區塊鏈技術在生鮮電商溯源系統中的應用研究

陳艷 張涵鑫

摘要：當前生鮮電商供應鏈溯源體系主要存在溯源信息不完善、易被篡改且不透明等問題，而區塊鏈技術可以為生鮮電商供應鏈提供去中心化、可信任、高效溯源的技術環境。因此，文章將區塊鏈技術引入生鮮電商溯源系統，明確溯源系統的參與主體和各階段的溯源信息，構建基于區塊鏈架構的生鮮電商質量溯源系統層次模型，以及完整的數據流程和溯源全過程，有效解決目前生鮮電商供應鏈溯源的痛點問題，提高其追溯效率。

關鍵詞：區塊鏈;生鮮電商;溯源;食品安全

一、引言

目前中國生鮮電商市場處于高速發展期，傳統生鮮產業在消費升級的背景和新零售的定義下出現多業態并存，“盒馬鮮生”、“超級物種”、“京東7fresh”等生鮮電商品牌相競誕生。隨著人們消費觀念的轉變升級，優良的生鮮質量已經成為消費者的首要需求。然而，目前我國生鮮電商產品依然存在很大的安全隱患，難以保障其溯源信息的完整性、真實性。如 2018 年11月，盒馬鮮生上海店被檢舉稱有工作人員肆意更換胡蘿卜的日期標簽;2019年8月京東7fresh北京店和重慶店的扇貝均檢測出重金屬鎘超標，京東平臺沒有正面回應這一質檢問題，反而讓其直接追責供應商;2020年9月青島港大港公司兩名裝卸進口冷凍海鮮的工人被確診為新型冠狀病毒無癥狀感染者，由此采集所涉及的封存進口冷鏈產品和環境樣本進行核酸檢測，共檢出陽性樣本51份，這都暴露了當前我國生鮮電商供應鏈質量溯源的短板，即商品數據易被篡改、供應鏈信息不透明、追責對象難以確定等。除此之外，當前生鮮電商的產品溯源還存在溯源信息不完整、運行效率低下以及信息的私密性無法得到保障等痛點問題。一旦產品質量出現問題，企業將不得不召回部分商品，以致企業增加成本負擔，同時也損害了企業聲譽，失去消費者信任。因此，電商生鮮品牌建立高效可靠的生鮮質量溯源體系，不僅有助于實現供應鏈中企業間的責任快速追究，降低維護成本，還有利于促進行業整體提高生鮮產品標準和質量，從而重塑消費者信心。

2019年10月24日，習近平總書記在中央政治局第十八次集體學習時強調，要把區塊鏈作為核心技術自主創新的重要突破口，加快推動區塊鏈技術和產業創新發展，可見區塊鏈技術的發展應用在國家層面上已經成為未來重點研究的趨勢之一。如今，區塊鏈技術被認為是最有效應對供應鏈缺陷的解決方案，“區塊鏈+電商生鮮”模式可以彌補電商生鮮在溯源問題上的痛點，幫助行業建立有效可靠的溯源體系。近年來，不少學者對于生鮮食品的溯源模式提出改進對策。周朝暉等人以生鮮豬肉產品為對象，設計了基于RFID的全程可追溯系統。趙敏等人基于互聯網提出了C2C、B2B、B2C 三種生鮮農產品流通模式。隨著區塊鏈技術的不斷發展，越來越多的學者將區塊鏈技術應用于食品溯源體系的構建。趙磊等人重構以多主體用戶需求為導向的追溯信息鏈，并結合區塊鏈原理給出理論框架模型。李明佳等人在分析溯源體系層次的基礎上，構建了基于區塊鏈技術的食品質量安全溯源體系。曾小青等人在分析了目前食品追溯系統的缺陷后，采用聯盟鏈模式和超級賬本區塊鏈開發平臺，完善了食品安全追溯系統。柳祺祺、夏春萍分析了將區塊鏈應用于追溯系統的可行性，構建了基于Fabric的農產品安全追溯體系。TIAN等人基于區塊鏈技術和RFID構建了可實時生成電子履歷的農產品溯源系統。也有部分學者提出將區塊鏈技術應用于生鮮電商行業，如王宇鵬提出了將區塊鏈技術應用于生鮮電商行業以提高其服務品質的設想。

通過梳理文獻發現，學者們更多地從傳統生鮮供應鏈模式角度，研究設計生鮮追溯系統，或在傳統生鮮溯源基礎上加入區塊鏈技術的研究，而對于“區塊鏈+生鮮電商”模式下的溯源體系探討較少。因此本文從分析生鮮電商供應鏈模式現有缺陷出發，結合區塊鏈技術特點，設計構建基于區塊鏈的生鮮電商溯源體系，以期實現生鮮電商食品的來源可追溯、去向可查證、責任可追究，保證消費者的食品安全。

二、生鮮電商的發展現狀及溯源系統的缺陷

（一）生鮮電商的發展現狀

隨著人民平均消費水平的整體提升以及消費觀念的轉變，生鮮電商的數量和交易規模都呈爆發式增長，根據圖1所示，生鮮電商行業市場交易規模從2014年的275億增長到2019年的2796.2億，增幅約為10倍。從縱向發展來看，根據圖2，我國生鮮電商的滲透率從2015年至今已提高了1.5%以上。此外2020上半年受新冠肺炎疫情的影響，消費者對于生鮮到家的需求急速增長，進一步促進了生鮮電商的發展和市場的擴大。

生鮮電商行業除了市場規模擴大以及滲透率不斷提高以外，其商業模式也在不斷創新發展。從傳統的生鮮電商模式到如今的前置倉、店倉一體化、拼團配送、門店自提等，多種商業模式并存，競爭日漸激烈。但由于生鮮商品的易腐性以及運輸的復雜性等問題，目前尚未出現成熟穩定的盈利方式，各商家在面臨競爭挑戰的同時，也擁有無限的潛力和可能。

（二）生鮮電商溯源系統的缺陷

1. 生鮮電商供應鏈的特點

區別于傳統生鮮供應鏈的線下分銷和直銷模式，生鮮電商采用“線上+線下”的經營模式，本文以店倉一體化經營模式為例，來說明生鮮電商的供應鏈特點：

（1）采購。生鮮電商拋棄了過去傳統生鮮零售商從批發商進貨的模式，采用源頭采購供應模式，包括原產地直采和本地化直采。

（2）店倉一體化。其門店既是前置的物流中心，也是與顧客進行直接互動、交易的一線場地，為顧客提供銷售、食品加工等服務。

（3）智能訂貨庫存分配。訂單采用線上結算的方式，其數據在后臺進行演算，不斷的迭代優化，達成智能的庫存分配。在門店獲取實時庫存和銷售數據后，加強與供應商的交流，做到降低庫存的同時能及時補貨。其供應鏈模式如圖 3 所示。

2. 當前生鮮電商溯源系統的缺陷

（1）溯源信息有待完善。目前多數生鮮電商的產品溯源信息僅包括采摘時間、預冷包裝、出廠檢測、供貨時間、運輸車輛等，仍處于低層次階段。而真正具有價值和信服力的追溯信息還應包括產地環境、加工過程以及各參與方基本資料等高層次信息。

（2）第三方支付缺少監管。目前生鮮電商的追溯體系以電商平臺作為核心企業，支付環節大多依賴第三方平臺，如淘寶、京東、蘇寧易購等。第三方平臺處于中間地位，支付貨款流經第三方平臺，買家確認收貨后，賣家才能收到貨款，影響了賣家的資金周轉速度，在一定程度上提高了交易雙方的成本。此外，由于缺少第三方監管，還可能出現由于電商平臺企業內部管理疏忽或人員失職而造成數據丟失甚至被篡改的情況，一旦產品出現質量問題也難以準確追溯到某個具體環節。

（3）信息不透明且企業內部隱私安全難保障。產品從生產至消費者手中所流經的環節眾多，每個環節都需要各個企業分別進行信息記錄，可能出現個別企業為了盈利而隱瞞或填寫虛假信息的情況，信息易被非法篡改。信息不對稱將影響供應鏈的實際運作效率，從而對供應鏈整體利益造成巨大威脅。且由于每個企業使用的信息技術不同，可能造成所收集的數據結構不同，難以統一。此外，部分關聯信息可能是個人或節點企業的重要隱私，包括個人賬戶、支付信息、訂單和售后服務等，無法保障其個人不被查看或盜取，也進一步限制了信息的共享。

三、區塊鏈技術應用于生鮮電商溯源系統的可行性

區塊鏈作為一種新型綜合技術，至今已發展到了 3.0 時代，即可編程社會，強調將區塊鏈技術應用滲入到社會生活更多方面。將區塊鏈技術加入供應鏈管理，至少可以詳細說明五個關鍵的產品維度：性質（它是什么）、質量（它是怎樣的）、數量（它有多少）、位置（它在哪里）和所有權（誰擁有它），其分布式記賬、時間戳、智能合約等技術，為完善當前生鮮電商溯源系統的不足提供了新的思路。

（一）區塊鏈技術的特點

1. 去中心化

區塊鏈作為一種創新型分布式記賬技術，沒有哪一方為中心管制主體，交易數據由分布在不同地方的多主體共同記錄，且每個節點所擁有的記錄都是完整賬目，以保證每個節點地位平等，且任何節點數據的損壞或丟失都不會影響整個系統的運行。

2. 共識信任

整個系統的運行規則是由參與各方共同協商制定的，參與者的基本資料和交易信息公開和透明，以保證其信譽可靠，所有交易內容開放，各個參與者之間無法隱瞞或欺騙交易信息，因此實現信任交易的成本較低。新型信用形成機制是區塊鏈技術應用中最大的顛覆性。

3. 隱私保護

區塊鏈中的非對稱加密技術可保證用戶的私人信息是高度保密的，使未經授權者只能訪問到可見數據，但無法對其進行修改。因此雖然存儲在區塊鏈上的交易數據都是公開共享的，但各主體的隱私信息是高度加密的，只有在數據擁有者授權的情況下才可訪問，能夠保證個人隱私與數據安全。

4. 可靠數據庫

區塊鏈上每個節點都必須在區塊頭中加蓋時間戳，作為區塊數據的存在性證明，每次數據的更改或添加都會形成記錄，從而使數據庫不可偽造不可篡改，實現高效率低成本的問題溯源和責任追究。

（二）區塊鏈應用于溯源系統的可行性分析

1. 保障數據的真實性

區塊鏈“去中心化”的特點，要求生鮮電商供應鏈中多方共同參與管理，溯源系統中各類節點地位平等，整個系統的成功運轉是每個節點共同維護的結果。相對于傳統溯源系統普遍使用的中心數據庫，這種分布式記錄的方式更有助于打破信息孤島，保護數據的完整性、穩定性和安全性。此外，區塊鏈技術中的時間戳具有不可篡改性，數據只可新增不可修改，保障了生鮮食品從源頭到消費者口中的質量安全。保障數據的真實性既可以提高參與記錄數據的節點的積極性，提高每個節點的自我監管意識，還有利于樹立良好的企業形象，贏得消費者信任。

2. 區塊鏈的智能合約可實現溯源系統的自動追責

區塊鏈溯源系統中的智能合約是在交易前，參與各方共同協商定制，一旦交易事項滿足智能合約的預定條件，系統將自動執行預定的程序，完成訂單支付實現獎懲評定，執行后的結果上鏈不可更改。若生鮮食品出現問題，可根據智能合約自動判定問題節點，實現精準追責。這就避免了在傳統模式中存在不信任的風險以及時間成本的消耗，區塊鏈中的智能合約可使受復雜條件限制的價值轉移成為可能。因此可見基于區塊鏈的智能合約能避免許多不可控因素的擾亂，同時也具有成本效率優勢。

3. 非對稱加密技術保護個人隱私安全

當供應鏈中的參與節點通過第三方認證機構的授權后，將通過獲得公開的公鑰和私有的私鑰兩個密碼來進行加密和解密，只允許特定的個人或組織訪問隱私信息，這就避免了生鮮電商供應鏈中各個企業或用戶的隱私被公開或盜取。

四、基于區塊鏈的生鮮電商追溯體系功能分析及構建

（一）追溯體系的核心節點及溯源流程

1. 明確追溯體系中的主體

生鮮電商區塊鏈追溯體系中的主體可分為監管主體和參與主體。在供應鏈外部的消費者和第三方監管（包括政府、媒體、行業協會等）為主要的監管主體，對于實現生鮮食品質量追溯具有重要意義，而在區塊鏈溯源體系中，激勵機制和犯錯的風險將督促企業自身進行自我監督管理，從而將提高行業整體的素質和規范意識。各個主體相互合作相互制約，可以保證追溯系統的雙向健康運行，因此追溯體系中的各方都是監管主體。而參與主體為在追溯系統中的分布數據庫上發布信息的各個主體，即生鮮電商供應鏈中的供應商、加工質檢中心、門店及物流方。

2. 明確溯源流程各階段的上鏈信息

生鮮電商的商品流向可分為四個階段：生產階段、加工階段、流通階段以及零售階段。各個階段分別有其對應的責任主體，各主體按照時間順序分別在產品區塊上輸入相應階段的數據，其溯源信息鏈流程如圖4。

在生鮮物流供應鏈中，“最先一公里”是整個體系中的基礎部分，目前前端建設主要致力于推動農產品從生產地就擁有商品化產品的屬性，因此需要在產品的生產階段就上鏈一系列相關信息。本文以生鮮產品中的水果為例，列舉其各個階段分別需要上鏈的信息。

生產階段的信息包括產品信息（水果品種、名稱、數量）、生產信息（種植方法、日期、使用農藥情況、生產地及環境）、生產者信息（名稱、經營歷史、聯系方式）及交易信息（交易地點、時間及數量）。

加工階段的信息包括產品質檢報告、加工信息（水果加工單位、批次、包裝方式及添加劑信息）、加工過程記錄（班組號、加工時間及加工設備）及交易信息（交易地點、時間及數量）。

流通階段的信息包括運輸信息（貨物編號、運輸方式、儲運條件、存儲溫度、貨車信息、貨車實時地理位置、貨物數量及運輸時長）、物流方信息（物流商名稱、聯系方式）、交易信息（交易地點、時間及數量）。

零售階段的信息包括訂單信息（顧客基本資料、購買商品、購買數量、配送距離及下單時間）、庫存信息（庫存數量、剩余空間、存儲方式、存儲設備及存儲地點和時長）及評價反饋信息（產品等級評價、文字圖片描述）。

（二）基于區塊鏈技術構建生鮮電商溯源體系層次模型

基于區塊鏈技術的層次架構（數據層、網絡層、共識層、合約層、應用層）構建生鮮電商溯源體系層次框架，如圖5。其中，底層數據來源于溯源系統中各個參與主體的信息輸入，數據層用來采集各個主體的交易或反饋信息;網絡層是系統架構的核心層，有維護記錄、數據讀取和節點授權等功能;共識層引入相關共識機制，生鮮電商供應鏈上的各個參與主體和第三方監管機構作為成員節點加入區塊鏈溯源系統;合約層將各主體共同參與制定的協議、食用農產品市場銷售質量安全管理監督辦法、ISO22005標準以智能合約的形式嵌入在區塊鏈中，滿足條件便自動執行。應用層作為生鮮電商產品溯源系統訪問門戶為消費者或其他企業提供信息查詢、質量追溯、服務反饋等功能。

（三）生鮮電商區塊鏈溯源系統運行流程

根據上述生鮮電商溯源體系層次及對生鮮電商溯源系統的功能分析，可建立生鮮電商產品質量溯源系統運行流程如圖 6 所示：

1. 權限分配

溯源體系中的第三方認證機構主要職能是為其他參與節點認證資格、提供登錄賬號和密鑰。所有參與主體在注冊時需要填寫其基本資料信息，包括企業（或個人）職能、聯系方式、交易內容及資格認證等。參與者在通過第三方機構的資格審核后，將會獲得一個公鑰和私鑰，其私鑰是驗證身份信息的關鍵。這一資格認證、權限分配的過程需要權威性的組織機構來承擔，一般來說該機構為政府部門或行業權威監管機構。

2. 信息錄入

供應商、加工質檢中心、物流方、零售門店通過第三方認證，獲得相關權限后，可在對應的溯源區塊上鏈上各自的信息，并且可以隨時下載對應的反饋信息，以進行產品或服務優化。

3. 智能合約處理

向系統中輸入各方達成共識的合約標準后，區塊鏈中的智能合約能夠將文本的合同轉換為程序化的協議，使其能夠實現自動執行，從而提高交易過程的效率，減少人為毀約或意外的發生。一方面，當生鮮產品出現質量問題時，通過鏈上所記錄的信息定位問題，界定責任，上傳界定結果觸發智能合約條件，系統自動執行預定規則，實現制裁;另一方面，當產品不存在問題順利交易后，通過所錄入的信息觸發關于利益分配的合約，自動為各主體分配相應的收益。

4. 信息追溯

此環節主要角色是消費者和第三方監管機構，當消費者購買產品時，可以通過掃描生鮮電商提供的產品二維碼或條形碼查看食品生產流通全過程和食品質量檢測證明。第三方監管機構在進行產品抽查質檢或問題追溯時，也可以通過掃描二維碼或條形碼獲取產品的完整信息，以高效取得質檢結果或追究責任主體，減少資源和人力的浪費，節約時間及成本。

五、結語

文章從生鮮電商食品的具體應用場景出發，分析生鮮電商行業溯源系統的發展現狀，指出其現有問題為溯源信息不完善、信息易被篡改且不透明、缺少高效監管等。據此結合區塊鏈技術不可篡改、智能合約、開放透明以及隱私保護等特點與優勢，重構生鮮電商溯源體系，構建了完整的數據流程及溯源全過程，實現生鮮電商溯源體系防篡改、數據共享、低成本追溯、責任主體明確等功能，有效地破解了當前生鮮電商供應鏈的溯源低效問題。文章為區塊鏈應用于生鮮電商溯源體系提供了可行方案，但未開展建設成本及效率研究，后續還可就平臺的現實應用進行后效評價研究。目前區塊鏈技術的應用仍處于起步階段，未來區塊鏈的發展不僅需要政府制定并落實相應的扶持政策，還需要生鮮電商供應鏈所有節點企業提高供應鏈優化意識，加強各參與主體間的協調合作，構建基于區塊鏈技術的可持續生鮮電商供應鏈生態圈，提升生鮮電商供應鏈的運營效率和可持續競爭力。

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*基金項目：國家社會科學基金重大項目（編號：14ZDA040）;山東省社會科學規劃研究項目（編號：16CGLJ07）。

（作者單位：青島理工大學管理工程學院。張涵鑫為通訊作者）