基于區塊鏈技術的中藥供應鏈體系研究

段一峰

（貴州大學 管理學院，貴州 貴陽 550025）

0 引言

中藥是中華文明絢麗的瑰寶，其產業覆蓋面廣，流通鏈路長，附加價值大[1]。隨著我國老齡化進程加快，年輕人亞健康等現象的廣泛存在，國民對健康領域的關注日益密切，中藥產業的戰略地位也進一步凸顯。特別是近兩年新冠疫情爆發后，中醫藥在其預防、治療以及康復中得到較好的應用，以“三藥三方”為代表的中藥在抗疫阻擊戰中發揮的顯著作用令全世界矚目[2]。中藥產品流通體系是中藥產業的重要環節[3]，然而我國中藥產業長期存在質量參差不齊，流通環節繁多，過程不透明，難以溯源等頑疾，造成了質量管理困難，成為中醫藥行業發展的阻礙[4]。作為當前最熱門的技術之一，區塊鏈的出現為中藥產品流通的優化開拓了新視角，如何利用其技術特征改善傳統中藥供應鏈體系的痛點問題，打造去中心化的中藥產品流通體系，提升整體效率和一體化能力，是本文研究的方向。

1 中藥供應鏈體系存在的問題

中藥產品在企業間以采購、加工、銷售等形式進行轉移，稱之為中藥供應鏈[5]。不同于普通的農副產品流通體系，中藥材、中藥飲片、中成藥都是中藥的組成部分，中藥飲品是中藥材的加工炮制品，中成藥則是按中醫藥規定的治病處方配制而成的中藥制劑[6]。其復雜的生產資料供應關系使其供應鏈體系所面臨的痛點問題與其他產品有較大區別。

1.1 質量安全難以保障

中藥的藥性和質量問題一直廣受關注。當前，農戶仍是中藥材種植的主體，缺乏種植經驗、濫用農藥、種植流程不規范等問題使得藥材品質得不到保障。在中藥材初加工階段，小作坊較多，缺乏統一的加工標準。另外，中藥的藥性對環境的要求十分嚴苛，當前的運輸、倉儲、裝卸設備并不能滿足現代化物流的要求，尤其倉儲設施比較簡陋，能實時測溫控溫的智能化倉庫較少。且因中藥產品的特殊性，物流環節要比普通工業產品復雜的多，當前大部分中藥采用的多是普通運輸車輛，運輸過程中各環節銜接能力較弱，長距離運輸難以保證藥物的品質和療效。

1.2 上下游信息阻塞

中藥產品在市場流通的過程中必然會產生大量的動態數據和交易信息。然而，傳統的中藥供應鏈體系中行業集中度較低，各主體的信息平臺是相互獨立的，核心企業一般都會建立專屬的信息管理系統，企業之間很難做到完全的信息互通共享。并且中心化的管理方式加劇了數據刪改的風險，有時出于利益考慮甚至傳遞錯誤的信息[7]。這種“信息孤島”現象會導致上下游主體之間功能上相互脫節，業務流程產生斷檔，從而導致上下游供需不平衡，大大增加了交易成本，流通效率因此下降，信息的安全性也難以得到保障。

1.3 中小微企業及農戶融資困難

在中藥供應鏈上涉及不同體量的企業，上下游關聯企業依托核心企業的信用能力進行融資[8]，但是處于供應鏈末端的中小微企業和個體農戶往往難以覆蓋，且財務信息不全、信用記錄缺乏等仍制約著其融資活動的展開。涉及農業金融領域的金融機構出于成本、風險和監管的考慮，一般不愿將其資金投入，從而導致農村金融資源缺乏，缺少流動性資金。

1.4 溯源系統不夠完善

首先，溯源系統的建立需要大量資金的投入，是否能為中藥供應鏈各主體企業帶來實質性的收益增長則難以考證，出于成本的考慮，很少有企業會花費大量的精力去建設和升級自己的溯源系統。其次，數據信息的采集是中藥產品溯源系統的根基，需要貫穿中藥的種植、采購、加工、倉儲、運輸、銷售的全流程，然而，目前應用的技術很難在一個全鏈條的流轉下做到全場景適應。最后，不同環節的應用場景不同，因此溯源體系的標準存在極大的差異性，追溯的目的和內容不盡相同，并且不同地區不同企業之間的追溯系統可能互不兼容，呈現出一個割裂的狀態，阻礙了信息的傳遞，影響了溯源的效果。

2 區塊鏈技術可行性分析

區塊鏈是一種以區塊為基本單位、基于密碼學的保護、按照時間順序相連的鏈式數據結構，也是不可篡改和不可偽造的分布式賬本[9]。其本質是一種去中心化的共享數據庫，具有極高的安全性，將其技術特點應用到中藥供應鏈中，可有效解決傳統中藥流通環節中所存在的一系列問題。

2.1 去中心化結構符合多主體特征

區塊鏈由去中心化的節點構成，一個節點代表中藥供應鏈環節中的一個主體企業，相關信息數據存儲在不同的區塊上，每個節點數據的處理都是獨立的，即使受到攻擊和篡改也不會影響區塊鏈網絡的健康運行。相較于“中心化網絡”，不用擔心因中心服務器的損壞而導致數據丟失、記錄無法查詢，或者因服務器受到攻擊而導致的隱私信息泄漏。中藥供應鏈中的主體企業較多，利用區塊鏈技術的去中心化結構可以構建由各類中藥企業、金融機構和監管部門共同參與的鏈式生態圈，實現鏈上數據的高效互通和安全共享，更好的發揮各個主體的作用。

2.2 不可篡改性保障數據穩定可靠

數據經驗證寫入區塊鏈后很難更改。每一個區塊都通過區塊頭中的哈希值與前一區塊相連，一旦修改其中一個區塊的內容，整個區塊的哈希值就會改變，后面的區塊將無法再相連。傳統的中藥供應鏈中，主體企業很可能基于自身利益對數據進行二次更改，而區塊鏈技術的運用使得如若進行數據篡改，則需要同時控制整個區塊鏈系統中一半以上的節點，大大增加了篡改的難度和成本，為中藥產品的精準定位和逆向追溯提供了有力的保障[10]。

2.3 公開透明性提升交易可信程度

除了交易者的隱私信息被加密外，區塊鏈系統都是高度透明的，任何參與主體都可通過公開的數據接口對分布式數據賬本進行查詢、審計和溯源，或者開發相應的去中心化應用。在中藥產品的流通過程中，區塊鏈的公開透明性可以使得頻繁交易所產生的實時數據受到全網的監察，無需第三方進行信用背書，提升交易效率和可信度。

2.4 智能合約改善系統運作效率

智能合約實質上是一種可自動驗證或執行的計算機協議[11]。通過在主體節點之間提前設定智能合約，一旦符合觸發條件，便自動執行提前擬定的交易條款和規則。智能合約的引入避免了中間商和第三方的參與，減少了交易時間和管理成本。同時由于智能合約是在區塊鏈上編寫的，因此透明度得到有效保障，編寫成功后極難更改，除非雙方對條約內容的修改達成共識。并且智能合約的應用減少了對人力資源的依賴，當面對大量且重復性的內容時，可以有效規避人為錯誤的產生，具有更高的精度，有效提升整個供應鏈流程的營運效率。

3 基于區塊鏈技術的中藥供應鏈體系構建

3.1 架構模型

早期區塊鏈技術的基礎模型架構由數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層組成[12]，然而隨著技術的進步，許多傳統模塊的作用已經弱化。基于區塊鏈技術的中藥供應鏈平臺應貫穿于種植、采購、加工、運輸、倉儲、銷售的全過程，各環節的主要參與主體可實現對全程數據信息上傳、質量監管、風險管控等行為。通過詳細分析區塊鏈技術的特性和中藥供應鏈的需求，本文將平臺框架結構分為五層，如圖1所示。

圖1 基于區塊鏈技術的中藥供應鏈平臺架構

3.1.1 物理層。物理層是整個平臺架構的基礎，保障數據在各類物理媒介上的正常傳輸。主要包括射頻識別技術（RFID）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）等。RFID主要實現數據的寫入與讀取，GIS用于物流倉儲中心的選址，GPS則是實時更新各種位置定位信息。通過運用這些技術，物理層將動態數據上傳至下一層，實現數據信息的實時采集。

3.1.2 數據層。數據層中，各節點通過哈希函數將一段時間內收集到的數據進行存儲和加密，按照Merkle樹的結構封裝到標有時間戳的區塊當中，并鏈接到當前最長的區塊鏈上，為后續的各層結構和區塊鏈上的各項活動提供數據支撐。同時運用數字簽名技術防止數據的冒名偽造，運用非對稱加密技術的公鑰私鑰為數據設置不同的查看權限。此外采用聯盟鏈的形式搭建區塊鏈平臺，只面向中藥供應鏈上的相關活動主體，允許被授權的節點依據權限查看數據信息，提供更好的隱私保護，進一步提升中藥產品數據的安全性和可溯源性。

3.1.3 網絡共識層。有了數據，還需要一個網絡環境進行傳輸和驗證，以及確定在高度分散的區塊鏈節點之間如何對數據的有效性達成一致。區塊鏈本身就是P2P（點對點）的網絡機制，同時包括數據傳播和數據驗證機制，正是由于P2P的性質，即使某些節點或者網絡被破壞，也不會對其他部分的數據傳輸產生影響[13]。基于中藥供應鏈這個龐大的系統特點，必須要確定一個統一的規則來維護和更新區塊鏈數據，目前主流的共識機制有:工作量證明(PoW)、極益證明(PoS）、股份授權證明(DPoS)等[14]。

3.1.4 合約層。合約層保障區塊鏈系統的靈活編程，包含各類規則、算法以及復雜的智能合約。只需提前擬定條款內容以及觸發條件，無需第三方機構進行背書，一旦達到觸發條件自動執行，也可以在未滿足觸發條件時自動解約。通過智能合約，銀行、保險等金融機構可事先擬定融資放款和理賠等的觸發條件，基于數據層的信息數據進行自動判別與執行。同時可對關鍵信息如種植環境、加工工序、倉儲溫度、物流時間等設置相對應的臨界值，一旦超過即發出警報，及時反饋并進行處理，促進中藥供應鏈智能化和自動化的健康發展。

3.1.5 應用層。作為最終呈現給消費者的部分，應用層封裝中藥供應鏈中各類應用項目，并為使用者提供操作界面。供應鏈中的相關主體：種植商、收購公司、加工企業、倉儲物流公司、銷售公司、消費者、銀行、保險機構、政府部門等皆可通過去中心化應用DApp、小程序或者其他應用設備接入區塊鏈平臺系統，從而實現跨行業、跨領域、跨地域、跨時域的數據互通和信息共享，實現信息流、物流、資金流的全程上鏈。消費者可監控供應鏈各環節的關鍵信息，發布相關需求，并對問題中藥進行反饋。政府部門據此可及時精準定位問題中藥，深度追溯問題環節，并且提供中小企業或個體種植者的融資補貼、優惠政策等，促進中藥供應鏈的持續健康發展。

3.2 流程優化

中藥流通環節涉及的五大角色有種植戶、采購商、加工制造商、銷售商以及終端的消費者。為有效推動節點之間的鏈上信息流通，及時進行雙向追溯和問題定位，圍繞中藥供應鏈的具體流程進行優化，基于區塊鏈的中藥供應鏈平臺運作流程如圖2所示。

圖2 基于區塊鏈技術的中藥供應鏈平臺運作流程

3.2.1 種植采購環節。此環節涉及的主體主要有種植農戶和采購商，分別作為分布式節點接入到區塊鏈平臺當中。首先種植區的農戶應確定所種植中藥材的藥性和所需種植環境，安裝的環境傳感器和狀態檢測器等設備全天候搜集種植區溫度、濕度、土壤環境、中藥材生長狀況的信息數據上傳至鏈，有需求的主體可以實時監控。同時采購商將采購清單、檢測報告、電子采購合同等上傳至鏈，平臺通過數字簽名驗證數據的真偽性，存儲數據的同時根據智能合約自動執行采購流程。

3.2.2 物流倉儲環節。此環節是連接整個供應鏈的關鍵環節，涉及從采購到產品配送全過程。主要運用GIS、GPS、傳感器等技術和設備，上傳包括出入庫時間、倉儲環境、規劃的運輸路線、實時物流定位、運送方式、責任主體等信息數據至節點數據庫，相關主體獲得權限后可于區塊鏈平臺查看中藥產品和運輸倉儲設備的實時信息和歷史狀態，方便進行追溯。當出現異常狀況時觸發智能合約的內容，根據權限的設置向不同主體發出預警信息。同時為了方便資金的快速流轉，基于區塊鏈代幣思想，在鏈上發行和應用“物流代幣”，錨定法定貨幣。收方和寄方可以將部分資金兌換成物流代幣，并托管于系統內，當中藥產品送達且在系統中確認后，區塊鏈平臺可以依據物流相關智能合約，自動扣除相應代幣，以作為物流費用。

3.2.3 融資保險環節。此環節包括為中藥供應鏈上相關主體提供融資和保險服務的一些金融機構。上游的一些中小微企業和農戶因為經營規模小、信用記錄獲取難度大等問題，無信用背書，難以獲取資金支持。而區塊鏈的公開透明性使得一些關鍵信息可視化，方便進行核驗，保證數據的真實。區塊鏈技術打破了傳統的階段式操作流程，風控審核的材料可在智能合約中展現出來。同時區塊鏈技術可將核心企業的金融額度向中小微企業和農戶轉移，通過智能合約將核心企業的應付賬款轉化成一套不可篡改、可拆分、可流轉、可融資、可溯源的區塊鏈數字憑證，中小微企業和農戶可憑憑證實現其融資需求。區塊鏈可以不依托第三方機構將這些中小微企業和農戶的行為數據進行記錄留底，并按時間戳的順序分級放款。

3.2.4 中藥溯源環節。此環節是由監管部門牽頭建立，保障中藥產供銷全生命周期都處于有效監控之中，包括生產加工企業對中藥材的溯源、消費者對中藥產品的溯源以及監管機構對問題中藥的溯源。區塊鏈技術可以保證鏈上數據信息全面完整，各環節主體企業可實時查看溯源標準，而且由于分布式賬本的特點，信息數據的篡改失去了意義，當出現問題中藥產品或者問題環節時可精準定位，鏈上被授權的監管主體可據此查找問題根源，召回問題中藥產品。

4 結語

基于區塊鏈技術的中藥供應鏈平臺能夠滿足如今日益發展的中藥市場對于“從種植到銷售”的全流通環節信息服務的需求，依托區塊鏈的去中心化、不可篡改、公開透明、智能合約等技術特點，結合大數據時代的各類技術應用，使得物流、信息流、資金流的傳遞更敏捷，供應鏈協同運作更精準。本文提出的基于區塊鏈技術的中藥供應鏈體系期望能為中藥領域的發展應用提供更多的參考。然而區塊鏈技術在如今中藥領域的實際落地項目尚不多見，許多技術瓶頸尚未突破，今后研究的重心應放在區塊鏈基礎設施的研究和建設上，降低信息流通的安全風險，同時鑒于我國區塊鏈發展尚處于探索階段，制度政策方面的設計需要進一步落地和完善，相信未來區塊鏈技術將是中藥產業變革的重要推動力量。