基于區塊鏈技術的食品可追溯供應鏈系統研究

俞啟玟

（揚州大學 商學院，江蘇 揚州 225127）

0 引言

目前，社會對食品安全十分關注，但是仍然頻繁出現假冒偽劣、滯銷再銷、欺詐消費者等食品問題。究其原因是信息不對稱導致供應商、零售商投機?？梢娛称饭溈勺匪菹到y在我國的應用并不樂觀，主要原因之一是成本高。從企業的角度來看，建立追溯系統的高成本導致參與者認為這是耗費時間且可持續性不足的活動。從消費者的角度來看，追溯系統的建設和管理所產生的成本最終都轉移到消費者身上，導致產品價格的上漲和消費意愿的降低。從技術的角度來看，現行的追溯系統對供應鏈系統建設的及時性和持續性產生了消極影響。由于現行追溯系統大多數都是企業自建的，他們會出于自身利益而修改或隱瞞數據，導致數據的準確性不高，造成供應鏈上數據傳遞延遲和內容誤解，致使更高額供應鏈成本。同時，不同企業開發的供應鏈可追溯系統數據格式不統一，兼容性較差，難以實現供應鏈系統全過程的共享，導致鏈上企業信息傳遞成本增加。因此，從成本角度研究如何促進食品供應鏈可追溯系統的應用具有現實意義。

區塊鏈作為一項新興技術，其具有的連續性、不可逆性、加密機制等有可能在高度復雜的食品供應鏈環境中從根本上改變物流，以保障信息高透明度和可追溯性，同時消除中間商成本并確保供應商和零售商之間沒有中斷，克服時間、成本和質量等食品供應鏈面臨的主要挑戰。

1 食品可追溯供應鏈系統建設現狀

國際食品法典委員會定義可追溯性為通過識別碼，追蹤商品生產、使用情況和足跡?？勺匪菹到y的建立能夠實現對食品生產源頭到銷售終端的核查、監測與責任的溯源追究。當發現異常時，基于溯源信息，可以立即對相關食品實施有效管控甚至召回措施。傳統的可追溯系統數據以集中方式存儲在服務器端，無法保證溯源信息的可靠性。但是，若將區塊鏈與供應鏈系統相結合，區塊鏈技術具有的開放性、可靠性和不可篡改性等特點，可以保障食品供應鏈系統信息的可靠性。

現有關于食品可追溯系統的文獻，主要涉及企業、政府和消費者。企業角度，山麗杰等[1]發現企業采用可追溯系統能提高食品行業的整體質量安全水平。政府方面，朱立龍和郭鵬菲[2]認為懲罰力度、尋租成本和收益是決定生產加工企業、第三方機構和政府監管部門選擇質量監管策略的主要思慮點；劉長玉等[3]構建涉及政府、企業、消費者的博弈模型，發現在政府監管力度和消費者維權意識強的環境下，企業生產劣品等投機情況出現的可能性降低。消費者方面，孫勝楠等[4]考慮到溯源系統成本，并聯系消費者支付意愿，根據二者高低組合分析出矩陣式采購策略；吳林海等[5]研究證明消費者對具有詳細可追溯信息的產品有更高的支付意愿；而曹裕等[6]以消費者行為理論研究基礎，構建最優定價決策模型，發現溯源信息量或多或少，均不會影響企業在可溯信息中摻假。體現出加強食品可追溯系統的建立、實施和監管，無論是對企業、政府，還是消費者都具有十分重要的意義。

采用傳統可追溯技術進行食品安全和質量管理已經屢見不鮮，如利用二維碼技術實現追溯；在食品溯源中應用射頻識別技術（RFID）等。由于無法保障通過現有的不統一的可追溯技術追蹤信息的真實性，因此學術界和實體行業設法將區塊鏈技術集成于食品供應鏈，并對此開展理論模型研究和實踐應用。在學術界，Johng 等[7]利用區塊鏈技術，建成了可以提高信息可信度的框架，有效增強了利益相關者對運營活動信息的信任度；唐曉華等[8]將區塊鏈層級與供應鏈各主體組合，建立了具有普適性的共享生鮮產品物流信息的模型，降低供應商到消費者之間各主體的信息不對稱程度。在實體行業應用方面，劉徉希[9]從成本、效能等分析出區塊鏈技術能使食品物流模式得到優化和提效。劉宗妹[10]融合區塊鏈和射頻識別技術，貫通食品流通環節，能夠在發生食品問題時立即定位責任方。Kim 等[11]融合加密貨幣、可交換GSI 條碼和區塊鏈分布式賬本，開發了一個食品供應鏈應用程序，包含“從農場到餐桌”全鏈條信息，使供應鏈中所有利益相關者均能獲取可靠的食品信息。

綜上，將區塊鏈技術與食品供應鏈可追溯系統集成具有實踐價值。但在理論轉為實踐的過程中，要綜合考慮食品企業應用區塊鏈技術的成本和收益是否平衡，收益略高的前提下才能調動多數企業應用的積極性，由此食品定價不會激增而影響消費者的消費意愿?？梢姂玫耐袋c之一是成本。由此，本文擬從成本控制機制出發，基于食品供應鏈可追溯系統的成本類別，對比引入區塊鏈技術前后成本的變動，以期為食品安全追溯成本的管控提供新思路。

2 區塊鏈技術在食品可追溯供應鏈中的適用性分析

2.1 區塊鏈技術

區塊鏈能將存儲數據按照時間以鏈條的形式不斷連接，數據的記錄與存儲都呈現分布式結構，所有節點均擁有管理鏈上數據的權利，沒有具有絕對控制權的中心機構。另外，利用對等網絡、密碼學算法、共識機制和智能合約技術等使得區塊鏈具有去中心化、數據不可篡改、信息透明、可追溯等特性[12]。

在食品供應鏈中，利用區塊鏈技術，能夠即時上傳并獲取食品信息，實現網絡信息一體化，使供應鏈上各企業處于平等地位，保障食品信息在供應鏈中暢通且高效的傳遞，使得信息更加公開透明，減少中心化引致的信任問題。同時區塊鏈技術助力供應鏈交互信息的數字化存儲，通過智能合約技術實現鏈條上各企業、監管部門以及消費者對食品數據的查詢和核實；使用數字簽名和加密等相關技術，使數據的傳輸更加安全高效，保障真實可信度[13]。

2.2 區塊鏈技術的可行性分析

區塊鏈技術可以分類整合且高效傳遞信息，實現實時共享，緩解食品信息不對稱的程度。另外，區塊鏈技術本身的不可更改性，有效防止從食品原料到最終消費者的記錄被更改，減少食品信息被人為惡意篡改情況出現的概率。

同時，由于區塊鏈對數據的產生、傳遞、計算、分析、應用等完整的中間鏈節都進行記錄和廣播，因此數據具有空前的可靠度[14]，保證數據挖掘轉化后得到的信息的質量以及對數據進行分析后得到的信息的準確度。

此外，由于智能時代背景下，計算機技術的不斷進步，網絡存儲空間優勢，信息傳遞和存儲將不可避免的以線上為主。區塊鏈技術能實現信息網絡化和分類存儲，便于消費者和監管部門追溯核查食品信息。

2.3 區塊鏈技術在食品可追溯供應鏈中的適用性分析

根據信息披露和集中控制程度的不同，區塊鏈分為公有鏈、聯盟鏈和私有鏈。其中，聯盟鏈一般用于某一特定的行業，適合一個大型聯合集體中的多個企業參與管理，確保鏈內數據彼此公開而對鏈外隱匿參與者身份和信息，具有交易不完全開放、速度快、成本低、可控性強的特點。從目前的實踐情況和效果來看，聯盟鏈相較于公有鏈和私有鏈比較適合融入食品可追溯系統，優化溯源功能，明確責任追究對象。因此，以下將主要基于聯盟鏈分析區塊鏈技術在食品可追溯供應鏈中的適用性。

2.3.1 技術適用性

傳統物聯網使用集中式服務器存儲、傳輸和共享數據，而區塊鏈技術使用多個對等的分布式網絡，利用時間戳和加密算法使得系統很難被攻擊，數據難以被篡改。建立共識機制，保證數據真實有效，提高交易數據的完整性和安全性。通過建立基于區塊鏈的食品可追溯供應鏈，可以為消費者和監管部門提供完整的交易信息和可靠渠道來追蹤產品的生產到銷售的全過程。

2.3.2 數據收集和傳輸適用性

首先，聯盟鏈允許參與者匿名上傳交易信息，以保護參與企業的隱私數據。其次，基于區塊鏈的供應鏈中的數據由鏈上的所有參與者共同維護，擺脫了傳統的供應鏈追溯技術依賴中心平臺的高度中心化結構。最后，當區塊鏈與物聯網設備結合時，可以有效防止各參與者發生記錄錯誤和篡改數據源的情況，保障數據收集準確可靠和傳輸過程安全。

2.3.3 管理適用性

首先，區塊鏈的引入可以實現供應鏈的透明化管理。鏈上所有層級的所有節點都可以看到交易的相關信息，阻礙食品安全投機行為。同時，透明的數據為審計、交易記錄、物流跟蹤等活動提供了可靠的信息來源。其次，區塊鏈有助于增強供應鏈企業的合作和信任關系，特別是對于跨組織的業務流程，區塊鏈的分布式和異構服務能夠很好地被用來建立跨區域組織之間的信任，優化供應鏈和治理結構。

3 食品可追溯供應鏈的成本類別

3.1 食品供應鏈的基本成本

充分結合近年來供應鏈管理的經驗，將信息成本、時間成本、交易成本和供應鏈成本控制納入成本研究體系。另外，對食品供應鏈的研究要體現傳統供應鏈管理的思想，即要有更整體的觀念，同時也要更加注重企業間新型關系的構建，在成本類別體系中引入關系維度，考慮節點企業間復雜關系所產生的交易成本，從而構建更全面的成本評價體系。

基于上述成本劃分改進方向，從成本、生產、關系三個維度入手展開食品供應鏈分析，從而全面概括食品供應鏈成本。根據謝福泉對供應鏈成本管理的研究，供應鏈成本維度包括交易屬性成本和作業屬性成本[15]。交易屬性成本由搜尋成本、談判成本和履約成本組成；作業屬性成本包括質量成本、時間成本和作業成本。生產維度主要包括原料供應、質檢生產、儲存運輸、成品銷售等。關系維度主要關注政府和其他團體。后兩個維度的成本可以囊括在交易屬性和作業屬性成本中進行進一步有針對性地分析。由此供應鏈成本被分成了四個類別，即交易成本、質量成本、時間成本和作業成本。

3.2 食品供應鏈的可追溯系統的附加成本

可追溯系統引入后，無論采用什么技術，都會產生額外的成本，包括硬件成本、軟件成本、運營成本、人力成本。其中，硬件成本主要包括購買相關系統、計算機硬件、終端查詢設備、標簽和條碼；軟件成本包括計算機設備及器材維護、系統設備折舊、供應鏈溝通協調費用、水電場地租賃費用等；運營成本是指除上述成本之外，維持整個體系正常運行的成本，包括問題產品召回成本、產品和營銷費用、與可追溯系統內其他各方的溝通費用等；人力成本包括技術開發、標簽印刷、信息輸入等人員的招聘費用和工資支出。具體成本如圖1 所示。

圖1 食品可追溯供應鏈成本構成

4 引入區塊鏈對食品可追溯供應鏈成本的影響

4.1 引入區塊鏈對食品供應鏈成本的影響

4.1.1 引入區塊鏈對交易成本的影響[16]

區塊鏈可以有效降低搜尋成本。區塊鏈為過去的交易構建永久記錄和防篡改系統，使用智能合約功能來確定交易參數并執行合約規定，可以在很大程度上限制交易關系中的機會主義行為。另外，區塊鏈的引入有利于降低信息收集和驗證成本。首先，區塊鏈可以通過提供可靠的歷史和實時數據，降低外部環境的不確定性，為企業營造安全透明的商業環境。其次，通過提供海量市場數據，區塊鏈可以幫助企業提高決策效率，優化決策流程，提高供應鏈柔性，降低供需差異的牛鞭效應。然后，區塊鏈通過提高供應鏈中商品、服務、金融等信息的流動效率，弱化企業邊界，減少供需的不確定性，靈活匹配供需雙方，節省搜尋時間和費用。

區塊鏈可以有效降低談判和簽約的成本。首先，區塊鏈為環境不確定性高的交易提供了更加市場化的治理結構，使企業在不建立長期關系的情況下達成信任并簽訂合同，降低不確定環境下的交易成本，例如合同設計成本、合同延續和重新談判成本。其次，利用區塊鏈技術對鏈條上的食品流通過程進行實時監控，使風險可見，減少了行為的不確定性。再次，區塊鏈提供了一種在交易關系開始時收集初始信息的方式，對過去行為的記錄使供應商和分銷商能夠向潛在的商業伙伴展示他們的信譽和產品質量。通過信息共享，降低審核和選擇合適供應鏈合作伙伴的治理成本，使不當行為可見并易于追蹤。最后，談判和簽約成本與交易涉及的具體資產有很強的關聯性，而資產專用性的程度又與合同持續性成正比。區塊鏈的引入將使交易雙方在區塊鏈約束下和不建立信任關系的情況下進行供需資源匹配，降低特定資產投資風險，降低談判和簽約成本。

區塊鏈可以有效降低履約成本。通過引入區塊鏈完善可追溯供應鏈的基礎設施和通信技術，提升信息保障程度，加強信任關系，節約后期產品質量檢驗成本。同時，區塊鏈通過提供更全面的信息，提高鏈條上主體的反應速度，促進溝通和協商。區塊鏈還可以激勵和約束參與者按照合同履行約定，降低交易變更的可能性。

4.1.2 引入區塊鏈對質量成本的影響

區塊鏈的引入有利于形成合理的質量成本分擔體系。傳統的供應鏈無法提供產品來源的所有信息。當發生食品安全事故時，銷售者無法確定責任人，導致“背黑鍋”現象。引入基于區塊鏈的追溯式供應鏈后，供應鏈中的主體可以通過區塊信息確定責任主體，消費者和鏈上無錯企業可以根據責任實現所有內部損失和外部損失的轉移，實現供應鏈質量成本的分擔。

另外，利用區塊鏈提供的可靠可信數據，可以減少對供應商的現場考察和對供應商能力、生產工藝、產品質量的驗證及對貨源的檢查等評估成本。區塊鏈提供了全鏈條可追溯的產品信息，極大降低供應商的機會主義動機，保證產品質量，從源頭降低產品的不合格率，減少退貨成本和內部損失。

4.1.3 引入區塊鏈對時間成本的影響

當食品安全事故發生時，及時給消費者合理的解釋是平息事故、減少負面影響的重要措施。首先，區塊鏈的引入可以實現信息快速定位。一方面可以確定產品可能存在問題的環節，另一方面可以在出現問題時快速確定責任主體，減少質量安全事件持續發酵的負面影響，降低時間成本。其次，區塊鏈的引入將節省大量交易時間。鏈條上的企業可以通過傳遞自己的產品和服務信息來吸引客戶，消除中介成本，達到節約時間和成本的目的。

4.1.4 引入區塊鏈對作業成本的影響

供應鏈運作成本管理可分為供應商、分銷商和客戶成本管理。首先，由于食品種類的復雜性，食品產銷鏈已經從傳統的供應鏈發展到供求網絡。引入區塊鏈可以在迅速找到符合要求的供應商，并計算不同供應商的采購成本，選擇其中綜合成本最低的，降低采購成本。其次，鏈上信息透明，食品生產商可以直接獲得分銷商信息，降低分銷商的監管和維護成本。最后，區塊鏈中保留客戶信息，便于分析客戶需求，從而降低客戶管理和維護成本。

4.2 引入區塊鏈對附加成本的影響

首先，區塊鏈的去中心化有利于節約核心企業的信息和數據存儲成本，提高其運營效率，降低軟、硬件成本。目前，傳統的數據存儲依靠存儲中心，數據規模增大，存儲中心系統的壓力隨之無限擴大。在區塊鏈體系下，供應鏈參與者相互獨立，在讀寫數據時遵循統一機制，不需要中心機構管理，效率更高。以聯盟鏈為例，核心企業作為供應鏈的發起者不再單方承擔系統維護的責任，而是通過投票等方式向聯盟成員分配權限，可以防止供應鏈被一方管控，既可以增強聯盟凝聚力，又可以降低核心企業單方面維護區塊鏈的成本。最后，引進區塊鏈技術還將面臨人力資源成本的上升。為了實現區塊鏈技術在食品供應鏈中的有效應用，需要高端技術人才來推動區塊鏈計劃，維護區塊鏈生態系統，而人才培養會增加人力資源成本。

4.3 區塊鏈引入成本的增加

首先，區塊鏈的引入將增加產品質量鑒定和評估的成本。區塊鏈本質上是一個數據庫，不具備驗證初始信息真假的能力。在上傳之前，區塊鏈不能識別數據是否真實。因此，在信息上鏈之前，仍然存在機會主義行為，在此期間產生的錯誤信息會隨著鏈條的延伸而放大影響，從而增加治理成本。為了避免錯誤信息在未來造成不可挽回的損失，食品供應鏈的參與者必須在信息上鏈之前加強質量監控，導致信息質量鑒定和評估成本的增加。然后，將區塊鏈引入現有的可追溯系統將產生轉換成本。食品可追溯系統形成了包括物聯網、二維碼等技術在內的復雜的食品追溯體系，需要將傳統追溯系統的數據轉換為區塊鏈中能識別的數據類型。同時，隨著區塊鏈技術的不斷成熟，會有更多的技術投入，必然會面臨技術使用成本和轉換成本。

5 結論

引入區塊鏈可以在較大程度上降低供應鏈上各主體之間的交易成本和作業成本，時間、質量優勢明顯。但采用區塊鏈技術仍需要嚴格確保數據來源的可靠性以及真實性和準確性，增加了上鏈信息核實成本，同時也提高了食品安全監測與質量控制技術難度和成本。在今后的研究過程中，可以建立模型量化成本控制的效果。