基于区块链建立交互式供应链质量信息平台——产品质量追溯方案探索

曹 峰 叶 翀

（福州大学 经济与管理学院，福建 福州 350116）

1 研究现状

近年来，区块链作为比特币的一大重要概念和基本架构受到追捧。作为一种分布式数据储存、点对点传输的链式结构账本，区块链根据时间顺序利用分布式节点共识算法对数据进行实时更新，其本质上是一个存储大量数据的去中心化的密码本，而区块链去中心化的特点更加符合当前结构复杂、数量众多的供应链结构。

当前众多国内外专家学者对新兴的区块链技术进行研究，其中包括比特币的创始人中本聪于2008年提出区块链的概念。2014年，出现去中心化区块链数据库的概念。2016年中本聪提出“创世区块”等。与此同时，国内众多学者对区块链应用展开了研究，如张宁等人探索区块链技术在能源互联网中的应用，赵延红和许涛等人探索区块链技术在医疗和教育领域的应用，赵丰等人探索利用区块链技术保护数字版权，王妙娟讨论区块链技术在物流领域应用的可能性，等等。

区块链作为去中心化的数据库账本得到了广泛的应用。在艺术领域，区块链技术被用于维护艺术家的著作权益和发行作品；在法学领域，区块链技术逐步淘汰了传统的公证方式，保护人们的知识产权和著作权；在金融领域，区块链技术正在逐步推动数字货币和数字资产的发展；在保险业，区块链技术被应用于保险风险监督。目前，产品质量监管领域已经出现了区块链的应用，沃尔玛、京东、IBM与清华大学四方合作共同建立了中国首个安全食品区块链溯源联盟，提供全供应链实施追溯服务，保护消费者权益，提高食品质量，推动食品质量问责机制和信息透明体系的建立完善。

2 区块链

2.1 区块链技术发展历程

区块链作为基于互联网的去中心化分布式数据库在2008年由日本学者中本聪首先提出并应用于比特币，为比特币的稳定发展提供了可靠的保障。2014年出现“区块链2.0”这一概念，即由传统的数字货币发展为数字货币与智能合约，这一发展更好地保障了用户的隐私安全。2016年，IBM建立区块链创新研究中心对区块链技术的应用进行研究。2016年，中本聪提出了“创世区块”的概念。同年，我国数字货币联盟正式筹建。

在未来，各产业都可能会将区块链技术作为支撑，发挥数据的核心资源作用，与AI共同支撑起人类的智能数据时代。

2.2 区块链技术原理

区块链技术是比特币等加密数字货币的核心支撑技术和基础架构，可为数字货币的发展提供可靠的安全保障，是由根据时间顺序记录实时信息的众多区块连接形成的去中心化数据库。单个区块包括三组主要数据：第一组数据是前一区块的交易数据，主要用于区块间的连接；第二组数据主要用于计算该时间区块工作量的难度和该区块的产生时间；第三组数据主要用于计算该时间区块产生的主要交易数据，并通过哈希算法计算形成哈希值。这三组数据体现了单个区块生成的主要步骤为发生交易、交易认证（包括难度和时间认证）、记录交易数据，最终数据通过检验、加密等步骤储存在时间节点中。这也解释了中本聪在“创世区块”中对英国财务大臣考虑实施银行紧急援助这一事件进行永久保存的过程。区块链正是通过这些单一区块连接形成完整的数据记录，如图1所示。

图1 单一区块结构

3 供应链信息平台

3.1 供应链发展研究

供应链的概念是由美国学者波特于二十世纪八十年代提出的，他将企业中产品从生产到到达用户手中的全过程看作企业价值活动。1996年James Womack在《精益思想》一书中将波特的价值链概念扩展为价值流概念。同年，Reiter提出了供应链的理念，即供应链是实体网络，商品通过网络到达用户手中。哈里森将供应链看作产品由原料转化为成品销售给客户的功能网链，马士华教授则强调供应链企业的战略联盟关系。

如今随着信息技术的发展，人们对于供应链的认识已经由传统的单一链式结构转变为网状供应链复杂结构。供应链强调企业内部的资源整合和全供应链内不同企业之间的资源整合，通过全供应链的一体化运作实现上下游企业的协同发展和提高生产管理效率。供应链内部不同企业之间必须协同运作，这就要求全供应链各企业之间必须有充分的信任和信息传递畅通性，企业通过彼此之间的紧密合作实现互惠共赢。

3.2 供应链信息平台发展

在传统的供应链信息传输系统中存在信息交互障碍、信息不透明、信息真实性低等现象，而供应链企业的信息沟通障碍必然会导致彼此之间的信任度降低，不仅会降低生产效率、增加生产成本，而且供应链信息的可靠性不足还会导致信用评估机构无法准确评估企业的金融风险，影响供应链企业的长远发展。

由于供应链结构的复杂性，一旦供应链产品出现质量问题，顾客对于产品质量问题无法及时有效解决，造成用户问责和维权成本高、顾客的满意度降低，影响整个供应链企业的发展。供应链信息平台的存在是为了加强供应链企业之间的信息交流，加快信息传递速度，促进供应链企业的协同发展和合作共赢。

当前国内对于供应链信息平台的研究主要有基于面向服务的架构思想（SOA）建立信息共享平台，基于ICT构建供应链信息平台，基于Web Service建立供应链信息平台等。供应链信息平台的存在密切了供应链企业之间的联系和信息交流，但是随着信息技术和电子商务的迅速发展，传统供应链信息滞后和可靠性低等弊端逐渐暴露。从产品质量的角度看，传统的供应链信息平台无法满足顾客和企业的需要，因此构建以区块链为核心的供应链信息共享平台成为可能。

4 以区块链为核心的供应链质量信息平台

4.1 区块链质量信息平台主体

本文设想的搭建以区块链为中心的供应链信息共享平台中的主体共分为四部分。第一大主体是供应链联盟，包括供应商、制造商、批发商和零售商等供应链中各个上下游企业，这部分主体是供应链质量信息的主要提供者，也是供应链平台的主要使用者。供应链中的各企业在进行生产活动时通过区块链技术及时准确地储存并传递该环节的质量信息，各企业通过区块链信息共享平台中的半开放式信息链及时获得上游企业的产品质量信息，保证高质量产品继续向供应链下游流动。除此之外，供应链中负责各环节的企业拥有私有链权限，产品在流经该环节时产品质量信息不仅会传输到半开放式信息链，企业还可以通过私有链查看企业内部各部门的生产管理质量，据此制定质量方针和质量目标提升企业产品质量。

第二大主体是消费者。他们主要可以获得开放式质量信息平台权限，用于维护自身权益和了解产品的质量状况。消费者通过参与质量信息平台的建设可以了解产品的质量状况，维护自身权益，推动供应链产品质量信息透明化，同时供应链企业可以在消费者心中树立起良好的企业形象，起到侧面宣传企业的作用。

第三大主体是政府质量监管部门。在当前的监管模式下，政府无法对供应链企业的生产流通全过程实施合理有效的监管，只能在出现产品质量事故时寻找特定的环节调查质量问题，这极大地影响了政府质量监管部门的行政效率，造成社会资源的浪费和企业生产成本的提高。政府监管部门参与供应链质量信息平台的建设，可以在规范市场秩序的同时对供应链各企业实现透明化管理，提高质量监管部门的行政办事效率。

第四大主体是质量认证机构和信用评估机构。传统的质量评估大多以产品的质量高低作为评判标准，而当下供应链结构复杂且上下游企业鱼龙混杂，难以准确评估企业的产品质量，因此区块链的出现可以帮助质量认证机构在不同的供应链环境中准确评估企业的生产质量。其次，供应链企业之间的信息不畅通和信息可靠性不足会影响信用评估机构对企业经营风险的判断。信用评估机构可以通过区块链信息共享平台准确获取企业信息，同时将企业的产品质量作为评估参考标准之一，增强对企业信用和经营风险的正确认识，帮助供应链中的小型企业获得长足的发展和树立良好的企业形象。

4.2 区块链质量信息平台整体结构

在以区块链为核心的供应链质量信息平台中，将平台结构大体划分为连接层、核心层和基础层三个层次。其中，连接层主要负责平台参与主体之间的信息交互，核心层负责平台信息的计算处理、权限设置和数据传输、基础层负责基础设施的正常运转和维护。具体如图2所示。

图2 质量信息平台结构

4.3 区块链质量信息平台类型

本文尝试在统一的供应链质量信息平台上使用三种不同的区块链质量信息平台类型，分别为企业私有质量信息链、半开放式质量信息链和开放式质量信息链，通过这三种质量信息链将企业、消费者、政府和质量认证与信用评估机构四大主体归集在统一的供应链质量信息平台上。

企业私有质量信息链。这是供应链质量信息平台的一部分，在供应链质量信息平台中的权限最高，参与主体最少，仅有供应链企业内部和认证评估机构可以获得私有质量信息链的权限。完整的供应链质量信息平台是由若干个企业私有质量信息链构成，但是企业私有质量信息链中的产品质量信息会传输到供应链质量信息平台上，以此作为供应链上单体企业对产品质量负责的凭证。认证机构可以通过这一子区块链及时掌握企业产品质量状况和运行情况。

半开放式质量信息链在供应链质量信息平台中的权限较低，参与主体较多，通常由供应链参与企业、政府、质量认证与信用评估机构获得半开放式质量信息链的权限。半开放式质量信息链是供应链质量信息平台的主体，该部分主要用于政府监管部门对企业产品质量的监管和认证机构对企业进行评估的依据。同时，该部分实现了供应链产品的质量信息透明化，便于上下游企业安排产品生产、提高产品质量，减少不必要的信任成本和资源浪费，加强供应链企业之间的信息交换和沟通交流。

开放式质量信息链在供应链质量信息平台中的权限最低，参与主体最多。供应链企业、消费者、政府监管部门、认证评估机构都是这部分的参与主体。该部分主要用于消费者在遇到产品质量问题时及时维权，明确供应链企业之间的责任划分，准确发现供应链出现质量问题的环节和企业。

在以区块链为核心的供应链产品质量信息平台建设中，通过三个子信息链和四大参与主体共同构建高透明度的产品质量信息反馈体系。其中，企业可以通过质量信息平台的建设加强与供应链其他上下游企业的信息交换，同时树立良好的品牌形象。政府监管部门可以提高行政办事效率，加强对企业产品质量的监管，在供应链产品出现质量问题时通过平台及时追溯信息，查找问题源头。认证机构可以更加及时准确地掌握企业动态，对企业产品质量和运行状况做出准确判断。消费者可通过质量信息平台及时查找产品质量情况，维护自身消费权益，做到放心购买。质量信息平台如图3所示。

图3 供应链质量信息平台建设图解

4.4 区块链质量信息平台运行机制

当前区块链的结构设计大多为单链结构，将合约、交易等数据内容全部放在这一条区块链上，这种单链结构的优点在于实现了全链条上所有企业的数据开放，最大限度地保证了供应链数据的真实性，提高了彼此之间的战略互信。但是，对于供应链质量信息平台而言，这种单链结构造成数据冗杂、数据交互效率低，随着时间的推移可能导致信息平台性能下降。因此，本文在建设以区块链为核心的供应链质量信息平台时尝试设计以交互式区块链为基础的双链条作为信息平台的基本单位。

交互式区块链的核心在于实现数据处理与合约的可分离性，即企业在完成产品的生产环节之后数据流向区块链中的数据处理板块和数据筛选传输板块。这两大板块主要存在于区块链质量信息平台的基本构成单位——企业私有质量信息链中。数据处理板块主要完成企业产品质量信息数据化转换与存储功能，是企业通过供应链质量信息平台实时监测产品质量、制定质量改进目标的重要依据。数据处理板块中的产品质量信息不仅包括产品的整体质量数据，也包括企业内部各部门完成各自单一生产环节后的产品质量数据。区块链中的数据筛选传输板块负责对企业的整体产品质量数据和单一生产环节质量数据进行筛选，将整体产品质量数据筛选出来并传输到半开放式质量信息链。数据处理板块只储存数据信息但不与供应链下游环节企业进行交易，相当于企业的供应链质量信息账户。数据筛选传输板块只储存与本次交易有关的质量数据信息并与供应链下游环节企业进行交易，相当于企业的供应链质量信息账单。

除此之外，实现供应链产品质量信息传递的重要前提是将企业的原始质量信息转换为区块链中的数据信息。因此，可以通过RFID等非接触式自动识别技术将产品的质量信息转化为数字信息并及时传输到与之相连接的企业私有质量信息链中，对数据进行处理、筛选和传输，如图4所示。

图4 区块链质量信息平台运行机制

5 总结与展望

由以上分析可知，建立以区块链为核心的供应链质量信息平台对于解决当前复杂供应链环境下产品质量问题具有重大的意义。文章通过构建包含四大运行主体、三大基本层次、三种区块链类型的区块链质量信息平台和实现交互式区块链运行的详细机制阐述分析了区块链技术对质量管理的优缺点，初步探索了区块链技术在供应链及供应链质量信息管理方面的作用机制和重大意义，为接下来区块链技术与供应链紧密结合发展阐述了一种可能性。对于供应链质量信息平台的四大主体而言各自有其益处，因此推动区块链技术在供应链质量管理领域的应用有利于供应链管理的发展。同时，建立供应链质量信息平台需要供应链中各企业建立充分的互信机制和坚定的战略伙伴关系，共同推动质量信息的透明化和真实化。