关键词:
区块链技术
绿色食品追溯平台
绿色度
消费者信任
投入决策
摘要:
随着消费者对健康、环保、无污染的绿色食品越来越青睐,绿色食品的产品结构也由较为单一的初级产品变得越来越精细化。在此过程中,绿色食品供应链的成员数量迅速增加,绿色食品原材料供应-加工-销售的过程中涉及到的环节越来越多、所覆盖的地域也越来越广,绿色食品供应链逐渐演变为复杂的网络化组织结构。网络化的发展使食品追溯数据量激增,加剧了绿色食品生产流通中的信息不透明、易篡改等问题,导致市场中存在大量假冒伪劣绿色食品,降低了消费者对绿色食品的信任。传统的追溯技术无法使供应链网络各方形成互信关系,各主体为了自身利益,仍会谎报真实的绿色信息,且各方的数据库都是独立集中的管理,有一定风险遭受到恶意篡改。适用于多主体参与、信任不足、信息易篡改组织的区块链技术,能够从技术上解决信息安全共享、信息全程追溯等问题,为绿色食品供应链网络化发展带来的问题提出了一种新的、更好的、更有效的解决方法。然而追溯数据量的激增对区块链自身的存储能力和追溯时的查询效率也提出了较大的考验,区块链侧链可以在一定程度上扩充主链的存储能力,布隆过滤器与Merkle树结合可快速判断交易是否存在,因此同时引入区块链侧链和布隆过滤器改进Merkle树,对于保证绿色食品安全、缓解区块链存储压力、提高溯源查询效率等显得十分重要。除此之外,投入区块链溯源系统需要较高的成本,一些企业还处于观望状态,分析供应链成员企业投入区块链溯源系统的成本阈值具有一定的意义。首先,对食品溯源的现状进行了分析,指出当前绿色食品溯源面临的挑战,针对存在的数据存储压力大和追溯查询效率低等问题,引入区块链侧链和布隆过滤器改进的Merkle树,构建基于区块链主侧链的绿色食品追溯平台。通过侧链对主链进行扩容,提高其存储能力,使用改进后的Merkle树,提高溯源的查询效率,最后以具体的绿色食品为例分析追溯平台的运行流程。绿色食品追溯平台的构建能够消除复杂供应链网络中的信息不对称,保障追溯信息的真实可信,进而增强消费者对绿色食品的消费信心,同时能够扩充单链的存储能力、提高溯源查询效率,保障隐私数据的私密性。然后,考虑投入区块链溯源系统的成本,采用斯塔伯格博弈的方法,构建具有谎报行为的生产商领导的,零售商跟随的二级供应链,在考虑投入区块链溯源系统应实现利润和绿色度同时提升的情况下,分析不同决策情形下供应链成员投入区块链溯源系统的成本阈值,以及在满足成本阈值下投入区块链溯源系统前后决策结果的变化和各个参数对成本阈值和决策结果的影响,并用Matlab进行数值仿真使结果更加的直观。研究发现:1)无论是分散决策还是集中决策,只有当区块链溯源系统的实施成本小于一定值时,供应链成员的利润才会得以提升,食品绿色度才会提高,供应链成员企业才会投入区块链溯源系统,且分散决策下投入与否主要由生产商决定;2)区块链溯源系统投入的成本阈值与谎报因子、消费者对溯源系统的信任水平,成本优化系数成负相关关系,与食品绿色度对市场需求正向影响的削弱因子成正相关;3)分散决策下生产商和零售商所获利润的增幅不同,生产商作为博弈中的主导方获得的增幅较大,但无论是分散还是集中决策,投入区块链溯源系统后的利润均会随着区块链溯源系统成本的增大而减小;4)分散决策下,生产商谎报绿色度的行为会提升其自身的利润,损害零售商的利润,当投入区块链溯源系统后,两者的利润都将提升,即表示投入使用区块链溯源系统后两者的收益均可以弥补投入的成本,对于生产商来说,则意味着实施区块链所带来的收益要高于谎报情况下的收益,生产商更倾向于实施区块链溯源系统;5)无论是投入还是未投入区块链溯源系统,集中决策下的供应链利润都要比分散决策时的供应链利润高,因此生产商和零售商应积极进行合作,以求共赢。本文从绿色食品溯源中存在的问题入手,引入区块链侧链和布隆过滤器改进的Merkle树,构建绿色食品追溯平台,保障绿色食品安全、提高消费者对绿色食品信任,同时丰富区块链在食品追溯中的应用理论。除此之外,本文研究了不同决策情形下区块链的投入决策问题,进一步肯定了区块链技术用于绿色食品溯源中的价值,为区块链技术应用于其他领域提供思路,具有一定的参考意义。