区块链在食品供应链中的应用
区块链技术
BlockChain
What is blockchain?
一，区块链是什么？
区块链相当于一个去中心化的数据库，它是由一串数据块组成的，每一个数据块都包含了一次比特币网络交易的信息，而这些都是用于验证其信息的有效性和生成下一个区块的。
广义上：区块链是一种分布式基础架构与计算方式，是用于保证数据传输和访问安全的。
狭义上：区块链是一种按照时间顺序来将数据区块以顺序相连接的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学的方式来保证不可篡改和不可伪造的分布式账本。
区块链技术的主要特点有以下三点：
1.去中心化：没有第三方中介，一切都由程序来完成；
2.安全性：主要体现在分布式结构，即使一个节点被攻击或宕机也不会影响网络的运行。只有成本极高的“51%攻击”才能威胁整个网络。
3.去信任：一切社会行为都要建立在”信任“的基础上，这也是区块链解决的最根本的问题。
Food supply chain pain points
二，食品供应链痛点
食品供应链主体众多
从食品的初级生产者到消费者各环节的经济利益主体所组成的整体，是网状结构而非线性。据世界卫生组织统计，每年全球有 40 多万人死于受污染的食物，全球每年有约 10%的人口因为食品安全问题罹患疾病，而现实中由于缺乏有效的食品数据存储和追溯能力，导致准确及时发现和控制食源性疾病的传播蔓延十分困难。
食品安全问题是贯穿于食品供应链上每一个环节的重要问题。食品供应链上的食品从生产加工，到储存运输，直到最后到达消费者的手中，生产环节众多，责任主体难以认定，这些都导致了食品供应链溯源难的问题。
如果有更好的可追溯手段在第一时间找出问题食品的来源，并能确定为特定农场或养殖场，这样只需要丢弃较少数量有问题的食品，这就既能避免更大的损失，也有助于消除社会的恐慌，而且还能使很多无辜的制造商和产业链的关联方免受伤害。区块链的应用可以加强食品追踪、可追溯性和安全性的合作，提升食品供应链的透明度，进一步保障消费者饮食安全。
Typical case
三，区块链的典型应用案例
summary
区块链在沃尔玛食品中的应用体现在沃尔玛与 IBM 联合宣布了两项概念验证（POC）——区块链技术提供了一种“从农场到餐桌” 对食品进行溯源和真实性验证的快速、准确、可行的解决方案。这两项概念验证关注了区块链解决方案中的两个核心要素：溯源与真实性。
（一）猪肉追踪
1. 传统猪肉供应链
在传统条件下，一头生猪从养殖场到加工厂，再到储运中心再到零售门店，一系列流程中存在着大量可能的数据风险，包括因篡改、误传和串标等引起的不可控因素，毒物、害虫、细菌病毒引起的污染以及温度、湿度和有效期等引起的腐败变质等，均可导致相应的经济损失、法律责任和社会影响。
2. 区块链在猪肉供应链中的应用
基于区块链的应用将猪肉的养殖场来源细节、批号、工厂和加工数据、到期日、存储温度以及运输细节等各种产品信息，以及每一个流程产生的数据都记载在安全的区块链数据库上，实现全流程的数字化管理，以全面提升猪肉供应链管理的效率和水平。所记录的数据具体包括养殖场基本数据、生产批号、工厂和处理数据、到期日期、储存温度以及运输配送细节等。
具体流程如下：
a.加工厂——猪肉产品——包装盒，贴标签，建二维码——上传数据——授权用户
b.供应商发货点——创建运输记录——沃尔玛配送中心——运输车牌号，采购订单——上传单据图片——不可篡改，随时读取
c.食品安全管理人员读取数据
该流程能达到多方受益的效果：
1.养殖户——掌握生猪流向，规划养殖品种
2.屠宰企业——获得产品数据，判断保质期，了解流向
3.零售商——把控猪肉全流程
4.消费者——获得高质、安全的产品
（二）芒果溯源
1. 传统芒果供应链
典型的芒果供应链是从芒果采摘下来后会被分拣装箱，由货车或船只运送出境；进口后，芒果将被进一步清洁和加工，有时还会被切割成片，再运送到沃尔玛门店；顾客在门店查看和挑选后，将芒果带回家食用。
如果出现质量问题，责任追踪十分困难，期间，每一个利益相关方必须与其供应链上的下一个环节合作才能找到这些芒果的源头，门店花了 6 天零 18 小时 26 分钟才查到这些芒果采摘自哪个农场。
2. 区块链技术在芒果供应链中的应用
运用区块链之后，供应链上的农场、包装厂、运输公司、跨境进出口商、加工厂、配送中心和门店等每一个利益相关方都将数据输入区块链系统，并通过区块链将这些数据联接起来，形成了芒果从农场到门店的流通数据。
具体流程如下：
a.种植环节：芒果种植期需要采集这一阶段是否使用化学农药、施肥状况、是否雇佣童工以及在收摘过程中是否出现腐烂或表面缺陷等。
b.加工储运环节：利用区块链连接相关设备和智能传感器记录储运环节数据。
c.营销和零售环节：记录包括芒果的外观、新鲜度、销售价格、促销措施等数据。
d.消费和售后环节：记录顾客在购买后的消费状况数据。
Advantages and limitations
四，优势与局限
（一）优势
沃尔玛与 IBM 进行过芒果和猪肉溯源试点项目后，多家公司共同创建 food trust，借助区块链技术维护食品供应链，那么将区块链应用的几点好处如下几个方面。
1
提高供应链效率
消除瓶颈，加快供应链速度；提高管理效率，降低物流成本
在使用区块链之前，沃尔玛对一家分店的芒果进行了溯源测试。用了六天零十八小时二十六分钟溯源到芒果采摘最初农场。而使用区块链，沃尔玛可以在 2.2 秒内提供给消费者想要的所有信息。
一方面，区块链技术可以帮助上下游企业建立一个安全的分布式账本，账本上的信息对各交易方均是公开的；另一方面，通过“智能合约”技术，我们可以把企业间的协议内容以代码的形式记录在账本上，一旦协议条件生效，代码自动执行。譬如采购方从供应商进行交易时，即可在链上创建一条合约，合约内容是物流数据表明货物已经抵达地点时，货款发送给供应商；这样一来只要物流抵达的信息发出，货款将自动转出。
由于区块链数据是安全不可变的，智能合约上代码的强制执行性使得赖账和毁约不可能发生。利用智能合约能够高效实时更新和较少人为干预的特点，企业可实现对供应商队伍的动态管理，以及对供应链效率的提升。
利用区块链技术对零配件供应商的设备等相关信息登记和共享，可以帮助在生产淡季有加工需求的小型企业直接找到合适的生产厂商，甚至利用智能合约自动下单采购，从而达到准确执行生产计划的目的。
2
建立品牌信任
一物一码，货物追溯可控，提高品牌在安全和质量方面的声誉
质安码（防伪码）借助区块链技术所搭建的可信网络，在帮助企业提升产品质量、提高品牌形象以及建立更高效的产品销售体系方面优势凸显。产品包装上的⼆维码，准确记录了产品从原材料到市场终端销售全部过程的信息，商家⼀旦发现产品质量有问题，便可以及时召回产品，风险可控。可以使企业更好地管控和提升产品的服务质量，同时通过精准的链上数据做出精准的营销推广举措，激发消费者更多的潜在消费价值。
在提高消费者的体验度的基础上，让消费者在购物的过程中，通过扫描产品防伪码查看的溯源认证信息就能知道商家的实际生产流程，降低消费者首次购买的信任度门槛。再通过分享经济，让首批消费者分享产品并带动更多的人消费，形成一个良性循环的商业化模式。
3
保障食品安全
追踪食品安全问题的源头，提高供应链的透明度
食品安全相关文件电子化后可被分享，猪肉产品可以追溯到位于临沂的试点农场，生产日期、批次等信息一目了然。区块链具有的去中心化的特点，使得供应链上各企业都是信息记录者的同时，也都是账本的监督者，提高信息的可信度。同时，不同于传统供应链中信息壁垒的问题，区块链技术使得供应链上各方可以在产品生产环节实时监控记录，大大提升信息共享效率与透明度。
区块链的不可篡改和透明化降低了监管难度：将供应链的任何一次交易操作都永久地记录在某一个区块上，并透明化于区块链上。无论是对于假冒商品、不合格商品的监督，还是对于供应链上产生纠纷后的举证和责任认定，相关部门的介入要简单很多，使得问题易于解决。区块链上的数据，可供相应的监管部门对产品的信息进行储存、传递、核实与分析，并可在不同部门之间实时高效的流转，进而构建一个拥有统一凭证、全程记录、企业征信等效益的智能信息管理系统，从而有效地解决多方参与、信息碎片化、流通环节重复审核等现实问题。
4
打击食品造假
降低食品造假空间，打击食品造假
透明度的提高会让每个食品体系的参与者站在阳光下，沃尔玛认为这会让造假者有所顾忌，对食品造假形成震慑。全链信息的可溯源可以协助企业内部做好质量控制。
当发生食品质量问题时，供应链上的企业就可以利用区块链上记载的信息，进行溯源，查找问题所在，将责任落实到具体的单位或个人，优化企业管理，降低发生质量事故的风险。
食品供应链可以通过区块链技术，有效防止其他伪冒产品。在使用区块链技术后，供应链上各企业之间都会使用同一个账本记录下产品信息，这就使得其他企业的造假成本大大提高，从而使得产品质量能够得到保障。
5
监测食品新鲜度与减少食物浪费
准确判断剩余保质期，最代限度减少食物浪费
优化食品流通决策的结果之一是食品浪费的大量减少，这符合沃尔玛的发展方向——沃尔玛承诺 2025 年前在重点市场实现垃圾填埋零浪费，销售有益于可持续发展的商品，同时持续满足顾客对平价的期望。
（二）两者相结合面临的难题
区块链技术的许多功能都可以为供应链管理使用,它能够提供每一笔交易的记录,为整个供应链中的每一项提供准确、无误的实时迫踪,使其更具透明度和可追溯性。区块链本身的比特币优势备受社会相关学者的关注,供应链管理只是区块链被公认的最强解决方案的案例之一,但区块链技术与供应链管理如何更高效地结合使用是需要探索与发掘的。
1
信息吞吐量面临压力
随着大数据的不断引入,由于区块链需要承载复制之前产生的全部信息,加之数据量每天都有新的增长,区块链中的每一块都会增加大量数据,整体也会降低其处理速度,会带来信息存储、验证、容量等问题。如何增强设备对数据吞吐量的处理,是区块链面临的挑战之一
2
安全性需要加强防范
当前,供应链各阶段数据的获取主要依靠物联网设备,但该设备的安全性较低,如何保证数据的安全输入是有待解决的问题。另外,授权拥有者常常通过保存私钥来维持账户的安全性,如果私钥丢失,区块链就无法保障私钥的安全性,所以在私钥丢失的情况下如何保证信息安全是当前需要研究的问题。
3
隐私性需要加强保障
区块链技术利用识别私钥进行交易,授权拥有者无法通过读取账本信息直接识别真实身份,这使非授权者有了可乘之机,他们可以通过多个固定交易模式推断授权拥有者的真实身份。在如今信息越来越透明的时代,用户隐私权的及时解决显得格外重要,可以采用一些注册认证的方法来缓解该状况,但还是存在一些漏洞。
4
面临竞争性技术的挑战
虽然区块链技术被很多人看好,但推动人类发展的技术不仅有区块链技术,哪种技术更快捷更高效,人们就会倾向使用哪种技术。例如,区块链在通信领域的应用,给全网人发短信,但是只有有私钥的人才能解开信件,能够保证信息传递更加安全。同样,量子技术也可以做到,信息传递需要利用量子通信进行量子纠缠效应,也具备高效安全的效果,并在科学界颇有成效,是区块链技术强有力的对手之一。
5
传统观念、法律法规的制约
区块链自身的管理特点具有创新性,不同于以往的生产生活方式,淡化了国家监管的概念,冲击了现行的法律规定。现在,区块链在这方面缺少制度规范,对区块链系统相关监管的争论已经产生。广义而言，争论主要围绕以下三点展开:不合法性、分类以及法律效力。相关法律法规不足以监督区块链的应用，或者未来过多的约束都不利于其应用与进一步发展。
