基于GS1的鉛蓄電池回收系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

李叢芬 王少然 王海陶

摘 要：為建立基于GS1的統(tǒng)一的鉛蓄電池回收系統(tǒng)，本文分析了國內(nèi)外鉛蓄電池回收系統(tǒng)以及相關(guān)政策，引入GS1系統(tǒng)與“5W”分析法，建立基于GS1的鉛蓄電池回收過程信息集合。根據(jù)鉛蓄電池回收系統(tǒng)實(shí)際需求，選擇集中式數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)、管理數(shù)據(jù)信息，最后構(gòu)建基于GS1的鉛蓄電池回收系統(tǒng)架構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)鉛蓄電池有效回收提供技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：鉛蓄電池，回收，GS1，“5W”，信息集合，系統(tǒng)架構(gòu)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.03.015

基金項(xiàng)目：本文受河北省市場(chǎng)監(jiān)督管理局2022年科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2022ZD19）資助。

Architecture Design of Lead Battery Recovery System Based on GS1

LI Cong-fen WANG Shao-ran* WANG Hai-tao

（Hebei Institute of Standardization）

Abstract： To establish a unifi ed lead battery recovery system based on GS1， the paper analyzes domestic and foreign lead battery recovery systems and related policies. By introducing GS1 system and “5W” analysis method， the information fl ow of lead battery recycling process based on GS1 is established. According to the actual requirements of lead battery recovery system， a centralized database is selected to store and manage data information. Finally， a lead battery recovery system architecture based on GS1 is constructed to provide a technical basis for effective lead battery recovery.

Keywords： lead battery， recovery， GS1， “5W”， information fl ow， system architecture

根據(jù)北京研精畢智市場(chǎng)調(diào)研分析，2018年至今，我國鉛蓄電池產(chǎn)量逐年增長，2020年國內(nèi)鉛蓄電池產(chǎn)量達(dá)到22，736萬KWAh，同比增長12.28%。由中商情報(bào)研究院研究數(shù)據(jù)顯示，目前鉛蓄電池仍是世界上用量最大、應(yīng)用最為廣泛的蓄電池之一。鉛蓄電池含有多種有毒物質(zhì)，大量的廢舊鉛蓄流入“黑市”將貽害無窮。而我國廢舊鉛蓄電池回收利用是由一個(gè)個(gè)孤立的企業(yè)節(jié)點(diǎn)組合而成，并不是完整連貫的系統(tǒng)，流通不暢勢(shì)必導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)和污染。為此，規(guī)范廢舊鉛蓄電池回收流程，構(gòu)建統(tǒng)一的鉛蓄電池回收系統(tǒng)，可為鉛蓄電池有效回收提供標(biāo)準(zhǔn)化的平臺(tái)。

國際上，新加坡國家環(huán)境署（NEA）[1]實(shí)施了一套先進(jìn)的廢物管理系統(tǒng)，分別從個(gè)體、企業(yè)與政府方面出發(fā)，對(duì)固體廢物實(shí)施全過程的監(jiān)管。他將固體廢物分為多種類別，利用法律手段和收繳處罰金形式對(duì)收運(yùn)商回收效果進(jìn)行控制。1994年日本電池生產(chǎn)商即發(fā)起了電池回收計(jì)劃，建立了從生產(chǎn)、消費(fèi)，再到回收利用的循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，號(hào)召電池生產(chǎn)廠家、零售商家、汽車銷售商和加油站等免費(fèi)從消費(fèi)者手中回收廢舊電池，并交由專業(yè)回收公司進(jìn)行分解再利用。美國在法律法規(guī)保障下，建立了電池生產(chǎn)商、政府部門、特定回收機(jī)構(gòu)的三條回收渠道，最終統(tǒng)一交至具備處理資質(zhì)的專業(yè)環(huán)保企業(yè)處理。澳大利亞規(guī)定只由鉛蓄電池生產(chǎn)商負(fù)責(zé)召回、收集廢舊鉛蓄電池，并包裝成捆，用專用運(yùn)輸工具送至再生鉛生產(chǎn)廠家，待再生鉛廠加工后再把再生鉛返回鉛蓄電池生產(chǎn)商[2]。我國從2003年開始關(guān)注廢舊鉛蓄電池的回收，不斷發(fā)布各種政策文件，指導(dǎo)建立廢舊鉛蓄電池回收系統(tǒng)，但實(shí)施效果并不理想。2017年1月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度推行方案的通知》，明確指出引導(dǎo)鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)建立產(chǎn)品全生命周期追溯系統(tǒng)，推動(dòng)實(shí)行統(tǒng)一的編碼規(guī)范。這為實(shí)施鉛蓄電池統(tǒng)一編碼標(biāo)識(shí)提供政策支撐，隨后國家相關(guān)部門發(fā)布一系列政策、標(biāo)準(zhǔn)，以完善鉛蓄電池回收管理，推進(jìn)鉛蓄電池再生利用。

1 GS1系統(tǒng)

GS1系統(tǒng)中文全稱為“全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)”，GS1系統(tǒng)中的GS1編碼體系與GS1數(shù)據(jù)載體體系可為鉛蓄電池回收過程中的貿(mào)易項(xiàng)目、物流單元、位置、資產(chǎn)、服務(wù)關(guān)系等提供唯一編碼標(biāo)識(shí)。

GS1編碼體系[3]提供了產(chǎn)品供應(yīng)鏈中用于標(biāo)識(shí)產(chǎn)品或服務(wù)的一套完整編碼體系，包括標(biāo)識(shí)代碼與附加屬性代碼，標(biāo)識(shí)代碼有全球貿(mào)易項(xiàng)目代碼（GTIN），對(duì)貿(mào)易項(xiàng)目進(jìn)行編碼；系列貨運(yùn)包裝箱代碼（SSCC），對(duì)儲(chǔ)運(yùn)包裝產(chǎn)品進(jìn)行編碼；供應(yīng)鏈參與方位置代碼（GLN），對(duì)法律實(shí)體、功能實(shí)體和物理實(shí)體進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)的代碼；全球可回收資產(chǎn)標(biāo)識(shí)（GRAI），對(duì)具有一定價(jià)值的可重復(fù)使用的包裝或運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行編碼；全球單個(gè)資產(chǎn)標(biāo)識(shí)（GIAI），對(duì)企業(yè)的固定資產(chǎn)進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)的代碼；全球服務(wù)關(guān)系代碼（GSRN），標(biāo)識(shí)一個(gè)服務(wù)關(guān)系中的提供方和接受方的代碼；以及附加屬性代碼采用“AI+屬性信息代碼”形式標(biāo)識(shí)。

2 “5W”分析法

“5W”[4]模式又稱為拉斯韋爾模式，其來源于美國著名管理學(xué)家拉斯韋爾1948年發(fā)表的《傳播在社會(huì)中的結(jié)構(gòu)與功能》一書。該書中將“5W”模式概括為：Who（誰）—Says What（傳播內(nèi)容）—In Which Channel（傳播渠道）—To Whom（對(duì)象）—With What Effect（效果），并利用“5W”模式探討傳播活動(dòng)規(guī)律。隨著“5W”模式應(yīng)用的深入，逐漸應(yīng)用到管理學(xué)課程中，成為通行的管理學(xué)方法，后經(jīng)過人們的不斷運(yùn)用和總結(jié)，逐步形成了一套成熟的“5W1H”分析法?！?W1H”分析法也稱“六何”分析法，是對(duì)選定的項(xiàng)目、工序或操作，從“Who”（何人）？“What”（何事）？“When”（何時(shí)）？“Where”（何處）？“Why”（何因）？“How”（何法）？入手，如今，“5W1H”已廣泛應(yīng)用于企業(yè)管理、日常工作以及業(yè)務(wù)流程中。

本文參考“5W1H”分析方法，引入“5W”分析法，將數(shù)據(jù)信息分為五個(gè)關(guān)鍵維度，分別為“何人（Who）、何事（What）、何時(shí)（When）、何處（Where）、目的（Why）”。

3 “5W”分析法分析鉛蓄電池回收過程信息流

3.1 “5W”分析法表示鉛蓄電池回收過程信息

利用“5W”分析法，分析鉛蓄電池回收過程中相關(guān)信息，為基于GS1的鉛蓄電池回收系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。表1為“5W”分析法表示鉛蓄電池回收過程信息。

（1）“Who”指主體。主要包括回收過程涉及的回收網(wǎng)點(diǎn)、貯存企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、回收利用企業(yè)等，采用GS1標(biāo)準(zhǔn)體系中全球位置碼（GLN）進(jìn)行編碼。

（2）“What”指事件。是鉛蓄電池回收過程人物與事件對(duì)象的集合。比如，收集過程中分裝工作人員將鉛蓄電池成裝于耐酸容器；貯存過程倉庫工作人員將鉛蓄電池放置于對(duì)應(yīng)庫位；運(yùn)輸過程裝卸人員將鉛蓄電池組成的物流單元置于某托盤；運(yùn)輸過程運(yùn)輸人員將鉛蓄電池從貯存企業(yè)運(yùn)往回收再利用與廢物處置企業(yè)。

（3）“When”指時(shí)間。是在鉛蓄電池回收過程中，什么時(shí)間發(fā)生了收集、貯存、包裝、運(yùn)輸、裝卸等動(dòng)作或狀態(tài)。例如，我們的托盤是可回收資產(chǎn)，在一個(gè)時(shí)間用某一托盤搬運(yùn)包裝貨物，而當(dāng)搬運(yùn)完成后，過了這個(gè)時(shí)間，這個(gè)循環(huán)共用托盤就會(huì)有其他用途，所以應(yīng)加上“時(shí)間”這一約束。

（4）“Where”指位置。是對(duì)鉛蓄電池回收過程各種事件發(fā)生位置的標(biāo)識(shí)，用全球參與方位置代碼（GLN）進(jìn)行標(biāo)識(shí)，相關(guān)位置包括企業(yè)的某個(gè)房間、倉庫、貨架、庫位等。

（5）“Why”指目的。是鉛蓄電池回收過程發(fā)生各類事件所要達(dá)到的目的。比如，運(yùn)輸人員拉載裝有鉛蓄電池的運(yùn)輸車輛開往回收利用點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)鉛蓄電池從回收網(wǎng)點(diǎn)到回收再利用企業(yè)的轉(zhuǎn)移；企業(yè)的工人從車輛上卸載鉛蓄電池，對(duì)鉛蓄電池暫時(shí)貯存；操作人員掃描鉛蓄電池上的條碼標(biāo)識(shí)，對(duì)鉛蓄電池?cái)?shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，等等。

3.2 “5W”方法建立鉛蓄電池回收系統(tǒng)信息流

通過分析，鉛蓄電池回收過程包括鉛蓄電池收集、貯存、運(yùn)輸以及回收再利用和廢物處置，本文分別從這四個(gè)環(huán)節(jié)出發(fā)，建立GTIN為“6901234032819”鉛蓄電池回收過程的信息架構(gòu)。

3.2.1 鉛蓄電池收集過程信息集合

對(duì)GTIN為“6901234032819”鉛蓄電池收集的過程包括，回收網(wǎng)點(diǎn)A的分類人員依據(jù)各種分類方式對(duì)不同種類鉛蓄電池進(jìn)行分類，并根據(jù)鉛蓄電池?fù)p壞程度，將鉛蓄電池放置于特定的耐酸容器，并統(tǒng)一整理，實(shí)現(xiàn)鉛蓄電池的收集。如表2為GTIN為“6901234032819”的鉛蓄電池收集過程部分信息集合。

3.2.2 鉛蓄電池貯存過程信息集合

GTIN為“6901234032819”鉛蓄電池的貯存的過程包括，貯存企業(yè)B的入庫員將鉛蓄電池按計(jì)劃存放于倉庫某貨架的貨位上，并在信息系統(tǒng)中做詳細(xì)記錄，為后期出入庫提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。如表3為GTIN為“6901234032819”的鉛蓄電池貯存過程部分信息集合。

3.2.3 鉛蓄電池運(yùn)輸過程信息集合

對(duì)GTIN為“6901234032819”鉛蓄電池運(yùn)輸?shù)倪^程包括，企業(yè)C的裝車人員將鉛蓄電池打包組成物流單元，并置于托盤后，進(jìn)行運(yùn)輸，利用企業(yè)C的運(yùn)輸車輛將鉛蓄電池運(yùn)往回收再利用與廢物處置企業(yè)D。如表4為GTIN為“6901234032819”的鉛蓄電池運(yùn)輸過程部分信息集合。

3.2.4 鉛蓄電池回收再利用與廢物處置過程信息集合

對(duì)GTIN為“6901234032819”鉛蓄電池回收再利用與廢物處置的過程，包括鉛蓄電池到達(dá)再生鉛企業(yè)D后，企業(yè)D的檢測(cè)員對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行初步檢測(cè)，再經(jīng)過其他回收利用環(huán)節(jié)進(jìn)行回收再利用。如表5為GTIN為“6901234032819”的鉛蓄電池回收再利用與廢物處置的過程。

3.2.5 建立鉛蓄電池回收系統(tǒng)信息流

根據(jù)3.2章節(jié)對(duì)鉛蓄電池回收過程信息集合的整理與分析，繪制GTIN為“6901234032819”鉛蓄電池回收系統(tǒng)信息流[5-6]如圖1所示。

4 鉛蓄電池回收系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫模型選擇

1970年前后，集中式數(shù)據(jù)庫[7]開始發(fā)展，起初人們只利用數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)，在1990年之后，人民業(yè)務(wù)需求的多樣化，促使集中式數(shù)據(jù)庫的開源性能不斷提升，集中式數(shù)據(jù)庫由供應(yīng)鏈相關(guān)參與方數(shù)據(jù)集合到一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫中，如圖2繪制了集中式數(shù)據(jù)庫模型圖。集中式數(shù)據(jù)庫可以將中央數(shù)據(jù)庫信息集中發(fā)送到監(jiān)管方，更易于監(jiān)管部門對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷普及、移動(dòng)互聯(lián)的興起，數(shù)據(jù)規(guī)模與信息資源爆炸式增長，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需求與計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境發(fā)生變化，分布式數(shù)據(jù)庫[8]逐漸進(jìn)入人們的視野，逐漸成為業(yè)界主流技術(shù)方向之一。分布式數(shù)據(jù)庫由分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)上的若干個(gè)數(shù)據(jù)庫組成，如圖3繪制了分布式數(shù)據(jù)庫模型圖。分布式數(shù)據(jù)庫將鉛蓄電池回收過程中各參與方信息存儲(chǔ)在單獨(dú)數(shù)據(jù)庫，一個(gè)個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，確?；厥諗?shù)據(jù)信息全程可查詢。此時(shí)，監(jiān)管方需要逐個(gè)監(jiān)管每個(gè)數(shù)據(jù)庫，相較于集中式數(shù)據(jù)庫，監(jiān)管并不方便。

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料[9]，對(duì)比分析集中式數(shù)據(jù)庫與分布式數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，繪制集中式數(shù)據(jù)庫與分布式數(shù)據(jù)庫的區(qū)別表，如表6所示。

通過分析，雖然分布式數(shù)據(jù)庫是在集中式數(shù)據(jù)庫無法滿足企業(yè)業(yè)務(wù)需求情況下逐漸發(fā)展起來的，其具有訪問速度快、故障容忍度高、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但集中式數(shù)據(jù)庫在傳統(tǒng)的核心交易系統(tǒng)上優(yōu)勢(shì)仍然明顯，其數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫，更易于管理與數(shù)據(jù)維護(hù)，同時(shí)更容易實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)管。整體來看，集中式數(shù)據(jù)庫與分布式數(shù)據(jù)庫會(huì)有一定時(shí)間并存的態(tài)勢(shì)，集中式數(shù)據(jù)庫在物流、追溯等領(lǐng)域都已有非常成功的應(yīng)用案例，結(jié)合鉛蓄電池回收的性質(zhì)，以及對(duì)全過程監(jiān)管的嚴(yán)格要求，故建議建立集中式數(shù)據(jù)庫。

5 建立基于GS1的鉛蓄電池回收系統(tǒng)架構(gòu)

針對(duì)當(dāng)前我國廢舊鉛蓄電池回收過程中存在的非法無序回收占比大、編碼標(biāo)識(shí)不統(tǒng)一、回收過程涉及的參與方系統(tǒng)不兼容、監(jiān)管困難等問題，建立一個(gè)全流程、標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一的鉛蓄電池回收系統(tǒng)迫在眉睫[10]。

鉛蓄電池逆向回收過程信息依次從回收網(wǎng)點(diǎn)、貯存企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)到回收再利用與廢物處置企業(yè)進(jìn)行傳遞?；贕S1的鉛蓄電池回收過程包含三類數(shù)據(jù)信息，如圖4所示，分別是主數(shù)據(jù)信息（企業(yè)信息、產(chǎn)品信息、位置信息）、交易數(shù)據(jù)信息（企業(yè)間的訂單信息、POS交易）以及事件數(shù)據(jù)信息（搬運(yùn)、裝卸、檢測(cè)、技術(shù)利用等）。

各參與方企業(yè)利用EDI（電子數(shù)據(jù)交換）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。GS1標(biāo)準(zhǔn)中GLN碼對(duì)各參與方、位置提供唯一、通用的、有效的代碼標(biāo)識(shí)，企業(yè)只需分享自己對(duì)應(yīng)的GLN碼即可準(zhǔn)確識(shí)別參與方，準(zhǔn)確進(jìn)行信息傳輸，提高回收過程數(shù)據(jù)交換的效率。如圖5為鉛蓄電池回收過程各參與方EDI電子數(shù)據(jù)交換示意圖。

基于GS1的鉛蓄電池回收系統(tǒng)架構(gòu)可分為三個(gè)層級(jí)，分別為鉛蓄電池回收全流程編碼層級(jí)、鉛蓄電池回收全流程載體應(yīng)用層級(jí)以及鉛蓄電池回收全流程數(shù)據(jù)傳輸層級(jí)。鉛蓄電池回收全流程編碼層級(jí)為整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)第一層級(jí)，該層級(jí)為鉛蓄電池回收過程中涉及的回收網(wǎng)點(diǎn)、鉛蓄電池、耐酸容器、托盤、運(yùn)輸車輛、貯存企業(yè)、貨架與貨位、運(yùn)輸企業(yè)、回收利用企業(yè)以及相關(guān)操作人員進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的編碼標(biāo)識(shí)，為鉛蓄電池回收過程提供基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。鉛蓄電池回收全流程載體應(yīng)用層級(jí)是第二層級(jí)，它承載第一層級(jí)中的編碼信息，包括GS1-128條碼，GS1-DataMatrix條碼，GS1 QR條碼和RFID標(biāo)簽。鉛蓄電池回收全流程數(shù)據(jù)傳輸層級(jí)是第三層級(jí)，該層級(jí)將鉛蓄電池流通過程信息傳遞給下游參與方，基于GS1標(biāo)準(zhǔn)選用集中式數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息，分別從“主體”“事件”“時(shí)間”“位置”“目的”5方面考慮，記錄各參與方節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，最后所有參與方將數(shù)據(jù)均發(fā)布于中央數(shù)據(jù)庫，由中央數(shù)據(jù)庫集中管理數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)維護(hù)與政府監(jiān)管。如圖6為基于GS1的鉛蓄電池回收系統(tǒng)架構(gòu)圖。

6 結(jié) 論

將GS1應(yīng)用于鉛蓄電池回收過程，可實(shí)現(xiàn)鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)、回收網(wǎng)點(diǎn)、貯存企業(yè)、運(yùn)輸企業(yè)、回收再利用與廢物處置企業(yè)相關(guān)的貿(mào)易項(xiàng)目、物流單元、資產(chǎn)、位置以及服務(wù)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)化編碼標(biāo)識(shí)。利用“5W”分析法，將相關(guān)參與方信息完整、全面存儲(chǔ)于信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鉛蓄電池流通相關(guān)信息互聯(lián)互通，規(guī)避信息孤島問題，各參與方數(shù)據(jù)統(tǒng)一識(shí)別、無縫銜接，便于數(shù)據(jù)在回收過程的完整、順暢。監(jiān)管方通過查看中央數(shù)據(jù)庫中信息，監(jiān)督鉛蓄電池回收全流程，杜絕回收過程不規(guī)范、不合法、不合規(guī)行為。同時(shí)有助于落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度，提高鉛蓄電池全生命周期質(zhì)量管理水平，使鉛蓄電池產(chǎn)品無論從正向銷售還是逆向回收，都在可控的監(jiān)管范圍，最終提高鉛蓄電池回收效率。

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作者簡(jiǎn)介

李叢芬，本科，正高級(jí)工程師，研究方向?yàn)镚S1標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用與推廣、標(biāo)準(zhǔn)化研究。

王少然，通信作者，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)槲锪髋c供應(yīng)鏈管理、GS1標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。

王海陶，本科，助理工程師，研究方向?yàn)镚S1標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用與推廣、標(biāo)準(zhǔn)化研究。

（責(zé)任編輯：張佩玉）