏈記錄的數據進行追根溯源，能對每件豬肉商品的上架時間實行更好的管理，原先的被動數據查詢上升為主動的數據提供，而且通過高效的追蹤系統，能避免因未采取預防措施而造成的食物浪費，顯著提升了供應鏈管理的透明度，由此導致供應鏈管理效率和水平的全面提升。

（4）參與各方的利益

區塊鏈應用于豬肉食品的供應鏈管理，沃爾瑪希望能為養殖戶、屠宰企業、零售商和消費者創造出以下不同的利益：養殖戶能掌握出欄生豬的流向，更好地規劃種豬養殖的品種；屠宰企業能獲得豬肉產品的相關數據，判斷其保質期是否能夠完成銷售和消費，了解加工產品的實際流向；零售商能更有效地把控豬肉從豬圈到零售店的全部流程；消費者能獲得更新鮮、質量更可靠、食用更安全的豬肉產品。

5、沃爾瑪食品供應鏈區塊鏈應用的啟示

沃爾瑪利用區塊鏈的探索，為我們提供了十分有益的啟示。

5.1 區塊鏈在食品供應鏈管理中有著獨特的用武之地

食品供應鏈的體系十分龐大，涉及到種植養殖戶、生產加工企業、零售商、運輸商、銷售員以及消費者等等諸多參與者，而且地域分布范圍廣、時間要求高、安全風險大，某一個環節出現問題均有可能導致重大損失，甚至生命安全。沃爾瑪的實踐充分表明，區塊鏈技術在食品供應鏈管理中大有可為，有大量的機遇值得把握，需要從沃爾瑪的實踐中獲得啟發和思考，開展更進一步的實踐探索。

5.2 選擇合適的合作伙伴和合適的區塊鏈架構至關重要

作為全球最具銷售規模的企業，沃爾瑪有足夠的實力和條件獨立開展區塊鏈的應用研究，但沃爾瑪并沒有孤軍作戰，而是選擇在區塊鏈應用有全球領先優勢的IBM公司和中國最具實力的高校清華大學合作，形成強強聯合、優勢互補的合作模式，為其攻克在發展過程中的各種困難奠定了基礎。因此，選擇合適的合作伙伴和技術實現方案既可以少走彎路，又可以降低開支、縮短自我摸索的時間。

5.3 循序漸進，小步快跑，步步為營

在區塊鏈技術出現之前，沃爾瑪曾多次努力創建可追溯系統以解決食品供應鏈管理的難題，但均未達到預期效果，當區塊鏈技術引入之時，公司高層均對此持懷疑態度，在經過與IBM等合作伙伴較長時間的磋商之后決定開始嘗試，于是便啟動了美國的芒果和中國豬肉的試點項目，在這兩個項目取得理想成效的基礎上，把區塊鏈的應用擴展到綠葉蔬菜和肉食制品等品類，做到有條不紊、有序推進，達到了循序漸進、小步快跑和步步為營的效果。

5.4 建立科學嚴密的數據管理體系是構建數字化供應鏈的有力保證

從本質上來看，區塊鏈為數據的形成、共享和管控提供了一種新的解決方案，為長期以來煙囪林立、分散割裂的數據“孤島”得以連通，同時通過共享分布式的賬本實現數據的不可篡改和共享共用?；趨^塊鏈的食品供應鏈數據管理體系的建設是一個創新型的系統工程，數據的類型、采集和維護主體、訪問權限和應用方式等一系列問題都需要建立相應的標準和規則，必須在供應鏈參與各方的共同努力下整體取得突破。沃爾瑪在這方面積極探索，銳意創新，逐步形成了適應自身發展需要的數據管理體系，最終成為了全球食品供應鏈數字化的領先實踐者。

6、結語

區塊鏈技術的出現為食品供應鏈管理提供了全新的思路和模式，由于其有效地解決了供應鏈參與各方的信任問題，同時實現了數據的不可更改性，確保了供應鏈管理全過程的透明度，很大程度上解決了長期難以解決的供應鏈管理難題。

區塊鏈在食品供應鏈管理中的應用前景廣泛、成效顯著，沃爾瑪的實踐提供了一個富有借鑒意義的范例，同時也將意味著有更多的企業在這一領域展開探索，更多更有價值的應用案例也將會不斷涌現。

參考文獻：

[1] 蔡曉晴，鄧堯，張亮，等.區塊鏈原理及其核心技術[J/OL].計算機學報， http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.1826.tp. 20191118.1126.002.html， 2019-11-18.

[2] Carlo Gutierrez.沃爾瑪的區塊鏈：追蹤從農場到餐桌的食物[EB/OL].https：//www.altoros.com/blog/blockchain-atwalmart-tracking-food-from-farm-to-fork， 2017-09-08.

[3] 中國連鎖經營協會.區塊鏈+供應鏈！沃爾瑪試點食品可追溯[EB/OL]. https：//www.walmartfoodsafetychina.com/ fs%20spotlight/blockchain-and-supply-chain-foodtraceability， 2019-04-14.

[4] Percival Lucena.IBM Blockchain Platform Architecture[EB/OL].http：//blockchainview.com.br/apresentacoes/ download/ibm.pdf， 2019-07-22.

[5] Reshma Kamath.Food Traceability on Blockchain： Walmarts Pork and Mango Pilots with IBM[EB/OL]. https：//jbba.scholasticahq.com/article/3712-foodtraceability-on-blockchain-walmart-s-pork-and-mangopilots-with-ibm， 2018-06-12.

作者簡介：

姚國章，南京郵電大學數字經濟研究所所長，管理學院教授，研究方向：電子商務，新一代信息技術發展與應用等；

吳玉雪，南京郵電大學管理學院碩士研究生，研究方向：電子商務，大數據應用等；

薛新成，南京郵電大學管理學院管理科學與工程專業碩士研究生，研究方向：電子商務與供應鏈管理；

王侃亮，南京郵電大學管理學院碩士研究生，研究方向：電子商務與網絡財務。