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食品供应链 基于区块链的技术评估
时间:2021-08-18 11:44       来源:文|本刊编辑部

文|中国台湾全球商贸运筹发展协会
      福建工程学院交通运输学院
       徐志宏、吴少雄
       美国SOLE国际物流协会台湾分会 邹伯衡
 
      根据联合国粮食及农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)的统计,整个食物链中大约有40%的粮食损失,全球每年有十分之一的人因食用受污染的食物而生病。复杂的食品生产过程和全球化使食品供应链更加难以掌握。近年来,区块链(Blockchain)技术被认为是解决食品浪费和不安全问题,并提高处理召回效率最有前途的技术之一。

 

食品供应链
 

食品在到达最终消费者之前,要经过由农民、供货商、加工商、存储设施、运输商、分销商和零售商组成的庞大网络,并且必须经历收获、生产加工、包装、仓库、运输、分配和销售等环节。联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)估计,整个食物链中大约有40%的粮食损失,粮食损失被描述为“从农场到餐桌”的浪费问题,这主要与食品供应链和物流基础设施管理不足,技术使用水平低等有关。此外,食品危害也可通过细菌,化学物质和其他污染物引起200多种疾病。根据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)统计,全球每年有十分之一的人因食源性疾病而患病,每年可导致约200万人死亡。最著名的食品安全事件包括中国大陆的三鹿牛奶 (2008)、英国多种碎牛肉产品中发现马肉(2013)、美国莴苣的大肠杆菌(2018)、美国冷冻金枪鱼的沙门氏菌病以及受沙门氏菌感染的英国鸡蛋等。另外复杂的生产过程也使得食品有问题的风险提高,例如从故意替代、稀释、假冒、掺假、贴错标签或误导性陈述等等,让消费者对食品标签的信任已经动摇,因此各界对食品供应链信息的透明度和信任的需求日益增长。

食品供应链常常遍布多个国家,涉及多个参与者,变得越来越复杂,故许多企业通常很少或几乎没有关于其第二和第三级供货商的信息,更何况是消费者,也越来越难以知道特定产品的来源和生产方式,但现今的消费者更迫切需要更多有关食品供应链的产品安全性、质量和可持续性的信息。食品供应链定义为:一组相互依存的公司,它们紧密合作,共同管理农业和食品增值链中的商品和服务流,以最低的成本实现卓越的客户价值。由于食品具有产品变质的自然现象,食品供应链和其他行业相比有很多不同,如在生产、储存、安全、质量、温度和运输等内外部环境都会影响食品的质量和新鲜度,故需要更多的关注。

 

 

传统上,食品的可追溯性主要依靠纸质或企业自己内部的计算机,可能很耗时或容易有错误,对于其他不同公司也可能无法使用,给整合带来了困难。因此有一个有效的可追溯技术,以确保食品供应链上的相关利益者之间的信息连通性将十分需要。Blockchain被认为是革命性的现代食品供应链技术之一,它是一个去中心化的平台,不仅允许点对点直接交易,而且还通过密码学来验证信息并永久记录历史记录,它可以提高供应链的效率,并解决食品供应链信息不对等和食品召回效率低下等问题。
 

区块链特点
 

区块链是一种分布式数据存储、点对点传输、共识机制,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。可定义为:用于记录交易,跟踪资产和建立信任的共享,不变的分类账。区块链最近在解决食品供应链问题上获得了相当多的研究关注,其特点有:去中心化(Decentralization),不变性(Immutability),安全性(Security)和智能合约(Smart Contract)等。

 

(1)去中心化(分散化)

在食品供应链中,各利益相关者从原材料供货商到客户,产品信息可以记录在整个供应链中,相关者可以随时根据需要进行检索记录。例如:消费者可以获得有关产品的详细信息,包括真实性和原产地等。生产商还可以监控其供货商,以确保原材料质量符合要求。因此去中心化可以帮助消除信息不平等并建立信任。

 

(2)不变性(真实性)

区块链的历史纪录无法进行更改,一旦信息经过验证并添加至区块链,就会永久存储起来,因此可以减少对记录的人工干预,防止任何利益相关者以改变历史纪录来逃避责任,使利益相关者都能够追溯供应链,使最终客户可以放心购买,例如:有机食品,清真食品等。

 

(3)安全性

区块链的共识算法可以实现数据安全,工作证明(Proof of Work, PoW)是共识机制之一,它要求所有的交易事务需由其他供应链的参与者来共同验证,使得整个系统中的所有节点能够在信任的环境自由安全交换数据,使得从过去对人的信任改成了对机器的信任,任何人为的干预不起作用,也可以消除黑客入侵和数据被窃取的风险。

 

(4)智能合约

智能合约是一种数字化合约,可理解为能够自动执行合约条款,产生效果的计算机程序。一旦满足某些协议,便会自动运行,可显著加快交易、减省人力和提高信任。由于智能合约是基于所有合作伙伴的协议,因此没有任何用户可以对智能合约进行更改。当物流业采用智能合约时,使物流公司、供货商、运输公司等单位,彼此之间的数据一致,免除物流订单的再三确认、追踪的人力成本,更可降低错误率而提升营运效率,交易时间也可缩短。例如:马士基(Maersk)使用的供应链平台TradeLens,即是通过智能合约来实现跨国贸易的多方数字化的协同合作。
 

区块链运用在
食品供应链的好处


 

(1)可提高食品供应链的可追溯性

食品供应链因为有多重且复杂的供应源,再加上食品供应链的各利害相关者都有自己的人工或计算机的可追溯方式,这样除了很难跟其他利益相关者合作外,不仅非常耗时或容易出错,而区块链是避免食品欺诈和提高可追溯性效率的工具。

例如:Provenance公司进行使用区块链让整个供应链中的渔民、分销商和零售商来追踪金枪鱼,所有的记录都保存在区块链上,任何人都可以通过商品的QR码或RFID标签进行访问,方便食品供应链上的各利害相关者可以直接在智能手机上跟踪金枪鱼的整个流程,获取有关生产商、供货商以及所有相关流程的信息。例如:马士基和IBM也开始合作建立基于全球区块链的系统,以数字化贸易工作流程和端到端货运跟踪。总之,基于区块链的食品供应链可追溯性可以确保以下四点:

● 出处:更有力的原产地和产销监管的保证

● 召回:更快更精确地召回

●新鲜度:新鲜农产品和肉类,减少浪费和变质

● 安全:更少的污染事故

 

(2)可提高食品供应链的透明度

供应链的透明度对于确保食品质量和保持客户信任度非常重要。在传统的食品供应链中,有主导力的利益相关者可以向消费者公开自己想公开的选择性信息,此举导致供应链的消费者和各个利益相关者因信息不对称而缺乏互信。而区块链的主要特征之一是去中心化,它授权用户进行交易并直接访问历史记录而无需中央力量干预,解决了相关利益者之间的信息不对称问题,强化了整个供应链的透明度。同时,一旦数据更新到区块链上,记录将永久保存,具有不变性。

随着食品材料的保鲜期难以估计,过去也常见商家出于利益出售过期食品的情况,当区块链技术运用到食品供应链后,食品每经过一个环节就需要相应的记录,每一个环节都能轻易查看食品的物流与运输等信息,但谁都没有权限篡改这些信息,以保证交易公正和食品信息的真实透明,故食品供应链运用区块链就能降低吃到过期、烂掉食物的概率。

 

 

例如:荷兰最大的连锁超市Albert Heijn也与其供货商合作,揭示了一种新的区块链系统,以使橙汁的生产链透明,因此客户可以通过扫描橙汁纸箱上的QR码来追溯从巴西到荷兰的生产的路线。

 

(3)可结合物联网设备使食品供应链的运作更有效率

食品供应链仅靠区块链是不够的,它应与物联网包括无线射频识别( Radio Frequency

 IDentification),全球定位系统(Global Positioning System),地理信息系统 (Geographic 

Information System),无线传感器网络(Wireless Sensor Network)和其他数字应用设备一起使用,许多应用已经结合区块链和物联网使供应链的运作更有效率。

例如:根据统计农民种植的蔬果,有高达45%是被浪费掉的。故从农民到食品供应链中的每个参与者,都必须清楚地知道需要种植、订购以及出货的数量。物联网可以追踪蔬果从采收到贩卖的过程,人工智能算法通过数据分析找出消费者的饮食消费习惯,以便在对的时间下订对的蔬果,避免进货过多浪费,消费者买到的蔬果因为早在预料之中故也是相对新鲜。这样把区块链、物联网、人工智能算法等技术整合在一起,便能使食品供应链的运作更有效率。

 

(4)可提高问题食品的召回效率

透明的食品供应链将可提升消费者对食品安全的信任。以美国某著名超市2018年发生的莴苣大肠杆菌污染事件,当时美国食品药品监督管理局(U.S.Food and Drug Administration,

FDA)花了将近3个月的时间追查,期间只能先建议全数下架该产品,若使用区块链技术,将能更容易识别污染食品,缩短调查时间并降低财务及品牌声誉的损失。

产品召回的速度越慢,对公众健康的危害就越大,通过使用区块链,可以更有效地操作和针对性地召回问题食品。当产品信息以实时的速度在区块链上更新时,食品供应链上的利益相关者就可以对食品流向有更多的了解,并更快地对问题作出反应。

 

 

例如:沃尔玛和IBM以区块链追踪芒果为例,与传统的追溯相比,通过使用区块链将追溯时间从7天减少到2.2秒。其他的例子如食品爆发了大肠杆菌问题,利益相关者可以立即找到问题来源,花费的时间从以前的数天缩短到数分钟。
 

区块链技术评估框架
 

对于新技术的引入可使用技术评估框架。根据此框架,任何技术都由四个不可分割的部分组成:组织,产品,技术和知识。可分别分析这四个组成部分,但是在评估技术变化时应将它们一起考虑,因为一个组成部分的更改会导致其他组成部分的更改,可作为对新技术引入时的思考。

 

 

本文举IBM Food Trust和OpenSC等两个已将区块链运用在食品供应链的实务为例来进行讨论,IBM Food Trust是一个协作网络,该解决方案基于IBM Blockchain,通过许可,不可变和共享的食品来源,交易数据,加工细节等记录来连接参与者,通过一站式过程,由种植者、加工企业、批发商、分销商、制造商、零售商等共同协作,追踪食品的状态及位置,永久保存及共享数据,以增强整个食品供应链的可见度和责任感,网站如图1所示。OpenSC的目标是通过供应链可追溯性和透明度技术来推动负责任的生产和消费增长,网站如图2所示。食品供应链应用区块链的技术评估框架如表1所示。

 

 

目前食品供应链运用区块链技术当然也有一些挑战。例如在供应链中引入区块链技术的整个过程需要供应链中许多参与者的共同参与,以及紧密协调与协作,而且需要一些时间才能使区块链能够平稳运行。除此之外,区块链是一项相当新的技术,尚未成熟且未经充分测试,而且当许多不同的私有企业区块链彼此独立开发且不可互相操作时,可能会发生不兼容的情况。其他还有企业对区块链技术缺乏深入的了解和知识,以及很难要求食品供应链中的所有利益相关者都采用区块链。再者,对于中小企业和发展中国家,区块链实施和基础设施的费用可能成为创新的障碍,最后还有标准、法律和政策仍需要更完善等。

 

参考文献:

中国台湾全球商贸运筹发展协会,物流与运筹管理,2021.

Duan, J., Zhang, C., Gong, Y., Brown, S., & Li, Z. (2020). A content-analysis based literature review in blockchain adoption within food supply chain. International journal of environmental research and public health, 17(5), 1784.

Kayikci, Y., Subramanian, N., Dora, M., & Bhatia, M. S. (2020). Food supply chain in the era of Industry 4.0: blockchain technology implementation opportunities and impediments from the perspective of people, process, performance, and technology. Production Planning & Control, 1-21.

Pournader, M., Shi, Y., Seuring, S., & Koh, S. L. (2020). Blockchain applications in supply chains, transport and logistics: a systematic review of the literature. International Journal of Production Research, 58(7), 2063-2081.

Khler, S., & Pizzol, M. (2020). Technology assessment of blockchain-based technologies in the food supply chain. Journal of cleaner production, 269, 122193.

https://baike.so.com
 

END

(本文不代表本刊观点)
文章来源于中国《现代物流》杂志

 

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