基于物聯網的乳制品冷鏈物流的實時監控研究

林琳等

[摘 要]全程冷鏈物流的配套服務是乳制品行業高速發展的品質保障。高速發展的乳制品生產與消費同滯后的冷鏈物流體系形成了鮮明的反差，許多需冷藏銷售的乳制品被暴露在常溫或是溫控不足的環境中，從而引發食用安全問題。冷鏈設備的不完善不僅帶來食品安全問題，而且使物流成本居高不下。本文致力于通過物聯網技術，確保乳制品企業能夠實時監控冷鏈物流狀態，使得乳制品安全得到保證，降低企業物流成本。本文通過對南京衛崗企業進行實地調研，將物聯網技術與實際相結合，對乳制品冷鏈物流的流程優化提出了建議。

[關鍵詞]乳制品；冷鏈物流；物聯網技術

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.20.030

1 引 言

我國土地遼闊，主要的奶源位于北方，而牛奶的主要消費市場卻在華東、華南等地。供給地與消費者所在的市場之間相隔太遠，乳制品又是一種易腐產品，如果不在低溫下儲存就很容易變質，因此，乳制品的存儲和運輸離不開冷鏈物流的支持。然而，我國乳制品在生產加工環節、運輸環節和銷售環節的溫度及濕度的控制遠遠不能滿足乳制品低溫的要求。另外，冷鏈物流企業對于信息技術應用的范圍和比例都遠遠低于發達國家。從整體上看，我國冷鏈物流企業的發展還存在著很大的上升空間。

相關學者指出，乳制品的市場需求非常龐大，但與乳制品相關的冷鏈物流硬件設施設備建設嚴重滯后；現有的冷藏設施設備陳舊、分布不均衡、無法為乳制品提供低溫保障，從而導致冷藏運輸效率低。因此，冷鏈物流企業需要引進物聯網技術來改善乳制品從生產到銷售的現狀。

2 在冷鏈物流中引入物聯網技術的優勢

物聯網是在互聯網概念的基礎上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備進行信息交換和通信的一種網絡手段，從而實現識別、定位、追蹤管理和監控的目的。鑒于乳制品冷鏈物流自身的特殊性，有學者指出，在利用物聯網技術的過程中引入一種特殊的標簽，即RFID溫度標簽（冷鏈標簽），以此對乳制品進行實時監控，保證乳制品的新鮮度。

在乳制品的整個生產流程中，企業必須隨時實地、精確地掌握乳制品的各種狀態，才能夠保證低溫乳制品的質量的合格。但實際上，物體在流動的過程中，采購、倉儲、生產、包裝、卸載、流通加工、配送、銷售到服務各個環節處于松散的狀況。物聯網技術正是一項能夠有效解決乳制品冷鏈物流中的輸入與輸出、業務過程的控制與追蹤的一項技術。因此，將物聯網技術與乳制品冷鏈物流的加工、存儲及運輸等環節相結合起來，將會對保障乳制品的質量起到重要作用。

乳制品的生產加工是生產線中最先開始的步驟，在這個流程中如果沒有進行實時有效的監控的話，致使產品出現了質量問題，無論后續流程做得再細致入微也終究無濟于事。然而，傳統的乳制品的生產加工過程的透明度不高，容易造成質量問題。因此，我們可以在這個流程中對乳制品的來源進行分類標記，并對整個流程的溫度、濕度進行連續的監控，建立完整的數據庫及時記錄這些數據，保證食品質量的安全。

乳制品所處時間最長的流程應該就是在倉庫中存儲了。利用物聯網技術，實現對倉庫中的溫度、濕度、產品的數量、質量進行有效連續的監控，將這些數據錄入數據庫，交易雙方可以共享這個數據庫中的信息，可以讓購賣雙方及時了解到產品的需求變化，減少牛鞭效應，較大幅度地降低庫存，減少管理成本。

如何在乳制品的運輸過程中保證乳制品的質量及如何提高產品的運輸效率是每個進行冷鏈物流的企業比較頭疼的問題。有效地利用物聯網技術就能夠很好地解決這個問題。在乳制品運輸車輛中加入RFID標簽，就可以對運輸車內部的溫度、濕度進行實時連續的監控，還可以迅速獲得運輸車的地理位置，這樣就可以有效地解決運輸車上乳制品的質量與安全問題。

3 物聯網RFID技術在乳制品配送過程中的應用分析——以南京衛崗乳業有限公司乳制品配送過程為例

3.1 衛崗企業的現狀

南京衛崗乳業有限公司是南京一家大型乳品企業，該企業每天都要向各大超市配送低溫乳制品。據南京某乳制品企業內部人士透露，像沃爾瑪這些大型的超市，每次都需對車輛內部的溫度進行監測，哪怕溫度只高于規定值1度，也需要進行重新降溫處理，直到達到應有的標準，商家才會收貨。衛崗乳業的低溫乳制品的具體物流過程如下所示：

（1）奶源：衛崗乳業有10大自有牧場，30個生奶基地的奶源網絡，奶源基地緊靠生產基地，生奶運輸不超兩小時，十分有利地保持奶源的新鮮度。奶牛一天要擠三次奶，擠下的奶要降到4℃，擠奶和儲奶設備要反復消毒才能保證牛奶新鮮。擠下的牛奶當天就要運到加工廠，奶罐車要有保溫設施，每天要對罐體清洗消毒三次。

（2）生產加工：自動操作系統可對溫度、液位、濃度等進行全過程監控，自動糾錯系統可以自動糾正錯誤。自動清洗系統對加工中牛奶經過的所有設備、管道進行衛生消毒并自動檢測效果，確保牛奶營養成分的高品質。

（3）灌裝：生奶出倉后進入消毒程序，瑞典產的殺菌機、均質機、在線添加系統、脫氣和閃蒸系統等現代化的加工設備保證了乳制品加工的質量。加工好的乳制品必須經過無菌管道才能流向瓶奶灌裝線。所有的奶瓶都經過多道高溫消毒處理，灌裝好的牛奶進入現代化庫房。

（4）物流配送：衛崗乳業的冷藏車每天夜晚奔馳在運輸線上，確保把當天的牛奶送到各個發奶站，送奶員在清晨6：30前送到用戶的奶箱。

3.2 衛崗企業目前存在的問題

通過調查得知，衛崗企業在乳制品運送過程中只有制冷設備，并沒有實時監控設備。在乳制品的運輸配送中存在以下缺陷：

（1）在裝卸貨的過程中，衛崗企業只對有特殊要求的乳制品使用保溫箱，而對于那些無特殊要求的則不采用保溫箱。不過，為了避免乳制品質變，裝卸貨工人有明確規定的裝卸貨時間（5～10分鐘），以應對這段無溫控時間。

（2）而在乳制品運送的過程中，衛崗企業采用GPS全程監控，只有在制冷劑出現問題不工作時實行車內報警，總部并沒有在運輸過程中實行全過程的溫度的控制。在運送的過程中，牛奶的特殊要求為2℃～6℃，不能結冰，并且溫度不宜過高。而這些乳制品的要求只能靠裝卸貨工人自己把握，人為因素太多，不能保證乳制品的安全問題。這也導致了衛崗乳業必須為冷鏈技術不發達付出高沉沒成本的代價。

（3）冷鏈車廂內只有制冷設備，沒有實時監控設備。制冷設備是自身設定為2℃～6℃中的一個恒定數值，不能進行更改調整，但是這并不代表真實的當下車廂內乳制品的溫度就是制冷設備的溫度。考慮到車廂保溫和密閉性，以及裝卸貨時車門打開，真正車廂溫度只能通過車內溫度計反映。工作人員說超出約定溫度范圍會報警，但配送總部并不能實時做出反應，只能等司機聽到報警后停車打電話反饋或車開回后才能反饋問題。雖然根據回答，車內裝有GPS定位裝置，但這只能得知實時的車輛位置而不是實時的車內貨物的溫度。在衛崗乳業的駕駛員工作標準中僅僅只有清掃車輛衛生，嚴格執行公司夏季保險產品配送溫控規定等要求。

（4）到達門店后的卸貨過程中，是要打開冷鏈車后門，尤其是在炎熱的夏天，冷鏈車中的溫度得不到保障。

（5）管理不到位。一旦出現問題，誰運送誰負責損失。沒有找到乳制品質量安全責任的問題的關鍵。

3.3 基于物聯網的乳制品運輸配送實時監控解決方案

使用RFID和EDI進行業務的流程如下：

（1）乳制品出貨前，供應商在裝載乳制品的物流容器上貼RFID溫度感應標簽。此類RFID感溫標簽能夠定時采集存儲環境的溫、濕度，并且采集的頻率是可以根據需要進行調節的。而冷庫中的RFID讀取器，可定時讀取儲存在每件貨物標簽中的溫、濕度，讀取的頻率同樣是可以調節的。具體流程如圖1所示。

圖1 出貨時RFID工作流程

將RFID電子標簽貼在托盤上，可以減少成本，并且可以減少檢驗貨物及打包等流程步驟。此處可以使用具有永久使用期的被動標簽，它適合于支持長時間的數據傳輸和永久性的數據存儲。

（2）讀取器的數據通過有線或者無線網絡，傳輸到RFID中間服務器。中間服務器負責軟件系統和RFID硬件設備之間的通信，對輸入數據進行過濾、整理；并且中間件服務器還負責匯集和儲存數據，并向后臺管理系統輸送數據。RFID工作流程圖如圖2所示。

圖2 RFID數據流程

（3）當乳制品進入冷藏車后，包裝上的感溫標簽同樣定時采集車中的儲藏溫濕度，車內安裝有同車載GPS相聯的RFID讀取裝置，定時讀取的數據，通過GPS衛星傳輸到中間件服務器中。供應商及用戶可以通過各種終端，如PC、手機、PAD等多種方式進行管理、分析和指令下達等作業。

（4）當冷藏車到達目的地的出貨地點后，司機及相關操作人員將從冷藏車上卸下的裝載著貨物的箱子通過已經在出貨中心安裝好的閱讀器來讀取上面的電子標簽。再和事先由ASN（事前出貨通知）送來的信息自動對照后完成驗貨，在入庫檢驗和購買管理系統里登記產品。為了提高讀取率，一個讀取區域可以設置多個閱讀器及相關配套的無線電波裝置，以便于在大范圍內能夠讀取每一個貨物包裝上的標簽。

（5）乳制品檢驗完成之后，在有出貨碼的顯示器上，操作員實時反饋結果。實施RFID后能夠有效地避免由人工逐一操作讀取入貨商品條碼時產生的讀取錯誤，為有效地緩解了車輛同時到達產生的等待搬入引起的車輛停滯問題，提高了效率，降低了時間和成本，使得出貨入庫時的正確性和快速性這兩個原來難以兩全的矛盾得到了圓滿的解決。具體運送過程如圖3所示。

圖3 RFID工作職能

（6）對乳制品包裝和電子標簽進行回收處理，以便于下次使用。

當此類技術聯系到物聯網上，就可以讓乳制品供應商及其客戶實時了解產品的保存溫濕度。一旦發現異常，便及時發出警報，通知相關人員采取相應措施，從而減少貨損，創造“第三利潤”。并且，在溫度異常超過一定時間范圍后，即可判定貨物變質將其檢出銷毀，從而避免損失的發生；同時，通過數據事實，可以界定是哪個環節出了問題，從而方便認定損耗事故責任方是誰。

貨物運輸時往往是搭載在存放它們的物流容器中，如托盤、包裝箱等。在很多情況下，那些容器運送完貨物被騰空之后也需要通過運輸來回收。這些被再次回收利用的物品被稱作可回收運輸品（RTI）。經過對企業的咨詢調查，往往經過一年的使用，可回收運輸品總是越變越少，必須經常重新訂貨加以補充。另外，從企業成本的角度，在每件產品上都粘貼電子標簽，實行起來的費用將會十分龐大。因此，我們可以在其進貨包裝箱和托盤上粘貼電子標簽。通過RFID技術，我們不僅能夠實現對于RTI的管理，同時又能對乳制品進行實時監控，因為RTI是可以反復回收利用的，貼上的電子標簽也可以重復使用，所以電子標簽對于物流總成本的影響是微乎其微的。

同時，乳制品在冷藏車的裝卸貨過程中不可避免短暫接觸外界，一旦工人裝卸貨速度太慢，或者室外溫度太高，乳制品極易發生變質或者營養被破壞的事故。因此，Krey Enschmidt等學者們研究出了紫外線褪色技術，提出了一種可印刷的對光反應變色的時間溫度集成監控器。這種技術可以直觀地讓供應商雙方及時發現乳制品變質等問題。可惜的是，這種技術還未完全成熟，面臨成本太高等諸多問題，暫時無法采用。

4 結 論

在冷鏈物流的信息技術上，發達國家采取了先進的技術對有需要的產品在生產、儲藏、運輸、銷售這些流程中實行全過程的溫度、濕度等因素的控制。如美國、日本的計算機聯網管理系統和歐洲的電子數據交換系統。計算機聯網管理系統和電子數據交換系統也都是基于物聯網的基礎上發展的監控冷鏈運輸中溫濕度的方法。

RFID系統應用于冷鏈過程是可行的，其具有可追溯，可溯源，可評估，可查詢的特點。特別適合肉類、海鮮、牛奶、水果、清真食品等易變質的食品。通過實施對食品從生產地到運輸、銷售最后到消費者手中的全程監控，保證了產品的食用安全和品質健康，保障了消費者的利益，提高了產品的質量，促進農業經濟的發展，從而達到和諧社會的目標，同時也是適應國際趨勢。當前RFID系統還不完善主要有以下問題：溫度標簽成本昂貴，每個價格幾百元至千元不等，若要大規模使用則必須技術發展成熟降低成本，有專家認為，只有單價下降到10美分以下，才可能大規模應用于整箱整包的商品：只有下降到3美分以下，才有可能應用于單件商品。也就是說，在我國只有下降到每個0.25元以下，才有可能大規模地應用于單件的物品。

參考文獻：

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