冷链物流中基于RFID公共平台的E-Pedigree系统设计与实现

青海交通职业技术学院 张 珺

1 引言

近几年冷链物流在我国发展非常迅速，市场已逐渐成熟，竞争日益激烈。国际统计数据显示，当GDP人均达到5000美元时，冷链物流爆发的时代到来。可是在我国GDP人均已经达到该水平，却没有出现冷链物流的爆发。事实证明，我国冷链物流不仅发展落后，而且冷链物流中“断链”现象也十分普遍。面对“断链”制肘各行业的严峻现状，政府对冷链物流各方面进行了支持引导，及时出台相关政策，加大资金投入，完善冷链物流规划体系。例如2010年出台了《农产品冷链物流发展规划》，相应配套资金以及政策也在逐步到位。然而冷链物流涉及到的从制造商到批发商、零售商以及到消费者流程环节较多，任何一个环节都可能出现质量问题。尤其我国食品、药品安全危机频繁发生的情形下，更需要加强对冷链物流的管理。农业部自2001年起，在全国启动“无公害食品行动计划”，科技部也启动了重大科技专项“食品安全关键技术”的研究，建立了符合我国国情的冷链物流科技支撑体系。

然而上述只是对冷链物流的某个环节进行规范，没有从供应链的角度去管理冷链物流。冷链物流的关键就是需要保证冷链不中断，RFID技术可以对冷链物流系统进行实时温度、湿度监控，已逐渐成为企业提高冷链物流管理水平不可缺少的技术工具和手段。我国北京、上海和云南等地在农产品方面开始应用RFID标签进行追溯，如北京市农业局已初步建立了以生产履历中心和查询平台为核心的信息系统。借鉴国外冷链物流的发展经验，韩国药监局推出了7%的减税作为奖励那些采用序列化代码系统的企业。此外，韩国农业部也提出了新的食品信息技术平台，预计到2015年50%的医疗产品在韩国将携带RFID标签。FDA（美国联邦药监局）要求制药产业开发一种“药谱”（pedigree）机制，以便确认药品从制药厂运送到批发商再到药局的“监管链”，建立书面追踪药品的运送路线，进而可以杜绝伪药和假药，而基于条码或RFID标签的电子药谱（E-Pedigree）系统可以有效地对药品进行追溯。

2 冷链物流中E-Pedigree系统的需求分析

冷链物流要求在生产、采购、配送、仓储、销售以及召回、回收等各个物流环节保持特殊物品，如食品、药品等始终处于规定的温度和湿度状态，从而减少出现物流环节中的物品损耗。调查显示，现阶段并不是所有从事冷链物流的企业都能提供温度监测和控制记录，冷链运输过程中还存在着温控不力等问题。因为没有温控记录，一旦某个物流环节“断链”，很难调查出究竟是哪个环节出现的问题。因此，对从事冷链药品的物流企业，必须纳入GSP的强制监管，在全国范围内建立E-Pedigree系统电子档案，对整个供应链温度、湿度、运输和储存等条件的信息进行管理。

假冒药品对人的生命不断造成危害，尤其国内部分药品缺少监管，部分品牌药品甚至在互联网上未经监管地贩卖。有的问题并不仅在于假药本身，还涉及到“贴牌”药品以及将其在黑市上出售。这都对消费者存在着重大的隐患。基于RFID标签的E-Pedigree可以对供应链中的信息进行实时查询，保证药品的安全性，杜绝假药、伪药。

基于以上问题，需要建立统一的数据信息平台对冷链物流的产品进行追溯，追溯的环节包括原材料的采购、生产、配送、仓储、销售以及召回、回收等各个物流环节。消费者和监管部门通过计算机系统访问E-Pedigree系统电子档案，从而及时了解产品的采购、生产、配送、仓储、销售以及召回、回收信息，掌握冷链物流中产品的数量及位置，从而提高冷链物流的供应链绩效。同时，对EPedigree系统电子档案访问可以对各种冷链物流车进行全面的动态监控，为食品和药品的安全审查提供可溯源性信息支持。因此，通过建立基于RFID技术的E-Pedigree系统，可为冷链物流提供准确的市场动态和信息沟通，做到随时监测在途货物的温度和湿度变化，实时监控货物，提高供应链的透明度，从而保障产品的安全性。

3 E-Pedigree系统信息结构

在2007年，美国联邦药监局（FDA）和EPCglobal宣布批准了E-Pedigree系统1.0版。该系统定义了E-Pedigree可用于在供应链中的文件维护，XML模式和结构的变化。它包含了产品信息、分销渠道信息以及签名信息等。

E-Pedigree系统必须具有三大功能：首先，E-Pedigree系统必须能够随时跟踪供应链中的产品。当供应链成员之间发生交易信息时，交易历史应该记录产品的信息，且必须在任何时候都具有可追溯性。其次，E-Pedigree系统必须具有能够存储和维护数据资料的能力，在整个供应链中的每一次交易，都必须记录交易时间、地点、交易双方信息，同时要保证交易数据的准确性和存储安全性。最后，E-Pedigree系统能够在冷链供应链成员之间实现数据的交换，冷链供应链成员通过交换必要的数据确保供应链的安全性和可靠性。

E-Pedigree系统结构层由initialPedigree、shippedPedigree和receivedPedigree组成，并且通过产品随供应链移动，如图1所示。产品的initialPedigree在初始阶段由制造商或是出口商创建，主要包括制造商名称、产品名称和项目信息（批号和数量）。当产品运输时，hippe-dPedigree被创建，其信息主要包含运输信息（如托运人、承运人和收货人姓名）、交易信息和承运人信息等。当收货人收到货物之后，receivedPedigree被创建，主要包括文件信息和签名信息。创建之后，托运人的签字不能改变。

图1 E-Pedigree系统信息结构

4 冷链物流中E-Pedigree系统的设计与实现

E-Pedigree系统在整个冷链物流过程中需要记录产品在贮存和运输中的温度与湿度信息，这样就能及时提早发现物流过程中的问题，确保货物的安全性。以药品为例说明整个供应链中E-Pedigree系统的应用设计框架，具体如图2所示。

图2 基于RFID的E-Pedigree系统设计框架

在药品涉及的冷链物流中，环境信息对药品的安全性至关重要，因此在运输、仓储和药品的分销过程中必须严格控制温度和湿度。在图2中，药品由制造商生产，通过批发商进入零售商阶段，之后顾客在零售商处购买药品。产品制造商的信息包含了产品信息和环境信息。产品制造商的信息跟随药品一同进入批发商的信息系统。批发商的信息系统中除了制造商的信息之外，还包括批发商的物流信息、仓储信息和环境信息以及签名等。当药品进入零售商阶段时，药品制造商和批发商的信息一起进入零售商信息库，零售商的信息系统中除了制造商、批发商的信息之外，也包括了零售商的物流信息、仓储信息和环境信息以及签名等。当顾客对购买的药品出现疑问时，可以要求通过国家卫计委的公共平台对药品信息进行查询，获得必要的药品信息等。

图3 冷链物流中E-Pedigree系统E-R图

E-Pedigree系统中贮存和运输中的位置、温度与湿度信息如图3所示，该图详细记录了产品在冷链中的相关信息，通过将该信息传递到E-Pedigree系统，供应链成员能够查询到所需要的信息，确保信息的及时更新。以药品为例说明整个供应链中EPedigree系统的应用，具体如图4所示。图4说明了通过EPedigree系统对冷链物流中正向和逆向物流过程中所涉及的药品生产、配送、批发、销售、召回、退货和药品销毁等过程。

要确保到达消费者的药品是安全的，在生产环节就需要对药品的原材料进行保证。因此，在供应链的生产环节，就可以采用RFID系统来提供冷链中的药品与原材料之间的可靠联系，通过RFID标签追踪到原材料的具体生产环节，从而药品的所有信息都被工作人员进行签名，并且将该信息记录到initialPedigree中去，见表1。系统通过RFID标签的个体信息，实现药品生产的过程实时监管，并将生产信息提供给E-Pedigree系统平台，以供相关部门进行查询与反馈。

经过加工包装环节后，药品作为商品要运往仓库进行储存或批发，为方便配送，工人按规定装箱装后，在外包装箱贴上RFID温度和湿度标签。该RFID芯片中记录了箱内货物的信息，标签内的温度和湿度传感器可以在货物存储和最后的配送过程中实时提供温度和湿度信息，来保证药品的质量。同时，托盘上的RFID标签中写入的信息也包括托盘上商品的基本信息，以及托盘自身的信息。工作人员进行签名，并且将该信息记录到shippedPedigree中去。同时RFID温度和湿度标签使得仓库管理员不需要每天到仓库去检查仓库温度和湿度的变化，通过客户终端就可以随时掌握温度和湿度信息。一旦出现异常，系统就会报警，管理员就可以及时检查，进行补救。

图4 冷链物流中E-Pedigree系统流程

表1 冷链物流中E-Pedigree系统组成

在零售环节中，零售商对从批发商处配送的药品进行收货。药品到达之后，工作人员用手持式RFID阅读器一次性读取所有药品信息，并且核对药品信息与订单信息的一致性。工作人员在确认产品信息无误后，对药品进行签名确认。如果该产品在E-Pedigree系统已经注册，则将该信息记录到receivedPedigree中去；如果该产品信息在EPedigree系统还未注册，则由工作人员提供该药品的相关信息在E-Pedigree系统进行注册，注册之后再将该信息记录到receivedPedigree中去。零售商在药品储存区域上方安装RFID阅读器，该阅读器可以覆盖所有的药品储存区域。工作人员利用阅读器对每件商品包装上的RFID标签内信息进行获取。RFID标签除了记录药品的相关信息之外，还实时记录药品储存区的环境信息（温度、湿度等）。当消费者购买之后，药品的销售信息通过POS终端传递到零售商的MIS中去，这样销售环节结束。

在召回与退货环节中，当消费者对所购买的药品产生疑问或是出现医疗事故时，由消费者通过国家卫生与计划生育委员会对E-Pedigree系统进行查询，E-Pedigree系统则通过储存的信息对消费者进行反馈。信息反馈之后，消费者根据反馈的信息对药品进行核实。如果药品出现重大问题，则由制造商对药品进行召回，并且负责进行销毁，其物流过程与正向物流相反，在此不再赘述。

5 E-Pedigree系统实践及其效果分析

E-Pedigree系统应用比较广泛，可以应用于生鲜农产品、药品等，对该类产品全生命周期进行管理。EPedigree系统首先提供了一个从生产、配送、仓储、销售以及召回等全生命周期的整条冷链物流实时数据监控，在冷链物流中的任何环节对产品进行监控，保证产品的质量。其次，当产品通过供应链进行分销时，通过E-Pedigree系统可以使整个供应链系统更加透明，实时监控供应链所有环节，从而减少假冒伪劣产品，保证了产品的安全质量，降低了供应链成员之间的风险。最后，通过E-Pedigree系统可以对产品和分销渠道的风险进行预测，降低次品和残品所带来的风险。