基于GS1标准的产品供应链追溯系统建设与应用研究

中国物品编码中心 张 颖 张 楠 林 强

本文从追溯系统设计角度，探索如何利用基于GS1 标准的追溯解决方案构建可视化、可互操作的产品供应链追溯系统。通过对全球通用的GS1追溯标准的分析研究，总结产品供应链追溯系统、追溯关键控制点、追溯单元与追溯颗粒度、编码与标识、数据采集与共享等关键要素建设通用要求，实现GS1标准体系在产品追溯领域的应用，推动我国产品供应链管理从“被动应对”向智能化监管及预警的“主动保障”转变，以促进我国产品供应链质量管理水平有效提升。

国际物品编码组织（GS1）是一个非营利性的国际组织，同国际标准化组织（ISO）有着密切合作，在全球拥有114 个成员组织，致力于为成员国家和地区提供商务流通领域的标准化服务，其开发推广的GS1 标识代码及相关标准已成为全球范围内应用最为广泛的商务语言。早在2017年，GS1发布了《GS1全球追溯标准2.0》（GS1 Global Traceability Standard 2.0），提出了产品供应链可互操作可追溯解决方案，构建了产品供应链追溯全球框架。为确保供应链上的每个贸易伙伴可以自由选择适应其特定需求的追溯解决方案，GS1与100多个国家和地区展开合作并实施服务。

GS1追溯标准中两个关键追溯要素

《GS1 全球追溯标准2.0》提出了影响产品供应链可追溯性的两个关键要素，即关键追溯事件（CTEs）和关键数据元素（KDEs）。关键追溯事件是指可追溯对象在其供应链生命周期中发生的实际事件，例如产品接收、转化、包装、装运、运输等；
关键数据元素是指用来描述关键追溯事件实际产生的数据元素，通常涵盖了五个维度，即参与方、对象、位置、时间和事件。这两个关键要素可反映出供应链追溯业务流程中的哪些环节更为重要，决定如何设计追溯关键控制点以及建立流程来定义和采集所有相关数据。

GS1全球追溯关键控制点

追溯关键控制点设计合理与否，很大程度影响着追溯系统建设质量的高低。基于GS1全球追溯业务需求和业务规定，GS1 梳理出73 个追溯控制点，其中，4个涉及追溯目标、5 个涉及产品标识、7 个涉及供应链位置、11个涉及追溯程序、12个涉及物流装运、13个涉及信息采集、5 个涉及信息存储、3 个涉及追溯人员管理、2 个涉及追溯业务培训、6 个涉及供应链协调、2 个涉及追溯系统监测、3 个涉及追溯业务审计。为科学评估这些追溯关键控制点，GS1 专门制定了一份可追溯性检查清单以及《GS1全球追溯符合性标准4.1版》，要求根据GS1、ISO等国际标准和其他重要的可追溯性法规对控制点进行标准符合性测试。根据符合性级别，将追溯控制点分为强制性控制点、条件下强制性控制点、可选控制点和推荐控制点。例如，强制性控制点必须同时符合《GS1 全球追溯标准2.0》和ISO 22005-2007《饲料和食物链的可追溯性——系统设计和实施的一般原则和基本要求》提出的重要业务要求；
条件下强制性控制点必须符合GS1 标准提出的重要业务要求，但这个控制点不一定列入ISO 标准。其他两类控制点以此类推。根据《GS1 全球追溯符合性标准4.1版》要求，所有强制性控制点（包括条件下强制性控制点）必须完全符合标准或法规要求，否则就要进行改进。

GS1 通过实践检验，这些控制点是能够满足整个供应链参与方之间识别、采集和共享可追溯信息的需要，以保障追溯系统的追溯质量。

GS1追溯关键数据元素采集

GS1 对追溯数据元素质量要求很高，提出了衡量追溯数据质量的四个指标：数据的完整性、准确性、一致性和有效性。数据的完整性要求能够记录关键追溯事件的所有主要数据；
数据的准确性要求准确反映出发生的追溯事件；
数据的一致性要求追溯数据在各个系统中保持一致；
数据的有效性要求追溯数据应有时间戳，以确保数据的有效性时间框架清晰。为建立和维护高质量的追溯数据元素，GS1 提出供应链追溯编码技术方案，对追溯单元与追溯颗粒度、标识等关键要素提出建设通用要求。

GS1 编码作为追溯“通用语言”，实现追溯对象的自动识别和数据采集。GS1编码能够根据流通和贸易过程自身的特点，针对不同的编码对象采用不同的编码结构，确保编码的全球唯一性，进而保证编码对象也是全球唯一。当前，被广泛应用在追溯领域的GS1 编码有：全球贸易项目代码（GTIN）、系列货运包装箱代码（SSCC）、全球参与方位置代码（GLN）、全球货物装运代码（GSIN）、全球服务关系代码（GSRN）等。其中，全球贸易项目代码用于在供应链的任意节点上标识需要检索的预定义信息；
系列货运包装箱代码用于标识物流单元、包装在一起用于储存或运输目的的贸易项目组合，如包装箱、托盘或包裹；
全球参与方位置代码对参与供应链活动的法律实体、功能实体和物理实体进行唯一标识，等等。在数据采集过程中，以GS1编码为关键字，能够快速、准确识别追溯对象及相关数据信息。

三种不同级别追溯颗粒度和标识组合方案，满足不同追溯对象追溯要求。GS1将记录追溯数据的颗粒度和标识级别视为决定追溯数据精确度的两个主要维度：

（1）标识颗粒度。GS1提供了品种级、批次级或单品级三种标识方案。其中，品种级标识方案是通过产品ID（即GTIN）对追溯对象进行标识，使其能够与其他类型的产品区分。该标识方案可以用于追踪同品种产品在供应链中的位置，用以销售分析，但无法提供真正的追溯。批次级标识方案是通过产品ID 加上批次∕批号对追溯对象进行标识，一般相同批次产品的原料、工艺、操作场所、操作人员等大致相同，出现产品质量问题时相同批次的产品都需要进行处理，批次标识在这类业务流程中能够发挥重要作用，如对受污染的批次的产品召回。单品级标识方案是对追溯对象使用序列化ID标识，将具有相同ID的追溯对象的数量限制到单个产品，可以精确地掌握产品在供应链不同环节、不同时间点的即时状态。如生命周期较长的产品，追溯要求其尽可能覆盖与产品使用和维护有关的业务流程时，就可以采取单品级标识。

（2）数据记录颗粒度。考虑到数据属性对数据记录颗粒度要求，GS1将追溯数据细分为主数据、交易数据和可视化事件数据。主数据是指一段时间永久或相对不变的数据，包括描述产品、参与方和物理位置的静态数据，如企业名称、联络方式、地址等；
以及描述供应链关系的关系数据。交易数据是因交易事件发生而创建的数据，记录交易完成情况，如交易订单、发货通知、运输指令等。交易数据往往会触发或确认追溯业务流程中的某些功能的执行，如交易订单、发票等触发追溯系统确认产品所有权转让，运输指令、交货证明等触发系统确认产品监管权转让。可视化事件数据是因产品发生物理活动或数字业务创建的数据，描述业务流程完成情况，如产品生产、装运、接收、销售数据等。因为精确度最高的组合更有利于提供追溯，使追溯方能够在供应链中找到特定的追溯对象。因此，对于交易数据和可视化事件数据，更适宜采用批次级或单品级标识方案实施追溯，如图1和表1所示（见下页）。

表1 不同标识组合下的追溯数据的精确度

图1 追溯数据的精确度

GS1追溯数据共享

数据共享涉及到供应链各参与方对追溯数据享有的访问权限。

GS1 设计了五种追溯模式来应对不同场景需要。

第一种是“向上一步和向下一步”追溯模式，即供应链上的每个成员可以通过询问直接贸易伙伴获取上游和下游的相关数据，保证追溯数据在每一对贸易伙伴之间进行自由交换和检查。

第二种是“集中式”追溯模式，即供应链上的每个成员在中央数据库存储和共享追溯数据。当需要获取数据时，数据需求方可以向中央数据库发出数据共享请求，且刚好这个需求方具有查询访问权限。

第三种是“网络化”追溯模式，需要供应链的各个成员将追溯数据保存在本地系统中，允许所有供应链伙伴（不仅是直接贸易伙伴）查询数据的方式进行数据共享。

第四种是“累积推送”追溯模式，即追溯数据随产品并行推送到供应链中的下一方，允许其与更下游的各个成员共享上游数据，但不能与上游方共享下游数据，很显然这种方式会使整个供应链中存在高度不对称的可视化。

第五种是“完全去中心化和复制”方式，即所有参与网络的供应链伙伴均保留所有数据的本地副本，这种常出现在区块链技术应用情形中。

五种模式比较，GS1 更推荐“向上一步和向下一步”追溯模式，因为其不仅实现追溯数据在数据隐私保护的基础上完成定向交换，同时还能防范信息堆积，最小限度占用储存空间。综上研究可知，GS1 建立了一套完整的追溯标准，通过准确标识、采集和共享有关产品、参与方、位置和服务等信息来实现供应链可视化和可追溯性。

产品供应链追溯系统框架

基于GS1 标准创建的产品供应链追溯系统，编码标识和数据是其所需的最少要素，也是系统数据标识、采集和共享服务的关键促成要素，二者共同构成了追溯系统的底层架构。在进行数据标识服务时，基于GS1 编码系统和标识标准做出判断和指令，确保每个追溯实体使用正确标识级别和标识方法，实现对追溯对象、参与方和位置的编码标识。在进行数据采集服务系统时，系统基于GS1数据采集标准做出规定，通过对标准化采集模式以及自动识别技术的应用，精准采集对象标识以及在数据载体中以标准方式编码的任何附加属性，实现信息智能分析、识别与存储。在进行数据共享服务时，共享标准做出指令，将采集后的数据转换成可使用标准化语义、标准格式和标准交换协议共享的追溯数据，实现供应链上的贸易伙伴之间信息交换，如图2所示。

图2 供应链追溯系统底层框架及标准（引自GTS2）

在底层架构之上，考虑到市场的复杂性和监管需求，产品供应链追溯系统会预留出用户特定扩展空间，如部门∕产品∕应用特定扩展、地区特定扩展、用户特定扩展等，允许添加附加要素以满足特定部门、产品类别、地区和应用领域等要求，这些拓展空间与底层架构组合，便构建了追溯系统的GTS框架。

产品供应链追溯系统模型研究

追溯模型的创建，是为直观展现产品在供应链不同环节的追溯信息，满足不同服务对象或应用场景需要。例如，基于生产端和经营销售端数据，对追溯系统企业模型和政府监管模型进行了如下设计。

企业模型设计

根据企业类型和数据特点，将企业模型细化为生产企业模型和经营企业模型。

生产企业模型主要围绕产品生产端数据进行设计，考虑到生产企业业务需求以及应用场景，设计涵盖但不限于企业用户注册∕登录、主体信息维护、产品信息维护、进货管理、销售管理等基础模块。其中，进货管理模块通常按照批次对产品进行数据管理，将每批次产品与相应原材料和供应商进行信息绑定，在记录供应商、原材料数据的同时记录进货数据、时间、订单号等。销售管理模块不仅限于管理销售对象信息，将生产企业、产品、进货管理和销售管理四部分数据进行相互关联，形成产品在生产环节的完整追溯图谱。

经营企业模型主要围绕产品经营销售端数据进行设计，涵盖但不限于企业用户注册∕登录、主体信息维护、产品信息维护、供应商管理、销售商管理和收发货管理等基础模块。其中，收发货管理模块设计融入产品交易场景，如收货模块需要对产品进行收货确定，并完善产品库存信息。未收货时，订单信息在待收货列表查询，并可以查询每笔订单的详情，查看信息无误，进行收货操作。收货后，系统自动为每笔订单生成一笔台账信息。在收货台账页面，可进行筛选或查询，可查看每笔台账的详情。发货模块需要实现产品批次的流向管理，将下游客户信息与产品批次信息、发货数量等相关联。最终通过收发货管理模块，产品生产与经营销售端数据被自然串联起来，形成了完整的产品供应链追溯图谱。

政府监管模型设计

政府监管模型围绕行业追溯监管实际需求，设计涵盖但不限于数据统计分析、产品预警、应急查询等服务模块，帮助政府监管人员随时掌握企业生产信息和产品流向信息。其中，统计分析模块按照区域、行业、产品类别等对企业和产品信息进行统计分析及地图显示，同时满足产品供应链信息的正向和反向查询。产品预警模块试图将系统预警与风险监测功能关联，对发生过产品质量事故、有过召回记录、原材料产生重大变化、问题投诉多的较高风险产品等进行甄别，并预警提醒。应急查询模块为监管部门提供有效追溯途径，在发现产品质量问题时可迅速查明产品生产来源，并为产品的生产信息、销售去向和数量等信息的查询提供有效途径。

基于GS1 标准体系创建的产品供应链追溯系统，实现了产品供应链各环节信息的紧密关联。在实际应用中，当零售企业需要找到上游信息，了解原材料的来源、所涉及的生产企业以及产品所具有的质量凭证时，只需要通过跟踪上游追溯链，便能找到生产企业，并检索到所需信息。当生产企业需要召回特定批次∕批号产品时，只需通过跟踪下游追溯链，确定供应链网络中所有该批次∕批号产品的所在位置，就能实现针对性召回。当监管部门需要对产品进行监督检查时，输入产品的商品条码和批号等信息，便能通过供应链追溯图谱确定产品生产情况、销售流向、销售数量等信息，如图3所示。

图3 产品供应链追溯系统实现供应链各环节数据紧密关联

2020 年底，中国物品编码中心探索推动GS1 追溯解决方案在工业消费品供应链追溯领域的应用，选择以儿童玩具和小家电行业为对象开展追溯试点，在试点过程中，基于GS1 标准体系开发了工业消费品供应链追溯平台——易码追溯平台，用以采集、维护工业消费品供应链追溯数据。经过一年多时间的试点应用，超过444 个产品批次的700 多万个产品通过该追溯平台实现追溯，超过45家试点企业实现产品溯源及标识管理、品牌和产品信息标准化管理。与此同时，易码追溯平台帮助政府部门实现对工业消费品的全供应链监管，有效推动了产品供应链管理从“被动应对”向智能化监管、预警的“主动保障”转变。

商品条码作为基础追溯单元编码，建立工业消费品供应链追溯“通用语言”

试点采用GS1 编码体系中的商品条码作为追溯的基础追溯单元编码，并根据需要进行追溯颗粒度划分，采用商品条码+批次码（可用生产日期或订单号替代）作为批次追溯的基础编码，如图4 所示;采用商品条码+批次码+序列号作为单品追溯的基础编码，如图5所示，对追溯单元进行唯一标识，然后将标识代码与其相关信息一一对应，最后生成一维条码或二维码。这套编码与标识技术方案在试点企业中得到充分应用和优化完善，促进工业消费品供应链各环节追溯信息顺畅交互。

图4 工业消费品按批次追溯示意图

图5 工业消费品按单品追溯示意图

工业消费品供应链追溯系统，建立产品全生命周期数据的有机联系

根据服务对象和应用场景需要，试点创建了工业消费品供应链追溯系统模型，该模型是易码追溯平台追溯服务功能得以实现的基础，如图6所示。

图6 易码追溯平台追溯数据监控中心

易码追溯系统模型由三个数据模块构成，分别是生产企业模块、经营企业模块和政府监管服务模块。生产企业模块主要服务于生产企业信息采集及展示，采集包括生产企业、产品、设备和人员等的信息数据，创建可视化图谱，对产品生产链上下游追溯数据进行展示。经营企业模块主要服务产品经营管理信息采集及展示，包括对产品经营管理企业进货台账管理、索证索票管理、出入库管理、销售管理等信息采集，创建可视化图谱，对产品销售链上下游追溯数据进行展示，如图7所示。政府监管服务系统主要服务于市场监管和海关部门，提供数据统计分析、信息发布、产品预警、应急查询等服务，对监管数据进行可视化进行呈现，如图8所示（见下页）。

图7 工业消费品质量安全追溯图谱展示

图8 工业消费品召回和预警统计分析图

易码追溯平台创建的供应链追溯图谱不仅能够获取产品在各个节点的信息，在实际应用场景中，还可以精准定位问题产品或原材料。当产品A 出现了问题，首先可以锁定A 的产品生产批次，用图谱查询到这个批次都销售到哪些经营企业，及时将问题产品A 下架召回，同时可以查到该批次产品使用了哪些原材料，如果原材料出了问题，可以通过多维度查询，查出问题原材料还生产了其他哪些产品，都销售到哪里，做到全面精准的问题产品追溯和召回。

采用区块链技术，防止追溯数据被篡改

为防止追溯数据被篡改，确保易码追溯平台数据的权威性和准确性，中国物品编码中心与京东合作，将易码追溯平台作为京东追溯区块链的一个重要节点，对企业录入平台的追溯数据进行存证管理，包括将产品图像、ID 编号、追溯信息等写入区块链网络进行数字存证及登记造册，并进行数字加密管理。经过区块链存证的数据，将全程留痕，不可篡改。产品存证信息可通过条码追溯app查询，如图9所示（见下页）。

图9 易码追溯平台APP查询结果区块链防篡改

除此之外，为调动企业和消费者参与追溯的积极性，易码追溯平台还为生产企业提供了企业宣传、产品展示、消费者信息反馈等服务；
考虑到线上、线下两种流通模式，专门为电商销售企业提供产品销售链接，方便消费者在追溯查询的同时安全便捷地购买产品。

工业消费品供应链追溯试点是对基于GS1标准体系创建的产品供应链追溯系统的实践检验和功能完善。试点的顺利实施，再次证实了GS1 追溯解决方案的可行性，对推动GS1 编码标识及追溯解决方案在我国产品追溯领域的深度应用起到积极示范作用。