Hệ thống truy xuất nguồn gốc sản phẩm bảo mật cho sản phẩm dệt may giúp giám sát và kiểm soát các quá trình sản xuất cũng như các hoạt động trong chuỗi cung ứng. Hệ thống này được thực hiện theo quy trình sản xuất hàng dệt, được mã hóa và được xác nhận trên một thẻ bảo mật hai lớp, trong thẻ có chứa các “hạt” (particles) phân bố ngẫu nhiên trên bề mặt vải (sản phẩm may) nhờ vào công nghệ in lưới truyền thống. Các “hạt” này có kích thước siêu nhỏ, dễ “đọc” và dễ nhận diện (xác nhận); đồng thời các “hạt” được tạo ra từ một quy trình ngẫu nhiên nên không thể làm giả. Tác giả của nghiên cứu này dự đoán đây có thể là giải pháp thay thế cho các loại thẻ mà ngành dệt may đang sử dụng hiện nay bảo mật hơn, an toàn hơn nhưng chi phí rẻ hơn.

Truy xuất nguồn gốc và truy xuất nguồn gốc bảo mật

Truy xuất nguồn gốc là khả năng xác định và theo dõi quá trình phân phối, xác định vị trí và ứng dụng của một sản phẩm, một bộ phận, một vật liệu hay một dịch vụ nào đó. Hệ thống xác định nguồn gốc ghi lại và đi theo dấu vết của các sản phẩm, bộ phận, vật liệu và dịch vụ đến từ các nhà cung cấp, được xử lý và được phân phối dưới dạng sản phẩm và dịch vụ cuối. Truy xuất nguồn gốc mang lại nhiều lợi ích bao gồm sự minh bạch, chất lượng sản phẩm tốt hơn và kiểm soát dòng nguyên liệu hiệu quả hơn. Đây là một công cụ hữu ích để vượt qua những thách thức trong bán lẻ đa kênh và giảm thiểu rủi ro trong chuỗi cung ứng theo thời gian thực bằng cách xác định các yếu tố từ thượng nguồn cho đến đối tượng nhận ở hạ nguồn. Nó giúp ích nhiều hơn trong việc ra quyết định, thu hồi sản phẩm, tái chế và tái sản xuất. Ngoài ra, nó còn được sử dụng để nghiên cứu các mô hình kinh doanh của nền kinh tế chia sẻ, tại đây truy xuất nguồn gốc có thể hoạt động như một cơ chế xác thực, những thông tin liên quan đến lịch sử, xuất xứ, ngày mua hàng, v.v. còn được chia sẻ ở cấp độ khách hàng với khách hàng.

Việc ngăn chặn hàng giả hoặc theo dõi truy tìm sản phẩm trong chuỗi cung ứng cũng được phát triển bằng nhiều công nghệ khác nhau, có loại chỉ xác thực nhằm xác định hàng giả hàng nhái, mà ko cần truy vết; có loại chỉ dùng để theo dõi, truy vết sản phẩm trong chuỗi cung ứng. Những công nghệ này dựa vào việc gắn thẻ vào từng sản phẩm hoặc nhóm sản phẩm bằng mã định danh duy nhất như RFID và mã vạch, sau đó những mã định danh này được sử dụng như một phần tử truy tìm. Tuy nhiên, do thiếu cơ chế bảo mật, các mã định danh này bị nhân bản hoặc sao chép và sau đó được sử dụng cho các sản phẩm giả mạo. Điều này lý giải cho việc các hệ thống theo dõi và truy tìm nguồn gốc sản phẩm không thể chỉ dựa vào các mã định danh thông thường như trên mà cần có một cơ chế bảo mật nhằm xác thực và ngăn chặn việc sao chép/nhân bản trái phép. Hệ thống như vậy được gọi là hệ thống “truy xuất nguồn gốc an toàn” và có thể được tìm thấy trong chuỗi cung ứng thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm và sản phẩm xa xỉ. Bảng 1 dưới đây cung cấp tổng quan về các công nghệ khác nhau và ưu nhược điểm của chúng liên quan đến xác thực, theo dõi và bảo mật sản phẩm.

Bảng 1 – Tổng quan các công nghệ truy xuất nguồn gốc

Truy xuất nguồn gốc sản phẩm dệt may an toàn trong chuỗi cung ứng

Để theo dõi các sản phẩm trong chuỗi cung ứng, ngành dệt may thường sử dụng mã vạch, mã vạch có 2 dạng phổ biến mã vạch tuyến tính và mã QR. Ưu điểm của mã vạch là tương đối rẻ và dễ thực hiện, chúng không tạo ra những lo ngại về quyền riêng tư (không giống như RFID), ngoài ra mã vạch tuyến tính và mã QR cũng thân thiện với môi trường và dễ phân hủy. Cùng với việc lựa chọn phương pháp in và mực in thích hợp, mã vạch dùng cho sản phẩm dệt may có thể không thấm nước và rất bền. Tuy nhiên nhược điểm của các mã này như đã đề cập ở trên thường rất dễ bị sao chép và không có bất kỳ cơ chế bảo mật nào để xác thực. Hiện nay, cũng có nhiều doanh nghiệp sử dụng RFID để thực hiện mục đích này nhưng các thẻ gắn RFID thường bị gỡ bỏ hoặc ngừng hoạt động tại điểm bán do lo ngại về quyền riêng tư.

Do vậy, việc áp dụng hệ thống truy xuất nguồn gốc an toàn/bảo mật cho sản phẩm dệt may được quan tâm như một giải pháp khả thi để khắc phục các hạn chế nêu trên cho chuỗi cung ứng.

Nguyên lý, thiết kế và in thẻ truy xuất nguồn gốc bảo mật trên sản phẩm dệt may

Nguyên lý tạo thẻ truy xuất nguồn gốc bảo mật trên sản phẩm dệt may

Do đặc thù của chuỗi cung ứng dệt may, các yêu cầu về truy xuất nguồn gốc không thể sử dụng các giải pháp bán sẵn trên thị trường. Thẻ truy xuất nguồn gốc an toàn cho hàng dệt may phải có cơ chế bảo mật nhằm ngăn chặn việc các thẻ bị sao chép một cách dễ dàng và trái phép. Đồng thời, nó phải bền để chịu được các tác động cơ học của quá trình giặt và ma sát. Nó cũng nên được tích hợp linh hoạt vào sản phẩm dệt để tránh hiện tượng thẻ bị phân hủy/tan rã. Cuối cùng, sản phẩm dệt may thông thường có giá thành không cao vì vậy giải pháp về truy xuất nguồn gốc an toàn phải rẻ, thân thiện với môi trường và dễ đọc bởi một thiết bị sẵn có để khách hàng có thể xác thực và truy tìm nguồn gốc sản phẩm.

Hình 1 – Một hệ thống truy xuất nguồn gốc an toàn lý tưởng cho chuỗi cung ứng T&C

Như thể hiện trong Hình 1, các thẻ bảo mật này nên được tích hợp với sản phẩm/sản phẩm trung gian ở mỗi công đoạn của chuỗi cung ứng trước khi chuyển sang công đoạn tiếp theo. Mỗi thẻ hoạt động như một liên kết để truy cập vào hệ thống quản lý dữ liệu sản phẩm, chịu trách nhiệm xếp chồng dữ liệu vào một chức năng dựa trên thời gian, khi sản phẩm trải qua các giai đoạn vòng đời khác nhau. Hệ thống cơ sở dữ liệu này phải giữ lại và phải bao gồm dữ liệu liên quan đến giai đoạn hiện tại cũng như dữ liệu từ các giai đoạn trước. Thẻ ở giai đoạn sản xuất cuối cùng nên kết hợp dữ liệu sản xuất ở giai đoạn hiện tại và dữ liệu từ tất cả các giai đoạn trước đó.

Trước những yêu cầu như vậy, nghiên cứu này tập trung vào các thẻ bảo mật phải được tích hợp trên mỗi sản phẩm dệt trong giai đoạn sản xuất (sản xuất hàng may mặc) trước khi chuyển đến nhà bán lẻ và cuối cùng là đến khách hàng.

Để tạo ra Thẻ truy xuất nguồn gốc bảo mật trên sản phẩm dệt may (sau đây gọi tắt là Thẻ), nhóm tác giả đã trộn các hạt bảo mật lấp lánh[1] có kích thước siêu nhỏ với bột in, tạo thành một hỗn hợp hồ sau đó dùng kỹ thuật in lưới để đưa các hạt này lên bề mặt vải, số lượng hạt được phân bố một cách ngẫu nhiên và duy nhất trên từng sản phẩm. Cách phân phối ngẫu nhiên này rất đặc trưng và được chuyển đổi thành các tính năng bảo mật. Nó chủ yếu có hai lợi thế. Thứ nhất, việc sử dụng công nghệ in lưới, là một công nghệ phổ biến trong ngành dệt may với vốn đầu tư thấp, các vật liệu in có sẵn trên thị trường; việc lựa chọn công nghệ và vật liệu in như vậy không ảnh hưởng nhiều đến quá trình sản xuất. Thứ hai, trong quá trình in, rất khó – nếu không muốn nói là không thể kiểm soát vị trí của từng hạt riêng lẻ trên bề mặt sản phẩm dệt may, nhờ vậy nó hoạt động như một tính năng bảo mật mạnh mẽ. Sau đó là bước lập bản đồ cho vị trí của các hạt này bằng mã QR 2D, tức là mã QR sẽ giữ lại thông tin liên quan đến vị trí của các hạt và mã theo dõi. Như Hình 2, để xác minh, thông tin về vị trí hạt và mã theo dõi đã liên kết với mã QR phải khớp với thông tin về vị trí hạt được in trên bề mặt sản phẩm dệt và việc lập bản đồ vị trí hạt chính xác này chỉ có thể được xác lập với một sản phẩm chính hãng.

Hình 2 – Đăng ký thẻ (xây dựng bản đồ mã với mã QR) và quy trình xác minh

Lưu ý rằng việc định vị hạt có thể được lưu trữ trực tiếp trên thẻ hoặc gián tiếp trên máy chủ có tham chiếu đến mã QR.

Thiết kế và in Thẻ

Thiết kế của thẻ bảo mật được lấy cảm hứng từ việc tạo ra một lớp phủ PUF (xem trong mục 3.1.d bảng 1) sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất chip mạch tích hợp để ngăn chặn hàng giả, các PUF này dễ đánh giá, dễ đọc nhưng khó sao chép. Tính ngẫu nhiên tương tự như PUF được tạo ra bằng cách phân tán các hạt vi mô trong một phạm vi nhỏ trên bề mặt của hàng dệt. (như đã mô tả trong phần nguyên lý)

Quy trình in Thẻ lên bề mặt sản phẩm dệt được mô tả như trong hình 3

Hình 3 – Thiết lập bảng từ và in lưới cho việc in thẻ bảo mật

Trong quy mô phòng thí nghiệm, Thẻ bảo mật được in bề mặt sản phẩm dệt bằng công nghệ in lưới với hồ in có chứa các hạt bảo mật lấp lánh có kích thước siêu nhỏ, tỷ lệ trọng lượng theo thể tích cố định. In một khung hình vuông viền đen kích thước (3×3)cm lên bề mặt vải sáng màu (như hình 3). Hồ in (với các hạt siêu nhỏ) được ép qua màn hình lên vùng vải bên trong khung trống. Chất tạo màng hồ in gần như trong suốt không tạo màu trên vải nền sáng nhưng có khả năng giữ chặt các hạt trên bề mặt vải. Mục đích để tạo độ tương phản về màu sắc tốt, có thể dễ dàng phát hiện và chụp ảnh các hạt đó. Để hồ in ổn định và đồng đều, người ta sử dụng một bàn từ với cơ chế ép tự động như mô tả trong Hình 3.

Lưu ý: Đối với quy mô sản xuất công nghiệp, có thể áp dụng phương pháp in lưới quay tự động.

Cơ chế mã hóa và xác thực thẻ

Sau khi in được Thẻ lên sản phẩm dệt may, bắt đầu tiến hành mã hóa và xác thực thẻ. Cơ chế mã hóa và xác thực thẻ chủ yếu tuân theo hai bước. Bước 1 –  Xử lý hình ảnh và trích xuất vùng mã (vùng chứa hạt); Bước 2 – Tính toán và xác thực, trong đó ánh xạ hạt (AUTH 1) được đối sánh với mã QR (AUTH 2) để xác thực và truy nguyên sản phẩm (xem Hình 4). Cần lưu ý ở đây rằng các bước xử lý trước hình ảnh, ngoại vùng mã, phát hiện hạt và vị trí sẽ vẫn phổ biến đối với cơ chế mã hóa và xác nhận.

Tựu trung, trong nghiên cứu này, tác giả muốn giới thiệu tới các nhà sản xuất dệt may một công nghệ  mới trong việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm dệt may một cách bảo mật, góp phần vào việc minh bạch và an toàn chuỗi cung ứng dệt may. Ưu điểm của công nghệ này đó là:

(1) dưới dạng một thẻ bảo mật được thiết kế và phát triển đặc biệt cho chuỗi cung ứng dệt may, có tính đến các đặc điểm về quy trình sản xuất và sử dụng của sản phẩm;

(2) tạo ra giá trị từ sản phẩm hiện có với công nghệ và vật liệu in thông thường với vốn đầu tư thấp và

(3) lựa chọn và mã hóa các tính năng riêng biệt bổ sung cho nhau và dẫn đến xác suất xác thực thực sự của thẻ bảo mật cao.

Người ta dự đoán rằng việc tạo ra một thẻ như vậy sẽ làm cho chuỗi cung ứng có thể theo dõi được và hữu ích trong việc chống hàng giả. Thẻ được phát triển cho kết quả tốt khi được thử nghiệm để xử lý giai đoạn sử dụng của sản phẩm dệt. Phạm vi xác thực của Thẻ chỉ trong một phạm vi đã được căn chỉnh, điều này chứng minh rằng phân phối là ngẫu nhiên và duy nhất. Khi thêm hoặc loại bỏ bớt 20% số hạt người ta không thấy có sự thay đổi đáng kể về giá trị chênh lệch cấu tử. Ngoài ra, khi sản phẩm bị biến dạng do kéo giãn (lên đến 20%) thì trong thẻ cũng không có sự khác biệt về “thành phần các hạt trong cụm”. Đây là một tiêu chí quan trọng đối với độ bền của thẻ, vì nó phải được xác nhận (nếu là hàng thật) ngay cả sau một số biến dạng do quá trình giặt hoặc xử lý.

Bên cạnh những ưu điểm như đã đề cập ở trên, nghiên cứu này cũng còn một số hạn chế

• Cần thực hiện việc đánh giá tác động của quá trình giặt và ma sát sản phẩm dệt lên Thẻ trong các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. Lưu ý sự tăng lên về giá trị của “thành phần các hạt trong cụm” (đối với thẻ gốc) khi các hạt bị chuyển dịch xoay, quá trình xác nhận có thể bị ảnh hưởng bởi sự biến dạng này.
• Cần có những phân tích chuyên sâu về các chất kết dính (binder) trong hồ in sẵn có trên thị trường để hạn chế việc các hạt trên bề mặt sản phẩm dệt bị mất đi trong quá trình sử dụng. Điều này nên được áp dụng triển khai thực tế trên chuỗi cung ứng để tìm ra những bất cập và giải quyết nó.
• Trong phạm vi nghiên cứu này, các thẻ bảo mật thực sự rất hữu ích trong việc đảm bảo an toàn cho chuỗi cung ứng dệt may nhưng ở cấp độ sản phẩm, nó hạn chế được những truy cập trái phép vào cơ sở dữ liệu của sản phẩm. Tuy nhiên, ở cấp độ doanh nghiệp, việc ngăn chặn các cuộc tấn công vào cơ chế chia sẻ thông tin chưa được kiểm chứng, do vậy, cần có những nghiên cứu rộng hơn nhằm đảm bảo cho tính an toàn của hệ thống truy xuất nguồn gốc sản phẩm ở cấp độ này.

Bài: Nguyễn Thanh Ngân

[1] Là hạt của hãng Geotech International B.V., Hà Lan