به سمت یک چارچوب مبتنی بر بلاکچین برای قابلیت ردیابی مطابق با GS1
فائزه شکری-فصلنامه شماره 49(تابستان1402)
چکیده
قابلیت ردیابی نهتنها نیازهای اجتماعی بلکه شفافیت اطلاعات محصول را برآورده میکند و اعتماد مصرفکنندگان را تقویت میکند، بلکه نیازهای شرکتها را برای حمایت از برند برآورده میکند و رقابت در بازارها را افزایش میدهد. ازآنجاییکه یک سیستم ردیابی همه اطلاعات لازم را در هر مرحله از زنجیرهتأمین جمعآوری میکند، ابزار کارآمدی برای نظارت و بهینهسازی فرآیند تولید نیز است. اتخاذ فناوری اطلاعات برای دیجیتالی کردن فرآیند کسبوکار یکروند اجتنابناپذیر برای بهبود کارایی در مدیریت اطلاعات و بهویژه تشخیص سریع مشکلات تقلب است. بااینحال، با فرآیند دیجیتالیشدن از طریق یک سیستم نرمافزاری رایانهای، چالش در مورد واقعی بودن دادههای دیجیتالی همچنان باقی میماند. واقعیت نشان میدهد که تغییر دادههای دیجیتال آسانتر از دادههای کاغذی است؛ بنابراین، داشتن یک فرآیند دیجیتالی و مکانیزم ایمن برای اطمینان از شفافیت، صحت و ثبات دادهها که منجر به کارایی بیشتر در تشخیص حوادث و ردیابی مشکلات میشود، ضروری است. یک فناوری نوظهور، بلاکچین، پس از موفقیت بزرگ خود در امور مالی به دلیل ویژگیهای غالب مختلف در جلوگیری از تغییرات دادهها حتی از سیستم داخلی، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است. از نظر فنی، بلاکچین یک دفترکل است که کل تاریخچه تراکنشها را بهصورت عمومی در شبکهای از رایانههای همتا به همتا در آن زمان ثبت میکند. برای اطمینان از تغییرناپذیری دادهها و مسئولیت غیرقابلانکار، یک دفتر مشترک بین همه سازمانهای مشارکتی در یک اکوسیستم به اشتراک گذاشته میشود و در نتیجه شفافیت دادهها را افزایش میدهد؛ بنابراین، استفاده از فناوری بلاکچین در کشاورزی، روند ردیابی فعلی را باهدف افزایش مسئولیت اشیای در فرآیند و شفافیت اطلاعات برای مصرفکنندگان بهبود میبخشد. در این مقاله، ما چارچوبی را پیشنهاد میکنیم که از بلاکچین برای تقویت سیستمهای ردیابی استفاده میکند. علاوه بر این، چارچوب پیشنهادی ما با استاندارد GS1 برای دستیابی به قابلیت اطمینان و سازگاری بالا در مقیاس جهانی مطابقت دارد.
- معرفی
امروزه سیستم ردیابی در صنایع و نهادهای اجتماعی بهویژه در صنایع غذایی اهمیت زیادی دارد. توسعه اخیر سیستم ردیابی مزایایی را که میتواند به همراه داشته باشد آشکار کرده است. این نهتنها به قابلیت ردیابی کمک میکند، بلکه به برندسازی، کیفیت محصول، بهینهسازی فرآیندهای تولید، توزیع، یافتن حفرهها یا دستیابی به مشتریان بیشتر و گرفتن مزیتهای رقابتی بسته به نحوه استفاده شرکت از سیستم ردیابی کمک میکند. به طور خاص، بر اساس دادههای جمعآوریشده توسط سیستم ردیابی، طرفین میدانند و عواقب محصولات معیوب را کاهش میدهند و همچنین شرکت مبدأ هزینهها و وسایل بازیابی را در صورت نقص کاهش میدهد. مدیریت ردیابی به منظور ترویج قابلیت ردیابی یکپارچه در سطح بینالمللی و بهبود کارایی در مدیریت آن، تضمینکننده کیفیت و ایمنی محصولات و کالاها میباشد.
در سالهای اخیر، اعتماد مصرفکننده به محصولات و کالاها به دلایلی کاهش یافته است؛ بنابراین، بسیاری از شرکتها و تولیدکنندگان، برنامههایی را برای پیادهسازی قابلیت ردیابی «کد QR [1]» برای محصولات خود توسعه دادهاند. بااینحال، دسترسی به اطلاعات محصول همچنان با محدودیتهای زیادی مانند اطلاعات بازیابی ناقص برای کل زنجیره، عدم بررسی متقاطع اطلاعات و ارتباط بین عوامل، عدم وجود سیستم شناسایی منحصربهفرد برای محصولات، عدم تأیید اطلاعات و عدم تعامل بین کاربران مواجه است. برای مقابله با این محدودیتها، هدف کار ما ایجاد یک راهحل غیرمتمرکز و قابلیت ردیابی بالقوه در کل زنجیره جهانی با استفاده از مزایای فناوری بلاکچین است. سیستم باید اطمینان حاصل کند که دادهها همیشه در صورت نیاز، سریع و در دسترس هستند. علاوه بر این، اطلاعات را میتوان در هر زمان و در هر نقطه از زنجیره تأمین تأیید کرد (بهعنوانمثال، در سیستم توزیع، در مبدأ، در نقطه فروش یا محل تحویل). آخرین نکته و مهمترین آن اطمینان از شفافیت در اطلاعات منبع است.
2. سیستم ردیابی
اگرچه سیستم ردیابی توسط منابع مختلف از استانداردهای بینالمللی، قوانین و فرهنگ لغت جهانی تعریف شده است، اما سیستم ردیابی مدلی است که دارای اجزای اساسی به شرح ذیل است:
- واحدهای منبع قابلردیابی: اجزاء و مواد خام در واحدهایی با ویژگیهای مشابه گروهبندی میشوند. این واحد منبع میتواند هر شی قابلردیابی باشد. انواع اساسی به نام واحدهای تجاری (بهعنوانمثال، جعبه، بطری، جعبه، یا کیسه) یا واحد لجستیکی (بهعنوانمثال، پالت یا کانتینر) یا واحد تولیدی (بهعنوانمثال، لات یا دسته) وجود دارد.
- شناسه: کد یا کلید شناسه باید به اشیایی که در سیستم بازیابی وجود دارند، علامتگذاری شود. در حالت ایدهآل، این شناسهها باید با جزئیات تا حدی مشخص و در سطح جهانی منحصربهفرد باشند. شناسههای مورداستفاده در سیستم ردیابی باید نوع و ساختار مورداستفاده را مشخص کنند و سیستم باید نحوه مرتبط کردن شناسهها را با واحدهای منابع قابلردیابی پیدا کند.
- سوابق دادههای قابل اشتراکگذاری: ویژگیهای محصول و فرآیند باید به طور مستقیم یا غیرمستقیم با شناسه مرتبط ثبت شوند. این سوابق دادهای که در مورد چرخه عمر یک محصول تولید میشوند، برای تحقق هدف بازیابی، بین شرکای زنجیرهتأمین محصول به اشتراک گذاشته میشوند.
- دسترسي به كاربران نهايي: كاربران نهايي كمك زيادي به داده هاي قابل رديابي نمي كنند. با این حال، آنها هنوز نقش اساسی در تایید و استفاده از داده های ردیابی محصول به عنوان حلقه نهایی زنجیره تامین محصول دارند. هدف سیستم ردیابی، ارائه اطلاعات به کاربران نهایی و افزودن ارزش به اعتقاد آنها به محصولات قابل ردیابی است.
- ردیابی دوطرفه: قابلیت ردیابی را در تأیید اطلاعات و ردیابی دقیق، مانند اینکه محصول از کجا آمده و کجا ارسال میشود، تسهیل میکند. هر شریک در زنجیره تأمین محصول همیشه به این قابلیتها بهصورت جداگانه نیاز دارد.
قابلیت ردیابی اطلاعاتی را در مورد نمای کلی چرخه عمر محصول قبل از رسیدن به دست مصرفکنندگان به ارمغان میآورد. باید اطمینان حاصل کند که دادههای ثبت شده بدون ازدستدادن هویت، متصل شده و از مکانی به مکان دیگر منتقل میشوند.
3. راه حل های ردیابی موجود
در چند سال گذشته، چندین راهحل ردیابی به طور فزاینده توسعهیافتهاند، مانند VNPT check[2]، Agricheck[3]، TraceVerified[4]، iCheck[5]، TE-FOOD[6]. اینها راهحلهای قابلردیابی فعلی در بازار موادغذایی هستند که از فناوری اطلاعات برای ارائه اطلاعات در مورد مبدأ و منشأ محصول به مصرفکنندگان از طریق تمبرهای حاوی اطلاعات مربوط به محصول استفاده میکنند. بسته به راهحلهای مختلف، ارائهدهنده راهحل از انواع مختلف تمبر مانند تمبر بارکد، کد QR، تمبر دو لایه، تمبر رنگی استفاده میکند.
بااینحال، به دلیل اینکه این راهحلها با فناوری بلاکچین مرتبط نبودهاند، همچنان در زمانی که مرکز داده توسط ارائهدهندگان و نه توسط کاربران زنجیره تأمین، مدیریت و کنترل میشود، خطرات بالقوهای وجود دارد که در بخش قبل نیز تحلیل شد. علاوه بر این، بسته به طراح، هر راهحل میتواند اطلاعات متفاوتی را به مصرفکنندگان بدهد.
4. بلاکچین و کاربرد بالقوه آن در سیستم ردیابی
همانطور که در بالا ذکر شد، در سیستمهای ردیابی فعلی هنوز چالشهایی وجود دارند که باید بر آنها غلبه کرد، مانند احتمال هکشدن یک سیستم برای تغییر دادهها، توانایی دستکاری دادهها، مشکلات در شناسایی محصولات بد و شناسایی مناطق نفوذ و استاندارد نکردن قابلیت ردیابی یعنی اطلاعات مطابق با استانداردهای عمومی نیست.
بلاکچین بهعنوان فناوری شناخته میشود که میتواند ارزش اعتماد را در جهان بدون اعتماد متقابل یا اصالت تقویت کند. برخی از مزایای بلاکچین به شرح زیر است:
- خودمدیریتی: به شرکتکنندگان اجازه میدهد که مالکیت و کنترل مستقیم دادههای خود را بدون کنترل یا تکیه بر هیچ سازمان یا فرد دیگری داشته باشند. هر مالکی حق مدیریت و اشتراکگذاری دادههای خود را دارد.
- ضد انکار: تضمین میکند که اطلاعات ثبت شده غیرقابلانکار است. بهعبارتدیگر، دادههای ثبت شده از صاحب خود مطمئن هستند و به طور دائم وجود دارند.
- توانایی محافظت از برند: سیستم بلاکچین نمایه واضحی از تمام نهادهای موجود تعریف میکند: افراد، سازمانها، محصولات و دادهها. اطلاعات ثبت شده در بلاکچین به برندسازی و شهرت تولیدکنندگان کمک میکند.
- افزایش مزیت رقابتی از طریق شفافیت مبدأ: یکی از ویژگیهای بلاکچین، توانایی شفافسازی اطلاعات بدون ترس از تغییر یا حذف اطلاعات است. اطلاعات از زمان تولید و بهاشتراکگذاری در شبکه یکپارچه است؛ بنابراین، مصرفکنندگان میتوانند به اطلاعات فوق اعتماد کنند.
بنابراین، فناوری بلاکچین بهکاررفته در قابلیت ردیابی با دو چالش مقابله میکند: 1- توانایی سیستم در بهخطرافتادن تغییرات دادهها 2- توانایی دستکاری دادهها.
بعلاوه، استقرار سیستم ردیابی در زنجیره تأمین به همه ذینفعان نیاز دارد که به طور سیستماتیک جریان مواد، محصولات و اطلاعات را به هم متصل کنند. این به یکزبان مشترک نیاز دارد، بهویژه زبان تجاری GS1 که در حال حاضر در سراسر جهان گسترده است. استانداردهای GTS[7] قوانین تجارت را تعریف میکنند: قوانینی برای ایجاد کدهای شناسایی محصول، شناسایی محمولهها و مبادله بستههای تجاری. این زبان همچنین برای تعریف حداقل الزامات هنگام طراحی و اجرای یک سیستم ردیابی بر اساس یک استاندارد جهانی و یکپارچه به کار میرود.
5. رویکرد
بر اساس نتایج تحقیق و بررسی پروژههای مرتبط با قابلیت ردیابی، ما یک چارچوب اولیه از سیستم ردیابی را بهعنوان یک الگوی کلی در زنجیره تأمین با استفاده از فناوری بلاکچین و مطابقت با استانداردهای GS1 پیشنهاد میکنیم. در نسخه آزمایشی، این سیستم قابلیت ردیابی را برای محصولاتی که قابلاندازهگیری هستند و در سراسر زنجیره تأمین آن اصلاح نشدهاند، فراهم میکند.
اساساً، هر موجودیت در زنجیره تأمین (تأمینکننده مواد خام، تولیدکننده، توزیعکننده، خردهفروش، مصرفکنندگان سابق به دلیل اینکه این شی بهعنوان ارائهدهنده داده عمل نمیکند) یک شناسه دیجیتال در شبکه بلاکچین دارد. شناسهها توسط نهادها برای عمومیکردن هویت در شبکه استفاده میشود و هنگام انجام اقدامات در سیستم از آنها استفاده میشود.
به جز کاربران، سایر نهادها در سیستم، از جمله محصولات، کالاها، و داراییها (توکنها) که در زنجیره تأمین در گردش و مبادله میشوند نیز شناسههای شناسایی دارند. هویت یک محصول حاوی اطلاعات و گزارشهای مربوط به آن است. شناسایی دارایی، مالکیت دارایی را در بلاکچین ثبت میکند.
علاوه بر این، باید با استفاده از شماره شرکت، کد محصول و کد حملونقل، بین شناسههای دیجیتال و شناسههای جهانی باتوجهبه GS1 ارتباط وجود داشته باشد.
6. چارچوب پیشنهادی
چارچوب پیشنهادی تحت مدل معماری مبتنی بر لایه طراحی شده است که از 3 لایه معمولی تشکیل شده است که در شکل 1 توضیح داده شده است.
لایه کاربرد، برنامههای کاربردی وب و اپلیکیشنهای موبایل چند پلتفرمی را برای یک اکوسیستم زنجیره تأمین فراهم میکند. برنامه وب نقش مدیریتی در حقوق کاربر، ارائهدهنده اطلاعات برای مدیران ارشد، افراد و بخشهایی که مجدداً مسئول مدیریت در کسبوکارها و سازمانها هستند، ایفا میکند. دادهها بهصورت غیرمتمرکز جمعآوری میشوند و یکپارچگی کل شبکه را تضمین میکنند.
علاوه بر این، برنامه وب همچنین از جستجوی اطلاعات پشتیبانی میکند، زمانی که ورودی کد محصول باشد (کد را میتوان مستقیماً اسکن یا وارد کرد). این کد (با فرمت کد QR) روی تمبر چاپ شده و هنگام ارسال روی محصول یا واحد قابلردیابی چسبانده میشود. برنامههای تلفن همراه بهعنوان ورودیهای گزارش برای محصولات از فرآیند تولید، پردازش، حملونقل و سایر فرآیندهایی که در زنجیره تأمین انجام میشوند، عمل میکنند. علاوه بر این، برنامه تلفن همراه از جستجوی اطلاعات قابلیت ردیابی نیز پشتیبانی میکند. تابع جستجو در همه برنامههای کاربردی اجرا شده وجود خواهد داشت.
لایه هسته پردازشی، خدماتی را برای رسیدگی به درخواستهای ارسالی از مشتری ارائه میدهد و نقش واسطهای بین درخواستهای کاربر و کلاسهای بلاکچین ایفا میکند. فرمت دادههای مبادله شده با استانداردهای جهانی GS1 مطابقت خواهد داشت. بهمنظور تعامل با بلاکچین و ثبت گزارشهای دادههای تاریخی، ما بسیاری از قراردادهای هوشمند بههمپیوسته را برای ایجاد انعطافپذیری و مقیاسپذیری بالا برای بسیاری از زنجیرههای تأمین مختلف میبندیم.
لایه بلاکچین، از پلتفرمهای مختلف بلاکچین پشتیبانی میکند که برای توسعهدهندگان ایجاد شدهاند تا برنامههای کاربردی بسازند یا میتوانند بلاکچین خود را برای پروژههای شبکه بسازند، بسته به هدف استفاده و عملکرد پردازش تراکنش سیستم. بااینحال، در محدوده مقاله، استفاده از شبکه راپستون[8] از بلاکچین اتریوم را پیشنهاد میکنیم. این فناوری یکی از فرمهای پلتفرم توسعه برنامههای کاربردی بلاکچین پیشرو است که از قرارداد هوشمند بسیار قدرتمند پشتیبانی میکند. یادگیری آن آسان است و ساخت برنامهها راحت است.
7. طراحی قراردادهای هوشمند
قرارداد هوشمند مورداستفاده در سیستم به دودسته اصلی تقسیم میشود: یکی برای هویت و دیگری برای دارایی دیجیتال (توکن[9]). قرارداد هوشمند شناسهها را میتوان به اجزایی تقسیم کرد که در زنجیره تأمین وجود دارد، از جمله افراد، دستهای از محصولات و محصولات. موردی که برای تبدیل داراییهای دیجیتال بهصورت آنلاین استفاده میشود به دودسته اصلی شامل داراییهای قابلتعویض و غیرقابلتعویض تقسیم میشود.
8. دادههای روی زنجیره
بلاکچین نقش پایگاهدادهای را ایفا میکند که دادههای تاریخی، اطلاعات هویت دیجیتال و اطلاعات مالکیت را ثبت میکند. تمام دادههای ضروری مانند شناسه GS1، گزارش فرآیند تولید، گزارش فرآیند حملونقل، گزارش تبادل دارایی و گزارش فروش محصول در زنجیره ذخیره میشوند.
9. پیادهسازی
یک نسخه آزمایشی از سیستم ردیابی به نام VieFarm با موفقیت با استفاده از بلاکچین که با GS1 مطابقت دارد، پیادهسازی شده است.
علاوه بر این، این سیستم با فرآیندهای مختلف و مدلهای زنجیره تأمین قابلتنظیم است. هر شریک سیستم از برنامه کاربردی وب برای مدیریت و جستجوی اطلاعات ردیابی استفاده میکند.
برای ردیابی منشأ و تمام فرآیندهای پردازش مرتبط یک محصول، مصرفکنندگان (کاربران نهایی) میتوانند از تلفنهای همراه استفاده کنند تا کد QR را مستقیماً روی محصول اسکن کنند و اطلاعات منبع محصول بازیابی شده از بلاکچین را ببینند.
10.بحث
پس از استفاده در آزمایشی توسط کاربران مختلف، سیستم مزایایی را نشان میدهد. اولاً، شفافیت اطلاعات VieFarm یک عامل مهم در ایجاد اعتماد بین مشاغل و مصرفکنندگان است. بهجای ارزش باور قبلی که توسط برند ایجاد شده بود، استفاده از فناوری بلاکچین جنبه جدیدی برای جلباعتماد مصرفکنندگان محصول میدهد. علاوه بر این، محمولههای موجود در سیستم ردیابی، شناسههای مشخص شده و مرتبط با اطلاعات قابلیت ردیابی آنها هستند. سیستم ردیابی یک نمودار واضح از یک محموله قابلردیابی ارائه میدهد. هر گره روی نمودار مسیر رسیدن به آن یعنی نقطه قبلی را تعیین میکند.
و نکته زیر که محصول چرخه عمر خود را طی کرده است. این به ردیابی و رهگیری محصولات از مزرعه تا مصرفکننده کمک میکند. علاوه بر این، بیانیهای که توسط شرکت ارائه میشود، اطلاعات ذخیره شده در بلاکچین است. به دلیل تغییرناپذیری دادههای این فناوری، هر شرکتی باید مسئول ادعاهای خود باشد.
بااینحال، VieFarm همچنین دارای محدودیتهایی است که باید در کار آینده ما برطرف شود. این سیستم در برابر تغییرات تحمل نمیکند، به این معنی که هر زمان که کسی بخواهد دادههای ردیابی ذخیره شده در بلاکچین را اصلاح کند، شی ایجاد داده باید دوباره دادهها را ایجاد کند و هزینه جدیدی را متحمل شود. سپس، حریم خصوصی سیستم دیگر بالا نیست؛ بنابراین، هنگام مشارکت در سیستم ردیابی، همه طرفها باید با مبادله بین حریم خصوصی و اعتبار بر اساس دادههای در دسترس و شفاف موافقت کنند.
11. نتیجه
برای جامعه، سیستم ردیابی با استفاده از بلاکچین و بهکارگیری استانداردهای جهانی ردیابی GS1 به جستجو و تأیید هویت و منشأ یک محصول بهسرعت و بادقت کمک میکند. علاوه بر این، ارزش محصول را افزایش میدهد و اعتماد مصرفکننده را در جامعه بهبود میبخشد. درعینحال، این راهحل میتواند به طور گسترده در عمل اعمال شود و عادات مصرفکننده هوشمند را در دوره فناوری 4.0 ایجاد کند. علاوه بر این، برای تحقیقات علمی، این مقاله همچنین به انتشار دانش فناوری بلاکچین در زمینه آموزش و ایجاد جامعه زیستمحیطی بلاکچین کمک میکند.
12. منابع
- Ioanna CP, Constantine I, Theofilos M. What determines the acceptance and use of electronic traceability systems in agri-food supply chains? 2018;Available from: https://doi.org/10. 1016/j.jrurstud.2018.01.001.
- Dabbene F, Gay P. Food traceability systems: Performance evaluation and optimization. Computers and Electronics in Agriculture. 2011;75(1):139–146. Available from: https://doi. org/10.1016/j.compag.2010.10.009.
- Olsen P, Borit M. How to define traceability. Trends in Food Science & Technology. 2013;29(2):142–150. Available from: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2012.10.003.
- Folinas D, Manikas I, Manos B. Traceability data management for food chains. British Food Journal. 2006;108(8):622–633. Available from: https://doi.org/10.1108/00070700610682319.
- Fritz M, Schiefer G. Tracking, tracing, and business pro-cess interests in food commodities: A multi-level decision complexity. International Journal of Production Economics. 2009;117(2):317–329. Available from: https://doi.org/10.1016/ j.ijpe.2008.10.015.
- Storoy J, Thakur M, Olsen P. The TraceFood Framework – Prin-ciples and guidelines for implementing traceability in food value chains. Journal of Food Engineering. 2013;115(1):41–48. Available from: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.09.018
[1] QR مخفف عبارت «کدهای واکنش سریع» یا (Quick Response Code) است که یک رمزینه ماتریسی (یا بارکد دو بُعدی) است که میتوان آن را با پویندههای کیوآر، تلفن همراه دوربیندار و تلفن هوشمند بازخوانی کرد.
[2] VNPT Check که از ژوئن 2016 در بازار اعمال شده است، از پیشرفته ترین و هوشمندترین فناوریها برای ارتباط کسب و کار با مشتریان استفاده میکند. VNPT Check راه حلی برای احراز هویت مبدا کالا است که توسط گروه پست و مخابرات ویتنام تحقیق و توسعه یافته است و به مصرفکنندگان کمک میکند تا منبع، مبدأ و همچنین مراحل ساخت محصول را بشناسند.
[3]AgriCheck – ارائه دهنده سیستم مبتنی بر فضای ابری برای کنترل منشاء محصولات و اصالت آنها در محصولات کشاورزی است.
[4] ابزارها و راهحلهای مبتنی بر اینترنت را در زمینه ردیابی موادغذایی ارائه میدهد و شفافیت تضمین کیفیت غذا را از مزرعه تا میز فراهم میکند.
[5] iCHECK یک برنامه نرمافزاری است که برای اطمینان از صحت اطلاعات موجود در پایگاه داده MLS طراحی شده است. دقت فهرست کردن دادهها در این نرمافزار ضروری است.
[6] TE-FOOD طیف کاملی از ابزارها و راه حلها را برای فعال کردن زنجیرههای تامین کامل برای ردیابی محصولات خود ارائه میدهد. این راهحلها متناسب با نوع فرآیندها، مجموعه دادهها و محیط فنی، امن و مقیاس پذیر میباشد.
[7] استاندارد جهانی ردیابی GS1 (GTS) فرآیند کاری ردیابی و حداقل نیازمندیهای مدیریت داده برای تمامی سیستمهای ردیابی مستقل از تکنولوژی را تعریف میکند. این استاندارد شرکتها را قادر به پیادهسازی ردیابی و رهگیری محصولات در جریان جابجایی این محصولات بین شرکتها مینماید.
[8] Ropsten
[9] token