鄭瓊?cè)A
(浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江寧波 315211)
乳制品營(yíng)養(yǎng)豐富的同時(shí)鮮活易腐,易產(chǎn)生質(zhì)量問題,乳制品供應(yīng)鏈包括養(yǎng)殖、鮮奶供應(yīng)、生產(chǎn)、加工、配送、物流、分銷、零售等多個(gè)環(huán)節(jié),涉及的成員眾多、信息來源廣泛復(fù)雜,質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)因素較多。在供應(yīng)和產(chǎn)出環(huán)節(jié),奶牛品種、養(yǎng)殖環(huán)境、養(yǎng)殖方式、飼養(yǎng)規(guī)范、擠奶設(shè)備和消毒規(guī)范等對(duì)原奶的質(zhì)量具有極大影響。在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié),機(jī)器設(shè)備性能、人員操作規(guī)范、生產(chǎn)管理等影響著乳制品成品質(zhì)量;在倉(cāng)儲(chǔ)和配送環(huán)節(jié),倉(cāng)儲(chǔ)配送的溫度、濕度、運(yùn)輸設(shè)備的性能、存儲(chǔ)條件和運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)等也會(huì)對(duì)乳品質(zhì)量安全產(chǎn)生很大的影響;在分銷和銷售環(huán)節(jié),銷售環(huán)境、人員素質(zhì)、消費(fèi)者的消費(fèi)習(xí)慣則對(duì)乳制品供應(yīng)鏈末端的質(zhì)量產(chǎn)生影響。乳制品供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的信息追溯和安全監(jiān)控都對(duì)乳品的質(zhì)量安全至關(guān)重要。因此,供應(yīng)鏈的全部節(jié)點(diǎn)都需要信息實(shí)時(shí)共享、實(shí)時(shí)追溯、實(shí)時(shí)監(jiān)管。
隨著生活水平的提高,消費(fèi)者對(duì)健康綠色的商品日漸推崇。乳制品具有豐富的營(yíng)養(yǎng),近年來消費(fèi)量得到極大的增長(zhǎng)。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2021年全國(guó)乳制品產(chǎn)量為3 031.7萬t,同比增長(zhǎng)9.4%,預(yù)計(jì)2022年我國(guó)乳制品企業(yè)數(shù)量將達(dá)599家。為推動(dòng)我國(guó)牛奶行業(yè)的快速平穩(wěn)發(fā)展,完善我國(guó)牛奶產(chǎn)業(yè)鏈,國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)牛奶質(zhì)量的監(jiān)督管理。近年來,我國(guó)乳制品人均消費(fèi)量有了很大的提升,但與世界平均水平還有一些差距,隨著乳制品消費(fèi)意識(shí)的崛起,乳制品市場(chǎng)發(fā)展空間大,預(yù)計(jì)2022年將進(jìn)一步增長(zhǎng)至7 107億元。
近年來,人均GDP不斷提高和消費(fèi)升級(jí)的環(huán)境下,消費(fèi)者越來越關(guān)注乳制品的品牌和質(zhì)量安全。但2008年以來出現(xiàn)的乳制品安全事件,導(dǎo)致消費(fèi)者對(duì)國(guó)內(nèi)乳制品的購(gòu)買信心受到影響,政府監(jiān)管部門、行業(yè)相關(guān)部門、乳制品企業(yè)也加大了對(duì)乳制品質(zhì)量安全的監(jiān)督和控制。
基于乳制品的巨大需求和多次出現(xiàn)的乳品質(zhì)量安全問題的矛盾,消費(fèi)者對(duì)國(guó)產(chǎn)乳制品缺乏信心,進(jìn)口乳制品受到國(guó)內(nèi)消費(fèi)者的追捧。國(guó)內(nèi)乳制品生產(chǎn)商面臨著市場(chǎng)巨大和消費(fèi)者消費(fèi)信心不足的矛盾,成為乳制品質(zhì)量安全的乳品企業(yè)急需解決的首要和關(guān)鍵問題。對(duì)乳制品供應(yīng)鏈進(jìn)行溯源和全程安全監(jiān)測(cè),將供應(yīng)鏈的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息特別是影響質(zhì)量安全的關(guān)鍵信息進(jìn)行追溯和信息公開、共享,可使供應(yīng)鏈的參與者和消費(fèi)者查詢和監(jiān)督原奶供應(yīng)、生產(chǎn)加工、物流配送、分銷銷售以及消費(fèi)過程中的詳細(xì)信息,強(qiáng)化消費(fèi)者對(duì)國(guó)內(nèi)乳制品消費(fèi)的信心。
乳制品供應(yīng)鏈圍繞核心生產(chǎn)企業(yè)的上下游進(jìn)行,從產(chǎn)出源頭到消費(fèi)終端,包括了奶牛養(yǎng)殖、原奶供應(yīng)、乳制品生產(chǎn)加工、包裝儲(chǔ)存、銷售和消費(fèi)等環(huán)節(jié),是一個(gè)涉及面廣、影響因素眾多的鏈條[1]。乳品供應(yīng)鏈中影響質(zhì)量安全的因素見圖1。由于影響乳制品質(zhì)量安全的因素廣泛,供應(yīng)鏈參與節(jié)點(diǎn)多且乳品具有易腐的特點(diǎn),要實(shí)現(xiàn)對(duì)乳制品的安全監(jiān)測(cè),需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從奶牛養(yǎng)殖到消費(fèi)終端的全過程信息[2]。在供應(yīng)鏈過程中實(shí)時(shí)監(jiān)管,如發(fā)生乳品質(zhì)量安全事件,即可通過信息溯源及時(shí)準(zhǔn)確找到相應(yīng)環(huán)節(jié),采取及時(shí)有效的方法處理問題,明確責(zé)任主體,采取召回等處理方式控制事態(tài)擴(kuò)展。因此,對(duì)乳制品供應(yīng)鏈的溯源和質(zhì)量安全的監(jiān)測(cè)是目前管理乳制品質(zhì)量安全問題的有效方法之一。
圖1 乳品供應(yīng)鏈中影響質(zhì)量安全的因素
在原料乳供應(yīng)環(huán)節(jié),影響乳品質(zhì)量和安全的因素包括奶牛品種、飼養(yǎng)條件、擠乳環(huán)節(jié)的設(shè)備和衛(wèi)生條件、原料儲(chǔ)存輸送以及人為操作的風(fēng)險(xiǎn)。在乳制品加工環(huán)節(jié),影響乳品質(zhì)量和安全的因素包括加工工藝、消毒清洗規(guī)范、生產(chǎn)設(shè)備、加工環(huán)境條件和生產(chǎn)加工監(jiān)測(cè)的技術(shù)等。在運(yùn)輸存儲(chǔ)環(huán)節(jié),運(yùn)奶車的管理、運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)、存儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)、溫度、濕度以及殘次品處理的程序和制度都會(huì)影響乳品質(zhì)量。在銷售環(huán)節(jié),乳品的保質(zhì)期、銷售環(huán)境衛(wèi)生、銷售人員的操作規(guī)范等會(huì)影響乳品質(zhì)量安全。在消費(fèi)環(huán)節(jié),消費(fèi)者的飲奶習(xí)慣、乳品是否在保質(zhì)期內(nèi)、消費(fèi)者的消費(fèi)安全意識(shí)、乳品儲(chǔ)存方法等影響著乳品供應(yīng)鏈最后一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全[3]。
目前,乳品供應(yīng)鏈多通過物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)來實(shí)現(xiàn)乳品的信息追溯、位置跟蹤和監(jiān)督流通過程。在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)乳品的追溯和安全監(jiān)督,但I(xiàn)oT技術(shù)存在一些技術(shù)上的劣勢(shì),如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量不足、數(shù)據(jù)傳輸效率低、中心化系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性低和多主體信息共享難實(shí)現(xiàn)等問題[4]。
5G賦能物聯(lián)網(wǎng)能有效解決物聯(lián)網(wǎng)在供應(yīng)鏈追溯和監(jiān)管上的不足,5G技術(shù)是通信領(lǐng)域的一場(chǎng)革命,也是供應(yīng)鏈改革的重要機(jī)遇。5G具備數(shù)據(jù)傳輸速率高、系統(tǒng)容量大、數(shù)據(jù)延遲少和容納大規(guī)模設(shè)備接入的特點(diǎn),為乳品供應(yīng)鏈大量傳感數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸提供了技術(shù)支持。因此,將5G技術(shù)應(yīng)用于IoT系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)信息的高效實(shí)時(shí)傳輸,容納供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)接入和大量數(shù)據(jù)和信息的傳輸、存儲(chǔ)。
區(qū)塊鏈技術(shù)的奠基者是一位化名為“中本聰”的學(xué)者,2008年,他發(fā)表的論文《比特幣:一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電子現(xiàn)金系統(tǒng)》闡述了區(qū)塊鏈的核心技術(shù),論文中詳細(xì)描述了如何創(chuàng)建一套去中心化的電子交易體系,且這種體系不需要?jiǎng)?chuàng)建在交易雙方相互信任的基礎(chǔ)上。
乳制品供應(yīng)鏈的追溯和監(jiān)管要求供應(yīng)鏈各成員間信息公開,各節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵信息可追溯,信息上傳后就不能更改。區(qū)塊鏈的核心技術(shù)是分布式賬本、智能合約、加密和時(shí)間戳等,這些技術(shù)使區(qū)塊鏈具有去中心化、可追溯、防篡改等特點(diǎn),這與乳制品供應(yīng)鏈的需求基本契合[5]。區(qū)塊鏈應(yīng)用于乳制品供應(yīng)鏈,可實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)信息的實(shí)時(shí)自動(dòng)更新,供應(yīng)鏈成員的信息完全公開透明,在溯源和安全監(jiān)測(cè)方面的效率較高,降低了管理成本,幫助建立一個(gè)安全性高、信任度高、信息共享和對(duì)稱、信息防泄露的供應(yīng)鏈體系。
區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化、防篡改、去信任、可追溯、公開透明和安全性高等特點(diǎn),整合了密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的相關(guān)技術(shù),有利于成員間形成安全、透明、共享的信任體系。乳制品供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)不能修改任何已上傳的信息,從而保障了乳制品信息溯源的真實(shí)性,為安全監(jiān)測(cè)乳制品供應(yīng)鏈提供了保障[6]。
去中心化的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)體系可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生鮮乳供應(yīng)環(huán)節(jié)的信息,如奶牛品種、飼料藥物殘留情況、動(dòng)物防疫信息、飼養(yǎng)區(qū)環(huán)境衛(wèi)生狀況和擠乳消毒情況等信息,有助于建立牢固的質(zhì)量安全追溯網(wǎng)絡(luò)和安全監(jiān)測(cè)機(jī)制,從源頭上對(duì)乳制品的質(zhì)量安全進(jìn)行監(jiān)管。大大提升了乳制品供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)信息的公開度和透明度,使得安全監(jiān)管效率得到極大的提升。因?yàn)樾畔⒌膶?shí)時(shí)共享和可追溯,供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)為提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性發(fā)展,必然會(huì)對(duì)管理規(guī)范進(jìn)行完善,促進(jìn)了乳品產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)化升級(jí)。
區(qū)塊鏈的公私鑰技術(shù)有利于乳制品加工企業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生鮮奶供應(yīng)的質(zhì)量信息,實(shí)現(xiàn)信息的公開透明,從源頭上保證原奶質(zhì)量安全。乳制品生產(chǎn)企業(yè)和鮮奶供應(yīng)商獨(dú)立擁有專用私鑰和私鑰密碼,區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制中的工作量證明機(jī)制對(duì)修改數(shù)據(jù)信息具有嚴(yán)格的要求,即通過共享的公鑰如需修改信息,需要計(jì)算全網(wǎng)51%節(jié)點(diǎn)的私鑰,因此篡改信息很難實(shí)現(xiàn)。對(duì)于乳制品生產(chǎn)企業(yè)來說,公鑰用于查詢與生鮮乳質(zhì)量相關(guān)的供應(yīng)信息,私鑰用于將生產(chǎn)加工過程中的設(shè)備型號(hào)、操作流程、操作人員和操作規(guī)范等信息以文字、圖片、視頻等方式上傳至區(qū)塊鏈。公鑰和私鑰的應(yīng)用,能實(shí)時(shí)監(jiān)督奶源的質(zhì)量,督促生產(chǎn)加工企業(yè)加強(qiáng)生產(chǎn)加工管理規(guī)范,加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的衛(wèi)生、消毒殺菌工作,加強(qiáng)人員管理和工作環(huán)境管理,通過生產(chǎn)加工企業(yè)各環(huán)節(jié)的控制,保障乳制品質(zhì)量安全。
在乳品運(yùn)輸環(huán)節(jié),數(shù)字簽名技術(shù)能有效確保運(yùn)輸與儲(chǔ)存環(huán)節(jié)的銜接。物流運(yùn)輸中的車輛根據(jù)區(qū)塊鏈的要求需要做數(shù)字簽名并儲(chǔ)存到公有鏈上,包括車輛的各種信息如車輛型號(hào)、車牌號(hào)碼、車內(nèi)溫度濕度和運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品信息等。在儲(chǔ)存到公有鏈的同時(shí),以私有鏈的形式將數(shù)字簽名信息發(fā)送到對(duì)應(yīng)的下一個(gè)環(huán)節(jié)即倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)。倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)收到數(shù)字簽名后,可以迅速回應(yīng),將空余的倉(cāng)位信息形成代碼發(fā)回至物流運(yùn)輸企業(yè)。通過數(shù)字簽名技術(shù)建立的物流信息共享平臺(tái),能有效實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)之間的信息共享、網(wǎng)絡(luò)互信、迅速響應(yīng),運(yùn)輸商和倉(cāng)儲(chǔ)商可有效匹配貨源、車源、倉(cāng)位,倉(cāng)儲(chǔ)商、分銷商、零售商可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)送貨,減少分銷商和零售商的庫(kù)存空間、降低庫(kù)存成本。
業(yè)務(wù)層各節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息,如養(yǎng)殖商、生產(chǎn)商、運(yùn)輸商、配送商、分銷商、零售商和消費(fèi)者的信息通過超高傳輸速率、超低延遲的5G網(wǎng)絡(luò),分別傳輸給物聯(lián)網(wǎng)層的各對(duì)應(yīng)的供應(yīng)鏈成員,這個(gè)層次通過5G、IoT、射頻技術(shù)(Radio Frequency Identification,RFID)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等的技術(shù)支持,詳細(xì)記錄和分析各供應(yīng)鏈成員的信息。聯(lián)盟鏈層主要提供防篡改、可共享、可追溯的供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)信息。對(duì)擁有公鑰和私鑰的乳制品供應(yīng)鏈各參與主體來說,區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)信息是公開透明的,安全監(jiān)管部門也可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源和監(jiān)管。同時(shí),數(shù)字簽名技術(shù)能有效保障企業(yè)的信息不泄露,保護(hù)供應(yīng)鏈參與企業(yè)的利益。5G-IoT和區(qū)塊鏈的乳品安全監(jiān)測(cè)模型見圖2。
圖2 5G-IoT和區(qū)塊鏈的乳品安全監(jiān)測(cè)模型
消費(fèi)者在進(jìn)行乳品消費(fèi)時(shí),利用手機(jī)或電腦客戶端,憑借溯源碼或電子標(biāo)簽等訪問查詢?nèi)槠返酿B(yǎng)殖環(huán)境、質(zhì)檢信息、包裝材料、添加劑成分和運(yùn)輸過程等信息,如果發(fā)現(xiàn)信息異常,可向質(zhì)量監(jiān)管部門投訴。乳品安全監(jiān)管部門在區(qū)塊鏈中擁有最高訪問權(quán)限,可通過私鑰接入乳制品溯源區(qū)塊鏈,在日常監(jiān)測(cè)中,可以抽檢相關(guān)信息,也可以自動(dòng)監(jiān)控各節(jié)點(diǎn)與質(zhì)量安全相關(guān)的關(guān)鍵信息。如發(fā)生乳制品質(zhì)量安全問題,可迅速溯源問題發(fā)生的環(huán)節(jié),遏制事態(tài)發(fā)展,并迅速對(duì)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行查辦和問責(zé)、處理。
基于5G-IoT和區(qū)塊鏈技術(shù)的乳制品安全監(jiān)測(cè)可以有效解決傳統(tǒng)乳制品供應(yīng)鏈溯源和安全監(jiān)測(cè)中的問題。5G網(wǎng)絡(luò)高速率、低延遲、接入廣的特點(diǎn)有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)與精準(zhǔn)傳輸。IoT系統(tǒng)中的智能傳感器有利于迅速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的信息。以區(qū)塊鏈技術(shù)為基礎(chǔ)建立的安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)為信息的不可篡改和可控性提供了保障。
供應(yīng)鏈的安全監(jiān)測(cè)始于養(yǎng)殖環(huán)節(jié),奶牛的養(yǎng)殖情況、防疫措施等信息通過電子標(biāo)簽或溯源碼等技術(shù)進(jìn)行電子存檔,供應(yīng)鏈的其他參與者也會(huì)將涉及質(zhì)量安全的其他關(guān)鍵信息打包存儲(chǔ)到云端,作為溯源和監(jiān)測(cè)的原始依據(jù)。為了防止篡改,各節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵信息會(huì)被提取并上傳至區(qū)塊鏈,加蓋時(shí)間戳。通過5G、IoT、全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)等技術(shù),各環(huán)節(jié)的狀態(tài)信息將以文字、圖像的形式上鏈,對(duì)應(yīng)相應(yīng)的溯源碼、電子標(biāo)簽、耳標(biāo)等身份標(biāo)識(shí),這樣就能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn),發(fā)生質(zhì)量問題時(shí)能迅速找到問題節(jié)點(diǎn),并精準(zhǔn)召回及處理。
乳制品供應(yīng)鏈安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)可實(shí)時(shí)監(jiān)控供應(yīng)鏈的質(zhì)量和安全信息,并及時(shí)處理。在對(duì)乳制品生產(chǎn)流程即鮮奶來源、原奶質(zhì)量、生產(chǎn)和加工信息的追溯中,通過實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸和儲(chǔ)存信息,達(dá)到對(duì)乳制品供應(yīng)鏈實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的,并上傳至區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈中的記錄信息將作為對(duì)供應(yīng)鏈產(chǎn)品和運(yùn)行過程進(jìn)行質(zhì)量安全監(jiān)控的依據(jù)。
如發(fā)現(xiàn)乳制品供應(yīng)鏈某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,如飼料農(nóng)藥殘留異常、運(yùn)輸車輛溫度過高等,系統(tǒng)啟動(dòng)預(yù)警程序自動(dòng)發(fā)出警報(bào),并根據(jù)設(shè)定的程序?qū)Ξ惓栴}采取恰當(dāng)?shù)木o急措施。實(shí)時(shí)全面監(jiān)控供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù),從鮮奶產(chǎn)出到乳品生產(chǎn)加工環(huán)節(jié),從運(yùn)輸、儲(chǔ)存、配送到分銷、銷售環(huán)節(jié)。當(dāng)存在質(zhì)量安全的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警時(shí),通過區(qū)塊鏈就可以追溯查找相關(guān)的信息并及時(shí)處理。在消費(fèi)環(huán)節(jié),消費(fèi)者能夠通過手機(jī)或電腦終端查詢?nèi)橹破饭?yīng)鏈的相關(guān)質(zhì)量和安全信息,這些信息在區(qū)塊鏈中以文字、圖像、視頻等方式呈現(xiàn),便于消費(fèi)者快速查詢和了解,增強(qiáng)消費(fèi)者的消費(fèi)信心,避免消費(fèi)過程中出現(xiàn)的乳品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)。
將5G-IoT應(yīng)用于乳制品供應(yīng)鏈中,可實(shí)時(shí)監(jiān)督追蹤乳品從源頭的飼養(yǎng)到消費(fèi)終端全過程的信息,并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè),通過算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和應(yīng)急處理。也可以打通供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)的信息壁壘,實(shí)現(xiàn)快速高效的數(shù)據(jù)分析和流程對(duì)接。區(qū)塊鏈技術(shù)通過智能合約、安全與鏈碼服務(wù)等核心技術(shù),使供應(yīng)鏈全鏈路實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)互信、信息共享和防篡改。基于5G-IoT和區(qū)塊鏈的乳制品溯源和安全監(jiān)測(cè)平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)對(duì)乳品供應(yīng)鏈全節(jié)點(diǎn)的追溯和安全監(jiān)管,方便質(zhì)量供應(yīng)鏈各節(jié)點(diǎn)參與主體、乳品質(zhì)量監(jiān)督部門、消費(fèi)者對(duì)乳制品流程中不合規(guī)的信息進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)乳制品質(zhì)量安全起到保障作用。