基于區(qū)塊鏈的進(jìn)口產(chǎn)品溯源設(shè)計

辛圣瑤XIN Sheng-yao；劉俊艷LIU Jun-yan；藍(lán)穎慧LAN Ying-hui

（青島科技大學(xué)，青島 266061）

0 引言

在信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的今天，信息透明度高且傳遞速度快，這使得以信息不對稱為價值體現(xiàn)的傳統(tǒng)貿(mào)易型企業(yè)的生存空間受到嚴(yán)重沖擊。同時，終端消費者對產(chǎn)品的關(guān)注從產(chǎn)品的數(shù)量或種類、品牌逐漸向產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)品可信度轉(zhuǎn)移，消費者對買賣過程信任感不僅僅滿足在用時間成本建立起來的良好信譽貿(mào)易商身上，更想知道貿(mào)易商提供的產(chǎn)品本身是否更值得信賴，包含產(chǎn)品生產(chǎn)、存儲、運輸、銷售等各個環(huán)節(jié)信息的產(chǎn)品溯源流程就需要更準(zhǔn)確化、專業(yè)化和透明化。

因此傳統(tǒng)貿(mào)易型企業(yè)需要重新思考及定位其在全球貿(mào)易中作為中間商的地位與作用，消費者的需求變化也促使傳統(tǒng)外貿(mào)企業(yè)需要從終端消費者出發(fā)，對產(chǎn)品溯源流程的每一環(huán)節(jié)的信息數(shù)據(jù)的錄入、整理和分析提供保障，調(diào)整傳統(tǒng)貿(mào)易型企業(yè)的價值輸出內(nèi)容，重構(gòu)其在采購與銷售鏈條中的服務(wù)價值，重新創(chuàng)造客戶粘性，讓貿(mào)易過程更透明，讓產(chǎn)品信息更透明，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

區(qū)塊鏈作為一種具有去中心化、開放性、自治性、信息不可篡改性以及匿名性等特征的新型應(yīng)用模式，是一種按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學(xué)方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。它作為去中心化記賬平臺的核心技術(shù)，廣泛應(yīng)用于能源、醫(yī)療、保險、供應(yīng)鏈和大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域。李彬、覃秋悅等[1]針對現(xiàn)有分布式能源運營模式，研究了區(qū)塊鏈技術(shù)對于分布式能源P2P交易的適用性。佘維、陳建森[2]針對醫(yī)療數(shù)據(jù)的隱私安全和授權(quán)分發(fā)、安全傳輸問題，提出運用區(qū)塊鏈調(diào)用全同態(tài)加密算法實現(xiàn)在共享雙方間只有密文數(shù)據(jù)傳輸并且可以進(jìn)行密文計算。在保險行業(yè)，唐金成、杜先培[3]運用SWOT分析法揭示了區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于保險業(yè)所具有的重構(gòu)信用、唯一性識別、提高保險營銷效率等優(yōu)勢；學(xué)者王成[4]則通過通用模型和架構(gòu)規(guī)劃方法，設(shè)計了基于區(qū)塊鏈的保險行業(yè)信息系統(tǒng)。在供應(yīng)鏈領(lǐng)域，譚征[5]根據(jù)區(qū)塊鏈的“去中心化”特性，從物流交易主體、機(jī)制、過程中三個視角出發(fā)，提出構(gòu)建“點鏈網(wǎng)”式區(qū)塊鏈物流系統(tǒng)；曹洋等[6]學(xué)者提出構(gòu)建供應(yīng)鏈信息共享管理區(qū)塊鏈，為供應(yīng)鏈內(nèi)的信息共享提供一種新的模式；閆妍、張錦[7]則以區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用供應(yīng)鏈參與者信息共享的影響為前提，采用Stackelberg博弈研究供應(yīng)鏈參與者的決策利潤。在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，王海龍等[8]學(xué)者利用區(qū)塊鏈和數(shù)字水印技術(shù)，實現(xiàn)了對大數(shù)據(jù)起源的確認(rèn)；MedRec[9]在探索醫(yī)療數(shù)據(jù)訪問控制問題時，基于以太坊平臺將智能合約與訪問控制相結(jié)合進(jìn)行自動化的權(quán)限管理,實現(xiàn)了對不同組織的分布式醫(yī)療數(shù)據(jù)的整合和權(quán)限管理；楊德欽、岳奧博、楊瑞佳[10]將區(qū)塊鏈技術(shù)與項目管理職能信息集成、項目信息采集系統(tǒng)進(jìn)行整合，構(gòu)建了基于智慧建造的工程項目信息集成管理平臺。

本文針對傳統(tǒng)外貿(mào)行業(yè)問題，研究如何將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)外貿(mào)行業(yè)，打破現(xiàn)有研究在外貿(mào)業(yè)的瓶頸，面向產(chǎn)品生產(chǎn)、儲運、交易、使用全過程，探索助力傳統(tǒng)外貿(mào)行業(yè)的產(chǎn)品溯源新模式，實現(xiàn)了B2C過程中產(chǎn)品全生命期的可視化跟蹤與區(qū)塊鏈技術(shù)在供應(yīng)鏈與大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的融合應(yīng)用，設(shè)計專屬外貿(mào)進(jìn)口產(chǎn)品的溯源節(jié)點及流程，讓產(chǎn)品的生產(chǎn)、周轉(zhuǎn)、交易、使用過程更透明、更安全、更可信，真正解決傳統(tǒng)溯源過程中的安全隱患，打造較傳統(tǒng)方法更靈敏、更安全、專屬性更強的溯源技術(shù)。

1 產(chǎn)品溯源系統(tǒng)建設(shè)痛點

“溯源”是經(jīng)常被應(yīng)用于現(xiàn)代供應(yīng)管理中的一種重要手段。產(chǎn)品溯源系統(tǒng)通過記錄產(chǎn)品在生產(chǎn)、運輸、銷售過程中各個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息來實現(xiàn)對產(chǎn)品原材料獲取、生產(chǎn)加工、物流運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的監(jiān)控。伴隨著食品安全和跨境進(jìn)口產(chǎn)品等問題受大眾關(guān)注的程度的提高，相關(guān)應(yīng)用于產(chǎn)品溯源的技術(shù)越來越受到關(guān)注。

1.1 系統(tǒng)各部分之間信任度不夠

在產(chǎn)品溯源系統(tǒng)中，溯源信息通常由不同的組織或部門進(jìn)行添加。這就容易造成各部門或組織獨立建設(shè)、獨立發(fā)展、動態(tài)且彼此不信任，從而難以實現(xiàn)系統(tǒng)間共享數(shù)據(jù)。

1.2 中心化的管理方式

目前的溯源系統(tǒng)是由某一管理組織或部門提出相關(guān)規(guī)范并維護(hù)、管理，同時強制要求下游企業(yè)按照規(guī)范錄入溯源信息。這種中心化的管理方式要求管理機(jī)構(gòu)絕對可靠，也就是管理者需要獲得用戶與溯源系統(tǒng)參與者的信任，并且需要付出極大的成本來保障數(shù)據(jù)的安全性。

1.3 監(jiān)管困難

隨著跨境電商的流行，進(jìn)出口商品監(jiān)管現(xiàn)階段面臨如假貨、刷單、虛假宣傳頻發(fā)[11]、產(chǎn)品通檢時間長、物流數(shù)據(jù)難獲取且真實性難辨別等諸多挑戰(zhàn)，且監(jiān)管體制不完善、監(jiān)管技術(shù)落后等因素[12]一直影響著進(jìn)出口產(chǎn)品的監(jiān)管效率和監(jiān)管力度。

1.4 責(zé)任不明確

產(chǎn)品質(zhì)量問題責(zé)任主體難以確定，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，現(xiàn)有追溯體系無法精準(zhǔn)、快速地確認(rèn)質(zhì)量問題發(fā)生的責(zé)任主體，從而致使整體追溯時間長、追溯效率低，逐漸降低了消費者對追溯系統(tǒng)的使用意愿及對追溯系統(tǒng)的信任度。

1.5 產(chǎn)品造假、信息造假現(xiàn)象嚴(yán)重

在產(chǎn)品流通過程中，常常會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：正品的標(biāo)簽信息會被贗品復(fù)制；標(biāo)簽信息不全，無法準(zhǔn)確追溯產(chǎn)品的上一環(huán)節(jié)；每個環(huán)節(jié)不進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，導(dǎo)致產(chǎn)品信息不明確，數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證；產(chǎn)品溯源標(biāo)簽不唯一，產(chǎn)品生產(chǎn)和流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)可修改上傳或選擇性上傳，這就造成竄貨及信息造假問題。

實現(xiàn)系統(tǒng)各部分之間信息互通、互相信任、數(shù)據(jù)開放、去中心化、信息不可篡改，突破現(xiàn)有的監(jiān)管模式，在通檢效率與產(chǎn)品質(zhì)量之間找到平衡點，減少流通環(huán)節(jié)，降低企業(yè)成本，確保正品的質(zhì)量和信息的準(zhǔn)確度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)知名度已勢在必行。

2 基于區(qū)塊鏈的產(chǎn)品溯源系統(tǒng)解決方案

區(qū)塊鏈技術(shù)的分布式點對點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、單向哈希算法、動態(tài)聯(lián)盟共識機(jī)制、基于密碼學(xué)的數(shù)字簽名在解決產(chǎn)品溯源系統(tǒng)各主體缺信、中心化管理方式、產(chǎn)品追責(zé)困難等方面具有獨有優(yōu)勢，且該技術(shù)可作為分布式數(shù)據(jù)庫與“物聯(lián)網(wǎng)”、“人工智能”等領(lǐng)域結(jié)合，對大量復(fù)雜的交易數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并在處理過程中自動對聯(lián)盟企業(yè)供應(yīng)鏈進(jìn)行更新修正。由此，參與區(qū)塊鏈聯(lián)盟的企業(yè)不需浪費時間進(jìn)行博弈，可最大程度保證交易數(shù)據(jù)不被篡改及信息對稱，降低企業(yè)溝通成本的同時提高供應(yīng)鏈企業(yè)應(yīng)對不確定性風(fēng)險的能力。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)口產(chǎn)品溯源系統(tǒng)整體架構(gòu)由存儲層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成，生產(chǎn)商、進(jìn)口商、零售商、物流商四大溯源主體在監(jiān)管部門的核查下實現(xiàn)各方信息共享，由此建立互信機(jī)制并完成追責(zé)工作，消費者可通過掃碼等途徑查看并反饋整鏈溯源信息。其中，所有節(jié)點用戶經(jīng)應(yīng)用層接口輸入溯源信息進(jìn)行交易,經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層POW共識等技術(shù)處理后備案于存儲層。系統(tǒng)架構(gòu)功能圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)功能圖

整條鏈的所有交易角色作為礦工認(rèn)證的共識節(jié)點存在，各節(jié)點在鏈中自由進(jìn)出，共同維護(hù)整鏈運作并于存儲層搭建P2P網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有一筆新的交易產(chǎn)生時，每個節(jié)點完成對此筆交易的驗證與備份后，包含交易發(fā)生時間、負(fù)責(zé)人數(shù)字簽名等重要內(nèi)容的交易信息成功加入?yún)^(qū)塊，各區(qū)塊信息同步共享，一旦發(fā)現(xiàn)有節(jié)點惡意篡改入鏈信息，系統(tǒng)自動將其踢出區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)交易主體的去中心化管理及協(xié)同互聯(lián)，有效防止竄件、丟件，保證溯源信息完整性，各方主體錄入信息有跡可循、問題產(chǎn)品追溯有憑有據(jù)，根據(jù)用戶反饋可實現(xiàn)產(chǎn)品追責(zé)、企業(yè)內(nèi)部績效考核，系統(tǒng)溯源具體流程及各節(jié)點功能如圖2，節(jié)點信息存儲模式如圖3所示。

圖2 系統(tǒng)溯源管理流程圖

圖3 節(jié)點信息存儲模式

該溯源系統(tǒng)共設(shè)置生產(chǎn)商、進(jìn)口商、零售商、物流商、監(jiān)管部門、顧客六大交易主體，保證不同企業(yè)、承運商間交易共享與信息完整。生產(chǎn)商相關(guān)負(fù)責(zé)人根據(jù)產(chǎn)品加工過程錄入詳細(xì)生產(chǎn)信息，同時介紹商品信息、包裝信息、企業(yè)信息，不同信息負(fù)責(zé)人私鑰簽名后創(chuàng)建交易，作為共識節(jié)點經(jīng)全網(wǎng)廣播進(jìn)行信息驗證，驗證通過則錄于區(qū)塊鏈底層存儲層，同時其他節(jié)點同步具有查詢本次與歷史信息和追蹤貨物的功能，反之該節(jié)點需重新錄入信息創(chuàng)建交易。

與之類似，進(jìn)口商、零售商作為由生產(chǎn)商至顧客的經(jīng)銷商，物流商作為多式聯(lián)運的承運商，需在收貨時仔細(xì)檢查商品狀態(tài)，若商品狀態(tài)良好，則將各主體規(guī)定信息簽名后錄入系統(tǒng)進(jìn)行下一步工作，若出現(xiàn)包裝損壞、竄貨、丟件等現(xiàn)象，及時簽名登記追根溯源，不僅及時追溯問題環(huán)節(jié)與簽名負(fù)責(zé)人，還可有效防止問題產(chǎn)品流入消費市場，各交易主體協(xié)同認(rèn)證，所有信息同步共享不可篡改，若產(chǎn)品經(jīng)某一承運商或經(jīng)銷商時反復(fù)出現(xiàn)失誤，將嚴(yán)重影響該主體信譽，監(jiān)管部門可據(jù)此做出相應(yīng)的調(diào)整或獎懲，上下游主體也可趨利避害，選擇更優(yōu)合作伙伴。顧客在收到貨物后，可掃碼查看整鏈信息，并提出相應(yīng)反饋信息。在各方主體監(jiān)督認(rèn)證下，整個進(jìn)口產(chǎn)品交易過程具有鏈條性、系統(tǒng)性、覆蓋性，所有交易信息具有透明性、一致性和真實性，徹底解決各方主體信任缺失、監(jiān)管困難、責(zé)任不明等溯源痛點，促進(jìn)集體決策與激勵管理。

3 結(jié)束語

本文針對進(jìn)口產(chǎn)品溯源系統(tǒng)各方主體信任缺失、中心化管理、監(jiān)管困難、責(zé)任不明等問題，提出構(gòu)建基于區(qū)塊鏈技術(shù)的進(jìn)口產(chǎn)品溯源系統(tǒng)，旨在為產(chǎn)品溯源的研究與建設(shè)提供新的思路方法。該溯源系統(tǒng)通過產(chǎn)品進(jìn)口流程確定生產(chǎn)商、物流商、進(jìn)口商、零售商、監(jiān)管部門五大主體為溯源數(shù)據(jù)點，根據(jù)各節(jié)點的功能繪制管理流程圖并選擇節(jié)點數(shù)據(jù)存儲模式，利用區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)庫、私鑰簽名防篡改、節(jié)點信息公開可追溯等特點，真正實現(xiàn)各數(shù)據(jù)點信息共享及生產(chǎn)商、物流商、進(jìn)口商、零售商、監(jiān)管部門多方共贏，打破信息孤島、完善信用體系，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)采集、集成的有效性和應(yīng)用性，實現(xiàn)產(chǎn)品溯源工作與區(qū)塊鏈技術(shù)的融合發(fā)展，有助于擴(kuò)展區(qū)塊鏈技術(shù)的實際應(yīng)用領(lǐng)域，帶動產(chǎn)品溯源系統(tǒng)的建設(shè)與完善。