基于一物一碼的農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺技術(shù)研究

曾輝，蔣亮晶，李麗雪，嚴海明

（1.惠州市農(nóng)業(yè)信息中心，惠州516000；2.惠州市易道科技有限公司，惠州516000）

基于一物一碼的農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺技術(shù)研究

曾輝1，蔣亮晶1，李麗雪2，嚴海明1

（1.惠州市農(nóng)業(yè)信息中心，惠州516000；2.惠州市易道科技有限公司，惠州516000）

農(nóng)業(yè)發(fā)展要提質(zhì)增效，必須保障產(chǎn)品質(zhì)量安全，而建立農(nóng)產(chǎn)品安全追溯體系無疑是保證質(zhì)量安全的有力措施。一物一碼技術(shù)不僅可以實現(xiàn)產(chǎn)品溯源，而且能夠大大增加造假者的成本，有效地實現(xiàn)產(chǎn)品防偽。結(jié)合惠州市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的實際需求，建設(shè)基于一物一碼技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺。平臺具有生產(chǎn)監(jiān)管，預(yù)警信息發(fā)布，溯源碼綁定，統(tǒng)計分析等功能。平臺的推廣過程表明，消費者對可溯源產(chǎn)品的認可并進一步愿意支付額外價格是一個循序漸進的過程，政府監(jiān)管部門在初期的政策引導(dǎo)十分重要。應(yīng)用結(jié)果表明，該平臺能夠幫助政府部門及時了解農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全概況，幫助商家保護品牌安全，幫助消費者買到放心的農(nóng)產(chǎn)品。

農(nóng)產(chǎn)品安全追溯體系；一物一碼；品牌安全

0 引言

隨著人們?nèi)罕娚钏降奶嵘r(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題越來越引起社會的關(guān)注。消費健康安全的農(nóng)產(chǎn)品，是新時代下所有公民的基本權(quán)利和政府的重要職責[1-2]。相比農(nóng)業(yè)發(fā)達國家，我國農(nóng)業(yè)人口眾多，生產(chǎn)規(guī)?；蚚3]，這種小規(guī)模的生產(chǎn)很難有自覺保證質(zhì)量安全的動力[4]。農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全主要是由營養(yǎng)成分、農(nóng)藥殘留等不易通過觀察和消費識別的因素決定，這也導(dǎo)致了農(nóng)產(chǎn)品市場上嚴重的信息不對稱[5]。諸多因素使得我國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的現(xiàn)狀不容樂觀。一方面，生產(chǎn)環(huán)節(jié)化肥農(nóng)藥的殘留問題普遍存在；另一方面，加工環(huán)節(jié)的化學添加劑濫用現(xiàn)象也越來越嚴重[6]。面對傳統(tǒng)的檢測手段在應(yīng)對農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題時力不從心的困境，我們嘗試引入信息化手段，力求增強農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全信息的透明度，減少農(nóng)戶、廠商和消費者之間的信息不對稱[7]，從而激勵和促使生產(chǎn)企業(yè)提高質(zhì)量安全水平，提升消費者的信心?；谝陨峡紤]，我們構(gòu)建了以一物一碼技術(shù)為基礎(chǔ)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯平臺。本平臺旨在對農(nóng)產(chǎn)品的原產(chǎn)地、生產(chǎn)過程、加工環(huán)節(jié)等過程信息進行監(jiān)控和溯源，從源頭保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。與已有的很多側(cè)重農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全理論方面的研究不同，本研究的分析和數(shù)據(jù)都來源于已經(jīng)實際運行的平臺，能夠發(fā)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品溯源技術(shù)在實際應(yīng)用中存在的問題，為溯源技術(shù)更大范圍的推廣提供借鑒。

1 總體設(shè)計

1.1 建設(shè)目標

本平臺的最終目標是實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)基地到銷售市場的溯源管理。然而，對于一個旨在大規(guī)模應(yīng)用的平臺來說，在實際設(shè)計中需要認識以下兩點。第一，農(nóng)產(chǎn)品種類繁多，不同類型的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)過程差異很大，例如魚類養(yǎng)殖和果樹栽培的過程就明顯不同，因此，系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該著眼于關(guān)鍵信息和共性信息的覆蓋。第二，溯源信息的細化不可避免的增加產(chǎn)品的生產(chǎn)管理成本，并最終傳導(dǎo)到價格上。大量以往的研究表明我國消費者愿意為可追溯產(chǎn)品額外支付的價格都在一定程度內(nèi)[8-10]，因此要求系統(tǒng)的設(shè)計必須要在提升安全性和控制成本間做一個權(quán)衡。

基于以上思路，本平臺建設(shè)中的關(guān)鍵需求包括以下幾個部分。

（1）生產(chǎn)信息采集。平臺要求入駐企業(yè)錄入生產(chǎn)基地信息，監(jiān)管者可以對其進行抽查，而消費者也能看到生產(chǎn)基地的相應(yīng)圖片。在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，根據(jù)企業(yè)主營產(chǎn)品類型的不同，進行不同的流程管控，比如對于種植類企業(yè)需要記錄肥料使用記錄，對于養(yǎng)殖類企業(yè)需要有消毒、免疫、飼養(yǎng)等記錄。

（2）質(zhì)檢信息同步。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，平臺需要同步線下的產(chǎn)品檢驗報告和無公害農(nóng)產(chǎn)品、綠色食品和有機農(nóng)產(chǎn)品等關(guān)于產(chǎn)品質(zhì)量管理方面的認證證書。

（3）溯源碼管理。為了防止溯源二維碼被批量復(fù)制，本平臺采用一物一碼技術(shù)，將溯源信息和防偽信息分離。在溯源二維碼的管理上，采用“組織+企業(yè)”模式，組織為農(nóng)業(yè)行業(yè)協(xié)會、規(guī)模化農(nóng)業(yè)龍頭企業(yè)或平臺運營管理單位等，充分借助各個規(guī)模化組織在行業(yè)內(nèi)知識和信息上的優(yōu)勢，減少監(jiān)管部門的管理成本并降低企業(yè)入駐平臺的技術(shù)門檻。

1.2 功能模塊

為了實現(xiàn)前述目標，本農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺主要包含以下5個功能模塊：企業(yè)信息管理、安全生產(chǎn)管理、質(zhì)檢信息管理、預(yù)警與統(tǒng)計分析、溯源二維碼管理。各模塊的具體功能描述如下：

（1）企業(yè)信息管理。企業(yè)信息管理是整個農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺的基礎(chǔ)，通過對入駐企業(yè)的資質(zhì)進行審核，確保了整個平臺的“信用下限”。企業(yè)信息包括企業(yè)基本信息、生產(chǎn)基地信息兩部分。其中企業(yè)信息包括企業(yè)名稱、營業(yè)執(zhí)照等內(nèi)容，生產(chǎn)基地信息包括地塊編號、規(guī)模、所在地和農(nóng)戶名稱等內(nèi)容。為了便于對入駐企業(yè)資質(zhì)進行審核，企業(yè)信息管理模塊與政府的農(nóng)業(yè)企業(yè)信用平臺聯(lián)通。企業(yè)信息管理模塊還利用政府的地理信息系統(tǒng)（GIS）的接口，在地圖上展示入駐企業(yè)的位置。

（2）安全生產(chǎn)管理。安全生產(chǎn)管理主要用于農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)流程的管控，對于不同的農(nóng)產(chǎn)品類型，管控的內(nèi)容有所區(qū)別。對于種植類產(chǎn)品，安全生產(chǎn)管理包括用藥記錄、種植記錄等內(nèi)容。對于養(yǎng)殖類產(chǎn)品，則還包括疫苗接種、飼料施用、養(yǎng)殖周期等信息。

（3）質(zhì)檢信息管理。以往的研究表明消費者對經(jīng)政府認證的安全信息具有依賴性[7]，因此質(zhì)檢信息是確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，體現(xiàn)平臺權(quán)威性的關(guān)鍵。平臺要求每一個入駐產(chǎn)品需附有相關(guān)的質(zhì)檢報告，每一個批次錄入生產(chǎn)日期和產(chǎn)品有效期等內(nèi)容。為了確保企業(yè)錄入信息的真實性，平臺與政府的農(nóng)產(chǎn)品檢驗中心建立查詢接口。

（4）預(yù)警與統(tǒng)計分析。平臺預(yù)警信息包括：企業(yè)信用等級變動，產(chǎn)品認證到期，產(chǎn)品質(zhì)檢信息異常等。其中產(chǎn)品認證到期可以根據(jù)企業(yè)錄入的信息進行計算，企業(yè)信用等級變動消息來之與政府的農(nóng)業(yè)企業(yè)信用平臺的接口，產(chǎn)品質(zhì)檢信息異常消息來自區(qū)縣抽檢和農(nóng)產(chǎn)品檢驗中心的報表接口。這些預(yù)警信息將會同時匯報給監(jiān)管部門和對應(yīng)企業(yè)，可以有效地將產(chǎn)品安全隱患控制在生產(chǎn)階段。平臺的統(tǒng)計功能包括：各行政區(qū)劃內(nèi)的企業(yè)狀況，各種類型農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量等。

（5）溯源二維碼管理。平臺采用“組織+企業(yè)”模式，先將二維碼號段分配給各個規(guī)?；M織，再由組織將二維碼號段分配給提出申請的企業(yè)。企業(yè)獲得申請到的二維碼號段后，再將其與具體的產(chǎn)品和批次進行綁定。二維碼的綁定功能實現(xiàn)的二維碼印刷和產(chǎn)品生產(chǎn)相分離，一方面避免了因為產(chǎn)品產(chǎn)量無法準確控制而造成的二維碼浪費和潛在的被挪作他用的風險；另一方面解決了各個企業(yè)單獨印刷二維碼所帶來的成本過高的問題。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 一物一碼

傳統(tǒng)的基于二維碼的溯源技術(shù)，往往是一種產(chǎn)品或者一個批次采用一個二維碼[11-13]，這樣做方便包裝印刷，但是存在二維碼被批量復(fù)制的風險。為了防止二維碼被復(fù)制，該平臺采用了一物一碼技術(shù)，也就是每一個產(chǎn)品實例包裝上的二維碼都是唯一的。偽造者通過復(fù)制的方式生成的二維碼不具有唯一性，使用過程中會產(chǎn)生重復(fù)的認證記錄。這些重復(fù)的認證記錄一方面會提醒企業(yè)采取相應(yīng)的打假措施，另一方面提醒消費者對應(yīng)的產(chǎn)品存在偽造嫌疑。考慮到產(chǎn)品在展示過程中也可能被有意向的購買者重復(fù)掃碼，從而產(chǎn)生虛假的偽造“警報”，溯源標簽中還包含了一個由防偽涂層保護的暗碼，這個暗碼只有實際購買者才能刮開看到。

2.2 二維碼印刷和產(chǎn)品生產(chǎn)分離

在傳統(tǒng)的基于二維碼的溯源技術(shù)中，企業(yè)通過預(yù)估某一產(chǎn)品的產(chǎn)量來印刷相應(yīng)的二維碼。這一做法有以下幾個局限性：（1）農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的自然屬性決定了其產(chǎn)品產(chǎn)量具有一定的不確定性。當二維碼生產(chǎn)不足時會影響整個產(chǎn)銷鏈條的進度。當二維碼生產(chǎn)過剩時會造成浪費，剩余的二維碼還存在被盜用的管理風險。（2）二維碼的印刷成本過高。對于一種產(chǎn)品或某個產(chǎn)品批次而言，二維碼的印刷量往往有限，導(dǎo)致二維碼的單價成本偏高，而這部分成本最終又會轉(zhuǎn)嫁到消費者身上，影響產(chǎn)品的市場競爭力。本平臺中二維碼的綁定功能實現(xiàn)的二維碼印刷和產(chǎn)品生產(chǎn)相分離。由平臺或者由各個農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)一印刷二維碼，根據(jù)數(shù)學中的中心極限定理[14]，這一做法能夠大大減小各企業(yè)產(chǎn)量不確定性所帶來的二維碼不足或者浪費。此外統(tǒng)一印刷還可以減少二維碼的單個印刷成本，相比分散印刷（印刷總量小于1萬枚二維碼標簽）的情況，當印刷總量大于10萬枚時，單個印刷成本可以降低30%以上。

圖1 采用一物一碼技術(shù)的溯源標簽。對于每一個產(chǎn)品實例包裝，溯源碼都是唯一的，標簽右下方是由防偽涂層保護的“暗碼”，可有效防止偽造者仿冒標簽。

3 實現(xiàn)與應(yīng)用

為了提高惠州市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，提升農(nóng)業(yè)企業(yè)品牌價值，在市農(nóng)業(yè)局的指導(dǎo)下，本平臺從2015年開始在惠州市進行了試運行。

3.1 平臺典型業(yè)務(wù)流程

在本平臺中，一個農(nóng)產(chǎn)品的溯源功能實現(xiàn)過程如圖2所示：（1）農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)向平臺提交入駐申請；（2）入駐申請通過后，企業(yè)補充生產(chǎn)基地等信息，并填寫主營產(chǎn)品的產(chǎn)品信息及相關(guān)生產(chǎn)記錄；（3）在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，企業(yè)根據(jù)預(yù)估的產(chǎn)品產(chǎn)量向所屬組織申請溯源標簽；（4）企業(yè)將申請得到的標簽號段與某一產(chǎn)品批次進行綁定，并在線下粘貼溯源標簽于產(chǎn)品的外包裝。這樣，消費者就可以通過掃描如圖1所示的溯源標簽得到如圖3所示的產(chǎn)品相關(guān)信息。消費者能夠查詢到的信息包括產(chǎn)品產(chǎn)地、生產(chǎn)日期、質(zhì)量安全執(zhí)行標準、檢驗報告等，而購買該產(chǎn)品的消費者還能通過刮開防偽涂層中的“暗碼”來驗證溯源標簽本身是否被復(fù)制過。

3.1 平臺試運行概況

本平臺的應(yīng)用主體為農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)，受農(nóng)產(chǎn)品利潤低、企業(yè)從業(yè)人員文化程度不高以及平臺試運行初期影響力有限等因素影響，企業(yè)在平臺推廣初期參與熱情不高。因此，在平臺推廣過程中，我們采用如下三方面的舉措。一是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營主體的信息資源進行整合，如將農(nóng)產(chǎn)品的電子商務(wù)渠道植入溯源信息中，方便消費者在掃描查詢溯源信息的同時，了解線上銷售信息及近似品類的產(chǎn)品，同時在溯源信息中提供了最近距離的線下購買渠道，為消費者提供購買的便利。二是通過培訓提高農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的信息化水平?？紤]到農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)在信息化人才上相對缺乏[15-16]，對溯源系統(tǒng)的使用存在一定困難，農(nóng)業(yè)部門、協(xié)會組織通過科技下鄉(xiāng)、組織集中培訓以及網(wǎng)絡(luò)在線點對點培訓等方式，多方位提供技術(shù)支持，幫助農(nóng)業(yè)從業(yè)人員快速掌握溯源系統(tǒng)的使用。三是加大對溯源平臺的宣傳力度，提高消費者的認知度。農(nóng)業(yè)部門結(jié)合大中型農(nóng)產(chǎn)品展銷會如省市農(nóng)博會、科技下鄉(xiāng)活動等，采用產(chǎn)品實例展示的方式對溯源平臺進行宣傳。引入主流媒體對溯源平臺的應(yīng)用情況、效果進行持續(xù)報道，營造社會消費可溯源產(chǎn)品的良好氛圍，倒逼農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)規(guī)范化生產(chǎn)。

經(jīng)過一年多的推廣，可溯源農(nóng)產(chǎn)品在消費者當中認知度逐漸提高，消費者通過掃描產(chǎn)品外包裝上的二維碼可以知曉產(chǎn)地信息，生產(chǎn)記錄，檢測結(jié)果等信息，使消費更加放心[16]。越來越多的企業(yè)為了加強生產(chǎn)管理、提升品牌形象，主動要求加貼溯源標識。截止2017年6月本市有3個農(nóng)產(chǎn)品行業(yè)協(xié)會，63家企業(yè)的311種產(chǎn)品使用了溯源技術(shù)，總共使用的標簽量超過80萬個。

4 結(jié)語

本研究以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為背景，建設(shè)了基于一物一碼技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺，并在惠州市范圍內(nèi)得以試運行。平臺涵蓋了農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)監(jiān)管、農(nóng)產(chǎn)品來源追溯等功能。解決了溯源碼易偽造，溯源碼數(shù)量不易控制等技術(shù)難題。通過政策引導(dǎo)，本平臺逐漸被本地區(qū)各農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，尤其是龍頭企業(yè)所認可，部分具有溯源功能的農(nóng)產(chǎn)品已經(jīng)走向市場，有不錯的社會反響。然而，人們?nèi)罕妼r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的認識，農(nóng)業(yè)企業(yè)對本平臺的接受是一個長期的過程。部分企業(yè)在試運行過程中也反映了諸如系統(tǒng)操作較復(fù)雜，溯源標簽的粘貼工作量較大等問題，這些都要求平臺在下一步進行相應(yīng)的改進。

本研究從信息技術(shù)的角度給出了一種農(nóng)產(chǎn)品溯源方案，然而農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要政府、企業(yè)、社會共同的努力。

圖2 農(nóng)產(chǎn)品企業(yè)端使用流程

圖3 農(nóng)產(chǎn)品溯源信息示例消費者可以通過掃描外包裝上的二維碼獲取產(chǎn)品詳細信息

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曾輝（1982-），男，湖南衡陽人，博士，系統(tǒng)分析師，研究方向為信息安全、博弈論

蔣亮晶，湖南衡陽人，信息系統(tǒng)項目管理師，研究方向為農(nóng)業(yè)信息化

李麗雪（1987-），廣東陸豐人，本科，助理研究員，研究方向為農(nóng)業(yè)信息化

嚴海明（1984-），廣東湛江人，本科，軟件工程師，研究方向為軟件工程

Research on Agriculture Product Traceability Platform Technology Based on One Product One Code

ZENG Hui1，JIANG Liang-jing2，LILi-xue1，YAN Hai-ming1
（1．Huizhou AgriculturalInformation Center,Huizhou 516000；2．Huizhou Edawn Technologies,Ltd,Huizhou 516000）

Establishing agriculture producttraceability system is importantfor guaranteeing agriculture productquality safety,which in turn is essentialin improving the quality ofagriculturaldevelopment.The one productone code technology is not only usefulin tracing to the source of the product,butalso effective in productanti-counterfeiting since itwillincrease the costofthe forger remarkably.Integrating with the actualneeds ofagriculture productquality safety in Huizhou,constructs an agriculture producttraceability system based on the one product one code technique.The system is credited with production supervision,warning information releasing,traceability code binding,statistical analysis,etc.The promotion process shows thatitis an active process for the consumers acceptand pay extra price for the traceable product,thus policy guidance from the governmentis essentialin the beginning.Application results show thatthe system can provide the generalagriculture productquality safety information for the government,protectbrand security for the enterprise,and help the consumer in buying high quality agriculture product.

Agriculture Product Quality Safety Traceability System;One ProductOne Code;Brand Security

1007-1423（2017）30-0046-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.30.010

2017-08-17

2017-10-20