區(qū)塊鏈視角下水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈系統(tǒng)構建

羅娟娟（廈門海洋職業(yè)技術學院，福建 廈門 361006）

近年來，中國水產(chǎn)養(yǎng)殖經(jīng)濟產(chǎn)出快速增長，已成為中國農(nóng)業(yè)的重要組成部分和農(nóng)村經(jīng)濟的重要增長點之一。水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈包括水產(chǎn)養(yǎng)殖、加工、市場銷售渠道，水產(chǎn)養(yǎng)殖品種逐漸向多樣化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。中國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)步增長，但是水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品沒有統(tǒng)一的品質(zhì)質(zhì)量評價標準，而且在冷鏈物流的管理上也缺乏統(tǒng)一的作業(yè)標準。這不僅不利于監(jiān)管部門的監(jiān)管，也不利于水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的質(zhì)量分級，加之產(chǎn)品外表辨識度不高，會造成魚目混珠、濫竽充數(shù)的情況，嚴重危害消費者權益與健康。要促進我國水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展，以區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術，結合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術，能夠給水產(chǎn)養(yǎng)殖注入智慧化元素，促使水產(chǎn)養(yǎng)殖向信息化、智能化、現(xiàn)代化轉型升級，加快水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展。

1 我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀

1.1 我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)量逐年增長

自20 世紀80 年代開始，由于全球捕撈資源受到嚴重破壞而逐漸減少，世界各國水產(chǎn)品生產(chǎn)逐漸由天然捕撈向人工養(yǎng)殖方向轉變。我國較早就確立了海洋捕撈“零增長”、“負增長”的政策，并實施“以養(yǎng)為主”的方針。我國人工養(yǎng)殖水產(chǎn)品的產(chǎn)量（包括淡水養(yǎng)殖、海水養(yǎng)殖）占水產(chǎn)品總產(chǎn)量的比重持續(xù)上升。從養(yǎng)殖企業(yè)的規(guī)模來看，目前絕大多數(shù)為分散經(jīng)營的小型個體私營企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模小，無法開展集約化生產(chǎn)，規(guī)模相對較大的海水養(yǎng)殖企業(yè)數(shù)量不多。從產(chǎn)量結構分布來看，2022 年我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量中，魚類依舊為占比最大的細分種類，占比達52.36%。其次為貝類和甲殼類，占比分別為28.65%和11.94%。從產(chǎn)量情況來看，得益于我國水產(chǎn)養(yǎng)殖技術的不斷提升和養(yǎng)殖規(guī)模化的持續(xù)推進，雖然我國水產(chǎn)養(yǎng)殖面積逐年下降，但養(yǎng)殖產(chǎn)量并沒有受到影響，依然保持增長趨勢。據(jù)資料顯示，2022 年我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量達5 630 萬噸，同比增長4.37%[1]。

1.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖供應鏈效率低

我國水產(chǎn)品養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈集群已經(jīng)形成，但是業(yè)務外包模式仍然具有不確定性。目前水產(chǎn)養(yǎng)殖供應鏈的主導企業(yè)仍然沿襲“小而全”、“大而全”的運營模式，主導控制生產(chǎn)、批發(fā)、零售、加工等不同環(huán)節(jié)，供應鏈企業(yè)無法發(fā)揮核心競爭力，市場范圍無法擴大，經(jīng)營風險增加，整條供應鏈效率低下。

1.3 缺乏集成化的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈物流系統(tǒng)

我國水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)長期習慣于獨立決策和自營物流[3]，缺乏信息共享的能力、平臺和機制，導致信息流不順暢，信息溝通不及時，往往造成裝卸搬運次數(shù)增加、倉儲時間增加、運輸線路迂回，導致水產(chǎn)品鮮度下降、腐損率增加。同時，產(chǎn)業(yè)鏈整體信息化和智能化水平較低，產(chǎn)業(yè)鏈上各節(jié)點企業(yè)應用信息系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的程度不同，大大影響了水產(chǎn)品物流的在途質(zhì)量、準確性和及時性，造成物流系統(tǒng)效能低，產(chǎn)業(yè)鏈綜合成本高。

圖1 2017—2022 年中國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品產(chǎn)量及增速情況[2]

2 區(qū)塊鏈技術構建水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈平臺系統(tǒng)原理分析

以區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術，結合云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術，為物流行業(yè)帶來巨變。區(qū)塊鏈技術是區(qū)塊鏈運行過程中所涉及的技術總稱。通過對非對稱加密算法、哈希（Hash）算法、數(shù)字簽名、時間戳、默克爾樹（Merkle Trees）和P2P（peer to peer）信息傳輸?shù)燃夹g的綜合應用，結合鏈式數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲、透明、時序、可追溯、防篡改、不可否認，從而基于共識機制構建起去中心化的信任[4]。

2.1 全鏈路數(shù)字化建設，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖企業(yè)效益

水產(chǎn)品要依次經(jīng)過供應商、生產(chǎn)商、加工制造商、冷鏈物流企業(yè)、批發(fā)商、零售商等才能到達消費者手中，任何一個環(huán)節(jié)的紕漏都會導致水產(chǎn)品安全問題的發(fā)生，以區(qū)塊鏈技術為基礎，通過構建智慧供應鏈管理平臺，全鏈路數(shù)字化建設，打造從魚苗養(yǎng)殖、產(chǎn)品加工、物流、銷售一體化項目運營體系，高效統(tǒng)籌管理，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)給人們生活帶來更加安全健康的水產(chǎn)品。

2.2 建立良好的供應商合作伙伴關系，穩(wěn)固上游基礎

以區(qū)塊鏈技術為基礎的水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈系統(tǒng)為企業(yè)提供全面健康的供應商全生命周期管理機制，自定義供應商準入機制和評估體系，供應鏈智能系統(tǒng)實現(xiàn)供應商全生命周期的電子化管理，保證企業(yè)供應商體系有序、透明、高效的地運行，數(shù)字化供應鏈管理系統(tǒng)做到供應鏈平臺供應商的可控、可管、可查的目的，保障水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品安全。

2.3 深化企業(yè)應用集成，促進供應鏈平臺融合

以區(qū)塊鏈技術為基礎的水產(chǎn)品智慧供應鏈系統(tǒng)能夠構建可視化的水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，為供應鏈上下游企業(yè)提供一站式的深度價值服務，通過供應鏈系統(tǒng)在所有參與方之間建立透明的供應鏈物流網(wǎng)絡，建立具有數(shù)據(jù)自動化和業(yè)務流程高度可塑的水產(chǎn)管理框架，全面整合內(nèi)、外部信息資源，促進企業(yè)內(nèi)部信息化建設，進一步加快端到端供應鏈的應用集成，實現(xiàn)水產(chǎn)品智慧供應鏈平臺上下游數(shù)據(jù)互通、全鏈融合、降低交易與溝通成本，綜合提升企業(yè)運營效率與收益。

3 運用區(qū)塊鏈技術構建水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈平臺方案

根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖供應鏈網(wǎng)絡范圍及參與節(jié)點特性，確定智慧供應鏈平臺節(jié)點。結合區(qū)塊鏈技術的分布式存儲特點，設計各個節(jié)點企業(yè)信息數(shù)據(jù)的分布式存儲體系來改進傳統(tǒng)信息存儲過度中心化；采用數(shù)字簽名方案應用于加密信息的簽名和簽名驗證來保障數(shù)據(jù)的完整性，提供身份鑒別和不可否認性；然后根據(jù)區(qū)塊鏈溯源原理具體化信息的溯源體系解決供應鏈系統(tǒng)溯源難的問題，最后在系統(tǒng)中的關鍵節(jié)點設置智能合約簡化交易流程，提高效率。

3.1 確定水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈平臺橫向節(jié)點

水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈平臺橫向節(jié)點包括魚苗培育企業(yè)、魚苗養(yǎng)殖企業(yè)、魚類加工企業(yè)、冷鏈物流企業(yè)、經(jīng)銷商、銀行金融信貸、其他社會節(jié)點等，如圖2 所示。

圖2 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)智慧供應鏈系統(tǒng)節(jié)點

3.2 基于區(qū)塊鏈的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)智慧供應鏈縱向系統(tǒng)功能

將水產(chǎn)養(yǎng)殖供應鏈系統(tǒng)縱向劃分為網(wǎng)絡層、核心層、數(shù)據(jù)層和業(yè)務層，每層對應不同功能，依托核心層技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)層包括水產(chǎn)魚苗數(shù)據(jù)、養(yǎng)殖數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、銷售數(shù)據(jù)可共享、可追溯，同時用于支持交易、溯源以及供應鏈節(jié)點企業(yè)決策。依托這種智慧供應鏈系統(tǒng)體系構架實現(xiàn)“環(huán)環(huán)相連、魚可追溯”的效果，如圖3 所示。

圖3 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)智慧供應鏈系統(tǒng)功能架構圖

3.3 區(qū)塊鏈分布式賬本技術實現(xiàn)實時信息共享

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是一個去中心化的分布式數(shù)據(jù)庫，賬本信息在多個節(jié)點均有備份，數(shù)據(jù)區(qū)塊以鏈的形式在各授權節(jié)點上同步復制、實時共享。區(qū)塊鏈的分布式賬本數(shù)據(jù)可以完全公開透明。區(qū)塊數(shù)據(jù)被透明化地公布在區(qū)塊鏈上，各節(jié)點都可通過公開的網(wǎng)絡接口查詢水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品魚苗原產(chǎn)地、魚苗養(yǎng)殖、魚苗成長、魚類加工、魚類倉儲運輸、消費者需求等信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的先后附上時間戳。通過區(qū)塊鏈實時共享數(shù)據(jù)信息，供應鏈企業(yè)根據(jù)鏈上信息及自身能力、需求可實現(xiàn)即時對接，形成集約化、一體化的各個環(huán)節(jié)銜接模式，從而有效減少成本，保障食品質(zhì)量安全。

3.4 區(qū)塊鏈數(shù)字簽名技術實現(xiàn)流通透明化

區(qū)塊鏈采用數(shù)字簽名技術使得供應鏈企業(yè)在無第三方擔保情況下實現(xiàn)互信。通過區(qū)塊鏈數(shù)字簽名技術，可將水產(chǎn)品在整個流通過程中所有環(huán)節(jié)做數(shù)字簽名，特別將魚類生產(chǎn)和物流運輸過程中所有環(huán)節(jié)做數(shù)字簽名，例如魚苗類型、魚苗來源、車輛類型、產(chǎn)品種類、車內(nèi)溫度等信息儲存在公有鏈上。企業(yè)提供公鑰，分銷商及終端消費者則擁有私鑰。通過程序設定，私鑰需滿足公鑰所描述的內(nèi)容才可對貨物實施驗收，公私鑰交接不成功則拒絕貨物驗收。區(qū)塊鏈數(shù)字簽名技術下，生產(chǎn)企業(yè)、物流企業(yè)及分銷商之間實施相互監(jiān)管，能夠確保供應鏈各環(huán)節(jié)的操作都符合規(guī)范，保障水產(chǎn)品食品安全。

3.5 區(qū)塊鏈智能合約技術實現(xiàn)水產(chǎn)可溯源

利用智能合約在水產(chǎn)養(yǎng)殖商、物流企業(yè)、冷庫基地之間、分銷商之間建立供應鏈管理平臺，將智能合約部署在節(jié)點上從而賦予供應鏈管理平臺具備可編程、可擴展的特性。供應鏈管理平臺開發(fā)過程中，還可根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖、交易、物流數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、格式轉換，最后以直觀形式將相關信息予以呈現(xiàn)。與該數(shù)字化平臺中相連接的所有系統(tǒng)節(jié)點，都可以通過外部終端設備調(diào)用智能合約，進行數(shù)據(jù)訪問并實施相關操作。區(qū)塊鏈智能合約為利益相關方共建供應鏈管理平臺提供了技術支撐，促進供應鏈各環(huán)節(jié)之間的信息互聯(lián)互通，提高效率的同時，也降低產(chǎn)品質(zhì)量安全問題溯源的難度[5]。

4 總結

基于區(qū)塊鏈技術構建水產(chǎn)養(yǎng)殖智慧供應鏈系統(tǒng)，能夠有效實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)變革，結合區(qū)塊鏈技術構架水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)從生物育種、健康養(yǎng)殖、水產(chǎn)品精深加工到銷售再到物流配送到客戶的智慧供應鏈體系，同時融入供應鏈協(xié)同管理理念，強化各企業(yè)對供應鏈的依賴度，從而實現(xiàn)信息在整個供應鏈中的公開、共享，打破信息壁壘，提升水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈競爭力。