区块链在粮食应急物流体系中的应用研究
汤 齐，鲁梦楠，杜许可
（天津工业大学经济与管理学院，天津 300387）
自2003年“应急物流”的概念提出以来，我国物流业快速发展，应急物流建设也取得了一些阶段性成果，在应对历次突发事件时均发挥了重要作用。2020年初发生的新冠肺炎疫情，更是给现行的应急物流体系带来了一系列现实挑战。与普通物流不同的是，应急物流追求时间效益的最大化和灾害损失的最小化，体现出突发性、不确定性、弱经济性、非常规性的特点，其需要考虑的核心问题是如何将所需的应急物资快速准确地调运到目的地并配送到需要的民众手中，应急物流的评判标准是实际完成指标的效率。王之泰教授[1]曾指出应急物流不是物流的一个类别，而是为了完成急迫事情的一种手段。
粮食应急物流是粮食物流与应急物流的一种结合，相对于普通应急物流，它具有以下特殊性：①及时性。在应急的实施过程中，生命救助永远是第一个步骤，粮食应急物资应该在第一时间到达应急现场，粮食物资的及时配送可以降低民众的焦虑感和紧迫感，挽救更多的生命；
②连续性。粮食作为人们日常生活的必需品，其消费具有连续性，从而也要求粮食应急运输必须是连续的；
③动态性。在应急指令发出初期，粮食需求量大而杂，随着救援工作的推进，粮食需求种类随之稳定，数量也逐步下降；
④专业性。粮食不同于衣物、帐篷和通讯设备等，它极易受到温湿度和虫害鼠害的影响而使其品质下降，因此在重大自然灾害发生时，对粮食的储运、保管和配送都提出了专业性要求，以保证向灾民提供优质粮食。
粮食应急物流的特殊性为其管理增加了难度，目前众多的研究和实践已经证明，区块链技术所具有的去中心化、智能合约、信息共享和分布式记账等基本特征，与应急物流具有天然的内在契合性，是区块链的重点应用方向。甄彤等[2]介绍了以RFID、GIS、物联网、大数据以及区块链等信息技术在物流领域的快速发展，并提出粮食物流要在信息化上实现弯道超车。不过目前将区块链技术用于粮食应急物流体系建设方面的研究还较少，有待进一步深入探究。本文通过对基于区块链技术的粮食应急物流体系和传统的粮食应急物流体系进行对比分析，提出了区块链技术可在一定程度上缓解粮食应急物流体系的主要问题，并结合实际案例验证其可行性，使其更具实际意义。
粮食应急物流分为重大自然灾害发生前的准备工作与灾害发生时和之后的应急救援工作。在整个过程中，信息系统是应急物流组织和实施不可缺少的神经网络，信息化是应急管理的必然趋势。鉴于应急事件涉及多方系统人员的参与，并包含复杂具体的多项环节，信息具有多样性、动态性、共享性等特点，呈碎片化分布，如何全面、准确、及时地将这些碎片化的信息记录并共享，是具有挑战性的。
以最近的上海疫情为例，自今年3月28日起上海浦东、浦西相继进入封控管理阶段，这座拥有2500万人口的大城市，其粮食物资供应问题尤为重要。然而因为疫情防控，在商超、菜场还无法正常营业的背景下，电商平台末端配送能力也明显下降，导致最后一公里、最后一百米矛盾突出。抗疫攻坚战影响到千家万户的生活质量，出现生活物资难以抵达家门的现象，部分市民处在粮食短缺的困境中。还有部分市民虽然收到了物资发放，却由于粮食应急物流本身保存难度大的特点，经常在网络上看到市民上传生鲜物资腐坏的照片，亦或者外地的物资还未来得及发放就大批量丢弃。如此浪费粮食的行为实在令人痛心疾首，因为其不仅浪费了食物本身，还浪费了食物在生产运输过程中的各种能源。本文通过对粮食在应急物流整个供应链的运作流程深入分析，将问题主要归结于运作效率和质量保证两大方面，具体分析如下。
（1）响应速度慢。应急物流最大的一个特点就是“急”字，由于不存在订货与交货的缓冲时间，必须争分夺秒，粮食应急物流的特殊性及重要性使其对此要求更加严格。
一方面，当前我国物流企业应急服务机制缺失，缺少一套完备、灵活的应急物流方案，无论是总体预案还是专项或部门应急预案中都没有对粮食应急物流的操作进行详细的规定，信息共享机制不完善，造成供应链系统在面对突发性事件时缺乏柔性，对突发性需求的应急反应能力降低，不能对应急事件做出快速响应，往往是十分紧急的势态下，被动地作出物流运输的调整，而没有掌握先机。导致粮食不能及时有效地输送到迫切需求的地方，增加了民众的焦虑感与紧迫感，造成更多不必要的损失。另一方面，我国针对重大自然灾害的应急指挥机构还不健全。虽然在汶川地震后，建立了危机综合应急指挥部，但它只是应对地震这一灾害而建立的应急指挥管理部门。而且各种应急救援资源和力量并没有实现真正的集中，仍然分散于各个行政部门，部门之间的独立性、繁杂的审批流程导致在灾害发生时无法集中指挥和调度。粮食应急物流涉及的部门更多，既有粮食采购、储备、加工，又有相关的运输和配送部门甚至是企业，多机构分散指挥和调度势必严重影响对突发事件的响应速度。
（2）溯源难。灾害发生初期，全国各地群众救灾热情高涨，救灾物资来自四面八方，有政府的调拨物资、企业的捐赠物资、各地区人民的捐赠物资、国际的捐赠物资，物资的运输既有国家运输部门的运输，也有企业的运输。尤其对于大量、频繁、小额捐赠物资的管理，存在合作企业如粮食供应商和第三方物流企业的不固定性因素，导致传统的公益平台难以对全部物资进行溯源，难免出现质量不过关，无安全保障的粮食，造成的资金浪费事小，为救援活动带来的阻碍事大。应急粮食是用来保证受灾群众和救灾志愿者的基本饮食需要的，从源头保障粮食的质量安全是必不可少的环节。
（3）分配不合理。应急物资的接收方一般是由政府组织和慈善组织组成，分别承担政府调度物资和民间捐献物资的接收和分配。但是当救援物资源源不断地到来时，接收方的处理能力有限，加上信息流通不通畅，不仅导致物资积压，更造成了物资分配不合理，使得供需无法做到精准对接。例如在突发事件发生初期，受到安置点生活条件的限制，应急粮食以方便食品为主，随着救援工作的进行，到了中后期，受灾群众的饮食需求逐渐稳定，安置点的生活条件也有所改善，这时为应急粮食的大量连续供应阶段，应以供应营养性和能量型的食品为主，如即食肉制品、罐头食品、液态奶制品等。慈善组织作为物资接收与资源分配的重要一环，其所掌握的信息更受到公众的关注。此次“新冠肺炎”疫情中，湖北红十字会接连被曝出回单造假、物资分配不合理等问题值得警惕。
（4）“最后一公里”问题。由于应急物流具备环境复杂性、需求非常规、不可预测性、需大规模行动等特点，当参加救援的组织数量众多，且各自具有不同的目标、任务、运作方式和物流能力时，各救援组织经常出现为获取更多物资而竞争的现象，导致救援物资很难及时供应给受灾者，“最后一公里”问题尤为严重。应急物资通过干线运输到目的地城市后，关键操作是将应急物资没有任何耽搁地配送到各个需求地，保证物资装备及时发挥作用。
武汉疫情初期，防控指挥部在部署工作时正是缺少了最后一公里这个关键环节，造成工作一度混乱无序。出现了医院医疗物资严重短缺，而红十字会却有大量捐赠物资堆积的尴尬现象，不仅严重影响了救援进度，还在一定程度上加剧了爱心人士与慈善机构之间的矛盾，降低捐赠人员的热情。
2.1 区块链的发展现状及其耦合性
区块链最早由日本物理学家中本聪在2008年提出，实质上是一种运用特定加密算法，在遵循一定共识机制下，使用点到点传输方式和分布式数据存储的高度容错式数据库，具有信息公开透明、不可篡改、全球联通和交易成本低的特点。其去中心化的数据结构简化了系统的运作程序，因而相较于传统运作方式更加集约化，同时系统中约定俗成的操作流程可在其智能合约的机制下自动执行。
区块链是数字经济时代的信任机器，是多边平台经济下的产物，加速了行业协作网络的形成，使小圈连成大圈。区块链去中心化的特点使其在需要跨企业、涉及主体多的活动中具有不可替代的地位，同时降低信任成本和交易成本，达成多方共赢。
区块链一共经历了三个阶段：2008~2013年的加密货币阶段；
2014~2017年的智能合约阶段；
2018年至今的大规模应用阶段。近年来，区块链技术逐渐成熟，人们对区块链的认识更加理智和深刻，区块链技术广泛应用于各行各业，在解决食品安全和公益救助两个与民生紧密关联问题中发挥了关键作用。
粮食应急物流管理涉及供应商、慈善组织和受助者等互相陌生且缺乏信任的多方，满足区块链的应用条件，同时区块链去中心化、分布式账本、智能合约等特点不仅在理论上与粮食应急物流体系现存的问题具有高度耦合性（如图1所示），并在实际应用中也已经取得了一些显著成果。比如京东建立的“区块链追溯平台”依托区块链技术形成一套无人值守的价值数据交换和交易体系，在抗击疫情中发挥了积极作用。将原材料生产及流通过程的信息进行整合并写入区块链，可实现精细到一物一码的全流程正品追溯，构建应急物流的“可信供应链”。
图1 区块链与粮食应急物流体系耦合性
2.2 区块链管理模式与传统管理模式下粮食应急物流管理的差异
2.2.1简化信息传递流程，提高运作效率
与传统的粮食应急物流体系相比，基于区块链的粮食应急物流体系运作流程更加简化，便于管理，图2所示为优化前后粮食应急物流体系的运作流程对比。
图2 优化前后粮食应急物流体系的运作流程对比
（1）实现自动响应。针对突发事件的粮食应急物流管理对时效性要求较高，迅速有效的预案响应机制十分重要。利用区块链的智能合约技术，发挥其自动执行合约、可预置存储数据并自动处理事务等技术优势，根据应急物流预案，第一时间开展救援活动，实现自动实时响应突发事件。区块链的智能合约较其他合约而言，是一个更为公平公正的合约机制。它是一段写在链上的代码，该合约机制的特点是交易双方可以通过编程来约定各种交易条款，从而保障了交易双方的权利义务和合约执行的判定，且代码中包含会触发合约自动执行的条件，同时定期检查是否存在相关事件和触发条件，满足条件的事件将会推送到待验证的队列中。预案响应后，区块链上的验证节点会对该事件进行签名验证，以确保其有效性。应急管理部门可以根据突发事件的应急预案和响应程度大小，预先在区块链系统中设定智能合约条款。当事件发生时，系统自动判断是否满足预先设定的条件，自动触发快速启动应急预案，即使没有中心机构的监督，合约也能准确有序地执行，随即向各节点企业发送指令。
（2）信息传递更通畅。区块链的去中心化技术可促进采集信息的多样性与及时性，共享机制技术使得区块链中的数据是对所有参与者都公开的，物流主体之间不必进行反复沟通，省去了不必要的中间环节，保障了信息交互传播的通畅性和各个指挥部门之间的信息对称性，有益于不同地区、不同部门甚至不同企业之间的协同管理，并提高决策准确性与分工的合理性，减少物资堆积现象，缓解“最后一公里”问题。
受灾地区可通过信息平台发布应急物资需求，直接与物资仓储部门或慈善机构传递信息，相关部门接收到物资需求便可根据规划直接将需求物资运往受灾地区。此外，应急物流体系通过信息平台将以往分散的社会力量组织起来，对这些力量进行统一的任务调配，更能达到事半功倍的效果。
2.2.2物资信息追踪溯源，保障安全质量。
粮食的安全质量问题贯穿应急物流整条供应链，追责不是目的，解决问题才是关键。上游信息的可追溯性可从来源保障粮食质量，下游信息传递的通畅性有利于配送方案的制定，使得不同种类的粮食都能在最需要的时间和地点发挥最大作用。不仅强调“有物可流”，更强调“物畅其流”。与传统的粮食应急物流体系相比，基于区块链的粮食应急物流体系信息内容更可靠，传递更通畅，如图3所示。
图3 上链前后粮食应急物流体系的信息流通对比
（1）追溯更容易。区块链技术的去中心化本质和加密算法，保证所有物资流通节点都在进行全网传播，分布式记账技术和共享机制加强了数据的不可更改性，降低了信任成本。对要求的应急粮食制定统一且唯一的条形码，配合条码扫描器、RFID等技术，结合对运输车辆的GPS、温湿度记录控制，实现应急粮食的原料生产、加工、配送等全过程的监控和信息追溯。如此一来，不仅能防止黑客篡改数据，或不法分子进行网络诈骗，做到应急物资的精准溯源，而且保证了信息高度透明。
对于政府应急部门采购人员而言，要对新老食品企业生产基地、内部加工环境、食品质量安全等指标实现持续、完整监控。对于一些达不到标准的供应商，督促并向其提出改进的要求，否则取消合作。物资从供给地到需求地的整个物流过程的数据全部上链，实现应急物资从仓储、分发到派送的全过程追溯，解决应急物资在转移过程的追溯防伪和信息变更同步问题，并且可以随时查询物资的准确位置和状态，及时进行路线变更，从而保障应急物资安全可控，充分满足应急事件中对粮食应急物资的需求。
对于社会捐赠者而言，捐赠方、公益组织和获赠方三者之间的物资流动情况、捐赠物资所处环节、是否及时发放等情况都将变得公开透明。通过为每个参与者发放公私匙体系中的私匙作为区块链上的唯一身份标识，参与者对每个环节进行数字签名，有效预防冒领或滥发物资等不良现象，充分保障记录于链上的每一笔捐赠物资的物流安全，严格防范暗箱操作，不论捐赠物资处于哪个物流环节，哪里存在物流障碍、配送是否及时到位，分发品类数量等信息真实性都能得到清晰展示、实时发布，有效消除捐赠者和公众的疑虑，提高捐赠者的积极性。
（2）分配更合理。鉴于应急物流具有较强的动态性，不同周期应急物流的配送中心与配送目的地都会改变，区块链智能合约技术可根据救援活动的进展随时更新信息，查询合同履行进度，做出动态调整，以促进合同的快速、高效执行。
物资供需信息通过自动匹配传递到物资调度管理平台的物资调配模块，由物流公司整合物资的各项信息，再经配送网络优化模块进行仓储和配送路径的优化。随后将配送的路径和供需双方的用户信息和地址信息发送给配送团队，由配送团队去供应地取货后配送到需求方手中。
2.3 区块链应用于突发事件粮食应急管理的案例
2020年新冠肺炎疫情肆虐，快递物流外包装上多次检测出新冠病毒，尤其是境外快递包裹，由于国外疫情严重，在快递入境过程中如果防护不到位，就有可能将病毒带到外包装上。快递行业是疫情防控重点领域，除了加强海关检验检疫，关键还是要对快递物流货物进行科学的消毒，尤其是冷链食品的安全问题被推在了风口浪尖。
2020年12月10日，湖北上线“鄂冷链”，尝试用蚂蚁链技术完成食品全程追溯，从源头预防境外新冠病毒入境的潜在风险。蚂蚁链是由蚂蚁集团自主研发的区块链引擎，是国内头部区块链生产力平台，“鄂冷链”是湖北省基于蚂蚁链和阿里云开发上线的冷链食品追溯系统，利用“冷链食品溯源码”，实现“首站赋码、一码到底、来源可查、去向可追”，确保任何环节数据的变动都会留痕，同时还实现与湖北健康码对接，真正实现货、库、车、人全链条精准追溯，从技术上突破传统溯源防伪系统信息不透明、数据容易篡改、安全性差等弊端。
“鄂冷链”坚持人物同防，强化冷链物流防控举措。其中物防贯穿了冷链食品从生产到销售的整个供应链，并需提供检验检疫报告、核酸检测情况、消毒证明，如图4所示。人防需严格监控从业人员健康状况与核酸检验情况。同时还需企业提供营业执照、备案登记证明、检验检疫证明、海关报关单。层层把关，不疏忽每一环节。
图4 区域冷链物防
基于蚂蚁链溯源平台构建的冷链溯源监管系统，首先，利用区块链不可篡改的特性，对于数据记录追溯和共享，提供了技术的保障。进口冷链食品经过“一物一码”的纸质码和电子码标识，将食品流转的入库信息写入区块链。区块链上信息无法篡改和删除，食品从首站入库到运输再到最后销售，每一个环节的信息都被记录在区块链上，可以确保商品的唯一性。造假商品很难具备合乎特定规则的商品标识。区块链技术平台的上链数据明显增强了数据的可信度，成为提升整个冷链监管效率和品质的关键。其次，区块链的分布式账本技术可大大提升各方数据协同的效率，利用省、市、区县多级联动，不同层级监管部门可对各自所辖监管对象以及下级单位查询管控。同时通过区块链上数字证书加签和对数据加密流转，授权访问的机制，保证各方系统的信息可信。最后，通过企业认证和实人认证技术完成主体确认，并和区块链上数字身份锚定，所有上链数据和数据提供方实现一一绑定。在冷链食品出现问题时，通过链上反向溯源，快速定位供应链上相关主体，并以链上不可篡改数据展开责任认定，如图5所示。
具体操作流程如图6所示。消费者通过支付宝“扫一扫”，可快速查询冷链食品的来源信息，更加放心。市场监管部门可以通过二维码知晓货品流通情况，整个流向路径全部清晰可追溯，方便形成闭环管控。由此，每一份来到武汉的泰国黑虎虾、日本三文鱼等都拥有一个区块链身份证，它们从哪里来、途径什么地方和哪些人接触，都会被记录到鄂冷链平台上。消费者在购买进口冷链食品时，认准鄂冷链的二维码，用手机扫一扫，即可看到该进口冷链食品的流转信息。
图6 具体操作流程图
本文研究了区块链技术下粮食应急物流体系的可优化性，结合区块链去中心化、信息公开透明、可追溯等特点，从理论上验证了区块链技术有利于粮食应急物流体系全过程从应急物流运作效率和粮食应急物资的质量保证两方面共同优化。
当然不可否认的是，现实中区块链技术应用于粮食应急物流体系的管理还有可改进之处。一方面，可以结合物联网等技术手段搭建多方协作模式的平台，以提高链上链下资信的匹配度。另一方面，可以优先选择安全性较高的区块链开发平台，以更为完备的RPC层交互逻辑防范潜在的黑客攻击和资产流失风险。参考文献：
[1]王之泰.关注应急物流[J].中国储运,2019（3):29.
[2]甄彤,姚文凤,吕宗旺,等.信息技术在粮食物流系统中的应用[J].粮油食品科技,2018,26（6）:90-93.
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