基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计_李丛芬.pdf

2023年第2期（上）/总第624期94学术研讨基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计 李丛芬 王少然*王海陶（河北省标准化研究院）摘 要：为建立基于GS1的统一的铅蓄电池回收系统，本文分析了国内外铅蓄电池回收系统以及相关政策，引入GS1系统与“5W”分析法，建立基于GS1的铅蓄电池回收过程信息集合。根据铅蓄电池回收系统实际需求，选择集中式数据库存储、管理数据信息，最后构建基于GS1的铅蓄电池回收系统架构，为实现铅蓄电池有效回收提供技术基础。关键词：铅蓄电池，回收，GS1，“5W”，信息集合，系统架构DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.03.015Architecture Design of Lead Battery Recovery System Based on GS1LI Cong-fen WANG Shao-ran*WANG Hai-tao（Hebei Institute of Standardization）Abstract:To establish a unifi ed lead battery recovery system based on GS1,the paper analyzes domestic and foreign lead battery recovery systems and related policies.By introducing GS1 system and“5W”analysis method,the information fl ow of lead battery recycling process based on GS1 is established.According to the actual requirements of lead battery recovery system,a centralized database is selected to store and manage data information.Finally,a lead battery recovery system architecture based on GS1 is constructed to provide a technical basis for effective lead battery recovery.Keywords:lead battery,recovery,GS1,“5W”,information fl ow,system architecture根据北京研精毕智市场调研分析，2018年至今，我国铅蓄电池产量逐年增长，2020年国内铅蓄电池产量达到22,736万KWAh，同比增长12.28%。由中商情报研究院研究数据显示，目前铅蓄电池仍是世界上用量最大、应用最为广泛的蓄电池之一。铅蓄电池含有多种有毒物质，大量的废旧铅蓄流入“黑市”将贻害无穷。而我国废旧铅蓄电池回收利用是由一个个孤立的企业节点组合而成，并不是完整连贯的系统，流通不畅势必导致不必要的浪费和污染。为此，规范废旧铅蓄电池回收流程，构建统一的铅蓄电池回收系统，可为铅蓄电池有效回收提供标准化的平台。国际上，新加坡国家环境署（NEA）1实施了一套先进的废物管理系统，分别从个体、企业与政府方面出发，对固体废物实施全过程的监管。他将固体废物分为多种类别，利用法律手段和收缴处罚金基金项目：本文受河北省市场监督管理局2022年科技计划项目（项目编号：2022ZD19）资助。2023年第2期（上）/总第624期95李丛芬，王少然，王海陶：基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计形式对收运商回收效果进行控制。1994年日本电池生产商即发起了电池回收计划，建立了从生产、消费，再到回收利用的循环网络，号召电池生产厂家、零售商家、汽车销售商和加油站等免费从消费者手中回收废旧电池，并交由专业回收公司进行分解再利用。美国在法律法规保障下，建立了电池生产商、政府部门、特定回收机构的三条回收渠道，最终统一交至具备处理资质的专业环保企业处理。澳大利亚规定只由铅蓄电池生产商负责召回、收集废旧铅蓄电池，并包装成捆，用专用运输工具送至再生铅生产厂家，待再生铅厂加工后再把再生铅返回铅蓄电池生产商2。我国从2003年开始关注废旧铅蓄电池的回收，不断发布各种政策文件，指导建立废旧铅蓄电池回收系统，但实施效果并不理想。2017年1月，国务院办公厅印发了 生产者责任延伸制度推行方案的通知，明确指出引导铅酸蓄电池生产企业建立产品全生命周期追溯系统，推动实行统一的编码规范。这为实施铅蓄电池统一编码标识提供政策支撑，随后国家相关部门发布一系列政策、标准，以完善铅蓄电池回收管理，推进铅蓄电池再生利用。1 GS1系统GS1系统中文全称为“全球统一标识系统”，GS1系统中的GS1编码体系与GS1数据载体体系可为铅蓄电池回收过程中的贸易项目、物流单元、位置、资产、服务关系等提供唯一编码标识。GS1编码体系3提供了产品供应链中用于标识产品或服务的一套完整编码体系，包括标识代码与附加属性代码，标识代码有全球贸易项目代码（GTIN），对贸易项目进行编码；系列货运包装箱代码（SSCC），对储运包装产品进行编码；供应链参与方位置代码（GLN），对法律实体、功能实体和物理实体进行唯一标识的代码；全球可回收资产标识（GRAI），对具有一定价值的可重复使用的包装或运输设备进行编码；全球单个资产标识（GIAI），对企业的固定资产进行唯一标识的代码；全球服务关系代码（GSRN），标识一个服务关系中的提供方和接受方的代码；以及附加属性代码采用“AI+属性信息代码”形式标识。2 “5W”分析法“5W”4模式又称为拉斯韦尔模式，其来源于美国著名管理学家拉斯韦尔1948年发表的传播在社会中的结构与功能一书。该书中将“5W”模式概括为：Who（谁）Says What（传播内容）In Which Channel（传播渠道）To Whom（对象）With What Effect（效果），并利用“5W”模式探讨传播活动规律。随着“5W”模式应用的深入，逐渐应用到管理学课程中，成为通行的管理学方法，后经过人们的不断运用和总结，逐步形成了一套成熟的“5W1H”分析法。“5W1H”分析法也称“六何”分析法，是对选定的项目、工序或操作，从“Who”（何人）？“What”（何事）？“When”（何时）？“Where”（何处）？“Why”（何因）？“How”（何法）？入手，如今，“5W1H”已广泛应用于企业管理、日常工作以及业务流程中。本文参考“5W1H”分析方法，引入“5W”分析法，将数据信息分为五个关键维度，分别为“何人（Who）、何事（What）、何时（When）、何处（Where）、目的（Why）”。3 “5W”分析法分析铅蓄电池回收过程信息流3.1“5W”分析法表示铅蓄电池回收过程信息利用“5W”分析法，分析铅蓄电池回收过程中相关信息，为基于GS1的铅蓄电池回收系统提供标准化数据基础。表1为“5W”分析法表示铅蓄电池回收过程信息。2023年第2期（上）/总第624期96李丛芬，王少然，王海陶：基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计表1 “5W”分析法表示铅蓄电池回收过程信息“5W”分析法语义表示范围Who主体回收过程涉及的回收网点、贮存企业、运输企业、回收利用企业等What事件=人+对象操作人员以及各种事件相关的对象（物），包括铅蓄电池、物流单元、托盘、运输车辆等When时间某事件发生的时间点Where位置仓库、库位等位置信息Why目的进行某事件的目的描述（1）“Who”指主体。主要包括回收过程涉及的回收网点、贮存企业、运输企业、回收利用企业等，采用GS1标准体系中全球位置码（GLN）进行编码。（2）“What”指事件。是铅蓄电池回收过程人物与事件对象的集合。比如，收集过程中分装工作人员将铅蓄电池成装于耐酸容器；贮存过程仓库工作人员将铅蓄电池放置于对应库位；运输过程装卸人员将铅蓄电池组成的物流单元置于某托盘；运输过程运输人员将铅蓄电池从贮存企业运往回收再利用与废物处置企业。（3）“When”指时间。是在铅蓄电池回收过程中，什么时间发生了收集、贮存、包装、运输、装卸等动作或状态。例如，我们的托盘是可回收资产，在一个时间用某一托盘搬运包装货物，而当搬运完成后，过了这个时间，这个循环共用托盘就会有其他用途，所以应加上“时间”这一约束。（4）“Where”指位置。是对铅蓄电池回收过程各种事件发生位置的标识，用全球参与方位置代码（GLN）进行标识，相关位置包括企业的某个房间、仓库、货架、库位等。（5）“Why”指目的。是铅蓄电池回收过程发生各类事件所要达到的目的。比如，运输人员拉载装有铅蓄电池的运输车辆开往回收利用点，以实现铅蓄电池从回收网点到回收再利用企业的转移；企业的工人从车辆上卸载铅蓄电池，对铅蓄电池暂时贮存；操作人员扫描铅蓄电池上的条码标识，对铅蓄电池数量进行统计，等等。3.2“5W”方法建立铅蓄电池回收系统信息流通过分析，铅蓄电池回收过程包括铅蓄电池收集、贮存、运输以及回收再利用和废物处置，本文分别从这四个环节出发，建立GTIN为“6901234032819”铅蓄电池回收过程的信息架构。3.2.1 铅蓄电池收集过程信息集合对GTIN为“6901234032819”铅蓄电池收集的过程包括，回收网点A的分类人员依据各种分类方式对不同种类铅蓄电池进行分类，并根据铅蓄电池损坏程度，将铅蓄电池放置于特定的耐酸容器，并统一整理，实现铅蓄电池的收集。如表2为GTIN为“6901234032819”的铅蓄电池收集过程部分信息集合。表2 铅蓄电池收集过程部分信息集合类型对象信息属性值Who回收网点GLN=6901235000015What回收网点A的分类人员对铅蓄电池进行分类、整理分类人员GSRN=690123500000000015铅蓄电池GTIN=6901234032819将铅蓄电池放置于耐酸容器铅蓄电池GTIN=6901234032819耐酸容器GRAI=06901235100012001When将铅蓄电池置于耐酸容器的日期Time=铅蓄电池置于耐酸容器的实际日期Where将铅蓄电池放置于回收网点的房间Z中GLN=6901235000022Why铅蓄电池收集过程操作的目的搬运、分类、整理、收集3.2.2 铅蓄电池贮存过程信息集合GTIN为“6901234032819”铅蓄电池的贮存的过程包括，贮存企业B的入库员将铅蓄电池按计划存放于仓库某货架的货位上，并在信息系统中做详细记录，为后期出入库提供数据基础。如表3为GTIN为“6901234032819”的铅蓄电池贮存过程部分信息集合。2023年第2期（上）/总第624期97李丛芬，王少然，王海陶：基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计表3 铅蓄电池贮存过程部分信息集合类型对象信息属性值Who企业BGLN=6901236110003What企业B的装卸人员将装有铅蓄电池的耐酸容器置于计划位置装卸人员GSRN=690123600000000019耐酸容器GRAI=06901235100012001铅蓄电池GTIN=6901234032819When贮存铅蓄电池的日期Time=实际贮存日期Where贮存的仓库GLN=6901236000016贮存的货架GLN=6901236100011贮存的货位GLN=6901236200018Why铅蓄电池贮存过程操作的目的装卸、存放、库位分配3.2.3 铅蓄电池运输过程信息集合对GTIN为“6901234032819”铅蓄电池运输的过程包括，企业C的装车人员将铅蓄电池打包组成物流单元，并置于托盘后，进行运输，利用企业C的运输车辆将铅蓄电池运往回收再利用与废物处置企业D。如表4为GTIN为“6901234032819”的铅蓄电池运输过程部分信息集合。表4 铅蓄电池运输过程部分信息集合类型对象信息属性值Who运输企业C配送目的地企业D企业C GLN=6901237100010企业D GLN=6901238000012What运输企业C的装车人员将装有铅蓄电池的耐酸容器搬运到运输车辆上装车人员GSRN=690123600000000012铅蓄电池GTIN=6901234032819耐酸容器GRAI=06901235100012001物流单元SSCC=069012340000000016托盘GRAI=069012370005492200000001运输车辆GIAI=6901237000000001When相关操作日期Time=实际操作日期Where车厢位置GLN=6901237100027Why铅蓄电池运输过程操作的目的包装、搬运、运输、装卸3.2.4 铅蓄电池回收再利用与废物处置过程信息集合对GTIN为“6901234032819”铅蓄电池回收再利用与废物处置的过程，包括铅蓄电池到达再生铅企业D后，企业D的检测员对铅蓄电池进行初步检测，再经过其他回收利用环节进行回收再利用。如表5为GTIN为“6901234032819”的铅蓄电池回收再利用与废物处置的过程。表5 铅蓄电池回收再利用与废物处置过程部分信息集合类型对象信息属性值Who再生铅企业DGLN=6901238000012What再生铅企业D的检测员对铅蓄电池进行初步检测检测员GSRN=690123800000000016铅蓄电池GTIN=6901234032819When回收利用过程实际操作日期Time=实际操作日期Where铅蓄电池回收过程放置位置实际位置Why铅蓄电池回收利用过程操作的目的检测、技术处理、回收利用3.2.5 建立铅蓄电池回收系统信息流根据3.2章节对铅蓄电池回收过程信息集合的整理与分析，绘制GTIN为“6901234032819”铅蓄电池回收系统信息流5-6如图1所示。4 铅蓄电池回收系统数据库模型选择1970年前后，集中式数据库7开始发展，起初人们只利用数据库存储数据与计算数据，在1990年之后，人民业务需求的多样化，促使集中式数据库的开源性能不断提升，集中式数据库由供应链相关参与方数据集合到一个中央数据库中，如图2绘制了集中式数据库模型图。集中式数据库可以将中央数据库信息集中发送到监管方，更易于监管部门对数据进行监管。随着互联网的不断普及、移动互联的兴起，数据规模与信息资源爆炸式增长，数据库应用需求与计算机硬件环境发生变化，分布式数据库8逐渐进入人们的视野，逐渐成为业界主流技术方向之一。分布式数据库由分布于多个计算机节点上的若干个数据库组成，如图3绘制了分布式数据库模型图。分布式数据库将铅蓄电池回收过程中各参与方信息存储在单独数据库，一个个单独的数据库通过互联2023年第2期（上）/总第624期98李丛芬，王少然，王海陶：基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计网络联系起来，确保回收数据信息全程可查询。此时，监管方需要逐个监管每个数据库，相较于集中式数据库，监管并不方便。图3 分布式数据库模型图通过查阅相关文献资料9，对比分析集中式数据库与分布式数据库的优势与劣势，绘制集中式数据库与分布式数据库的区别表，如表6所示。表6 集中式数据库与分布式数据库的区别因素分布式数据库集中式数据库数据存储数据存储于不同数据库数据存储于一个数据库数据访问速度快慢数据库故障容忍度高低数据管理与维护不易容易成本高低是否可实现集中监控不可以可以扩展性强弱通过分析，虽然分布式数据库是在集中式数据库无法满足企业业务需求情况下逐渐发展起来的，其具有访问速度快、故障容忍度高、扩展性强等优点，但集中式数据库在传统的核心交易系统上优势仍然明显，其数据集中存储于一个数据库，更易于管理与数据维护，同时更容易实现集中监管。整体来看，集中式数据库与分布式数据库会有一定时间并存的态势，集中式数据库在物流、追溯等领域都已有非常成功的应用案例，结合铅蓄电池回收的性质，以及对全过程监管的严格要求，故建议建立集图1 GTIN为“6901234032819”的铅蓄电池回收系统信息流图2 集中式数据库模型图2023年第2期（上）/总第624期99李丛芬，王少然，王海陶：基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计中式数据库。5 建立基于GS1的铅蓄电池回收系统架构针对当前我国废旧铅蓄电池回收过程中存在的非法无序回收占比大、编码标识不统一、回收过程涉及的参与方系统不兼容、监管困难等问题，建立一个全流程、标准化、统一的铅蓄电池回收系统迫在眉睫10。铅蓄电池逆向回收过程信息依次从回收网点、贮存企业、运输企业到回收再利用与废物处置企业进行传递。基于GS1的铅蓄电池回收过程包含三类数据信息，如图4所示，分别是主数据信息（企业信息、产品信息、位置信息）、交易数据信息（企业间的订单信息、POS交易）以及事件数据信息（搬运、装卸、检测、技术利用等）。图4 铅蓄电池回收过程数据信息各参与方企业利用EDI（电子数据交换）进行数据交换。GS1标准中GLN码对各参与方、位置提供唯一、通用的、有效的代码标识，企业只需分享自己对应的GLN码即可准确识别参与方，准确进行信息传输，提高回收过程数据交换的效率。如图5为铅蓄电池回收过程各参与方EDI电子数据交换示意图。图5 参与方企业间EDI电子数据交换示意图基于GS1的铅蓄电池回收系统架构可分为三个层级，分别为铅蓄电池回收全流程编码层级、铅蓄电池回收全流程载体应用层级以及铅蓄电池回收全流程数据传输层级。铅蓄电池回收全流程编码层级为整个系统架构第一层级，该层级为铅蓄电池回收过程中涉及的回收网点、铅蓄电池、耐酸容器、托盘、运输车辆、贮存企业、货架与货位、运输企业、回收利用企业以及相关操作人员进行统一标准化的编码标识，为铅蓄电池回收过程提供基础的标准化数据基础。铅蓄电池回收全流程载体应用层级是第二层级，它承载第一层级中的编码信息，包括GS1-128条码，GS1-DataMatrix条码，GS1 QR条码和RFID标签。铅蓄电池回收全流程数据传输层级是第三层级，该层级将铅蓄电池流通过程信息传递给下游参与方，基于GS1标准选用集中式数据库存储数据信息，分别从“主体”“事件”“时间”“位置”“目的”5方面考虑，记录各参与方节点数据信息，最后所有参与方将数据均发布于中央数据库，由中央数据库集中管理数据，便于数据维护与政府监管。如图6为基于GS1的铅蓄电池回收系统架构图。6 结 论将GS1应用于铅蓄电池回收过程，可实现铅蓄电池生产企业、回收网点、贮存企业、运输企业、回收再利用与废物处置企业相关的贸易项目、物流单元、资产、位置以及服务关系的标准化编码标识。利用“5W”分析法，将相关参与方信息完整、全面存储于信息系统，实现铅蓄电池流通相关信息互联互通，规避信息孤岛问题，各参与方数据统一识别、无缝衔接，便于数据在回收过程的完整、顺畅。监管方通过查看中央数据库中信息，监督铅蓄电池回收全流程，杜绝回收过程不规范、不合法、不合规行为。同时有助于落实生产者责任延伸制度，提高铅蓄电池全生命周期质量管理水平，使铅蓄电池产品无论从正向销售还是逆向回收，都在可控的监管2023年第2期（上）/总第624期100李丛芬，王少然，王海陶：基于GS1的铅蓄电池回收系统架构设计范围，最终提高铅蓄电池回收效率。参考文献韩蕙,刘艳菊,余蔚青.新加坡固体废物收运系统J.世界环境,2018(5):51-54.李富元,陈和明.发达国家废铅蓄电池的回收政策及我国的对策J.中国物资再生,1994(12):16-18.中国物品编码中心.条码技术与应用M.北京：清华大学出版社，2003.肖鸿强.“5W”视角下电子档案信息安全管理概述J.兰台世界,2022(4):115-118.全国物流信息管理标准化技术委员会（SAC/TC 267）.物品电子编码 信息服务:GB/T 370752018S.2018.国家认证认可监督管理委员会.进出口危险品电池运输包装检验规程:SN/T 25022010S.2010.王金国,解宝琦.部署集中式数据库灾备系统J.网络安全和信息化,2018(9):62-68.郑岩,李晓枫,张升,等.沿用、并存还是替代:大中型银行核心系统数据库转型思考J.金融电子化,2015(10):38-43+6.李元佳.集中式还是分布式“账务类”数据库架构的选型J.中国金融电脑,2021(7):87-89.艾洪福.基于区块链技术的农产品溯源系统架构研究J.农业与技术,2022,42(14):167-169.作者简介李丛芬，本科，正高级工程师，研究方向为GS1标准应用与推广、标准化研究。王少然，通信作者，硕士研究生，工程师，研究方向为物流与供应链管理、GS1标准应用。王海陶，本科，助理工程师，研究方向为GS1标准应用与推广、标准化研究。（责任编辑：张佩玉）图6 基于GS1的铅蓄电池回收系统架构89101234567