段一峰
（贵州大学 管理学院，贵州 贵阳 550025）
中药是中华文明绚丽的瑰宝，其产业覆盖面广，流通链路长，附加价值大[1]。随着我国老龄化进程加快，年轻人亚健康等现象的广泛存在，国民对健康领域的关注日益密切，中药产业的战略地位也进一步凸显。特别是近两年新冠疫情爆发后，中医药在其预防、治疗以及康复中得到较好的应用，以“三药三方”为代表的中药在抗疫阻击战中发挥的显著作用令全世界瞩目[2]。中药产品流通体系是中药产业的重要环节[3]，然而我国中药产业长期存在质量参差不齐，流通环节繁多，过程不透明，难以溯源等顽疾，造成了质量管理困难，成为中医药行业发展的阻碍[4]。作为当前最热门的技术之一，区块链的出现为中药产品流通的优化开拓了新视角，如何利用其技术特征改善传统中药供应链体系的痛点问题，打造去中心化的中药产品流通体系，提升整体效率和一体化能力，是本文研究的方向。
中药产品在企业间以采购、加工、销售等形式进行转移，称之为中药供应链[5]。不同于普通的农副产品流通体系，中药材、中药饮片、中成药都是中药的组成部分，中药饮品是中药材的加工炮制品，中成药则是按中医药规定的治病处方配制而成的中药制剂[6]。其复杂的生产资料供应关系使其供应链体系所面临的痛点问题与其他产品有较大区别。
1.1 质量安全难以保障
中药的药性和质量问题一直广受关注。当前，农户仍是中药材种植的主体，缺乏种植经验、滥用农药、种植流程不规范等问题使得药材品质得不到保障。在中药材初加工阶段，小作坊较多，缺乏统一的加工标准。另外，中药的药性对环境的要求十分严苛，当前的运输、仓储、装卸设备并不能满足现代化物流的要求，尤其仓储设施比较简陋，能实时测温控温的智能化仓库较少。且因中药产品的特殊性，物流环节要比普通工业产品复杂的多，当前大部分中药采用的多是普通运输车辆，运输过程中各环节衔接能力较弱，长距离运输难以保证药物的品质和疗效。
1.2 上下游信息阻塞
中药产品在市场流通的过程中必然会产生大量的动态数据和交易信息。然而，传统的中药供应链体系中行业集中度较低，各主体的信息平台是相互独立的，核心企业一般都会建立专属的信息管理系统，企业之间很难做到完全的信息互通共享。并且中心化的管理方式加剧了数据删改的风险，有时出于利益考虑甚至传递错误的信息[7]。这种“信息孤岛”现象会导致上下游主体之间功能上相互脱节，业务流程产生断档，从而导致上下游供需不平衡，大大增加了交易成本，流通效率因此下降，信息的安全性也难以得到保障。
1.3 中小微企业及农户融资困难
在中药供应链上涉及不同体量的企业，上下游关联企业依托核心企业的信用能力进行融资[8]，但是处于供应链末端的中小微企业和个体农户往往难以覆盖，且财务信息不全、信用记录缺乏等仍制约着其融资活动的展开。涉及农业金融领域的金融机构出于成本、风险和监管的考虑，一般不愿将其资金投入，从而导致农村金融资源缺乏，缺少流动性资金。
1.4 溯源系统不够完善
首先，溯源系统的建立需要大量资金的投入，是否能为中药供应链各主体企业带来实质性的收益增长则难以考证，出于成本的考虑，很少有企业会花费大量的精力去建设和升级自己的溯源系统。其次，数据信息的采集是中药产品溯源系统的根基，需要贯穿中药的种植、采购、加工、仓储、运输、销售的全流程，然而，目前应用的技术很难在一个全链条的流转下做到全场景适应。最后，不同环节的应用场景不同，因此溯源体系的标准存在极大的差异性，追溯的目的和内容不尽相同，并且不同地区不同企业之间的追溯系统可能互不兼容，呈现出一个割裂的状态，阻碍了信息的传递，影响了溯源的效果。
区块链是一种以区块为基本单位、基于密码学的保护、按照时间顺序相连的链式数据结构，也是不可篡改和不可伪造的分布式账本[9]。其本质是一种去中心化的共享数据库，具有极高的安全性，将其技术特点应用到中药供应链中，可有效解决传统中药流通环节中所存在的一系列问题。
2.1 去中心化结构符合多主体特征
区块链由去中心化的节点构成，一个节点代表中药供应链环节中的一个主体企业，相关信息数据存储在不同的区块上，每个节点数据的处理都是独立的，即使受到攻击和篡改也不会影响区块链网络的健康运行。相较于“中心化网络”，不用担心因中心服务器的损坏而导致数据丢失、记录无法查询，或者因服务器受到攻击而导致的隐私信息泄漏。中药供应链中的主体企业较多，利用区块链技术的去中心化结构可以构建由各类中药企业、金融机构和监管部门共同参与的链式生态圈，实现链上数据的高效互通和安全共享，更好的发挥各个主体的作用。
2.2 不可篡改性保障数据稳定可靠
数据经验证写入区块链后很难更改。每一个区块都通过区块头中的哈希值与前一区块相连，一旦修改其中一个区块的内容，整个区块的哈希值就会改变，后面的区块将无法再相连。传统的中药供应链中，主体企业很可能基于自身利益对数据进行二次更改，而区块链技术的运用使得如若进行数据篡改，则需要同时控制整个区块链系统中一半以上的节点，大大增加了篡改的难度和成本，为中药产品的精准定位和逆向追溯提供了有力的保障[10]。
2.3 公开透明性提升交易可信程度
除了交易者的隐私信息被加密外，区块链系统都是高度透明的，任何参与主体都可通过公开的数据接口对分布式数据账本进行查询、审计和溯源，或者开发相应的去中心化应用。在中药产品的流通过程中，区块链的公开透明性可以使得频繁交易所产生的实时数据受到全网的监察，无需第三方进行信用背书，提升交易效率和可信度。
2.4 智能合约改善系统运作效率
智能合约实质上是一种可自动验证或执行的计算机协议[11]。通过在主体节点之间提前设定智能合约，一旦符合触发条件，便自动执行提前拟定的交易条款和规则。智能合约的引入避免了中间商和第三方的参与，减少了交易时间和管理成本。同时由于智能合约是在区块链上编写的，因此透明度得到有效保障，编写成功后极难更改，除非双方对条约内容的修改达成共识。并且智能合约的应用减少了对人力资源的依赖，当面对大量且重复性的内容时，可以有效规避人为错误的产生，具有更高的精度，有效提升整个供应链流程的营运效率。
3.1 架构模型
早期区块链技术的基础模型架构由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成[12]，然而随着技术的进步，许多传统模块的作用已经弱化。基于区块链技术的中药供应链平台应贯穿于种植、采购、加工、运输、仓储、销售的全过程，各环节的主要参与主体可实现对全程数据信息上传、质量监管、风险管控等行为。通过详细分析区块链技术的特性和中药供应链的需求，本文将平台框架结构分为五层，如图1所示。
图1 基于区块链技术的中药供应链平台架构
3.1.1 物理层。物理层是整个平台架构的基础，保障数据在各类物理媒介上的正常传输。主要包括射频识别技术（RFID）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等。RFID主要实现数据的写入与读取，GIS用于物流仓储中心的选址，GPS则是实时更新各种位置定位信息。通过运用这些技术，物理层将动态数据上传至下一层，实现数据信息的实时采集。
3.1.2 数据层。数据层中，各节点通过哈希函数将一段时间内收集到的数据进行存储和加密，按照Merkle树的结构封装到标有时间戳的区块当中，并链接到当前最长的区块链上，为后续的各层结构和区块链上的各项活动提供数据支撑。同时运用数字签名技术防止数据的冒名伪造，运用非对称加密技术的公钥私钥为数据设置不同的查看权限。此外采用联盟链的形式搭建区块链平台，只面向中药供应链上的相关活动主体，允许被授权的节点依据权限查看数据信息，提供更好的隐私保护，进一步提升中药产品数据的安全性和可溯源性。
3.1.3 网络共识层。有了数据，还需要一个网络环境进行传输和验证，以及确定在高度分散的区块链节点之间如何对数据的有效性达成一致。区块链本身就是P2P（点对点）的网络机制，同时包括数据传播和数据验证机制，正是由于P2P的性质，即使某些节点或者网络被破坏，也不会对其他部分的数据传输产生影响[13]。基于中药供应链这个庞大的系统特点，必须要确定一个统一的规则来维护和更新区块链数据，目前主流的共识机制有:工作量证明(PoW)、极益证明(PoS）、股份授权证明(DPoS)等[14]。
3.1.4 合约层。合约层保障区块链系统的灵活编程，包含各类规则、算法以及复杂的智能合约。只需提前拟定条款内容以及触发条件，无需第三方机构进行背书，一旦达到触发条件自动执行，也可以在未满足触发条件时自动解约。通过智能合约，银行、保险等金融机构可事先拟定融资放款和理赔等的触发条件，基于数据层的信息数据进行自动判别与执行。同时可对关键信息如种植环境、加工工序、仓储温度、物流时间等设置相对应的临界值，一旦超过即发出警报，及时反馈并进行处理，促进中药供应链智能化和自动化的健康发展。
3.1.5 应用层。作为最终呈现给消费者的部分，应用层封装中药供应链中各类应用项目，并为使用者提供操作界面。供应链中的相关主体：种植商、收购公司、加工企业、仓储物流公司、销售公司、消费者、银行、保险机构、政府部门等皆可通过去中心化应用DApp、小程序或者其他应用设备接入区块链平台系统，从而实现跨行业、跨领域、跨地域、跨时域的数据互通和信息共享，实现信息流、物流、资金流的全程上链。消费者可监控供应链各环节的关键信息，发布相关需求，并对问题中药进行反馈。政府部门据此可及时精准定位问题中药，深度追溯问题环节，并且提供中小企业或个体种植者的融资补贴、优惠政策等，促进中药供应链的持续健康发展。
3.2 流程优化
中药流通环节涉及的五大角色有种植户、采购商、加工制造商、销售商以及终端的消费者。为有效推动节点之间的链上信息流通，及时进行双向追溯和问题定位，围绕中药供应链的具体流程进行优化，基于区块链的中药供应链平台运作流程如图2所示。
图2 基于区块链技术的中药供应链平台运作流程
3.2.1 种植采购环节。此环节涉及的主体主要有种植农户和采购商，分别作为分布式节点接入到区块链平台当中。首先种植区的农户应确定所种植中药材的药性和所需种植环境，安装的环境传感器和状态检测器等设备全天候搜集种植区温度、湿度、土壤环境、中药材生长状况的信息数据上传至链，有需求的主体可以实时监控。同时采购商将采购清单、检测报告、电子采购合同等上传至链，平台通过数字签名验证数据的真伪性，存储数据的同时根据智能合约自动执行采购流程。
3.2.2 物流仓储环节。此环节是连接整个供应链的关键环节，涉及从采购到产品配送全过程。主要运用GIS、GPS、传感器等技术和设备，上传包括出入库时间、仓储环境、规划的运输路线、实时物流定位、运送方式、责任主体等信息数据至节点数据库，相关主体获得权限后可于区块链平台查看中药产品和运输仓储设备的实时信息和历史状态，方便进行追溯。当出现异常状况时触发智能合约的内容，根据权限的设置向不同主体发出预警信息。同时为了方便资金的快速流转，基于区块链代币思想，在链上发行和应用“物流代币”，锚定法定货币。收方和寄方可以将部分资金兑换成物流代币，并托管于系统内，当中药产品送达且在系统中确认后，区块链平台可以依据物流相关智能合约，自动扣除相应代币，以作为物流费用。
3.2.3 融资保险环节。此环节包括为中药供应链上相关主体提供融资和保险服务的一些金融机构。上游的一些中小微企业和农户因为经营规模小、信用记录获取难度大等问题，无信用背书，难以获取资金支持。而区块链的公开透明性使得一些关键信息可视化，方便进行核验，保证数据的真实。区块链技术打破了传统的阶段式操作流程，风控审核的材料可在智能合约中展现出来。同时区块链技术可将核心企业的金融额度向中小微企业和农户转移，通过智能合约将核心企业的应付账款转化成一套不可篡改、可拆分、可流转、可融资、可溯源的区块链数字凭证，中小微企业和农户可凭凭证实现其融资需求。区块链可以不依托第三方机构将这些中小微企业和农户的行为数据进行记录留底，并按时间戳的顺序分级放款。
3.2.4 中药溯源环节。此环节是由监管部门牵头建立，保障中药产供销全生命周期都处于有效监控之中，包括生产加工企业对中药材的溯源、消费者对中药产品的溯源以及监管机构对问题中药的溯源。区块链技术可以保证链上数据信息全面完整，各环节主体企业可实时查看溯源标准，而且由于分布式账本的特点，信息数据的篡改失去了意义，当出现问题中药产品或者问题环节时可精准定位，链上被授权的监管主体可据此查找问题根源，召回问题中药产品。
基于区块链技术的中药供应链平台能够满足如今日益发展的中药市场对于“从种植到销售”的全流通环节信息服务的需求，依托区块链的去中心化、不可篡改、公开透明、智能合约等技术特点，结合大数据时代的各类技术应用，使得物流、信息流、资金流的传递更敏捷，供应链协同运作更精准。本文提出的基于区块链技术的中药供应链体系期望能为中药领域的发展应用提供更多的参考。然而区块链技术在如今中药领域的实际落地项目尚不多见，许多技术瓶颈尚未突破，今后研究的重心应放在区块链基础设施的研究和建设上，降低信息流通的安全风险，同时鉴于我国区块链发展尚处于探索阶段，制度政策方面的设计需要进一步落地和完善，相信未来区块链技术将是中药产业变革的重要推动力量。
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