冷链物流追溯是指通过记录和标识,针对冷链产品在生产、加工、运输、仓储、流通加工及配送等过程中的历史、应用情况及所处位置信息进行追踪和溯源的过程。冷链物流追溯是一个复杂的问题,是产业数字化转型的典型实践,是涉及工业互联网、区块链、物联网、热能与动力工程等技术融合的多学科、多领域协同产业。
随着食品安全问题引起全社会的高度重视,我国相继发布冷链物流相关标准,部署冷链产品追溯平台,冷链物流组织能力显著增强。当前我国高品质市场供给需求快速增长,冷链物流也将迈入高质量发展的新阶段,以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局为冷链物流的发展开拓了新空间。然而,我国冷链物流仍然存在一些较为突出的问题,比如断链现象较严重,全链冷链成难题;采集数据不可信,信任机制难形成;数据公开不充分,有效利用待解决等。
以大数据、工业互联网、第五代移动通信(5G)、云计算等新技术为基座与冷链物流产业的加速融合发展,正在推动冷链物流摆脱传统的运行方式,逐步向智能化、科技化、自动化方向转型升级,无人车快递运输、智能分拣、无人仓储、智能识别等场景在冷链物流行业应用落地,双碳背景下绿色节能设施设备、技术工艺研发进一步推广应用,将强力推动冷链物流行业驶入高质量发展快车道。
基于工业互联网标识解析的冷链物流追溯总体架构(见图1),通过对冷链物流产品、设备及设施等对象进行编码标识,采用集成主动标识载体、时空定位等具有实时通信能力的采集设备进行关键环节温控数据的可信获取,借助标识解析与关联交互能力实现对象的正向可追踪和逆向可回溯,从而达到冷链全流程追溯的目标。
图1 基于标识解析的冷链物流追溯体系
在该冷链物流追溯体系中利用到的关键追溯技术包括:
一、标识解析技术:异构编码的映射转换和统一查询入口
标识解析技术包括编码技术和解析技术。编码技术是指能够唯一识别物料、机器、产品等物理资源和工序、软件、模型、数据等虚拟资源的身份符号,类似于“身份证”中的身份证号,标识编码通常存储在标识载体中,包括主动标识载体和被动标识载体;解析技术是指能够根据标识编码查询目标对象网络位置或者相关信息的系统,对物理对象和虚拟对象进行唯一性的逻辑定位和信息查询。
通过工业互联网标识解析,冷链物流各参与方可以通过标识快速访问冷链产品在不同环节、不同位置、不同系统中的相关信息和数据,实现跨企业、跨行业、跨地区、跨国家的冷链物流数据共享共用服务。
二、数据模型技术:多源异构数据的标准描述与融通互联
标识数据模型(Identification Data Model,IDM)是指对可识别数字对象现实世界特征的模拟和抽象,通过对数据进行系统梳理,形成反映对象之间的关联关系、组织形式和描述的数据模型,建立各类对象全生命周期的数字画像。
冷链物流标识对象在不同行业、不同领域的用途各异,在冷链数据采集过程中因设备不互联、通信协议不兼容等问题,造成各类对象的表达方式不同,数据的不匹配、不互认阻碍了数据流通和交互效率。通过构建冷链物流追溯标识数据模型,将冷链产品、温控设备等物理对象转化为可识别的数字化对象,借助数据共享组件,打通冷链产品生产方、冷链物流方、销售方之间产品全生命周期的异构数据,提高数据共享和交互效率。
三、主动标识载体技术:多类型终端的主动联网通信
主动标识载体是实现与智能终端双向通信的连接入口,基于识别与感知完成终端数据的采集,主动向标识解析服务节点或安全认证服务平台等发起连接,完成数据订阅、身份认证、数据直达等操作,实现数据安全和互联互通。相比较一维码、二维码等被动标识载体,主动标识载体能够实时联网、自动读取,满足低功耗和批量控制的需求,承载了必要的安全证书、算法和密钥,实现数据与标识的信任锚定,提升标识数据的安全可信。
利用主动标识载体可信认证能力,赋能温度记录仪等温控设备的唯一可信身份标识,实现冷链在途信息的实时采集和在线监控,保障冷链物流信息的安全可信、不可篡改。在冷藏车等冷链运输设备上试点先行,推动在冷链物流全行业推广应用,打造形成一体化的物流可信认证体系。
四、实时定位技术:在途车辆的实时定位和跟踪
实时定位系统(Real Time Location Systems, RTLS)是在一个指定的空间内,通过采集目标物体的相关信息按照约定的协议与后台或服务器进行信息交换或通信,并采用AOA、TOA、TDOA、RSSI等算法实现对目标物体的智能化识别、定位、跟踪和管理的一种无线实时定位技术。室外定位主要利用一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统,在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。室内定位主要包括红外线
定位、超声波定位、蓝牙定位以及UWB定位等,其中UWB属于超宽带定位技术,具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度。
五、区块链技术:追溯信息的可信认证
区块链(Block chain)是一种由多方共同维护,使用密码学保障传输和防伪安全,能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术,也成为分布式账本技术(Distributed Ledger Technology)。凭借其独有的信任建立机制,正在改变诸多行业的应用场景和运行规则,成为数字经济发展和行业数字化转型的关键技术。其中星火链网是国家级区块链网基础设施,采用“主链+子链”的链群架构,主链由超级节点构成(其中部署在海外的超级节点称为国际超级节点),负责链群节点管理、公共数据调度和数资产锚定;子链包括骨干节点和业务节点,不同业务场景独立设计,可实现数据安全隔离、业务活动可信运行。
区块链技术能够为冷链所有参与方提供共同维护的分布式账本,将冷链产品从生产加工、冷链运输、冷库储存、冷链配送等关键环节中的所有信息以数据的形式记录在区块链中,所有参与方都可以参与到数据的存储和维护,通过区块链的智能合约和共识机制,建立区块链可信存证服务,保证信息的不被篡改和不可伪造,形成可信实时的监管约束风险,构建冷链全链条追溯信息可信生态体系。
赛宁观点认为,以这些关键技术为支撑的冷链物流追溯体系落地与应用,对于推动我国冷链物流追溯实现数字化、智能化,进一步推进冷链物流的高质量发展有着极其重要的作用。在冷链物流追溯体系的构建和未来发展过程中,仍然需要聚焦和突破其中的关键问题,才能真正实现冷链物流追溯体系的高质量建设。
1.冷链物流追溯实施需要所有参与冷链物流活动的节点共同建设,形成统一的基础体系。企业节点完成冷链追溯对象标识后直接与标识解析体系基础设施对接,并在二级节点、国家顶级节点共同参与下,形成统一管理、互联互通、高效互联的网络基础设施。
2.强化数据融通互信,开展关键标准研制,促进行业规范有序发展。当前我国冷链物流各环节的数据分散于监管部门或物流企业内部,跨区域监管面临困境,因此要加快推动海关、市场监管、交通运输等跨部门协同监管和数据融合,依托全国进口冷链食品追溯监管平台,逐步将内贸冷链食品流通纳入追溯管理范围,实现多层次、多系统、跨区域冷链物流追溯闭环。加强冷链基础通用标准和冷链基础设施、技术装备、作业流程、信息追溯等重点环节以及冷链物流绿色化、智慧化等重点领域标准制修订,加快填补标准空白。加快推进建立冷链物流数据标准体系,建立行业统一的冷链物流数据词典,规范冷链物流追溯数据名称、数据字典和数据类型的定义和使用;建立冷链物流数据采集、清洗、处理、管理、计算的标准,推进冷链物流数据规范建设,以提高各主体冷链物流数据建设的效率、质量和成本控制能力;建立冷链物流数据使用规范,明确各主体的使用权限、范围和方法,以确保数据使用的安全和合法。
3.开展面向产业层的应用与实施,探索个性化、多样化的应用场景,创新商业模式。冷链物流全链条的追溯参与方应根据各自角色开展追溯体系实施工作,为冷链物流不同行业提供融合高效的追溯服务,实现全国范围内追溯体系的互联互通。在开展追溯体系建设的同时,可通过各类算法模型对追溯数据进行智能化分析和监测,以积极响应政府、企业、消费者等不同用户的差异化应用需求,支撑高效灵活的应用创新,推动形成冷链物流追溯产业形态和商业创新模式。
4.积极参与国际交流合作,提升我国冷链追溯的国际竞争力。积极参与冷链物流国际化标准活动,推动国内国际标准接轨,有效推进全球一体化的发展进程。积极参与现有国际组织的管理,参与冷链物流追溯国际标准研制,成立产品追溯领域国际专项工作组,重点开展标准制定、技术研发、应用推广等工作,把握产品追溯国际标准话语权;建立冷链产品追溯跨国示范应用,获取已有技术合作的国际组织支持,提升追溯系统的互通性,助力工业互联网转型升级,带动一带一路经济发展,推动经济全球化进程。
《赛宁创新(成都)》