物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下食品供應鏈安全探究

尚培培，林國龍，馬占鑫

(1.上海海事大學，物流研究中心，上海201306;2.上海市出入境檢驗檢疫局，上海200135)

隨著信息技術的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)取代互聯(lián)網(wǎng)成為新的發(fā)展趨勢。它通過信息傳感設備，按照約定的協(xié)議，實時的采集所監(jiān)控、連接或互動的物體的各種需要信息，并與互聯(lián)網(wǎng)結合，以實現(xiàn)對物品的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控等智能化管理。科技創(chuàng)新改變生活，目前物聯(lián)網(wǎng)已在智能物流、智能農(nóng)業(yè)以及質(zhì)量追溯等多個領域進行了探索應用。民以食為生，食品的流通信息在物聯(lián)網(wǎng)中占據(jù)較大的比重，近年來食品安全問題越來越多，如何借助新興的物流網(wǎng)技術來保障食品的安全具有十分重要的現(xiàn)實研究意義。

當前我國食品安全的基礎仍然薄弱，違法違規(guī)行為時有發(fā)生，制約食品安全的深層問題尚未得到根本解決［1］。而生活水平的不斷提高促使著人們對食品安全的關注也愈加的密切，食以安為先的要求更為迫切，基于這樣的背景下，本文以牛肉的供應鏈為例，結合RFID、EPC物聯(lián)網(wǎng)等技術，對牛肉制品供應全過程進行跟蹤，就如何保障供應鏈安全進行探究，旨在為我國食品安全管理提供科學的決策參考。

1 我國肉制品供應鏈現(xiàn)狀

1.1 肉制品供應鏈尚待完善

我國肉類加工食品行業(yè)目前尚未形成完善的供應鏈管理模式，產(chǎn)業(yè)鏈較短，各環(huán)節(jié)間信息不對稱，銜接不暢。生產(chǎn)加工和分銷方式大多仍以小規(guī)模分散飼養(yǎng)為主，相對比較松散，缺乏集中管理。小農(nóng)戶對科學飼養(yǎng)知識的認識不足易造成肉制品的源頭污染。市場上流通的肉類產(chǎn)品多為個體屠宰戶經(jīng)營，缺乏有效地監(jiān)控和檢驗，易導致肉類的污染、腐變等。

1.2 各環(huán)節(jié)間缺乏有效溝通

在一系列的食品安全管理標準中都一致要求食品供應鏈中保持組織內(nèi)外的必要溝通原則，并強調(diào)了食品鏈各階段組織的相互協(xié)同作用的重要性。當然對于肉制品供應也不例外，自最初的畜禽飼養(yǎng)到最終到達銷售者手中其中經(jīng)歷較多環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)間溝通不足，即便出了問題也無法獲知問題出在哪個環(huán)節(jié)。相互間缺乏一定的監(jiān)督機制，易導致不規(guī)范操作行為趁虛而入。

1.3 信息技術應用不足

肉制品的供應涉及到養(yǎng)殖、屠宰加工、倉儲保管、物流配送、消費終端等諸多環(huán)節(jié)。除運用傳統(tǒng)的、行之有效的現(xiàn)場管理外，對先進的技術管理手段如互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、條碼等信息技術等應用不足。工廠加工現(xiàn)場和關鍵部位缺乏必備的監(jiān)控設備，對于食品的處理不能很好的掌控，此外，運輸途中保鮮的控制等信息也沒有持續(xù)性的跟蹤記錄，一旦出現(xiàn)問題，短時間內(nèi)很難查找出病因所在。

2 物聯(lián)網(wǎng)相關理論介紹

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念及組成

物聯(lián)網(wǎng)的概念源于1999年MIT Auto-ID中心的網(wǎng)絡無線射頻識別系統(tǒng)，Ashton教授在研究射頻技術時最早提出結合物品編碼、RFID和互聯(lián)網(wǎng)技術的解決方案。目前對物聯(lián)網(wǎng)最普遍的認知是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

EPC物聯(lián)網(wǎng)是應用比較成熟和廣泛的，本文主要也是基于EPC系統(tǒng)來進行研究，該系統(tǒng)主要是由全球產(chǎn)品電子代碼編碼體系、射頻識別系統(tǒng)以及信息網(wǎng)絡系統(tǒng)三部分構成。

2.2 EPC物聯(lián)網(wǎng)的技術架構和工作流程

本文采用3層架構模式［2］，即感知層，網(wǎng)絡層和應用層。感知層通過二維碼、RFID系統(tǒng)和各類傳感器等采集標識物的原始信息和數(shù)據(jù);網(wǎng)絡層借助傳感網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等傳遞、處理信息;應用層借助各類支撐平臺通過云計算和模式識別等技術對海量數(shù)據(jù)進行挖掘分析，智能計算，對物品實施智能化控制，為決策制定和其他應用服務提供支持。

在由EPC標簽、識讀器、Savant服務器、ONS服務器、Internet、EPCIS及眾多數(shù)據(jù)庫組成的實物互聯(lián)網(wǎng)中，射頻技術對附著在物品上的EPC標簽進行自動感應識別，識讀器讀出的EPC只是一個信息參考，由這個信息參考從網(wǎng)絡中找到IP地址并獲取該地址中存放的相關的物品的信息，具體的實現(xiàn)則通過Savant軟件系統(tǒng)和 EPCIS［3］。Savant系統(tǒng)處理和管理由識讀器讀取的一連串EPC信息，計算機要想獲取與唯一標識的EPC匹配的其他信息就需要ONS來提供自動化的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫服務，Savant將EPC傳給ONS，ONS指示 Savant到一個保存著產(chǎn)品文件的PML服務器查找，該文件可由Savant復制，因而文件中的產(chǎn)品信息就能傳到產(chǎn)品供應鏈上［4］，具體的工作流程如圖1所示。

3 EPC物聯(lián)網(wǎng)在牛肉供應鏈安全中的應用

3.1 牛肉供應鏈

肉牛的產(chǎn)業(yè)鏈相對其他鏈較長，經(jīng)過養(yǎng)殖、屠宰、初割、再分割、銷售等環(huán)節(jié)最終到達消費者手中。具體見圖2所示。其中，肉牛的飼養(yǎng)是一個較長期的過程，有許多架子牛是來自單個的農(nóng)戶，比較分散，且受限于資金等困難，單個農(nóng)戶沒有給個體牛進行登記注冊等，包含耳標、養(yǎng)殖場戶信息、飼料、檢疫等情況的肉牛養(yǎng)殖檔案對于后期問題牛肉的溯源追蹤非常重要，這也是目前國內(nèi)很難在具體的實踐中做到保障牛肉從養(yǎng)殖場到餐桌全程控制的主要原因。其次，牛肉的供應經(jīng)多級流轉(zhuǎn)，各環(huán)節(jié)的產(chǎn)品形態(tài)不一，關鍵信息的記錄、無縫傳遞以及實時監(jiān)控是保障牛肉安全供應的關鍵［5］。

圖1 EPC物聯(lián)網(wǎng)工作流圖Fig.1 Workflow diagram of EPC intemet of things

圖2 牛肉供應鏈各環(huán)節(jié)Fig.2 Compositions of supply chain for beef

3.2 EPC物聯(lián)網(wǎng)在牛肉供應鏈中的具體應用

在政府推動和龍頭企業(yè)拉動下，各地都在積極探索具有“公司 +農(nóng)戶”、“公司 +基地 +農(nóng)戶”［6］的經(jīng)營模式來解決源頭分散的局面，本文中EPC物聯(lián)網(wǎng)在供應鏈中的實施也是基于此背景下由企業(yè)來完成的。全面感知、可靠傳輸以及智能應用是物聯(lián)網(wǎng)最顯著的三個特點，其在牛肉供應鏈中的應用如圖3所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)在牛肉供應鏈中的應用Fig.3 Application of internet of things in beef supply chain

為方便理解，將供應鏈中初割和再分割環(huán)節(jié)合并為屠宰加工，簡化為四個環(huán)節(jié)。每一環(huán)節(jié)都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，譬如養(yǎng)殖期間的個體牛耳標信息、飼料和獸藥的進食狀況、飼養(yǎng)員的個人信息等，屠宰加工環(huán)節(jié)的屠戶資料、胴體的來源、檢驗合格信息等以及在多環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)過程中的分割體信息、運輸車輛、倉儲環(huán)境及操作人員的情況等，這些信息均需通過全國統(tǒng)一的產(chǎn)品唯一標識碼進行識別和采集，對于其他一些不易標識的信息，采用攝像頭、紅外等各種傳感器進行輔助，對于車輛的行駛路徑采用GPS全程跟蹤等來獲取更加全面的信息。這樣，牛肉在生命周期內(nèi)所經(jīng)歷的一切都能完整的記錄下來，在提供給消費者安全完整的供應流程的同時，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量問題也可以很快的回溯，查找出問題的所在。期間，檢驗監(jiān)管部門以定期或隨機抽查的方式參與其中，確保企業(yè)能規(guī)范操作，嚴把質(zhì)量關。

對單個的企業(yè)而言，EPC閱讀器將信息采集過來后傳給Savant服務器，經(jīng)其對信息過濾去冗余后傳給ONS服務器，進而由ONS傳到EPC信息系統(tǒng)內(nèi)管理，企業(yè)的一些ERP應用軟件等也可以通過ONS服務器對產(chǎn)品信息進行訪問［7］。企業(yè)間，經(jīng)安全認證后，可以互相訪問對方的服務器和信息系統(tǒng)，起到互相監(jiān)督的作用。企業(yè)應只接受誠信和合法經(jīng)營的合作商，在確認上一環(huán)節(jié)所有操作均符合規(guī)范后方可接收，這樣對本企業(yè)負責同時也是對對方負責，更是對廣大消費者負責。政府部門也應采取積極倡導和鼓勵，采取相關獎勵性措施激勵企業(yè)誠信合法經(jīng)營。

數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡后，對牛肉供應鏈全流程中數(shù)據(jù)信息的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)供應中存在的問題，并進行溯源追蹤是比較關鍵的一個環(huán)節(jié)。云計算、模式識別等智能技術通過對海量信息的處理和數(shù)據(jù)挖掘，以及與標準信息的匹配，能較快的發(fā)現(xiàn)不合格信息然后進行追溯，首先用戶輸入所要查詢的EPC碼，經(jīng)ONS域名解析查存放該EPC碼的EPCIS的IP，將各節(jié)點的PML服務器進行連接獲取該產(chǎn)品的流通信息，并與地理信息結合，在GPS中直觀體現(xiàn)。

3.3 EPC物聯(lián)網(wǎng)在牛肉供應中的安全保障

EPC物聯(lián)網(wǎng)在牛肉供應鏈中的應用，主要從以下3個方面來保障供應的安全，即產(chǎn)品的標準化唯一標識、不合格牛肉的溯源追蹤以及全程信息共享。3.3.1 標準化唯一標識 企業(yè)在開展實施物聯(lián)網(wǎng)的應用前，需在我國大陸地區(qū)唯一授權的編碼組織-中國物品編碼中心注冊申請，獲得一個全球唯一的標識代碼。在供應鏈中，各環(huán)節(jié)的標識編碼均參照GS1標準統(tǒng)一編碼［8］。RFID耳標是活牛的唯一標識，此外，不同形態(tài)的牛制品、操作人員等也都有各自的標準唯一代碼，這樣不但可以防偽，減少差錯，還能幫助操作人員消除蒙混心理，盡心工作。

3.3.2 不合格牛肉的溯源追蹤 現(xiàn)有的牛肉追溯系統(tǒng)大多是從屠宰階段開始的，無法實現(xiàn)“源頭”追溯。結合牛肉供應鏈的特點，從源頭起就做好養(yǎng)殖檔案，將耳標號作為胴體與個體牛匹配的參考碼。胴體與切割體、預包裝牛肉間也及時的進行信息的關聯(lián)，一旦零售產(chǎn)品出現(xiàn)問題，可以準確的關聯(lián)至相鄰的上下兩環(huán)節(jié)，上溯到個體牛，下追到零售產(chǎn)品，及時加以控制和處理，減少對其他合格產(chǎn)品的影響。

3.3.3 全程信息共享 牛肉供應每一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的大量信息和數(shù)據(jù)都通過可靠傳輸上傳至網(wǎng)絡，消費者或其他監(jiān)管部門登錄指定的站點便可隨時的了解供應的進程。監(jiān)管部門通過智能分析、數(shù)據(jù)處理可實時的監(jiān)控供用的情況，消費者也可以全面的掌握供應的來源，吃的放心。

4 結論與展望

通過上文的詳細介紹，借助于EPC物聯(lián)網(wǎng)來改善傳統(tǒng)的供應模式，提升供應鏈安全有較顯著的效果。但還存在一些漏洞與不足，首先企業(yè)的誠信經(jīng)營依舊占據(jù)較大的比重。此外，企業(yè)在實施這種新技術的過程中，也存在諸多的難點，政府在這方面應通過相關政策措施積極的引導［9］，監(jiān)管部門與企業(yè)間的關系也應適當?shù)母纳?，變傳統(tǒng)監(jiān)管懲辦為合作式發(fā)展。企業(yè)自身也應加強人員的素質(zhì)培養(yǎng)和道德建設，樹立正確的價值觀，不應只圖個人利益，不顧他人的健康。對消費者而言，也應加強安全保障意識，合法維護自己的權利。食品供應的安全需要食品鏈上的每一個相關群體共同的努力。

［1］國務院關于加強食品安全工作的決定［Z］.國發(fā)〔2012〕20號.

［2］吳俊.應用物聯(lián)網(wǎng)技術提高食品安全探究［J］.電腦知識與技術，2011(7):4207-4208.

［3］艾伶俐.基于物聯(lián)網(wǎng)的供應鏈信息共享［J］.物流科技，2012(3):86-88.

［4］熊衛(wèi)東.基于物聯(lián)網(wǎng)的冷鏈食品安全監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實施［J］.鄭州輕工業(yè)學院學報:自然科學版，2011(3):96-99.

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［6］Alessio Bechini.Patterns and technologies for enabling supply chain traceabilitythrough collaborative e-business［J］.Information and Software Technology，2008，50:342-359.

［7］劉海俠.世博進口食品追溯系統(tǒng)研究及項目實施［D］.上海:華東理工大學，2011.

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