工业互联网标识解析技术在乳制品行业的应用研究

张婉蒙，陈 刚

（1.山东未来网络研究院，山东 济南 250001；2.江苏未来网络集团有限公司，江苏 南京 211100）

0 引 言

近10 年来，我国乳制品产业发展突飞猛进，综合生产力位居世界前列，但是与乳业发达国家相比还存在较大的差距。我国乳制品产业结构松散、供需不均衡、产业链协同力低下、乳制品质量问题频发。究其根本原因有以下几个方面：第一，我国乳制品行业是一个集农业、畜牧业、工业、服务业于一体的特殊行业，产业链条长、环节多、涉及面广，进而导致从奶农、奶企、渠道商和消费者之间的数据传输不通畅、数据量巨大且收集不全面，难以实现全链条的信息追溯；第二，我国乳制品行业同质化现象十分严重，企业缺乏竞争力，但是随着消费结构的不断升级，消费者对于个性化产品的需求与日俱增，乳制品市场的竞争已然演变为整个产业链的竞争，仅仅依靠单个企业的资源协调能力是很难实现整个产业链协同发展的。此时就需要上下游产业链紧密协同，打破数据孤岛和数据壁垒，提升整个乳制品产业链的数字化和智能化程度，均衡利益，协调机制，促进各环节的衔接，保证乳制品行业安全健康地发展[1-8]。

工业互联网标识解析体系通过条形码、二维码、无线射频识别标签等方式赋予每一个实体或虚拟对象唯一的身份编码，同时承载相关数据信息，实现实体和虚拟对象的定位、连接和对话的新型基础设施建设[9]。通过将标识解析应用技术和乳制品行业需求结合，落地行业应用。对企业而言，标识解析体系通过现场数据采集和集成，结合大数据分析优化，实现智能生产与管理，切实为企业节约成本、优化流程、提高生产效率。对产业链而言，标识解析体系链接上下游企业，从原奶生产、加工、运输到渠道销售，实现各环节、各企业间信息的对接与互通，促进了跨企业、跨区域、跨行业的高效协同，优化资源配置。对大众而言，乳制品行业整个链条都以终端需求为导向，消费者的个性化需求可被直接转化为生产排单，享受定制化服务；同时可以通过扫描二维码的方式，透明清晰地追溯产品各环节信息。工业互联网标识解析应用技术在乳制品行业的推广将有效地推进乳制品全产业链和谐稳定地发展，重塑消费者对国产乳制品的信心。

1 乳制品行业全产业链流程以及问题

1.1 乳制品行业全产业链的流程介绍

乳制品行业产业链分为三大环节，上游环节为原奶生产，中游环节为乳制品加工制造，下游环节为运输消费[6]。国内乳品行业目前已初步形成了奶农、奶站、加工企业、销售和消费者多主体系统化的乳品产业链形态[6-7]，如图1 所示。

图1 乳制品行业全产业链流程

在奶牛喂养环节，采用全混合日粮技术（简称TMR）饲喂，在性能优良的TMR 设备基础上配套精益的饲养技术，做到奶牛日粮饲养的监管。在牧场管理环节，通过牧场智能化服务平台对牧场户外环境、牧舍环境等进行实时监测，通过与当地气候、气象数据相结合，做到及时的天气灾害预警。

原奶采集后，通过全程冷链、无菌运输到工厂生产线。乳制品企业通过MES、DCS、SCADA、LIMIS 等系统实现工厂生产计划排班、生产调度、生产工艺、产品质量、生产执行、生产统计以及生产分析等数字化管理和控制。

在乳制品运输环节，物流端通过自动分拣系统、GPS 车辆货物跟踪系统、温控系统、WMS 系统、TMS 系统等，从采购、订单管理、库内作业及运输管理等方面实现各环节管理。在乳制品销售环节，包含线上和线下销售。线下打造智慧门店系统，利用人工智能的深度学习算法，结合天气、客流、货损等数据，实现销售预测。线上销售积极拥抱新兴数字化触点，实现精准触达和服务。

1.2 乳制品行业存在的问题

在乳制品行业，各企业通过建设集中式数据库的方式管理私有标识，这种现象很普遍，但也存在一些问题。一方面，私有标识的流通仅限于企业内部或者其所在的生态内；另一方面，部分企业因为业务需要，在生产制造环节、车间管控单元、信息化系统中使用了多种私有标识，但是鉴于系统供应商不同，导致私有标识之间不互通，存在严重的数据孤岛问题。随着产业链协同趋于高效化、敏捷化、智能化，这些问题也逐渐成为制约整个乳制品行业发展的瓶颈。因此，对于整个产业链而言，迫切需要构建信息化共享平台，打破上下游的信息壁垒，保证各企业自主控制数据主权的同时，从产业链整体发展角度按需共享信息，实现信息共享价值最大化。

2 工业互联网标识解析技术的优势

工业互联网标识解析体系在全行业、全产业链、全价值链可以构建公有标识解析体系，兼容现有的多种国际主流标识体系，支持体系内标识数据的存储、交换和共享，并提供公开的查询入口以及标准化的服务[10]。用标准化、分布式且互联的公共工业互联网标识解析系统代替企业原先非标准化集中且孤立的私有标识管理系统，具有很大的优势。第一，具有经济性，企业内及企业间系统通过标识解析体系对接，对接口和数据进行标准化处理，实现广泛的信息交互，发挥标识解析体系基石的规模效应，解决系统数据不通的问题，避免重复建设，通过社会部署降低成本。第二，具有安全性，遵从企业保有数据的前提下，按照业务需求，在产业链合作伙伴之间进行数据的有效交互和分享。第三，具有兼容性，标识解析体系采用异源异构技术进行标识映射和转换，在不影响企业业务的条件下，无需大规模取消原有标识，降低整体改造的成本[10-14]。

3 标识解析技术在乳制品行业的典型应用

经过深入的调查研究，打造和深化标识解析技术在乳制品行业的应用，需求十分广泛。例如在乳制品上下游产业链之间，可以开展供应链优化、产品溯源等乳制品协同应用建设；在企业内部生产中开展乳制品质量管控、生产节拍分析等应用建设。

未来网络工业互联网标识解析体系乳制品行业平台分为行业应用平台和企业节点平台，分别如图2 和图3 所示，架构遵循《工业互联网体系架构（2.0）》进行划分[11]。

图2 乳制品行业应用平台架构

图3 乳制品行业企业节点平台架构

行业应用平台主要聚焦在行业数据的打通，通过各企业节点平台横向连接成平台，利用标识解析体系按需共享数据，优化企业的生产经营管理。平台由三部分组成：数据接入、标识解析应用中间件平台以及标识解析应用平台。

数据接入来源于两部分：一部分是生产设备、监控/传感器等智能智造设备，通过IoT 连接的方式，将数据同步到PaaS 层；另一部分是乳制品各个环节采用的信息化系统的数据，包含ERP、PDM、MES 等系统，通过数据连接等方式上送到PaaS 层。

标识解析中间件平台是PaaS 层能力的建设，提供共性技术、工业数据管理、平台间集成、标识解析等工具和服务。向上对接标识解析体系，向下为企业和企业应用接入前缀申请、标识注册、数据同步和解析等功能提供标准统一服务，消除标识解析体系升级变动给企业带来的影响，提升接入的便利性。

标识解析应用平台结合行业应用场景，以工业互联网标识编码为数据流转的桥梁，牵引数据在系统间、平台间、企业间、行业间流转，向用户提供产品全生命周期管理、设备运行维护、供应链协同、生产运营优化、产业链协同等应用软件。

企业节点平台主要聚焦在企业内部的标识服务节点，服务内容包括企业前缀申请、标识发码规则制定、标识注册、标识解析、标识存储、标识查询权限管理以及标识的通用型应用和增值化应用等。具体功能类似于行业平台，此处不再赘述。

3.1 基于标识解析技术的乳制品产品质量溯源应用

未来网络工业互联网标识解析体系乳制品行业应用平台结合标识解析技术，从生产、营销、运输、消费各个环节进行数据的实时标识注册和解析，通过原奶采集系统、生产加工系统、质量执行系统、物流跟踪系统以及产品营销系统的数据导入，结合RFID、二维码、主动标识等信息技术对奶牛繁殖、牧场管理、原奶营养监测、生产工艺到冷链物流、产品营销等全过程环节的质量信息进行有效收集，并跟踪管理对象在其生命周期中的数据流转，从而使企业可以实现对采购、生产、运输和销售过程的跟踪和监控，消费者对奶制品全流程质量的知情。消费者通过扫描标识编码可以获取从奶牛系谱、奶牛繁殖、原奶采集、奶站/企收奶、生产调配、生产杀菌、奶品储存、乳品灌装到成品储存、流通、消费的每一道环节的信息，最终实现乳制品的产品质量溯源管控，为消费者提供安全放心的乳制品，从而提高消费者对国产奶制品的信任度。乳制品产品溯源流程如图4 所示。

图4 乳制品产品溯源流程

3.2 基于标识解析技术的乳制品产业链协同应用

我国乳制品全产业链涉及原奶供应、乳制品加工生产、乳制品销售服务、消费者消费四大主要环节，只有充分保障奶农、奶企、渠道商和消费者的根本利益，使四方共赢，才能实现乳品全产业链的协同稳定和可持续发展。乳制品产业链协同流程如图5 所示。

图5 乳制品产业链协同流程

以终端用户订单、消费者需求为导向，将乳制品加工生产商的销售订单、采购订单、供应商发货单、采购到货单、采购入库单、生产订单、生产入库单等信息进行标识注册，再将乳制品销售服务渠道的收货单进行标识注册，实现交易信息的实时共享，通过数据共享来提高企业间协同的效率。对于在供应链上的乳制品企业，在原奶采集环节、生产环节、运输环节、销售环节、流通环节等均由不同的主体对该乳制品的相关信息进行标识注册。同一瓶/同一箱/同一批次乳制品的信息来源于多个主体，标识信息呈现出多源性和异构性，通过产业链协同应用解决数据协同和标准化问题，实现采购协同、生产协同、物流协同、销售协同等，建立乳制品行业和谐发展的生态圈。

3.3 基于标识解析技术的乳制品冷链物流全环节追溯应用

乳制品冷链物流全环节追溯流程如图6 所示。通过建立乳制品的冷链追溯标识解析体系，在装货运输环节，通过扫码将订单标识、运输车辆、司机、装货人等信息与集装箱标识进行关联；通过对冷链物流车加装主动标识载体，将企业自有的冷链物流车和第三方冷链物流车的运行轨迹数据及实时温度控制信息等环境数据，发送到标识解析应用平台；平台通过标识解析体系打通各环节数据流转，通过嵌入人工智能算法为库存策略、订货策略的制定提供指导，提升库存周转率，节约运输资源，降低运输成本。通过主动标识载体和标识解析应用的引入，使乳制品出厂后的运输销售过程透明化，在销售或者运输环节如发现质量问题，通过追踪产品运输流转环节，精准定位同一批次产品，提前采取管控措施。此应用的实施对于保障乳制品冷链市场的有序发展具有重要意义。

图6 乳制品冷链物流全环节追溯流程

4 结 语

工业互联网标识解析体系是乳制品行业上下游产业链数据互联互通的关键。基于标识解析应用技术，促进乳制品行业的数据形成行业领域数据池，解决数据异源异构的问题，排除上下游企业之间数据流通的障碍，实现工业大数据充分流动和无缝衔接，加速智能应用开发、产品服务价值提升，最终实现中国乳制品品牌影响力的提升，推动整个乳制品行业和谐健康地发展。