区块链技术医疗卫生领域运用综述————医药供应链
FJTCM区块链技术开发学习小组
时间 ：2019/04/24
目录
摘要............................................ 1
Abstract........................................ 2
引言............................................ 3
一、医药冷链物流现状分析.......................... 4
1.发展机遇......................................................... 4
2.存在的问题....................................................... 4
二、区块链技术在医药冷链物流领域的可行性分析........ 5
1.区块链的概念界定................................................. 6
2.区块链的技术特征................................................. 7
3.区块链技术给医药冷链物流带来的优势............................... 8
三、基于区块链技术的医药冷链物流应用............... 9
1.基于无线温度标签构建药品溯源体系................................. 9
2.开发去中心化的医药冷链物流系统.................................. 10
3.构建基于智能合约的虚拟交易网络.................................. 10
4.创建以“共识机制”为核心的信用体系.............................. 11
四、结语....................................... 12
参考文献....................................... 13
摘要
随着全民健康意识的不断提高，医药领域重要性日益凸显。医疗保健领域，目前面临两大挑战：一是医疗体系复杂，涉及制药商、医疗服务提供者以及患者等，因此需要连通各方，准确传递信息；二是医疗供应链缺乏追溯性。这两个问题具体表现为：医疗数据过于分散，对研究和服务会产生负面影响，大约一半的临床试验未对外公布；药物研发成本持续上升，生产、贩卖劣药和假药的现象严重。特殊性药品的生产、流通、储存等活动均需冷链物流高效运作得以保障。但近年来，山东疫苗事件、长春长生疫苗事件都折射出医药冷链物流建设的不完善性。区块链是比特币的底层技术，具有安全、便捷的特征，被广泛应用于各个行业，并助力产业变革。本文基于区块链技术，结合医药冷链物流的发展现状，对区块链技术在医药冷链物流领域的应用进行设计，有望重塑医药冷链物流新模式，提高群众用药安全性。
关键词：区块链 冷链物流 医药
With the continuous improvement of the national health awareness, the importance of the medical field has become increasingly prominent. In the field of health care, there are currently two major challenges: First, the medical system is complex, involving pharmaceutical manufacturers, medical service providers, and patients. Therefore, it is necessary to connect all parties to accurately transmit information. Second, the medical supply chain lacks traceability. These two problems are manifested as: the medical data is too scattered, and will have a negative impact on research and services. About half of the clinical trials have not been announced; the cost of drug research and development continues to rise, and the production, trafficking of inferior drugs and counterfeit drugs are serious. The production, circulation and storage of special drugs require the efficient operation of cold chain logistics. However, in recent years, the Shandong vaccine incident and the Changchun longevity vaccine incident have reflected the imperfection of the construction of pharmaceutical cold chain logistics. Blockchain is the underlying technology of Bitcoin. It has security and convenience features and is widely used in various industries to help transform the industry. Based on the blockchain technology and the development status of pharmaceutical cold chain logistics, this paper designs the application of blockchain technology in the field of pharmaceutical cold chain logistics, and hopes to reshape the new model of pharmaceutical cold chain logistics and improve the safety of drug use.
Keywords: Blockchain Cold Chain Logistics Medicine
医药冷链物流是医药物流与冷链物流的交汇点，其运作过程需同时满足医药产品的高质量要求和冷藏品的特殊温度要求。随着全民健康意识的不断提高，国家和社会对药品质量以及医药冷链物流的要求日益严格。据统计，药品质量问题中有近 30%与冷链物流相关，而国内药品冷链物流的覆盖能力仅为 10%，这表明中国医药冷链物流规范化进程迫在眉睫[1]。
2008 年，中本聪首次提出区块链，但直到 2013 年前后，各国政府、产业界和学术界才开始真正关注其重要价值。区块链因其强大的安全性和可追溯性被广泛应用到各大领域。该技术在冷链物流领域有着重要的应用价值，它能极大提高冷链物流的运作效率，加快冷链物流模式的转型升级，有望重塑冷链物流新模式。本文基于区块链特征和医药冷链物流的发展现状，对区块链技术在医药冷链物流领域中的应用提出一些设想，为相关企业决策提供参考意见。
改革开放四十年以来，人民生活水平不断提高，居民经济收入稳步增加。健康意识的加强和消费观念的升级推动着医药冷链物流从无到有的发展过程。本文从发展机遇和面临问题对医药冷链物流现状进行分析。
1.1 市场规模及民众需求不断扩大
统计结果显示，2017 年我国医药物流总额达到 3.02亿元，同比增长 11.3%，预计到 2020 年，我国医药物流总额将达到 3.8 万亿元，而冷链运输的药品市场规模或可达到 1200 亿元[2]。此外，自“山东非法疫苗案”后，越来越多的人意识到冷链物流的重要性。据中物联冷链委预测，2018年我国冷链物流需求总量将达到 1.8 亿吨，同比增长22.1%；冷链物流市场规模将达到 3035 亿元，同比增幅19%。不断扩大的市场规模及民众需求使医药冷链物流进入蓬勃上升期。
1.2 政府重视及相关政策大力扶持
2018 年 5 月 3 日，《医药产品冷链物流温控设施设备验证性能确认技术规范》（GB/T34399—2017） 国家标准在京发布。该标准的发布给医药冷链物流体系建设提供了更加精细化的标准。2018 年 9 月 13 日，“2018（第四届）医药冷链全产业链国际高峰论坛”在无锡举办，此次论坛是全球范围的医药冷链大聚会，会议内容涉及医药冷链物流的智能化运输体系，肯定了医药冷链物流对药品运输的支撑性作用。此外，在 2018 年第 5 次局长办公会上，马军胜强调指出，政府及社会应加速引导快递企业发展冷链、医药等高附加值的业务。
1.3 技术创新及先进设备初步应用
连云港邮政速递物流公司在医药冷链领域进行了物流创新，通过冷藏车全程冷藏运输直投、“泡沫保温箱+蓄冷式冰袋”两种方式, 系统地解决了医药企业的个性化冷链物流需求[3]。与此同时，随着科学技术的不断发展，“立体冷藏库”、“二氧化碳制冷剂”等先进设施设备得到大力推广，GIS、GPS、RFID、实时温湿度监控等技术在医药冷链物流领域也有所运用。
2.1 基础设施落后
冷链物流的基础设施由冷藏车、冷藏设备和冷库三部分组成。首先在冷藏车方面，我国公路冷藏保温汽车仅占货运汽车总量的 0.3%，铁路冷藏车也只占 2%左右，而且大多比较陈旧，先进冷藏车尚未普及。其次在冷藏设备方面，医药冷链物流相关设备的数量不足且老旧，制冷技术落后，经常会导致“断链”现象的发生。最后冷库建设依然存在资源结构不合理的问题：东多西少；冷冻库数量远大于冷藏库数量；部分省市盲目过量建设，导致冷库市场供大于求，截至 2018 年 10 月底，全国共有超过 200 万吨冷库面临招租问题，与此同时，在一些欠发达的三四线城市却缺乏冷库建设，不合理的建设现象日益严重。
2.2 物流成本居高不下
医药冷链物流市场的特点是“小，散，乱”，统一的社会化协同体系尚未形成，因此导致了大量的社会资源浪费，降低了存储利用率和冷藏箱周转率，加剧了医药断链风险。此外，因缺乏标准化的作业流程，医药产品在运输、分拣、储存环节缺乏效率性，低效率必然带来高成本，医药冷链物流成本居高不下。
2.3 信息化程度低
药品安全事件的发生有较大一部分原因来自信息交流的不及时性。在医药冷链物流领域，由于受技术限制，供应链上从药品制造商到最终用户的各个节点难以实现信息共享，对在途药品也无法进行实时监控与跟踪。较低的信息化程度给需求预测和实施温度监控带来巨大挑战，依托高信息化水平建立一套完善的药品追溯体系是当今医药冷链物流转型升级的重大举措之一。
2.4 专业人才匮乏
医药冷链物流领域的专业人才要兼备医药知识和物流知识。近年来，虽然各大院校加大人才培养力度，但医药和物流方面的人才依旧供不应求，依然面临着”招人难、育人难、用人难、留人难”的问题，新兴的医药冷链物流人才缺口更加严重。为解决医药行业物流人才发展机制难题、探寻具有创见性的人才管理思想、促进医药行业物流人才发展，中国物流与采购联合会医药物流分会于4月14日在无锡召开了2019(第二届)医药物流行业人力资源论坛，为医药行业物流人力资源管理精英提供互联互通、思维碰撞、远瞻未来的交流平台。
1. 区块链的概念界定
区块链技术起源于2008年由化名为中本聪（Satoshi Nakamoto）的学者在密码学邮件组发表的奠基性论文“比特币 ：一种点对点电子现金系统”在该文中区块链技术被认为是构建比特币数据结构与交易信息加密传输的基础技术。在随后的几年中它成为电子货币比特币的核心组成部分，作为所有交易的公共账簿。通过利用点对点网络和分布式时间戳服务器，区块链数据库能够进行自主管理。起初“区块”和“链”是被分开使用的，而在广泛使用时被合称为区块－链，到2016 年成为成一个词区块链。区块链技术按照发展脉络经历了区块链1.0、2.0和3.0不同阶段。区块链 1.0就是以比特币为代表的虚拟货币。区块链 2.0技术被广泛应用在各金融领域，如股票、债券 、期货 、银行存贷抵押 、 智能合约等 ， 典型代表是以太坊和超级账本、面对应用于公众的公有链和应用于企业的联盟链。 区块链3.0应用范畴已经超越经济领域，可用于实现全球范围内日趋自动化的物理资源和人力资产的分配，促进科学、医疗、教育等领域的大规模协作，为各行业提供去中心化解决方案。自中本聪提出区块链以来，业界人士对区块链的定义有着不同见解，统一化概念尚未形成。结合国内外相关研究，本文认为区块链的主要概念由表 1 所示。
表1 区块链概念
| 作者/机构 |
年份 |
定义 |
| Satoshi |
2008 |
区块链是由网络各节点共同维护、管理和监督，具有Decentralized（去中心化）和Trustless（无需信任）等特点[4]。 |
| M.Swan |
2015 |
区块链技术是一种去中心化且公开透明数据库[5]。 |
| 王硕 |
2016 |
区块链是通过整合数学算法构成有序数据块，形成去中心化和去信任数据库的技术[6]。 |
| 工信部 |
2016 |
狭义地，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。 广义地，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。 |
2. 区块链的技术特征
2.1去中心化
区块链最基本的特征就是“去中心化”，它采用图 1 所示的分布式记账网络。与传统的中心式记账网络不同（图2 所示），分布式记账网络中的每个节点都是独立平等的个体，它们能够进行独立的自我验证，共享所有数据信息，不再需要依赖某个中心节点进行管理。
图一 分布式记账网络
图二 中心式记账网络
2.2 开放性
整个系统信息高度透明，除了部分私有信息被加密外，其他信息对全网络公开，任何人都可以通过公开渠道查询到相关的区块链数据。
2.3 去信任化
传统的中心式记账网络是通过一个中心化的账本来追踪资产的流动，而区块链的分布式记账网络采用基于协商一致的规范和协议，把对人的信任转变为对机器的信任，多机构共同运作和检验来防止欺诈和人为操控。
2.4 信息不可篡改
信息经过计算机验证后将会永久的储存在区块链中，除非能同时控制住系统中超过 51%的节点，否则单个节点上的修改是无效的。此外，区块链技术采用的是非对称密码学，其核心是哈希函数，哈希函数的特点是：失之毫厘，差之千里！
2.5 匿名性
区块链各个节点之间数据的交换遵循特定的算法或法则，计算机在验证数据时会自动判断活动的有效性。因此交易双方无需公开彼此身份来获取信任，这不仅能保障节点成员的个人利益，对信用的积累也大有裨益。
2.6 可追溯性
区块链可以保证整个交易或流通过程中所有的信息都被储存在系统中，系统内的成员可以随时查阅任何时间段所需的数据。将历史数据进行完整的保存，不仅保证了商品交易的可追溯性，还为政府、企业和消费者提供了更加便捷的信息查询服务。
3.1 降本增效
区块链独有的去中心化和信息不可篡改性给企业营造了一个公平公正的交易环境，降低了人为操控带来的虚假成本、合作伙伴之间的协同成本以及监管部门的审查成本，大大提高了企业的运营效率，有效解决了物流成本居高不下、企业利润空间压缩的问题。
3.2 便于追踪
追责难是现今药品安全事件的主要困扰因素之一。区块链技术能有效记录从药品原材料采购到最终用户交付的全过程，且记录的数据真实可靠，对温湿度有特殊要求的药品数据也能完整保存。这保证了流通过程中交接数据的可查性，一旦发生问题，可及时根据存储信息找出问题节点。
3.3 加强信任
区块链采用的是分布式记账网络，多方共同维护同一个账本，参与的节点越多，维护的账本数据就越庞大，且区块链具有不可篡改的特性，这样的运作模式能给消费者带来更多的数据信任。此外，区块链的追溯体系也有助于企业进行信用贷款，增强企业与银行之间的信任度。
3.4 防止伪造
利用区块链技术能有效解决医药冷链物流溯源的伪造问题。传统模式下，一些企业为了自身利益制造“假药”，为了逃责，他们可能会修改某个节点上的数据，删除假药记录。利用区块链技术的不可篡改和可追溯性，有助于实现“一物一码”的可追踪体系，防止伪造篡改现象的发生。
1. 基于无线温度标签构建药品溯源体系
对药品温度及湿度的全程监控是医药冷链物流的核心目标。无线标签能记录下不同药品的温湿度，还能通过车载系统和无线信号实时记录药品运输的地理位置。但这些数据仅涉及药品运输、储存方面，缺乏全面性且存在可篡改风险。区块链技术可以有效记录下从药品原材料采购到生产、加工、分拣、包装、流通、储存等一系列物流活动的相关数据。最终，包括无线标签记录在内的所有数据都被储存在区块链中，区块链的不可篡改性能极大保证信息的真实有效，从而对冷链药品的整个生命周期进行有效监控。一旦发生问题，可根据溯源体系找出问题环节。
2. 开发去中心化的医药冷链物流系统
传统溯源体系采用的是中心化模式，由一个中心账本记录所有数据，并选定一个企业对这个账本进行维护。在这种模式下，当账本信息不利时，该企业可能会为了自身利益而篡改数据，进而导致溯源流程失效。区块链独有的去中心化和不可篡改性为溯源体系提供了一种新途径。它采用的分布式记账网络无需依赖中心节点进行管理，任一节点都是独立平等的个体，极大地提高了系统稳定性。此外，监管机构也可以参与到区块链的共享网络中来，能有效解决以往医药冷链配送只由物流企业自我监督，监管信息不公开，只在药监体系内运行的状况。这种去中心化的分布式结构不仅能加大相关部门的监管力度，也能减少供应链上牛鞭效应的影响。
3. 构建基于智能合约的虚拟交易网络
目前而言，医药企业对 GMP（生产质量管理规范书）的执行力度较小，很多企业缺乏自觉性，偷工减料、不达标现象依旧严峻。运用区块链技术，即将 GMP 证书的发放嵌入区块链溯源体系中，能有效改善这一现状。将人为监控转变为机器监控，一旦有企业不符合 GMP 的标准，区块链能立马识别出来，并自动吊销证书。与此同时，企业不诚信的记录也会保留在区块链中，面向全网络公开。管理者为了企业的长远发展也会注重质量管理规范，这有利于营造良好的交易环境。
4. 创建以“共识机制”为核心的信用体系
“共识机制”是区块链的灵魂，它保证了每一笔交易在所有记账节点上的一致性。对企业自身而言，“共识机制”能解决其融资问题。医药冷链物流领域中，大多是一些中小微物流企业，这些企业迫于信用劣势，常常面临融资难的问题。而区块链的可追溯性可起于产品源头，包括流通、加工、储存等各个环节，录入的信息不可篡改，随时可辩证真伪，这就保证了商品的唯一性。区块链技术将信息化的产品价值化、资产化。企业在进行信用贷款时，银行能实时查询货物的真实性并对产品进行估价，为企业贷款提供了保障。另一方面，在“共识机制”下，企业与企业之间也能快速建立起信任关系，有利于企业信用的积累，促进医药冷链物流过程中所有的节点企业共同发展。
四、 结语
区块链是一项新兴技术，尚处于起步阶段。立足当下，该技术主要应用于银行金融领域，在医药冷链物流方面涉及较少，因此将面临众多的挑战和问题。但区块链发展的远大前景不容忽视，在冷链监控追溯方面，区块链的应用已经基本确定。基于区块链的医药追溯体系不仅能提高企业信誉，更为民众用药安全提供了保障。区块链技术作为未来产业发展的基础设施，给医药冷链物流转型升级带来重大契机，有望重塑该领域新模式。
[1]汪传雷，万一荻，秦琴，汪宁宁.基于区块链的供应链物流信息生态圈模型[J].情报理论与实践，2017，40（07）：115-121.
[2]马姗姗.医药冷链前景可期[J].中国物流与采购，2018（12）：29-31.
[3]医药冷链物流项目创新实践[J].中国物流与采购，2017（05）：58-63.
[4]本刊编辑部.聚焦医药冷链物流[J].物流技术与应用，2017，22（S1）：34.
[5]MELANIE SM. Blockchain: blueprint for a new economy[M].USA: O’Reilly, 2015, 39(8) : 54-59.
[6]王硕.区块链技术在金融领域的研究现状及创新趋势分析[J].上海金融，2016（2）：26-29.
[7]工信部.中国区块链技术和应用发展白皮书[M].2016.
[8]王思静.区块链技术在医药冷链物流领域的应用设计[J].价值工程,2019,38(05):76-78.