基于区块链的农产品供应链管理模式优化研究

随着经济的发展，居民对农产品的品质要求逐渐提高，我国的农产品销售逐渐对接商超，但农产品流通环节多、运输成本高、存储难度大等问题始终没有解决。我国社会化供应链成本占GDP比重高达18%，远高于发达国家的平均水平，这就造成了资源的浪费。社会大环境对供应链发展的关注和支持给相关企业带来机会的同时也形成了新的挑战，因而构建一个安全性高、敏捷性好、信息共享的农产品供应链管理模式是当下促进我国农产品市场健康发展的关键所在。一、区块链概述（一）去中心化区块链采用P2P网络架构，设置了多个权责对等的节点，以实现去中心化的组织架构。具体来说，在区块链系统中数据的传输、存储、验证、维护不再需要第三方中介或设备，而是系统节点共同执行完成的。在区块链中任意节点宕机不会影响系统运行。相对中心化而言，区块链摆脱了中介的束缚，不仅可以降低由中介导致的交易费用，还极大地降低了中心化数据传输、存储导致地信息延误与失真，实现了点对点地信息与价值交换。（二）去信任区块链运用算法和加密技术建立节点间信任，颠覆了传统机构式、中心化的信任结构，以加密技术、块链式数据结构、时间戳等技术完成对交易的信用背书，实现数字信任替代机构信任。技术上来说，一方面，区块链采用块链式数据结构、时间戳、Merkle树等数据存储技术，增加了数据的时间维度和关联性；另一方面，区块链系统呈分布式体系，系统节点独立参与数据录入与验证并拥有完整数据库，而节点之间信息透明，数据可追溯，打破中心化数据库的信息不对称。（三）安全性哈希算法、非对称加密、时间戳等数字加密技术在区块链中的集成式应用，由技术特性保证的数据单向性、抗扰性、隐私性以及时间维度的信用背书，从多个维度保证了区块链数据的不可篡改、真实、安全可靠。对于区块链的分布式数据库来说，由于共识机制及算法的应用，在单个节点进行数据库的修改是无效的，这也在一定程度上保证了数据的真实安全。（四）智能交易智能合约可以理解为通过算法完成的契约交易。区块链为智能交易的实现提供了可靠的数字信任环境。技术上，区块链可以灵活的嵌入脚本代码，将合约条款转换成智能编码从而实现智能交易；智能合约无需第三方监督执行，触发阈值可自动执行，降低人为因素，减少交易成本；时间戳、共识机制等技术记录每笔交易，有效解决“双花”问题，使智能交易具备可追溯、不可篡改等特性。二、区块链的农产品供应链管理中存在的问题由于农产品自身易腐烂、难储存的特性，加上消费者对农产品的高品质要求，决定了农产品的存储、运输以及保存的高难度和高成本。（一）参与者过多农产品供应链由多个不同的环节构成，在各个环节都有很多的参与者，尤其是我国传统的农产品生产模式是小规模的个体种植，这就加大了供应链源头的监管难度，难以形成统一的生产标准。从价值的角度来说，由于冗多的中间环节导致成本上升，从而降低了各个企业的盈利水平，影响了供应链的整体收益。同时由于农产品供应链的结构复杂，影响了渠道的灵活性，所以产品到达消费者手中的时间也增长，降低了供应效率。（二）供应链企业缺乏协同能力我国的农产品生产还未达到规模收益，交易成本相对较高，虽然近几年产地直销的模式逐渐流行开来，但传统的批发模式仍然占据我国农产品销售模式约70%的份额，这就造成由于多次的流转，各项成本持续上升，农产品的价格在最终面向消费者时大幅增长。我国现有大小农产品批发市场5000多家，仍然是农产品销售的主导形式，并且农产品生产有比较强的地域性，运输过程中需要经过多次的周转和分拨，这就使得供应链企业之间信息不通畅、不透明、不及时，非集约化的生产方式导致供应链各节点尤其是不相邻个体之间衔接不畅，特别是在不相邻的环节主体之间（例如种植地和仓库）存在严重的信息不对称，彼此之间缺乏信任的现象。（三）金融服务不完善供应链企业和金融机构之间存在一些信息交流阻碍，由于工商、税务等相关的政府监管部门对企业的集成管理以及企业和券商、保险等金融机构进行的业务往来一直没有被综合起来考虑，所以农产品供应链中的现金流的稳定、信息流的真实性和准确性都难以得到保证。金融机构在进行市场调研时往往无法获取准确全面的投资者信息，从而忽略有效的金融需求。此外在资金流通过程中往往需要通过繁杂的手续来保障资金的安全，但这也降低了交易效率。（四）供应链监管难度大由于不同的环节之间的监管政策和标准要求各有不同，所以没有一个覆盖全面的数据库系统来记录供应链各个环节的数据信息，现行的计算机技术水平下经常发生信息丢失和信息篡改的问题，导致监管部门的监督管理效率低下且监管难度大，在农产品产生质量安全问题时经常无法对问题企业进行准确定责。（五）农产品信息不可溯源如今消费者对于农产品的质量安全问题越来越关注，农产品从产地到消费者的餐桌过程中需要经过多个环节，但是各个核心企业之间的信息不透明，没有形成一个完善的、开放性的信息系统来保障农产品的质量，这就造成了消费者无法获取完整的产品信息，从而在消费过程中存在质疑和担忧。大部分的农产品信息都是依靠静态标识进行追溯，缺乏供应链全周期的动态实时追溯商品基本信息。（六）农产品流通腐损率严重由于农产品具有鲜活性的特点和高的质量管控，所以在加工运输过程中需要采取真空包装、冷链运输等方式，来防止农产品污染和变质，这些都需要企业具备比较完善的专业技术和设备。我国农产品物流专业化、工业化程度较低，并且即便采取了相关的优化方式，也无法避免一定比例的浪费，这就使得农产品的物流成本较高，再加上农产品一般利润空间较小且体积较大，对企业设备的投入也有很大的限制。三、供应链管理模式优化模型的构建（一）参与主体供应链企业联盟。农产品供应链企业联盟一般包括种植主体、农资供应商、种植地、加工企业、检测中心、仓库、物流挑拨中心等。金融机构。金融机构主要包括商业银行、券商、互联网金融、保险平台、会计审计等。政府监管机构。政府监管机构主要包括工商管理部门、税务管理部门、交警部门等。（二）基于区块链的农产品供应链优化模型针对传统农产品供应链管理模式中的信息不透明、监管难度大、金融服务不完善等问题，该优化模型主要从农产品信息可溯源，相关部门的监管效率以及为供应链参与个体提供金融服务三个方面提出了优化方案。1．基于区块链技术的农产品信息溯源首先通过区块链共识机制中的工作量证明机制（POW）来保障去中心化环境中的企业、金融部门、政府监管部门等参与者达成共识、统一标准，为后续的信息交流和监管打好基础。其次上游的种植主体、农资供应商、加工企业以及监测中心分别将采购电子合同、种植地信息、检测机构信息和农产品质量信息记录到区块链中，区块链的数据层基于分布式账本，将供应链不同阶段的信息分别存储到不同的区块中，每个区块头中都有一个时间戳来确保有序的数据记录时间，然后依据非对称加密技术对交易记录进行加密，防止数据被篡。通过以上的基于区块链技术为每件农产品形成特有的溯源码，主要记录农产品产地、包装材料、包装日期等信息。溯源码生成过程中有这么几个细节：在种植过程中个体农户或农产品种植基地首先要经过相关机构的审核，同时要在种植地中安装检测设备，实时监测农田的环境参数是否符合作物的生长要求和农作物的生长状态是否符合正常标准，然后将所得到的种植环境参数记入区块链中。这个环节可以利用区块链技术提前设置一个符合农作物生长的环境参数范围，一旦发生不适宜的情况，则将详细信息反馈给种植主体，及时有效地进行调整，以达到农作物的标准化生产，从而提高农产品的品质。在农作物成熟后转向加工阶段，在这两个环节交接的过程中，种植主体和加工企业可以利用区块链非对称加密和数字签名来保障交易信息的安全有效。在农产品的加工过程中，主要是对农作物进行清洁处理和初始包装，并对完成加工后的农产品进行抽样检测，随机选择部分产品送到检测中心进行质检，检测中心将检测结果信息输入到区块链中，最终生成一个溯源码。农产品在下游企业之间的流通也要经过多个环节，在完成农产品加工后将其运输到冷库中进行存储，仓库将相关信息和农产品的仓储状态实时同步到区块链信息系统中。超市通过消费者的产品喜好向上游物流挑拨中心发送订单，订单信息再反馈给仓库，仓库会根据订单要求指定包装中心进行产品包装，包装完成后进行投递和冷链跟踪，最后再配送到超市。配送过程中，物流配送员和超市之间采用非对称加密和数字签名防止虚假订单的产生。这个过程中，超市的交易订单、包装信息以及冷链的物流信息都要记录到区块链产品信息文档中，通过区块链的分布式账本实现去中心化管理，并加盖时间戳确定信息的发表顺序，保证各环节构建的分布式数据库中信息的真实性。2．基于区块链技术的农产品供应链监管供应链中的参与个体需要将信息真实地记录到区块链中，并通过时间戳技术来确定责任依据，去中心化的信息管理使得企业处于相同的地位，数据的完整和准确需要所有供应链参与者的共同维护，因而相互之间可以进行农产品质量监督，避免了部分企业为自身利益而“浑水摸鱼”的情况产生。区块链技术加强了企业之间的沟通，提高了内部监管力度，从根本上保障了农产品的品质。传统的政府监管部门作为供应链的外部监管渠道，通常是在发生农产品质量安全问题以后才会介入对相关企业的问责，这一阶段产生的时间差可能会使事态严重化，造成监管效率低下。由于供应链多个环节涉及众多的企业，传统的供应链监管过程中由于信息不透明，很难直接定位到问题企业并进行整改。该模型中的政府监管机构通过拥有的权限获取供应链信息，包括供应链中的农产品种植过程、技术、加工设备和运输工具等信息。利用区块链合约层的智能合约将相关的法律法规、市场管理条例写进区块链中，只要达到规定条件，所有的企业交易都可以自动履行，提升了管理效率，实现对农产品供应链的统一标准化管理。当消费者向政府监管机构进行意见反馈时，监管部门会通过信息平台追溯到问题企业，并对其相关产品的检测报告、企业营业资质等进行检查，并对不合规的生产行为做出相关惩罚和督促整改，做到及时止损，有助于农产品质