1、工业互联网标识解析产品追溯白皮书工业互联网标识解析产品追溯白皮书一、 工业互联网为产品追溯开启新篇章(一) 产品追溯的内涵近年来，随着互联网和新一代信息技术与传统行业的加速融合， 全球新一轮科技革命和产业变革正蓬勃兴起，一系列新的生产方式、组织方式和商业模式不断涌现，工业互联网应运而生，正在推动全球工业体系的深刻变革。工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。产品追溯将成为工业互联网驱动产业变革的一个典型应用场景。它是指产品从制造、流通、
2、消费到回收的整个生命周期过程中，利用标识技术记录和查询产品状态、属性、位置等信息的过程，其目的是全方位记录产品信息数据，促进企业内部信息系统之间、企业之间、企业和用户之间信息的有效共享，提高工业企业网络化、智能化水平。标识及标识解析技术是实现产品追溯的核心关键。其中，工业互联网标识，就类似于互联网域名，赋予每一个产品、零部件、机器设备唯一的“身份证”，实现资源区分和管理；工业互联网标识解析， 类似于互联网域名解析，可以通过产品标识查询存储产品信息的服务器地址，或者直接查询产品信息以及相关服务。如图 1 所示，以某企业生产一台空调为例。从原材料供应、生产制造、物流运输、分发销售到使用，产品（空调
3、）具有唯一的标识，但产品信息分散在不同信息系统中，通过标识解析系统将分散的产品信息关联起来，提供面向产品全生命周期的追溯、控制等智能化服务。图 1 工业互联网产品追溯应用场景(二) 产品追溯的变革工业互联网对产品追溯的影响主要体现在四个方面：一是产品信息采集手段得到提升。即通过条码、二维码、光学字符识别（OCR）、射频识别（RFID）等技术实现工业产品的单品级细粒度标识记录和查询，通过与物联网感知系统、定位系统、工业信息系统结合实现工业产品数据的全方位感知、采集、关联、处理。二是产品信息传递方式得到健全。即通过工厂内网络与工厂外网 络的充分结合，企业内私有标识系统与公共标识解析系统的互联互通，
4、 促进工业产品数据的充分流动和无缝集成。三是产品信息利用价值得到彰显。即通过工业大数据建模与分析、人工智能、区块链等新技术，形成基于产品追溯数据分析挖掘所产生 的系统性智能，实现产品使用信息与产品制造信息共享（智能化生产）、产品需求信息与产品设计信息共享（个性化定制）、企业间产品设计信息共享（网络化协同）、产品制造信息与产品服务信息共享（服务化转型）等模式创新。四是产品信息共享机制得到保障。即通过构建涵盖工业全系统的安全防护体系，从产品标识到产品追溯信息的采集、查询和使用，提供全方位的信息加密、访问控制、隐私保护等保障措施，做到在产品追溯信息共享过程中信息来源可信、信息使用可查，信息滥用可究。
5、(三) 产品追溯的整体视图工业互联网对产品追溯这一典型应用场景的支持，如图 2 所示， 是由包括硬件、软件、平台在内的多种要素共同发挥作用的结果。图 2 工业互联网产品追溯的整体视图（1）硬件：主要是指产品信息采集终端，包括以下要素：标识载体：条码、二维码、RFID 电子标签、智能 IC 卡、芯片等可以存储产品标识以及其它更加丰富的产品信息的实体；封装打印：将标识数据与计算单元、存储单元、通信单元融合的过程及相关设备；读写设备：基于射频通信等技术，自动化、智能化的、可批量的，与标识载体进行标识数据交互；感知设备：基于射频通信等技术，自动化、智能化的、可批量的，与标识载体进行产品信息数据交互；测
6、试设备：对上述标识载体、封装打印、读写设备、感知设备的功能、性能、安全等指标进行检查和测试。（2）软件：主要是指产品信息处理软件，包括以下要素：编码软件：主要是指根据编码规则，由必要的产品属性生成产品身份标识，再通过指定算法，将该标识转发及压缩后， 嵌入标识载体的软件装置；解码软件：主要是指根据编码规则及指定算法，还原产品身份标识及其他必要产品属性的软件装置；数据清洗：主要是指去除因误读、漏读、错读等原因所导致的标识数据不准确、不完整；异构识别：主要是指自主适配不同的编码规则，对特定标识体系采取预先指定的处理模式；数据关联：主要是指将产品标识与其他产品信息关联起来；语义映射：主要是指将异构的产
7、品信息，如身份、属性等， 借助本体等语义技术，实现统一理解和利用；（3）平台：未来，我国将逐步建成“国家标识解析中心-行业标识解析平台-企业标识解析系统”所组成的三级工业互联网标识解析体系。其中，标识解析体系的关键装置包括：查询客户端：是指安装在用户侧标识具体应用终端中，可以发起标识解析查询、获取解析反馈的软件装置；解析服务器：是指安装在服务侧的各级标识解析服务器中， 转发标识查询请求、查询标识映射信息的软件装置；边缘代理：是指安装在本地网络边缘，作为用户终端向服务器发起请求的安全控制终端，实现用户发起查询的安全性校验，提供标识匹配、标识转换等功能。其中，标识解析的主要服务模式包括：标识注册：
8、是指申请标识编码，并将标识与产品信息（或者存储产品信息的位置）这一关联记录存储在特定地点的服务；标识解析：是指通过产品标识查询存储产品信息的服务器地址，或者直接查询产品信息以及相关服务；标识搜索：是指通过产品标识查询多个不同来源的产品信息， 从技术角度看，可能通过搜索引擎等模式来实现；标识认证：是指通过安装条码、二维码、RFID 电子标签等外部身份标识，或在其芯片、操作系统内嵌入 SIM 卡等内部身份标识，通过产品制造商、产品拥有者、产品本身的三方身份标识关联，实现对智能产品的有效防伪认证。二、 全球产品追溯体系发展状况(一) 全球发展态势放眼国际，早在 20 世纪 90 年代，部分发达国家和
9、地区就开始建立产品追溯体系以完善产品质量安全的管理。在政府的积极推动下， 欧盟、美国较早开展产品追溯体系建设，其建立的法律法规体系、监管体系、追溯技术也是目前全球范围内最健全和最完善的。图 3 国外重要产品追溯法律法规建设时间线美国。911 事件后，美国政府高度重视生物反恐，在 2002 年推行的“生物反恐法案”中要求企业必须建立食品可追溯制度，同时所有涉及食品运输、配送和进口的企业都要建立并保全相关食品流通的全过程记录。美国食品药品监督管理局制定农场初级原料生产标准和召回追溯系统，强制召回受污染食品、扣留不安全食品、限制或禁止来自某个地区的不安全食品流通以及就可能违规情况索取相关数据等。19
10、98-2008 年这十年间，美国与鱼类有关的食品污染爆发次数超过了 450 次。为应对这类问题，2016 年 2 月，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）发布公告，就进口水产品应对 IUU 及水产品欺诈的追溯识别机制法规草案征求意见，内容包括要求企业进口指定 17 种类水产品时需向公共追溯系统提供进口产品的相关信息，经审核确认该水产品是合法后方可进口。欧盟。欧洲制药工业协会联合会在 2006 年建立了一套在欧洲范围内通行的药品电子监管系统，即欧洲药品验证系统（EMVS），以解决欧洲多国各自的药品电子监管系统并没有统一的编码标准的问题。基于成本-效益最大化的理念，EMVS 选择国际通用的二维矩阵
11、码作为其信息载体， 采用“ 配药点验证” （ Point-of-Dispense Verification）的运行方法，由药品供应系统中的各利益相关者共同管理。欧洲境内各国经济发展水平差异较大，“配药点验证” 先由生产企业对药品进行赋码，再由药剂师在销售前对药品的真实性进行验证，省去了批发商验证环节。成本低、效率高、推行较容易，符合欧洲药品安全监管执行的实际特征。2011 年 7 月，欧洲议会和欧盟理事会又通过了欧盟反伪造药品指令，明确要求为欧盟境内流通的每一份药品建立“可供验证其真实性”的安全档案，并建立一个欧盟国家通行的数据库，储存药品安全信息。日本。日本从 2001 年起引入欧盟推动的“
12、食品可追溯制度”， 并建立牛肉可追溯系统，随后逐渐扩展到其他农产品种类。至今，日本已经对所有农产品实现了可追溯管理并通过推行一系列标准法案， 在强制推行农产品可追溯体系建立的同时，引导农产品经营企业自行建立适应本企业发展的可追溯体系。(二) 我国政府策略在国务院发表国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建 设的意见（国办发201595 号）以后，各省市均以此为标准并结合各省市实际情况发表重要产品追溯体系建设的实施意见。目的是积 极推动物联网、云计算等现代信息技术与追溯体系建设融合发展，实 现重要产品来源可查、去向可追、责任可究，促进质量安全综合治理， 保障消费安全和公共安全，更好地满足人民群
13、众生活和经济社会发展 需要。实施方案的目标是到 2020 年以前完善追溯体系建设的规划标准体系和追溯体系建设市场环境、增强社会公众对追溯产品的认知度、提升重要产品生产经营企业的追溯意识、 接受度、提高采用信息技术建设追溯体系的企业比例。大部分省市均已建立食用农产品、食品、药品、农业生产资料、特种设备、危险品为重点的六大追溯体系为主要任务。其中，上海市、山东省、宁夏回族自治区和厦门市获得全国重要产品追溯体系建设示范省，由商务部和财政部支持开展重要产品追溯体系建设示范工作。根据国务院的部署，这四个省市将主要推进肉菜中药材流通追溯体系升级；开展乳制品追溯体系建设；建立权威统一的追溯大数据库，并向社会
14、有序开放数据资源；选取 1 到 2 个产业链完整但受假冒伪劣影响较重的特色产品开展追溯体系建设，打造特色产品绿色供应链条。图 4 全国重要产品追溯体系建设示范省和特色产品追溯体系分布在确定主要目标和重点任务之后，一些省份还明确了具体的实施步骤。以山西省和福建省为例，实施步骤大体可分为三个阶段。准备阶段、实施阶段和完善阶段。准备阶段 （2016 年-2017 年）根据在国务院发表国务院办公厅关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见（国办发201595 号），结合实际制定具体实施细则，确定追溯体系建设的重要产品名录，明确建设目标，细化工作任务和完成时限，提出具体措施，发表各省重要产品追溯体系建设的实
15、施意见。并选取有条件的市、县开展重要产品追溯体系建设试点。采取以点带面、分步实施的方式推进追溯体系建设。实施阶段 （2018 年-2019 年）实施阶段分为两步，一是建立部门追溯系统平台，指导督促企业建立产品质量追溯体系并建立部门重要产品追溯体系子平台。二是统一数据采集指标、传输格式、接口规范及编码规则，建立全省追溯系统平台。 推进部门网络互联互通和系统数据共享，推动企业数据和系统接入，实现政府与社会追溯数据融合。开通统一的公共服务窗口，面向社会公众提供追溯信息一站式查询服务。完善阶段（2019 年-2020 年）根据前阶段省重要产品追溯体系建设、运行工作情况，对工作机制、工作目标、建设内容、
16、实施进度和效果等方面进行评估和整改，进一步扩大追溯体系覆盖面。(三) 网络基础设施标识解析系统是工业互联网的重要基础设施。工业互联网是工业企业转型升级的重要支撑，与物联网相比，工业环境中面临工业制造设备、工业控制系统、复杂网络环境、异构信息等大量复杂性设备及系统，同时，工业互联网软硬件设备由于供应商范围广泛，生产数据结构不统一，导致工厂内外及供应链上下游不互通，严重影响工业互联网的发展。物联网和互联网发展之初也遇到了同样的问题，物联网领域中采用标识解析系统实现物品、信息、机器的识别和管理，是物联网的关键基础资源，互联网领域中采用 DNS 域名服务系统实现整个网络的互联互通，因此，工业互联网作为
17、物联网的延伸，标识解析系统是实现工业环境中设备、系统、数据、网络互通的基础设施和重要基础。标识解析系统多样化发展。目前，国内外存在多种标识解析技术及平台，包括国际性 Handle 标识解析平台、OID 标识解析系统、GS1 编码体系；我国 Ecode 编码体系、NIOT 标识解析平台。于此同时，各行业和地方也纷纷构建基于产品特点的标识解析平台，例如以婴幼儿配方乳粉质量安全追溯为主要试点的食品质量安全追溯系统平台、稀土产品溯源平台、航天云网横沥模具产业追溯平台等（如图 5 所示）。标识解析系统作为工业互联网的基础设施，在产品追溯、供应链管理等应用中发挥着基础性支撑作用，各标识系统在我国的行业领域
18、应用中已形成一定规模，各标识系统之间能够实现兼容互通。企业与标识平台对接是工业互联网发展重要趋势。工业领域中大量工业企业中采用企业内部闭环标识，企业内各生产线间、工厂间， 以及企业之间存在大量非标准化的标识，未实现与主流标识体系的对 接，在工业互联网的发展中，企业面临标识体系的构建新的需求和挑 战，与标识解析平台实现对接是工业互联网企业未来发展的重要趋势。图 5 标识解析平台分类示意图(四) 技术标准体系产品追溯体系有待完善。产品追溯技术体系主要包括编码技术、载体技术、发现技术、电子数据交换技术等信息化技术。其中编码技术、载体技术以及发现技术是产品追溯信息系统建设的基础，是解决信息的编码、自动
19、采集及系统间信息交互的问题的重要抓手。当前各项技术已具备一定的应用基础，随着新的产品追溯种类和场景需求的发展，产品追溯技术体系还有待进一步研究和完善。编码技术是对可溯源产品的编码格式进行数据结构定义、分配及管理的技术。编码的分配主体及数据结构是由编码命名体系本身的适用范围决定的。目前国内外主流的编码技术体系包括 GS1 编码、EPC、Handle、OID、uID、Ecode、NIOT 等。载体技术是产品追溯编码信息承载方式及载体选择技术，包括一维条码、二维条码、RFID 标签、传感器等。标识发现技术主要解决查找产品追溯标识的运动轨迹信息， 即找到与该标识相关的其他所有标识，这些标识的拥有者可以
20、是同一 个主体，也可能是不同主体。发现技术是产品实现全生命周期追溯的 典型应用场景的核心。一个商品从制造到出现在消费者手里，需要经历生产、加工、物流、销售等多个环节，每个环节该商品标识都会留下信息，而每个环节都由不同管理主体管理。标识发现技术就是找到该商品标识留下信息的所有环节对应的标识，例如每个环节的信息服务器 IP 地址，这些信息服务器会记录该商品标识在本环节产生的相关信息。异构识别技术针对产品追溯编码不一致，全生命周期“一物多码”的现状，分析出当前产品追溯异构标识的编码规律及趋势，针对产品追溯异构标识识别的冲突问题，提出适用于现有工业互联网领域产品追溯异构标识识别的冲突检测模型及判定算法
21、，为未来新的工业互联网异构标识编码制定提供防冲突策略，并针对已冲突异构标识设计后向兼容机制，最大程度解决产品追溯异构标识识别中的冲突问题。各国家和组织构建自由产品追溯标准化体系。产品追溯标准化体系主要由各国标准、国际标准和行业标准构成。各国家标准包括欧盟食品安全白皮书和 1182002 号法令、美国食品安全跟踪条例和联邦安全和农业投资法案、日本的牛只个体识别情报管理特别措施法、加拿大食品追溯数据标准第一版和食品追溯良好规范等。国际标准包括 ISO 22005：2007饲料和食品链中的可追溯性.系统设计和执行的一般原则和基本要求、GS1 的GS1 可追溯性标准、联合国欧洲经济委员会（UN/ECE
22、）产品追溯标准等。在我国，产品追溯涉及奶制品、肉制品、药品、特种设备等多种产品， 由于每种产品的质量要求不同、监管主体不同导致我国产品追溯标准体系的建设根据产品类别建立，例如商务部提出的 CPC（Commerce Product Code）商务产品编码、农业部的农垦农产品质量追溯，以及各地方、行业的追溯系统，例如上海市经信委生猪追溯系统、北京奥运食品追溯系统等等。工业产品追溯标准体系有待建立。在工业互联网领域中，产品种类多、加工环节复杂，如何实现多层级、多任务、复杂网络环境、多种控制系统和应用场景的对接互通成为工业互联网中产品追溯体系发展面临的重要挑战，因此亟需“因地制宜”，制定面向工业互联网
23、产品的追溯标准体系。三、 产品追溯体系发展面临的问题(一) 缺乏顶层设计，体系不够健全虽然近年来我国各级主管部门、行业协会和企业机构围绕食用农产品、食品、药品、稀土产品等重要产品，积极推动应用物联网、云计算等现代信息技术建设追溯体系，在提升企业质量管理能力、促进监管方式创新、保障消费安全等方面取得了积极成效。但也存在统筹规划滞后、制度标准不健全、推进机制不完善等问题,距离建立一套满足“互联网+”和“中国制造 2025”要求的产品追溯体系仍有相当差距。1.政府原因，没有完整的产品追溯体系顶层设计国家虽鼓励开展追溯系统建设，但却未明确给出追溯系统的具体法律依据或标准规范，也缺乏遵循信息公开和大数据
24、原则进行的顶层设计。各部门构建的可追溯系统由于缺乏统一标准的引导，系统从硬软件设施到关键技术的使用都不尽相同，可追溯系统的兼容性差，影响了信息的交换与共享，使得可追溯系统并没有发挥应有作用。2.行业原因，各个行业的需求、场景都很不一样少数地区和产业链已经建立起的可追溯系统也面临同样的情况， 由于各个系统的需求场景和开发目标不同，建设缺乏统一规划，造成溯源信息内容不规范、信息流程不一致、系统软件不兼容，往往只能在一定的环境和地域内发挥功能，不能很好地覆盖整个全社会各阶层的多样性需求，对跨地区突发性事件原因的分析也存在滞后性。3.大企业问题，只有自己的方案，不关心别人的在追溯体系缺乏顶层设计和兼容
25、共享的大环境下，有技术有能力的大企业只能基于自身业务理解，开发建设满足自身生产、销售实际需求的产品追溯系统，解决自身面临的上下游供应问题和销售问题，缺乏向社会主动开放数据和追溯服务的意愿和驱动力。4.小企业缺乏实施能力和意愿一套独立封闭的可追溯系统包括检测设备的购置、软件开发及信息平台硬件建设，以及信息采集、系统维护、人员培训等后期投入， 这些都需要大量的人力、物力和财力。即使是大型企业，建立可追溯系统也面临巨大的财务负担，更何况供应链中的多数中小企业。这就造成了即使下游厂商建立了可追溯系统，也难以在供应链上游小企业推广。此外，消费者对可追溯系统普遍认识不足，还未建立起及时查询相关信息的意识，
26、更不愿意为可追溯产品进行额外消费，这也是小企业缺乏建立可追溯系统动力的原因。(二) 数据开放不足，无法有效利用资源互通共享和协作生产是工业互联网的主要诉求之一，工业生产环境的复杂性和产品追溯贯穿供应链的特点对工业企业标识数据开放提出了更高的要求。标识数据开放不足是制约产品追溯发展体系的重要因素之一。政策支持力度不够。工业关系国家经济命脉基础，工业数据作为核心信息其安全性是各国政策规范的重要方面。我国在关于大力推进信息化发展和切实保障信息安全的若干意见（国发201223 号）， 明确要求保障工业控制系统安全。加强核设施、航空航天、先进制造、石油石化、电力系统、油气管网、交通运输、水利枢纽、城市设
27、施等重要领域工业控制系统，定期开展安全检查和风险评估。因此工业标识数据的开放需要细化行业领域的具体要求和规范。企业开放共享意识不足。标识数据是贯穿企业设计、采购、加工、流通及销售全过程的“链接”，虽然标识数据仅是起到桥梁作用，并未涉及企业核心商业机密，由于企业对标识数据基本认知缺乏，对标识数据开放采取紧身态度，因此，给标识数据开放的推进带来一定困难。缺乏有效的开放管理机制。当前部分龙头工业企业已针对标识数据开放开展了智能工厂样板应用，对于供应链上下游数据不互通问题， 主要采取中间件及接口开发的解决方案，工作任务重、费用高，解决 方案扩展性较低，造成了一定的资源浪费，缺乏通用的标识数据开放 机制
28、。开源工具供给不足。传统工业企业信息系统复杂，缺乏先进制造信息化改造经验，目前的追溯信息化解决方案针对“点对点”互通问题大部分依靠第三方解决方案提供商，缺乏开放的开源工具，导致各解决方案差异性大，技术要求高，难度大，因此亟需研究开放性工具提高标识数据开放驱动力。(三) 开放主导空位，缺失链条效应国内追溯缺少主导力量。国外追溯系统主要是市场驱动，着眼于实现信息可追溯，重点解决产品流通链条各个节点的向上一步、向下一步的信息可追溯，通过采用国际通用的标准，最终构成产品流通链条信息流的无缝连接。国内追溯系统主要是政府驱动，着眼于解决产品追溯、召回、企业诚信等监管难题，重点构建产品流通全链条的可追溯体系
29、，协调难度大、建设成本高，往往难以长期可持续运营；企业建立的平台多是用于产品防伪、防窜货和积分兑换、营销等，较少用于追溯，即使用于追溯，也只是某个环节的追溯，无法真正实现全链条的追溯；行业平台也有很多，但是并没有一个行业平台可以得到全行业各企业的认可和支持，往往一个行业内有数个不同主体建立的行业追溯平台。追溯系统相互孤立缺乏互通能力。拿一件由农产品为原料的商品来说，种植过程由农业部来监管，流通过程由食药监来管，各部委有各自的利益诉求，因此各个部委之间的平台相互独立互不连通，形成一个个信息孤岛。除此之外，全国很多省市都有独自的追溯平台，行业有自己的一个甚至多个行业追溯平台，当产品发生跨省市或者跨
30、行业流通、应用时，就会遇到彼此数据无法互相通用的问题。因此，供应链各企业之间，行业之间，各省市和各部委之间的系统需要打通， 而这就离不开标识数据的开放。而由于开放涉及的各方角色太多，大家各自有各自的利益诉求，谁来主导开放就是产品追溯体系发展面临的其中一个问题。(四) 开放缺乏途径，基础设施不足近几十年期间，通信产业得到迅猛的发展，其根本原因是机器之间信息的通信得到规范，如 TCP/IP 通信协议。作为连接人与设备， 设备与设备的工业互联网，同样也需要拥有一套良好的信息管理标准和解析体系，针对同一个或一类物体在企业内部、行业内部、跨企业、跨行业信息应用过程中进行统一表达。因此，我们需要建设一套完
31、整的标识解析体系。但是，当前阶段，我们还面临着许多问题。没有统一的通信基础设施。目前有大量工业设备没有实现互联互通，特别是一些有段使用年限的设备；同时，已经实现联网的设备， 采用的是不同的总线连接协议，不同的通讯连接端口设备；还有，企业的信息管理系统也是有不同的公司进行开发设计，没有标准的接口进行互联互通。由此可知，工业企业的通信基础设施是没有得到统一的。没有统一的数据表示及理解基础。首先，一个实体对象在不同行业、垂直领域的用途不同，造成这个实体对象的表达方式不同；此外， 不同企业，不同时期建设平台的目的及用途不同，也造成了信息表达的差异性；第三，在使用信息时，存在不同的语境、上下文，这也对信
32、息的理解有影响。当前，有很多有实力的企业拥有一套自己的信息管理平台和解析平台；同时，有些公共管理组织或政府机构也建设了一些信息解析平台。但是这些平台由于面对不同的企业需求，在平台建设的时候没有考虑到对更多需求的扩展，因此平台设计出来后，信息的存储、表示、应用差别巨大，不同平台之间的信息即便都允许第三方调用，如果没有统一的解析及管理系统，第三方也很难应用开发信息进行应用扩展。企业接入不足。由于大企业拥有自己的信息管理解析平台，仅对自己的子公司和上下游企业进行一定程度的开放；而中小企业在信息管理和解析平台上需求不够强烈，同时缺乏资金，因此很少进行接入， 从而造成现在已有平台上，接入的企业很少，对发挥平台的作用严重不足。(五) 数据规范匮乏，信息孤岛割裂可追溯系统的建立包括产品标识、信息采集和中央数据库 3 个基本要素。通过产品标识，对产品或生产设备进
