基于食品供應鏈管理的智慧城市信息共享機制研究

肖婧瑤 崔艷榮

摘要：新型智慧城市的建設已經進入了一個快速發展的階段，它利用各種信息技術或創新概念，提高城市管理和服務效率，改善市民生活質量。然而食品、生活用品、家用電器等商品是否安全可靠，依然存在疑慮，尤其是食品安全問題。如何保證各個超市銷售食品來源安全可靠，已經成為急需解決的問題。為了促使食品流通良性循環，促進整體供應價值利益最大化，達到食品轉移過程信息透明化，本文以區塊鏈為基礎深入研究與探討商品供應鏈信息共享相關內容。

關鍵詞：智慧城市;區塊鏈;供應鏈;可信溯源;食品安全

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）22-0016-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on Information Sharing Mechanism of Smart City Based on Food Supply Chain Management

XIAO Jing-yao，CUI Yan-rong

（Yangtze University， Jingzhou 434023， China）

Abstract： The construction of a new smart city has entered a stage of rapid development. It USES various information technologies or innovative concepts to improve the efficiency of urban management and services and improve the quality of life of citizens. However， there are still doubts about the safety of food， household goods， household appliances and other goods， especially food safety. How to ensure the safety and reliability of food sources in supermarkets has become an urgent problem to be solved. In order to promote the virtuous cycle of food circulation， promote the maximization of the overall supply value and benefit， and achieve the transparency of information in the food transfer process， this paper conducts an in-depth study and discussion on the information sharing related to the commodity supply chain based on the block chain.

Key words： smart city; block chain; supply chain; trusted source; food safety

1 引言

自智慧城市概念提出后，我國就經常將其與數字城市、生態城市、低碳城市等區域發展概念想交叉，尤其近幾年，電子政務、智能交通、智能電網觀念的新興。2012年，我國首批了90個國家智慧城市試點城市;2013年，科技部、國家標準化管理委員會確定為國家“智慧城市”技術和標準試點城市。智慧城市作為信息技術的集成應用，標志著我國新一代信息技術的革命，同時也是全球戰略新興產業發展的重要組成部分;2014年，國家提出《關于促進只會城市健康發展的指導意見》，保證智慧城市健康有序的發展;2018年，智慧城市已初步形成，實現了數字城市和物聯網相結合;經過十年的發展，中國智慧城市以及進入下一階段。

不過，這幾年智慧城市的建設大多側重于技術應用和網絡建設，很少強調以人為本的科學發展核心。在快節奏城市生活中，市民的生活質量則是發展的關鍵。走私凍肉、瘦肉精、塑化劑超標、工業明膠老酸奶，非洲瘟疫豬等現象層出不窮，市民生活食品安全問題亟待解決。這些問題出現的原因主要在于食品生產、加工、包裝、運輸、裝卸、銷售過程的不透明。

時代的快速發展，物流可以提高生活水平及效率，促進食品可不受時間和空間的約束進行買賣，所以大多食品都是通過物流運輸。然而在這個復雜的物流鏈中，食品來源的信息是否可靠不得而知。

區塊鏈是比特幣的底層技術，比特幣是一種虛擬的數字貨幣。區塊鏈的特點是去中心化，不可篡改，公開性，可追溯性。本文基于區塊鏈的特點，針對食品轉移過程不透明的問題，分析區塊鏈與食品供應鏈相結合的優點，提出一種基于區塊鏈的視頻供應鏈管理系統，實現食品從生產到銷售的信息透明。

2 食品供應鏈管理問題

食品供應鏈是指從食品的最初形態到消費者使用的整體鏈路。其中經過生產商、制造商、供應商、分銷商、零售商，最后才到達消費者。食品供應鏈管理的目標是實現可持續發展，收入增加值的公平分配，食品安全監督等。其中的關系如圖1：

2.1 核心企業中心化

核心企業顧名思義是供應鏈中最為關鍵的環節，它可以是供應鏈中的生產商，也可是制造商，還可以是供應商，甚至可以是消費者。只要掌握核心技術或者核心能力就可以成為核心企業。核心企業的關鍵不只是技術，還是管理，他掌握整個供應鏈的所有信息，占據主導地位。這就形成了以核心企業為中心的供應鏈。但往往在實際生產銷售過程中，一旦核心企業出現信息泄露或者信息篡改問題，那么對整個供應鏈造成的影響是不可逆的，所有運作都將出現問題。

2.2 信息傳遞效率低

隨著社會節奏加快，生成—銷售鏈不再僅限于一個地區，一個城市甚至一個國家。于是，隨之而來的就是跨時間、跨地域的問題。各個環節不能及時溝通，傳遞信息。供應鏈中的核心企業無法實時獲取監管信息、交易信息、物流信息，造成信息延誤或者信息失真，影響整個供應鏈進程。這個時候如果還是只依賴于核心企業，那么整個供應鏈的效率將會變得低下，甚至由于信息的不正確和不完整，將會產生額外信息成本，整個運行成本會被提高。

2.3 供應鏈“牛鞭效應”

“牛鞭效應”是一種需求變異放大的現象，從最初環節到最終環節的信息傳遞過程中，信息無法實時共享，信息差異隨著環節的增多而越來越大。牛鞭效應的成因有很多，然而其中最關鍵的是信息的不對稱。各環節不能看到全局的信息，只能根據相鄰客戶情況作需求預測。比如由多個環節組成的供應鏈中，當終端消費者環節訂貨量微弱波動正負10%時，反映到供應商環節時，可能就是正負50%的波動了。這樣可能會造成供過于求，商品積壓或者供不應求，市場價格紊亂等情況。

3 區塊鏈對供應鏈的意義

區塊鏈并不是一種新興技術，而是比特幣底層分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等技術的一種集成。本質上是一種去中心化，不可篡改，公開性，可追溯性的數據庫。近幾年，區塊鏈技術被越來越多的人看到，并且用于各種不同的行業。大多的應用主要利用了其多方管理維護，協同運作，信息不可篡改，可跨機構，跨地域等特點。將其運用于供應鏈，供應鏈從定義來看是一個整體的功能網鏈結構，然而它是由很多環節組成的，各個環節有很多不同的行業，不同的人群，不同的地區。因此，供應鏈管理起來很復雜，信息實時性要求很高，然而現階段的核心企業不能滿足這個要求。因此，利用區塊鏈的特點，將區塊鏈和供應鏈相結合，可以很好地優化改進現階段的供應鏈問題。

區塊鏈對供應鏈的意義有：

（1）增強管控力，信息共享化

由于供應鏈各環節的組織部門都是不同的行業，所以核心企業對各層的功能架構不熟悉，造成管控力不足的問題。然而區塊鏈是去中心化的，它不再由一個單獨個體或部門掌管所有信息，而是供應鏈上所有的組織都參與信息的更新和維護。各個環節的組織手中都有該供應鏈上的所有信息，從最初的生產商道最終的消費者。并且，在區塊鏈中，各個組織的信息是完全一致的，所以能夠有效地消除“牛鞭效應”中從最初供應商到最終消費者之間的供應不對稱問題，有效地減少通貨膨脹問題。從而改善供應鏈的成本和質量指標：庫存水平低了可以減少對企業資金的占用，而且還能降低庫存時間過長所帶來的貨物損毀風險。

（2）各環節數據自動更新，信息實時化

近幾年區塊鏈在金融方面的應用得到了很多的重視。比如，在跨國支付當中，當國人出門旅行時，一些貨幣政策、貨幣和不穩定的經濟狀況使企業很難使資金使用國際化。供應鏈也是如此。供應鏈中各環節的參與者都是來自不同行業，甚至不同國家的組織，如果信息獲取全部依賴于核心企業，那么信息數據實時更新將很難做到。例如：一道手續需要花三天時間才能辦完，因此相關的確認文檔一直停留在上層審核環節。這就使得下層相應的人員部門等資源處于等待狀態，從而導致時間的浪費和資源閑置。如果運用區塊鏈技術，利用區塊鏈中，所有節點共同維護，不可篡改的特點，實現各個環節之間的信息同步更新，盡可能使得各個環節的信息實時化，縮短各層之間的響應時間。這樣，供應鏈的響應速度快，可以提高向消費者的交付時間，減少庫存的積壓，從而產品的質量問題也會減少。所以信息的實時化對于供應鏈的成本、產品質量和服務效率都有好處。

（3）去中心化，降低信任成本

在供應鏈中，核心企業占據重要地位，它由很強的領導地位。但是，在供應鏈運作過程中，為了解決信任問題，往往會引入第三方平臺，比如，銀行支付等。所以，供應鏈中會有一項支付給第三方的費用輸出，即信任成本。利用區塊鏈的去中心化，點對點交易的特點，供應鏈中任何兩方都可以直接進行交易，無須第三方，這樣可以省去“第三方差價”，降低信任成本。

（4）“智能合約”，減少人工

在供應鏈中，更環節之間有很多轉接和驗證的過程，并且，交接雙方通常是互不認識的陌生人。為了確保交接安全無誤，人工交接確認的過程往往會投入不少時間，人力和物力。“智能合約”是區塊鏈中目前廣受重視的一項技術，它是一個計算機協議，也可以說是一段代碼，是在計算機系統上合約。一旦這個“合約”發布到區塊鏈中，當滿足一定條件時，它便可自動執行。生活中的自動販賣機也可看作一種智能合約。將其運用到供應鏈中，在各環節轉接驗證過程中，只需自動執行智能合約，無須耗費大量人力監管，還能保證公平性和安全性，這樣可以省去很多人力投入，降低成本。

4 區塊鏈架構模型

區塊鏈作為一種全新的分布式基礎架構，它是很多技術的一種集成。一個區塊鏈系統由6部分組成，分別為：數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層。如圖2。

封裝層封裝了底層數據區塊以及相關的數據加密和時間戳等基礎數據和算法;網絡層包括了分布式組網機制、數據傳播機制和數據驗證機制等;共識層主要封裝網絡節點的各類共識算法;激勵層主要包括經濟激勵的發行機制和分配機制;合約層封裝各類腳本、算法和智能合約;應用層封裝區塊鏈的各種應用場景和案例。目前的研究重點是智能合約，將合約發布后，能夠主動或被動的處理數據。

5 基于區塊鏈的食品供應鏈管理系統

根據區塊鏈基礎架構模型，將其利用于食品供應鏈管理業務中，實現每個階段透明化，增強食品安全度。本文提出一個基于區塊鏈的食品供應鏈管理系統，如圖3。

區塊鏈中，各個區塊存儲供應鏈信息。生產商、制造商和物流公司實現信息同步更新，一致化，實時化。業務邏輯通過智能合約方式寫入區塊鏈中，各個供應商、分銷商、零售商以及消費者通過網絡平臺連入區塊鏈網絡中，獲取鏈上信息。倉儲根據區塊鏈上信息，可以獲取實時銷售情況，能夠有效避免食品庫存積壓導致的過期安全問題。銷售者在市場、超市或者個體戶中購買物品，通過掃描食品外包裝上的二維碼或條形碼等方式連入區塊鏈網絡中，可以獲取該食品從生產到運輸到銷售中間所有經歷的過程，確保食品的安全。

6 結論

隨著科學技術地發展，我國的經濟技術實力不斷得到提升。但是市民的生活健康水平卻不斷出現問題，比如，近幾年的幾起食品安全事件：染色饅頭、牛肉膏、毒生姜、瘦肉精、安陸奶粉等，這些問題已經嚴重影響市民的生活甚至生命安全。區塊鏈技術漸漸進入人們視野，目前，我國以區塊鏈業務為主營業務的區塊鏈公司數量已經達到四百余家。本文提出了以區塊鏈為基礎的食品供應鏈管理系統，實現生產商、制造商、物流公司、供應商、分銷商、零售商和消費者多個環節的信息共享，提高食品銷售安全性，減少商家的貨品積壓導致過期等問題的損失，更能給消費者提供一種安全保障。區塊鏈技術的應用正是一個爆發階段，在未來，智慧城市的更多實體經濟建設勢必會與區塊鏈技術相結合，加快社會經濟發展的同時，也給市民提供一個更安全，便捷的生活。

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【通聯編輯：梁書】