基于食品供應(yīng)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(shè)已經(jīng)進入了一個快速發(fā)展的階段，它利用各種信息技術(shù)或創(chuàng)新概念，提高城市管理和服務(wù)效率，改善市民生活質(zhì)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(jīng)成為急需解決的問題。為了促使食品流通良性循環(huán)，促進整體供應(yīng)價值利益最大化，達到食品轉(zhuǎn)移過程信息透明化，本文以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)深入研究與探討商品供應(yīng)鏈信息共享相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：智慧城市;區(qū)塊鏈;供應(yīng)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(xué)（資源服務(wù)）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(jīng)常將其與數(shù)字城市、生態(tài)城市、低碳城市等區(qū)域發(fā)展概念想交叉，尤其近幾年，電子政務(wù)、智能交通、智能電網(wǎng)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(shù)和標準試點城市。智慧城市作為信息技術(shù)的集成應(yīng)用，標志著我國新一代信息技術(shù)的革命，同時也是全球戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要組成部分;2014年，國家提出《關(guān)于促進只會城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》，保證智慧城市健康有序的發(fā)展;2018年，智慧城市已初步形成，實現(xiàn)了數(shù)字城市和物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合;經(jīng)過十年的發(fā)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(shè)大多側(cè)重于技術(shù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，很少強調(diào)以人為本的科學(xué)發(fā)展核心。在快節(jié)奏城市生活中，市民的生活質(zhì)量則是發(fā)展的關(guān)鍵。走私凍肉、瘦肉精、塑化劑超標、工業(yè)明膠老酸奶，非洲瘟疫豬等現(xiàn)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(xiàn)的原因主要在于食品生產(chǎn)、加工、包裝、運輸、裝卸、銷售過程的不透明。

時代的快速發(fā)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(fù)雜的物流鏈中，食品來源的信息是否可靠不得而知。

區(qū)塊鏈是比特幣的底層技術(shù)，比特幣是一種虛擬的數(shù)字貨幣。區(qū)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(qū)塊鏈的特點，針對食品轉(zhuǎn)移過程不透明的問題，分析區(qū)塊鏈與食品供應(yīng)鏈相結(jié)合的優(yōu)點，提出一種基于區(qū)塊鏈的視頻供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，實現(xiàn)食品從生產(chǎn)到銷售的信息透明。

2 食品供應(yīng)鏈管理問題

食品供應(yīng)鏈是指從食品的最初形態(tài)到消費者使用的整體鏈路。其中經(jīng)過生產(chǎn)商、制造商、供應(yīng)商、分銷商、零售商，最后才到達消費者。食品供應(yīng)鏈管理的目標是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，收入增加值的公平分配，食品安全監(jiān)督等。其中的關(guān)系如圖1：

2.1 核心企業(yè)中心化

核心企業(yè)顧名思義是供應(yīng)鏈中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它可以是供應(yīng)鏈中的生產(chǎn)商，也可是制造商，還可以是供應(yīng)商，甚至可以是消費者。只要掌握核心技術(shù)或者核心能力就可以成為核心企業(yè)。核心企業(yè)的關(guān)鍵不只是技術(shù)，還是管理，他掌握整個供應(yīng)鏈的所有信息，占據(jù)主導(dǎo)地位。這就形成了以核心企業(yè)為中心的供應(yīng)鏈。但往往在實際生產(chǎn)銷售過程中，一旦核心企業(yè)出現(xiàn)信息泄露或者信息篡改問題，那么對整個供應(yīng)鏈造成的影響是不可逆的，所有運作都將出現(xiàn)問題。

2.2 信息傳遞效率低

隨著社會節(jié)奏加快，生成—銷售鏈不再僅限于一個地區(qū)，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(huán)節(jié)不能及時溝通，傳遞信息。供應(yīng)鏈中的核心企業(yè)無法實時獲取監(jiān)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(yīng)鏈進程。這個時候如果還是只依賴于核心企業(yè)，那么整個供應(yīng)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(chǎn)生額外信息成本，整個運行成本會被提高。

2.3 供應(yīng)鏈“牛鞭效應(yīng)”

“牛鞭效應(yīng)”是一種需求變異放大的現(xiàn)象，從最初環(huán)節(jié)到最終環(huán)節(jié)的信息傳遞過程中，信息無法實時共享，信息差異隨著環(huán)節(jié)的增多而越來越大。牛鞭效應(yīng)的成因有很多，然而其中最關(guān)鍵的是信息的不對稱。各環(huán)節(jié)不能看到全局的信息，只能根據(jù)相鄰客戶情況作需求預(yù)測。比如由多個環(huán)節(jié)組成的供應(yīng)鏈中，當終端消費者環(huán)節(jié)訂貨量微弱波動正負10%時，反映到供應(yīng)商環(huán)節(jié)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(yīng)求，市場價格紊亂等情況。

3 區(qū)塊鏈對供應(yīng)鏈的意義

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

區(qū)塊鏈對供應(yīng)鏈的意義有：

（1）增強管控力，信息共享化

由于供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的組織部門都是不同的行業(yè)，所以核心企業(yè)對各層的功能架構(gòu)不熟悉，造成管控力不足的問題。然而區(qū)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(yīng)鏈上所有的組織都參與信息的更新和維護。各個環(huán)節(jié)的組織手中都有該供應(yīng)鏈上的所有信息，從最初的生產(chǎn)商道最終的消費者。并且，在區(qū)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(yīng)”中從最初供應(yīng)商到最終消費者之間的供應(yīng)不對稱問題，有效地減少通貨膨脹問題。從而改善供應(yīng)鏈的成本和質(zhì)量指標：庫存水平低了可以減少對企業(yè)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(fēng)險。

（2）各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)自動更新，信息實時化

近幾年區(qū)塊鏈在金融方面的應(yīng)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(wěn)定的經(jīng)濟狀況使企業(yè)很難使資金使用國際化。供應(yīng)鏈也是如此。供應(yīng)鏈中各環(huán)節(jié)的參與者都是來自不同行業(yè)，甚至不同國家的組織，如果信息獲取全部依賴于核心企業(yè)，那么信息數(shù)據(jù)實時更新將很難做到。例如：一道手續(xù)需要花三天時間才能辦完，因此相關(guān)的確認文檔一直停留在上層審核環(huán)節(jié)。這就使得下層相應(yīng)的人員部門等資源處于等待狀態(tài)，從而導(dǎo)致時間的浪費和資源閑置。如果運用區(qū)塊鏈技術(shù)，利用區(qū)塊鏈中，所有節(jié)點共同維護，不可篡改的特點，實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)之間的信息同步更新，盡可能使得各個環(huán)節(jié)的信息實時化，縮短各層之間的響應(yīng)時間。這樣，供應(yīng)鏈的響應(yīng)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(chǎn)品的質(zhì)量問題也會減少。所以信息的實時化對于供應(yīng)鏈的成本、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)效率都有好處。

（3）去中心化，降低信任成本

在供應(yīng)鏈中，核心企業(yè)占據(jù)重要地位，它由很強的領(lǐng)導(dǎo)地位。但是，在供應(yīng)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(yīng)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(qū)塊鏈的去中心化，點對點交易的特點，供應(yīng)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(yīng)鏈中，更環(huán)節(jié)之間有很多轉(zhuǎn)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(qū)塊鏈中目前廣受重視的一項技術(shù)，它是一個計算機協(xié)議，也可以說是一段代碼，是在計算機系統(tǒng)上合約。一旦這個“合約”發(fā)布到區(qū)塊鏈中，當滿足一定條件時，它便可自動執(zhí)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(yīng)鏈中，在各環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)接驗證過程中，只需自動執(zhí)行智能合約，無須耗費大量人力監(jiān)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(qū)塊鏈架構(gòu)模型

區(qū)塊鏈作為一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)，它是很多技術(shù)的一種集成。一個區(qū)塊鏈系統(tǒng)由6部分組成，分別為：數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、激勵層、合約層和應(yīng)用層。如圖2。

封裝層封裝了底層數(shù)據(jù)區(qū)塊以及相關(guān)的數(shù)據(jù)加密和時間戳等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和算法;網(wǎng)絡(luò)層包括了分布式組網(wǎng)機制、數(shù)據(jù)傳播機制和數(shù)據(jù)驗證機制等;共識層主要封裝網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各類共識算法;激勵層主要包括經(jīng)濟激勵的發(fā)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(yīng)用層封裝區(qū)塊鏈的各種應(yīng)用場景和案例。目前的研究重點是智能合約，將合約發(fā)布后，能夠主動或被動的處理數(shù)據(jù)。

5 基于區(qū)塊鏈的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)

根據(jù)區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)模型，將其利用于食品供應(yīng)鏈管理業(yè)務(wù)中，實現(xiàn)每個階段透明化，增強食品安全度。本文提出一個基于區(qū)塊鏈的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，如圖3。

區(qū)塊鏈中，各個區(qū)塊存儲供應(yīng)鏈信息。生產(chǎn)商、制造商和物流公司實現(xiàn)信息同步更新，一致化，實時化。業(yè)務(wù)邏輯通過智能合約方式寫入?yún)^(qū)塊鏈中，各個供應(yīng)商、分銷商、零售商以及消費者通過網(wǎng)絡(luò)平臺連入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，獲取鏈上信息。倉儲根據(jù)區(qū)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(dǎo)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?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，可以獲取該食品從生產(chǎn)到運輸?shù)戒N售中間所有經(jīng)歷的過程，確保食品的安全。

6 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)地發(fā)展，我國的經(jīng)濟技術(shù)實力不斷得到提升。但是市民的生活健康水平卻不斷出現(xiàn)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(jīng)嚴重影響市民的生活甚至生命安全。區(qū)塊鏈技術(shù)漸漸進入人們視野，目前，我國以區(qū)塊鏈業(yè)務(wù)為主營業(yè)務(wù)的區(qū)塊鏈公司數(shù)量已經(jīng)達到四百余家。本文提出了以區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)商、制造商、物流公司、供應(yīng)商、分銷商、零售商和消費者多個環(huán)節(jié)的信息共享，提高食品銷售安全性，減少商家的貨品積壓導(dǎo)致過期等問題的損失，更能給消費者提供一種安全保障。區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用正是一個爆發(fā)階段，在未來，智慧城市的更多實體經(jīng)濟建設(shè)勢必會與區(qū)塊鏈技術(shù)相結(jié)合，加快社會經(jīng)濟發(fā)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(lián)編輯：梁書】