农产品供应链基于区块链架构设计

农产品供应链基于区块链架构设计

背景

       新冠肺炎疫情突然暴发后，以传统农贸市场为主导的农产品“生产—采购—销售”模式被暂停，供销渠道不稳定导致农副产品供应质量波动剧烈、供应品种单调。 加上城乡道路封闭、物流停运以及供货商停产造成农副产品销售受阻，生产资料、服务供应难以及时获取，严重干扰了农业的正常生产。尽管中国是新冠肺炎疫情防控最为成功的国家，但在缺乏免疫特效药的前提下，2021年年初我国国内出现多地零星散发和局部聚集性疫情交织叠加态势，疫情防控力度再次加大。 在当前疫情防控常态化、严格化的前提下，农产品供应链如何有效应对疫情并实现稳健发展，值得我们深思。在传统农产品供应链中，参与者依靠自身在网络中的信息、技术、金融等资源禀赋优势，占据价值链的各重要节点，以供应链资源协调来促进供应网络的联通。 疫情的加重，使得原本依靠单一信息源维系的闭环供应链被割裂，农产品产销、生资供应在应对突发重大公共灾害时，显得准备不足和手段欠缺。 因此，通过技术创新手段，拓宽农产品供应链信息获取渠道显得很有必要。 随着科学技术的高速发展，研究者逐渐认识到区块链具有开源特性，设计并形成区块链协议基础上的共识共享、信息透明、互信声誉机制及快速配对协作机制，将为应急管理条件下农产品供销网络和生产资料供应网络的创新发展提供思路。

      由于当前农产品供应链网络中的农产品产销环节与生资供销环节存在缺陷，使得现有的农产品供应体系在应对公共疫情灾害突发时显得手段不足，突出表现在农产品品质监控和供需信息传递出现明显的效率下降。 因此通过技术创新来优化农产品供应链中信息传导系统，提升农产品供应链运行效率，就显得极为重要。

      区块链嵌入对农产品供应链优化的理论价值区块链技术作为比特币的底层技术被提出后，其在共享经济、智能电网、金融市场等得到广泛应用。 利用区块链技术形成的链内治理（on⁃chain governance）与链外治理（off⁃chain governance），将被广泛运用于农产品供应链体系建设中。区块链所具有的开源特性，促进更多的技术模块与协议标准融入，形成共识共享、信息透明、互信声誉机制及快速配对协作机制，将为农产品供应链的优化提供新思路。 将区块链技术引入到农产品供应链中，发挥区块链技术模块的协议优势，将促进农产品供应链的全流程信息实现无偏传递，降低因信息传递损耗（或误差）而导致的农产品供需不平衡与产品质量波动等问题产生。 区块链嵌入农产品供应链的产品供应与生资供应两大体系的作用表现为两点：

第一，促进农产品生产端与销售端高效对接。按照区块链设计协议标准，农产品生产终端生产者、销售终端的消费者均能提供无偏的需求和供给信息区块，通过技术手段和计算优化途径来提高区块配对的精准度，从而实现农产品生产终端与销售终端的对接，有效减少中间环节的分利与信息传递偏差，从而促进农产品生产端收益提升，并增加消费者福利。 但是这一结果的实现需要降低区块链中冗余信息（无效区块）的产生和传递。

第二，构建优质农业社会化服务体系。 构建现代化的农产品供应链，不仅仅依靠产品适销对路，还需要有完备和优质的生产性服务体系。 为农业生产提供优质的生资供应、全程社会化服务配套是支撑农业生产体系高效运转的保障。 生资的供应者以及其他社会化服务生产者所提供的服务信息（区块），也需要通过高效的接收平台／ 处理终端来降低冗余供应信息，同样服务需求者对社会化服务（包括生资供应）的需求也需要通过相应的需求发布平台／处理终端来整合并筛选出有价值的区块信息来与供给区块信息进行高效配对以实现“无缝”对接，促进生产服务体系的有效运转，为现代化农业生产提供精准的社会化服务。

2.架构设计思路

    农产品供应链的生产端、销售端通过信息资源与组织模式融合，为进一步实现扁平化供应链环境中生产端与销售端的信息有效沟通创造了前提条件。 区块链技术所特有的分布式（去中心化）共识，降低了不能合约化或有事件产生的概率，有利于参与各方利用点对点的信息收集（传感器、智能输入设备、物联网）来监督农产品、农资产品的现实状况（地点、运输温度等）并收集所有信息x。 区块链协议根据各方提供的信息集合x生成分布式共识z（新区块），新加入的区块经过校验，保证区块共识信息的一致性。

第一，农产品生产—销售端架构设计。 从销售服务优化角度来看，架构可有效地将以产定销的传统模式转化为供需双方精准高效匹配，农业生产产品数量、形式、质量等与消费者需求直接对接，降低信息传递过程中的损耗，供需双方的信息发布公平性、透明性与防篡改性特质得以体现。生产端 架构中左侧“ ｜ ”，是农产品生产— 销售链条上，小农户与合作社、家庭农场、企业（新型订单农业）之间形成主动参与型、利益分享型、合作依附型等强利益联结体，再由利益联结体形成以农合联、联合社与家庭农场联合会为主导的区域产业联盟，从而构建出生产供给端的“信息码头”。 产业联盟中的农业经营主体所提供的新区块必须通过 “信息码头” 才能向外传递，保证信息的高质量传递。 架构右侧“ ｜ ”，代表广大农产品消费者对农副产品碎片化的购买意愿信息通过物业、社区进行整合，汇总成农产品销售综合平台，即农产品销售“信息码头”。具体步骤：农产品产销体系需求端的农产品销售综合平台整合独立消费者的消费需求，借助社区等组织在综合平台上发布新的需求区块，通过区块链协议进行统一数据交换，实现供给端与需求端的有效对接。

农产品生产—销售

农业社会化服务需求—供给链条区块链

第二，农业社会化服务架构设计方案。 将农业社会化服务的需求端与供给端联结形态设计架构。 架构左侧“ ｜ ”代表通过合作经济组织、家庭农场、种植大户、农业龙头企业等形成的区域内农业社会化服务产业联盟，社会化服务需求通过产业联盟形成新的区块。 型架构右侧“ ｜ ”代表由各个社会化服务的提供者，即政府、商业机构、生资公司、金融机构等基于农资供给、农机服务、农业金融服务、农业技术服务、农业保险服务等，通过大数据集合而成的社会化服务供给信息，在社会化服务供给综合平台发布区块信息。 同时，农户基于合作社、家庭农场等新兴经营主体形成相对统一、规范的社会化服务需求信息，并在农业社会化服务产业信息平台发布社会化服务需求区块信息，通过统一的协议将区块纳入到社会化服务区块链中。

3.区块链嵌入农产品供应链的优势
第一，区块链嵌入农产品供应链架构的显性优势，体现在该架构设计在剔除供需无效信息、优化交易生态环境、实现农户专用性资产投资风险可控等方面对农产品供应链优化大有裨益。 区块链技术有效嵌入农产品供应链中，区块链的技术特点和架构中的“信息码头”结构，使得杂乱的信息源便于归类整合，碎片化的产品交易信息得到有效传递；同时无效的信息能被屏蔽过滤，从而降低农产品供需端、农业社会化服务供需端信息传递偏误与交易对象选择性偏差。
第二，借助区块链技术优势与供应链架构优势
可以促进农产品的供需端、农业社会化服务供需端交易生态环境优化。 在解决交易对象不确定性的同时，区块链的有效嵌入能塑造数据真实、透明与互信的交易环境，加之架构能够对信息源进行整合及配对，促使交易个体就农产品供需、生产服务供需之间的单次零和或负和博弈，进化为个体与区块链技术融合条件下产业组织之间的多次合作博弈，不仅可以降低农户的市场交易成本，也可使生产端接受社会化服务的精准度与可靠性得以提升。
第三，区块链的嵌入能帮助农户摆脱专用性投资易于被上游环节锁定的困境。 区块链技术使得数据形态的专用性资产能在区块链网络上实现自由流动，从而突破传统农业专用性资产在地域限制、交易
方法上的桎梏，生产要素能在区块链嵌入的农产品供应链体系内高效流动，这使得资源流动的成本大幅降低，从而也降低了参与主体被“套牢” 的风险。因此，区块链的嵌入能通过稳定的交易关系实现产品的顺畅交易，同时也通过区块链的介入拓展生产要素流动的渠道，二者相辅相成，使得农户希望通过增加专用性投资来获得经营收益提升的愿望成为可能。

农产品供应链运转的条件及对

1.农产品供应链运转的条件
第一，需要供应链扁平化。架构闭环供应链顺利运转的首要条件是剔除供应链的中间环节，通过将供应链中间庞杂链条的分利环节从供应链中去除，将更多的收益、服务内容留给产业组织联盟、社会化服务需求联盟，最大限度提升终端生产者与消费者剩余。
第二，需要建立供需两端资源“信息码头”。 区块链嵌入农产品生产、农业社会化服务供应链双环时，建立以产业联盟为基础的信息码头十分重要。产品生产信息、社会化服务信息通过经营主体联合体在产业联盟（“信息码头”）发布区块，区块链传递使小农户获取优质社会化服务与接受标准化生产。通过组织融合，以新型经营主体联合而成的产业联盟、服务共同体等实现小农户与现代农业有效衔接，由这些组织来收集并发布信息形成区块，就成为区块链成功嵌入农产品供应链的关键。
第三，需要提供公开信息区块链协议。 区块链协议所具有的分布式共识，能降低个人/个别集团操纵和误报信息的可能性，使得信息聚集度提升。 形成高质量的智能合约，用以改变区块链的信息环境，提升区块信息质量，将成为创新型农产品供应链良性运转的保障。
2.推动农产品供应链运转的对策
第一，压缩农产品供应链中间环节。 通过政府引导和市场培育，促进更多的资金、技术、政策项目向供应链两端倾斜；通过农产品直购、电商采购与农产品生产端直接对接，发展短链农业，压缩农产品供应链分利环节，缩短农产品生产与用户需求之间的信息传递距离。
第二，以组织融合来促进农业生产、农业社会化服务科学化。 发展更适应现代农业特质的新型农业经营主体、经营主体联合体等，促进小农户在生产、社会化服务供需环节—加工环节—销售环节全产业链上与经营主体实现利益联结。 促进小农户与新型经营主体在农产品供应链的生产端实现激励相容，实现农业生产化服务需求集约化。
第三，构建供需两端新型信息传递“码头”。 首先，打造区域农业生产者联盟，促进经营主体生产信息通过生产者联盟的综合平台发布。 其次，借助社区和电商平台，通过大数据分析形成消费者农产品需求信息平台，为区块链的有效沟通创造条件。 最后，形成农业社会化服务产业联盟来接收并传递小农户、新型农业经营主体、经营主体联合体的社会化服务需求信息。
第四，建设合规的智能合约。 设计符合农产品供应链属性的区块链分布式共识协议，使得更多参与者为区块链提供公平、无篡改信息的新区块，实现不需要第三方仲裁，由参与者自觉遵守的协议体系，并使其低成本在供应链中得以传输。

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作者：Petter Liu
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