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实现地膜供应链数字化 助力农业绿色健康发展

——GS1标准在农用地膜追溯领域的应用实践

发布时间:2023年05月30日 来源:中国自动识别网 作者:贾建华 张亚格 张召胤

近年来,互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链等技术加速创新,日益融入经济社会发展各领域的全过程,这些新兴技术为传统供应链实现数字化转型创造了很好的条件。党的二十大报告中提出“加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合”。利用数字化供应链实现地膜整个生命周期可视化,解决地膜所造成的“白色污染”,实现地膜可追溯的数字化管理,提高地膜回收率,可推进我国农业的绿色可持续发展。
 
我国农用地膜介绍
农用地膜(以下简称“地膜”)是农作物早期育秧和生长的重要物品,对农业起到了较为明显的利好作用,增强了保温和保墒的双重效果。近年来,随着现代农业的发展,地膜在我国的应用越来越广泛,截至2021年我国地膜产量约80万吨。
我国地膜材料主要以聚乙烯(PE)为主,部分也有聚氯乙烯及乙烯-醋酸乙烯树脂(EVA)材料的。聚乙烯中的高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)在地膜中均有应用,这些成分使地膜难以降解,地膜残片无法清除。为了防止“白色污染”加剧,避免地膜对土壤造成不同程度的污染,需要对其实现百分百的回收利用,这样才能保证我国农业的绿色可持续发展。
地膜回收面临很多挑战。从生产的客观方面出发,首先,国内绝大多数地膜无标识,无法获取地膜的相关信息,导致一些关键数据缺失,如生产厂家、地膜材质、生产时间等信息。其次,地膜回收能力不足。目前,地膜回收基本上处于无控制、自由化的状态,地膜回收再利用的产业链缺失。最后,回收手段落后。残膜主要采用人工方式回收,时间长、不完全、效率低且回收费用高。从农户生产的主观方面因素来分析,农户环保意识不足,回收需要购买高额的回收机械,而这就提高了农户成本,很多农户不愿意投入更多的资金进行额外的回收支出。
因此,解决地膜“回收慢回收难”的问题迫在眉睫,对地膜进行追溯十分必要。地膜追溯可以通过对地膜的统一标识,能实现生产、使用、回收全过程可视化,从而便于对地膜整个生命周期的管理,同时也会大大提高回收率。
 
GS1全球追溯标准
基于GS1全球标准的追溯技术,是采用GS1标准对追溯对象、追溯参与方和位置等进行编码和标识,并通过全球数据同步(GDSN)、电子数据交换(EDI),产品电子代码信息服务(EPCIS)等技术实现主数据、交易数据和物理事件数据的交换。
 GS1全球追溯标准是一套商业流程标准,可以改善企业的供应链追溯能力,通过追踪产品在供应链各阶段的动向,并配以适当的GS1标识符,从而可以追溯该产品的动向记录、应用情况或位置。目前,GS1标准已在全球150多个国家和地区的200多万家企业成功应用了整整50年,全球有60多个国家和地区采用GS1标准进行追溯。由此可见,采用GS1标准是对农用地膜进行追溯的最佳方案。
 
中德跨境地膜追溯背景
中德农业塑料地膜追溯项目由德国联邦经济合作与发展部(BMZ)委托,由德国驻华经济合作部(以下简称“GIZ”)、德国来芬豪舍公司、和莱茵(上海)有限公司共同发起,由中国物品编码中心(以下简称“编码中心”)承建。编码中心设有47个分支机构,形成了覆盖全国的集编码管理、技术研发、标准制定、应用推广以及技术服务为一体的工作体系。物品编码与自动识别技术已广泛应用于零售、制造、物流、电子商务、移动商务、电子政务、医疗卫生、产品质量追溯、图书音像等国民经济和社会发展的诸多领域。截至目前,编码中心累计向70多万家企业提供了商品条码服务,全国有上亿种商品印有商品条码。
编码中心与GIZ、德国莱芬豪舍公司合作,在甘肃省500亩玉米种植地中进行聚乙烯材料的地膜追溯,该项目整体目标是使地膜整个生命周期可视化,提高地膜回收率。编码中心制定开发了该项目的GS1数字跟踪系统实施方案,跟踪聚乙烯地膜的价值链数据,实现地膜的闭环监控和全链条追溯。
地膜的整个生命周期历经生产、购买、铺膜、收膜、回收五个流程,三个参与方为生产企业莱芬豪舍公司、农户和回收商。编码中心对这五个流程进行了详细的业务梳理和需求分析,围绕追溯的核心需求搭建系统架构,力求超预期完成项目的整体目标。
地膜生命周期,如图1所示;地膜追溯系统架构,如图2所示。
图1  地膜生命周期图
 
图2  地膜追溯系统架构图
 
 
地膜追溯的实现与应用
编码中心基于GS1全球标准和EPCIS原理,定义了EPCIS事件和每个事件下的数据元素,同时明确了GIZ和德国莱芬豪舍公司的需求,开发了移动端微信小程序和追溯平台。微信小程序和追溯平台所应用的用户群体不同,也意味着两者所实现的功能也有所不同。
微信小程序的主要使用者为农户和回收商。农户购买地膜时通过扫描地膜二维码采集相关信息,铺展时扫描起止号段二维码采集号段信息,微信小程序结合标有GS1标识码的地膜,实现数据记录、数据检索、价值链跟踪和管理,覆盖地膜的整个的生命周期。
追溯平台的主要使用者为地膜生产企业德国莱芬豪舍公司,该平台不但具备微信小程序所能实现的功能,还同时支持对不同用户权限的分配和管理,以及对不同用户群体的访问控制,如生产者、农户、回收商、监督管理员、后台管理员等。
另外,该平台实现了对所有跟踪数据的管理和分析,提供了一个清晰的可视化的地膜生命周期,并且还可以根据用户的要求为用户定制不同类别的物品编码。该平台能够保证跟踪数据通过EPCIS系统稳定的共享到R-Cycle数据库,并保证跟踪数据与R-Cycle数据库的数据同步。
地膜追溯图谱示例,如图3所示。
图3  地膜追溯图谱示例
 
地膜中的EPCIS事件
EPCIS是供应链可见性的标准规范。它指定了可见性数据(数据记录事件,如产品所在地和去过哪里)的结构和含义,以便存储在服务器上并在用户之间共享。通过提供标准的数据格式,EPCIS允许不同企业之间共享和理解服务器上的可见性数据。最终,这种共享的目的是为了让用户在相关业务环境中获得物理或数字对象的共享视野。
EPCIS 中的“对象”通常是指在实例级或类级识别的物理对象,并在涉及一个或多个组织的整个业务流程的物理处理步骤中处理。此类物理对象的示例包括贸易项目(产品)、物流单元、可回收资产、固定资产、物理文件等。“对象”也可以指数字对象,也可以在实例级或类级识别,它们参与可比性业务流程步骤。这种数字对象的示例包括数字贸易项目(音乐下载、电子书等)、数字文档(电子优惠券等)等。EPCIS 数据由“可见性事件”组成,每个事件都是对一个或多个对象的特定业务流程步骤完成的记录。
EPCIS 提供开放的标准化接口,允许在不同公司之间以及同一公司内部无缝集成定义明确的服务。EPCIS 标准中定义了标准接口,以便使用一组定义的服务操作和相关数据标准来捕获和查询可见性事件数据。
EPCIS事件可以分为四类:对象事件、聚合事件、交易事件和转化事件。对象事件捕获事件中的对象信息,对象可以是一个或多个物理对象或数字对象,并由实例级别(EPC)或者类级别(EPC Class)标识。聚合事件所描述的事件应用于多个对象被聚合到另一个对象。交易事件描述了实体或数字对象与一个或多个业务交易的关联或解除关联。转化事件捕获有关事件的信息,在事件中,一个或多个由实例级别(EPC)或者类级别(EPC Class)标识符标识的物理或数字对象全部或者部分作为输入被消耗,并且一个或多个由实例级别(EPC)或者类级别(EPC Class)标识符标识的对象作为输出被产出。本项目涉及的EPCIS事件,如表1所示。
 
表1  项目涉及的EPCIS事件
XML示例
添加事件:地膜收货记录
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?><epcis:EPCISDocument schemaVersion="1.2" creationDate="2023-03-13T16:06:38.330+08:00" xmlns:epcis="urn:epcglobal:epcis:xsd:1" xmlns:ns2="http://www.unece.org/cefact/namespaces/StandardBusinessDocumentHeader" xmlns:ns4="urn:epcglobal:epcis-query:xsd:1"><EPCISBody><EventList><ObjectEvent><eventTime>2022-03-30T16:30:13.000+08:00</eventTime><recordTime>2022-03-30T16:29:15.000+08:00</recordTime><eventTimeZoneOffset>+08:00</eventTimeZoneOffset><baseExtension><eventID>urn:uuid:677140c3-e930-4da3-9edd-19f13c150c1e</eventID></baseExtension><epcList/><action>OBSERVE</action><bizStep>urn:epcglobal:cbv:bizstep:receiving</bizStep><disposition>urn:epcglobal:cbv:disp:in_progress</disposition><readPoint><id>urn:epc:id:sgln:909099.900088.001</id></readPoint><bizLocation><id>urn:epc:id:sgln:909099.900088.001</id></bizLocation><extension><quantityList><quantityElement><epcClass>urn:epc:class:lgtin:0100000000034234100000</epcClass><quantity>500</quantity><uom>MTR</uom></quantityElement></quantityList><sourceList><source type="urn:epcglobal:cbv:sdt:possessing_party">urn:epc:id:sgln:909099.900088.001</source></sourceList><destinationList><destination type="urn:epcglobal:cbv:sdt:possessing_party">urn:epc:id:sgln:909099.900088.001</destination></destinationList></extension><rcycle:substrateStart xmlns:rcycle="http://chinatrace.org/"><value>10</value><uom>MTR</uom></rcycle:substrateStart><rcycle:substrateEnd xmlns:rcycle="http://chinatrace.org/"><value>510</value><uom>MTR</uom></rcycle:substrateEnd><rcycle:weight xmlns:rcycle="http://chinatrace.org/"><value>50.0</value><uom>KGM</uom></rcycle:weight></ObjectEvent></EventList></EPCISBody></epcis:EPCISDocument>
对象事件:收膜记录
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对象事件:铺膜记录
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项目实施的意义
推动农业绿色健康发展
地膜追溯借助GS1数字跟踪系统对聚乙烯地膜的回收起到了促进作用,很大程度上解决了地膜管理不当造成的“白色污染”,对农业绿色健康发展起到积极作用,推进了生态文明建设。
实现地膜供应链数字化
GS1数字跟踪系统实现了聚乙烯地膜从生产、购买、铺膜、收膜到回收等流程中的可追溯性。在该系统的帮助下,这些信息将在地膜的整个生命周期中通过二维码进行数字化生成、记录、集成、更新和检索,实现了整个供应链流程的可视化。
促进绿色低碳循环经济发展
GS1数字跟踪系统以高回收率为目标,响应“十四五”对农业地膜回收的号召“强化农业面源污染防治,加快农膜和农药包装废弃物回收处理”,GS1地膜供应链数字化大大提高了地膜回收效率,积极落地。“十四五”规划指出的深入打好污染防治攻坚战,加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系,推进经济社会发展全面绿色转型。 
 中国物品编码中心  贾建华 张亚格 张召胤
《条码与信息系统》2023年第3期总第175期

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