河北省標準化研究院 王少然 王海陶

隨著人們生活水平的提高，人們的食品消費結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大改善，從單一的溫飽型食品消費逐漸向多元化、營養(yǎng)型食品消費轉(zhuǎn)化。水產(chǎn)品以其高蛋白、低脂肪、高營養(yǎng)的特點備受人們青睞，但在市場經(jīng)濟激烈競爭下，一些水產(chǎn)品經(jīng)營者為獲取額外利潤，試圖經(jīng)營假冒偽劣或是存在安全問題的水產(chǎn)品，嚴重擾亂了水產(chǎn)品市場，損害了消費者權(quán)益。如何實現(xiàn)水產(chǎn)品“從源頭到餐桌”整個過程的跟蹤與追溯是當下解決水產(chǎn)品安全問題的關鍵。

食品安全追溯是管理和控制食品安全問題的有效手段，但由于目前食品追溯過程往往存在編碼標識不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)庫不兼容及數(shù)據(jù)共享性、安全性低等問題，導致難以達到實際要求的追溯效果。針對水產(chǎn)品安全問題，應用合適的追溯技術(shù)，開展水產(chǎn)品追溯研究迫在眉睫。

水產(chǎn)品追溯

水產(chǎn)品從水產(chǎn)育苗開始，經(jīng)飼養(yǎng)、養(yǎng)成捕撈、屠宰加工、中間存儲、物流配送、批發(fā)零售等，直到終端消費者購買水產(chǎn)品，整個過程需從原材料供應商經(jīng)養(yǎng)殖基地、加工企業(yè)、倉儲中心、配送中心及批發(fā)市場或超市，最終到達消費者手中，水產(chǎn)品流通過程，如圖1所示。水產(chǎn)品流通過程需要在一定的溫濕度條件下，經(jīng)生產(chǎn)商、承運商、批發(fā)商、零售商、消費者等參與方，對各環(huán)節(jié)進行有效標識，利用自動識別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)實現(xiàn)信息的存儲與傳遞。

圖1 水產(chǎn)品流通過程

水產(chǎn)品追溯是指消費者一旦遇到問題水產(chǎn)品，通過水產(chǎn)品的編碼標識，回溯水產(chǎn)品來歷、用途和位置等，實現(xiàn)從消費者層層追溯到水產(chǎn)品原料供應商，最終找到出現(xiàn)問題的具體環(huán)節(jié)，使消費者了解水產(chǎn)品整個流通過程，高效、及時召回同批次水產(chǎn)品，水產(chǎn)品追溯過程，如圖2所示。要實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯，就需要在水產(chǎn)品流通各環(huán)節(jié)實現(xiàn)無縫銜接，實現(xiàn)信息流與物流的統(tǒng)一，由此可見，標識是實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯的基礎支撐，而準確的信息采集與傳輸且保證全流程的透明化、公開化是整個過程的關鍵。

圖2 水產(chǎn)品追溯

“GS1+區(qū)塊鏈”技術(shù)

GS1系統(tǒng)全稱“全球統(tǒng)一編碼標識系統(tǒng)”，由國際物品編碼組織管理。GS1系統(tǒng)包括GS1編碼體系、數(shù)據(jù)載體體系和數(shù)據(jù)交換體系。GS1編碼體系可為流通領域中貿(mào)易項目（標識采用全球貿(mào)易項目代碼，簡稱GTIN）、物流單元（標識采用系列貨運包裝箱代碼，簡稱SSCC）、位置（標識采用參與方位置代碼，簡稱GLN）、資產(chǎn)（標識采用全球可回收資產(chǎn)標識，簡稱GRAI；全球單個資產(chǎn)標識，簡稱GIAI）、服務關系（全球服務關系代碼，簡稱GSRN）等提供唯一標識。數(shù)據(jù)載體承載編碼信息，用于實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)采集與電子數(shù)據(jù)交換。GS1系統(tǒng)具備的特點有：系統(tǒng)性、科學性、全球統(tǒng)一性、可擴展性。

狹義上講，區(qū)塊鏈是一種按照時間順序?qū)?shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并以密碼學方式保證的不可篡改和不可偽造的分布式賬本。廣義上講，區(qū)塊鏈技術(shù)是利用塊鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來驗證與存儲數(shù)據(jù)、利用分布式節(jié)點共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)、利用密碼學的方式保證數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全、利用由自動化腳本代碼組成的智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的分布式基礎架構(gòu)與計算范式。區(qū)塊鏈特點有：去中心化，公開透明，安全、不可篡改，信息加密和匿名性等。區(qū)塊鏈包括公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈，從數(shù)據(jù)安全與隱私、風險可控性、高效性方面出發(fā)，水產(chǎn)品供應鏈主要應用聯(lián)盟鏈。

“GS1+區(qū)塊鏈”技術(shù)是將GS1技術(shù)與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合進行實際應用，將其應用于水產(chǎn)品追溯，不僅可以將水產(chǎn)品流通過程涉及的貿(mào)易項目、物流單元、位置、資產(chǎn)、服務關系等進行GS1標準化、統(tǒng)一化編碼標識，同時，將水產(chǎn)品流通各環(huán)節(jié)相關參與方均加入?yún)^(qū)塊鏈，使得各環(huán)節(jié)交易信息共享，數(shù)據(jù)公開透明、不被篡改，消費者一旦發(fā)現(xiàn)問題水產(chǎn)品，即可通過層層追溯到問題源頭，從而真正實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯。

應用GS1實現(xiàn)水產(chǎn)品編碼標識

實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯的基礎在于數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)傳輸基礎在于編碼與標識，所以，要實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯，首先需對水產(chǎn)品及其相關的物流單元、服務關系、位置等進行編碼標識。下面從水產(chǎn)品流通過程的關鍵環(huán)節(jié)出發(fā)給出水產(chǎn)品流通過程的GS1編碼標識方案。

水產(chǎn)育苗飼養(yǎng)階段編碼及標識

要追溯到水產(chǎn)品源頭就需要從水產(chǎn)品育苗飼養(yǎng)環(huán)節(jié)開始編碼標識，此環(huán)節(jié)需要對育苗（GTIN）、相關農(nóng)資產(chǎn)品如飼料、藥物等（GTIN）、相關操作人員（GSRN）、生長位置（GLN）進行編碼標識。此環(huán)節(jié)以育苗標識為例，假設養(yǎng)殖戶A的廠商識別代碼為6901234，對該批育苗GTIN編碼為690123400002，并將批次代碼設為“0001”，生產(chǎn)方法為“03-養(yǎng)殖”，對該批魚苗編碼為（01）06901234000023（10）0001（7010）03，數(shù)據(jù)載體可選用一維碼EAN-13、GS1-128或GS1 QR碼、GS1 DataMatrix碼等二維碼進行標識。在此采用GS1-128條碼符號進行標識，如圖3所示（見下頁）。

圖3 育苗飼養(yǎng)環(huán)節(jié)育苗GS1-128條碼標識

養(yǎng)成捕撈階段編碼及標識

養(yǎng)成捕撈階段需要對捕撈工具（GTIN）、捕撈的水產(chǎn)品（GTIN）、相關操作人員（GSRN）等進行編碼標識。此環(huán)節(jié)以捕撈成熟的該批水產(chǎn)品為例，成魚沿用育苗階段的GTIN，在此添加成魚的收貨日期標識（7007）200421。數(shù)據(jù)載體可選用一維碼EAN-13、GS1-128，或二維碼GS1 QR碼、GS1 DataMatrix碼等進行標識。在此條碼標識選用GS1-128，如圖4所示。

圖4 養(yǎng)成捕撈階段成魚GS1-128條碼標識

屠宰加工階段編碼及標識

屠宰加工環(huán)節(jié)需要對相關操作人員（GSRN）、加工配料（GTIN）及成品（GTIN）進行標識。此環(huán)節(jié)以水產(chǎn)品加工后的成品（如魚罐頭）為例，進行編碼標識，加工成品GTIN編碼為6901234000030，有效期為2022年11月4日，生產(chǎn)批號為ABC123，編 碼 為（01）06901234000030（17）221104（10）ABC123，數(shù)據(jù)載體選用一維碼EAN-13、GS1-128，或二維碼GS1 QR碼、GS1 DataMatrix碼進行標識。在此采用GS1 QR碼進行標識，如圖5所示。

圖5 加工成品GS1 QR條碼標識

存儲階段編碼及標識

對包裝盒/箱或托盤（包裝盒/箱作為貿(mào)易項目時用GTIN；包裝盒/箱或托盤作為物流單元時用SSCC）、倉庫（GLN）、貨位（GLN）進行編碼標識。在此以作為貿(mào)易項目的放置多個包裝箱/盒的托盤為例進行編碼，包裝指示符選用“2”，GTIN-14編碼為“26901234000034”，效期為“2022年11月4日”，批次為“ABE123”，數(shù)據(jù)載體可選用一維碼ITF-14、GS1-128或二維碼GS1 QR碼，在此選用GS1-128碼，如圖6所示。

圖6 放置多個包裝箱/盒的托盤GS1-128條碼標識

物流配送環(huán)節(jié)編碼及標識

在水產(chǎn)品物流配送階段，需對包裝箱/托盤（SSCC）、車輛（GIAI）、參與運輸人員（GSRN）、運輸過程添加劑（GTIN）等進行標識。

系列代碼為“000000001”的加工成品組成的包裝箱/盒SSCC編碼為69012340000000016，所含貿(mào)易項目的GTIN為“06901234000030”，包裝日期為2020年6月6日，貿(mào)易項目數(shù)量為100。數(shù)據(jù)載體可選用一維碼GS1-128或二維碼GS1QR碼、GS1 DataMatrix碼，在此采用GS1 DataMatrix進行條碼標識，如圖7所示。

圖7 加工成品組成的包裝箱/盒GS1 DataMatrix條碼標識

批發(fā)零售環(huán)節(jié)編碼及標識

對零售商倉庫（GLN）、消費者（GSRN）、售貨員（GSRN）進行編碼標識。以該批成品運送到零售商B的倉庫中，對倉庫編碼標識為例，采用物理位置編碼為（414）6901236000021，數(shù)據(jù)載體選用一維碼GS1-128，或二維碼GS1 QR碼、GS1 DataMatrix碼，在此選用GS1-128碼進行標識，如圖8所示。

圖8 零售商倉庫GS1-128條碼標識

另外，若為較高價值的水產(chǎn)品，可根據(jù)實際需要，并在考慮成本因素前提下，為每個水產(chǎn)品或加工制品、相關位置、資產(chǎn)等粘貼RFID標簽，此時分別采用對應的編碼方案進行編碼。對水產(chǎn)品物流各環(huán)節(jié)編碼標識需求整理，見表1。

表1 水產(chǎn)品流通各環(huán)節(jié)編碼標識需求

將區(qū)塊鏈應用于水產(chǎn)品流通過程

區(qū)塊鏈層級包括數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡層、共識層、激勵層、智能合約層和應用層。數(shù)據(jù)層基于數(shù)字簽名、哈希函數(shù)、加密技術(shù)等算法與技術(shù)，實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)存儲，并保證水產(chǎn)品流通過程參與方賬戶注冊與安全交易；網(wǎng)絡層利用數(shù)據(jù)驗證機制、點對點傳輸機制、分布式網(wǎng)絡機制實現(xiàn)新增“區(qū)塊”的驗證，并克服以往中心系統(tǒng)局限性；共識層利用共識機制建立水產(chǎn)品流通各方信任，確保交易的有效；激勵層主要用于公有鏈，實現(xiàn)激勵與懲罰，水產(chǎn)品流通應用聯(lián)盟鏈，故可不布局該層；智能合約層將水產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管制度、標準、協(xié)議等以智能合約的形式嵌入?yún)^(qū)塊鏈，嚴格限制上鏈，提高整體監(jiān)管、運作效率；應用層為水產(chǎn)品流通過程參與方提供相應的權(quán)限和接口，各方通過接口實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)交換與共享。區(qū)塊鏈應用于水產(chǎn)品流通過程各層級作用，如圖9所示（見下頁）。

圖9 區(qū)塊鏈應用于水產(chǎn)品流通過程各層級作用

將區(qū)塊鏈技術(shù)應用于水產(chǎn)品流通過程，所有參與方申請加入到區(qū)塊鏈后均被分配一個公鑰、一個私鑰，公鑰用于在區(qū)塊鏈上共享交易信息，使得區(qū)塊鏈上信息公開、透明，從根本上摒棄了“中心化”系統(tǒng)的局限性；私鑰用于隱私數(shù)據(jù)保護，使得各參與方都能放心、安全地在區(qū)塊鏈上進行交易。參與方在區(qū)塊鏈上發(fā)生的任何交易數(shù)據(jù)均會被標記上“時間戳”，且一經(jīng)發(fā)生便不可被篡改，區(qū)塊鏈為真正實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯提供平臺支持。

基于區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建的水產(chǎn)品供應鏈點對點網(wǎng)絡示意圖，如圖10所示。可看出，區(qū)塊鏈上私有信息加密保護，交易數(shù)據(jù)公開、透明，水產(chǎn)品流通過程任意方發(fā)生的任何交易信息都會被其他參與方獲得，實現(xiàn)了參與方信息共享。

圖10 基于區(qū)塊鏈的水產(chǎn)品供應鏈點對點網(wǎng)絡

“GS1+區(qū)塊鏈”實現(xiàn)水產(chǎn)品追溯

基于“GS1+區(qū)塊鏈”技術(shù)的水產(chǎn)品追溯過程：

第一步，應用GS1系統(tǒng)，對水產(chǎn)品流通過程涉及的貿(mào)易項目、物流單元、位置、資產(chǎn)、服務關系等進行標準化編碼標識，利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)與自動識別技術(shù)存儲并采集信息；

第二步，各參與方作為一個個“區(qū)塊”加入到區(qū)塊鏈中，在區(qū)塊鏈中達成一致、共享數(shù)據(jù)信息，同時保證私有信息不被泄露?！版湣鄙习l(fā)生的任何交易都會被蓋上“時間戳”保證信息不被篡改；

第三步，消費者一旦遇到假冒偽劣、涉及食品安全問題的水產(chǎn)品，可通過區(qū)塊鏈從問題水產(chǎn)品到相關供應商，層層追溯到水產(chǎn)品出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，及時、準確找到問題真正的源頭，使企業(yè)準確、快速召回問題產(chǎn)品批次，降低企業(yè)損失，充分保障消費者合法權(quán)益?；凇癎S1+區(qū)塊鏈”的水產(chǎn)品追溯模型，如圖11所示。

圖11 基于“GS1+區(qū)塊鏈”的水產(chǎn)品追溯模型

將“GS1+區(qū)塊鏈”應用于水產(chǎn)品流通過程，充分利用GS1系統(tǒng)提供的全球化、標準化的編碼方案、標識方法及區(qū)塊鏈“去中心化”、公開透明、防篡改的特性，使得水產(chǎn)品流通各環(huán)節(jié)不僅擁有全球統(tǒng)一的標準化編碼標識，而且保證了各參與方交易信息公開透明，監(jiān)管機構(gòu)公開監(jiān)督整個流通過程，使得假冒偽劣現(xiàn)象無處遁形?！癎S1+區(qū)塊鏈”技術(shù)的應用，在提高水產(chǎn)品流通效率的前提下，保障水產(chǎn)品安全流通，同時，當遇到問題水產(chǎn)品可通過水產(chǎn)品追溯，準確定位問題源頭，及時找回問題水產(chǎn)品，最大程度減少供應鏈損失，維護相關企業(yè)與消費者合法權(quán)益。