基于信息技術(shù)的食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)

李殿鑫，戴遠(yuǎn)威，劉智鈞

（廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院，廣東廣州　510000）

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基于信息技術(shù)的食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)

李殿鑫，戴遠(yuǎn)威，劉智鈞

（廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院，廣東廣州510000）

通過論述信息技術(shù)對建立食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)的重要性，并對以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的物料清單（Bill of material，BOM），Petri網(wǎng)模型和基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）在食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用情況做了介紹。最后提出了設(shè)想和展望，食品安全可追溯系統(tǒng)將逐步運(yùn)用到所有的食品行業(yè)中。

信息技術(shù)；食品質(zhì)量安全；可追溯系統(tǒng)

0　引言

近年來，瘋牛病、二噁英、三聚氰胺、毒生姜、老鼠肉等食品安全事件頻繁發(fā)生，引發(fā)了人們對食品安全的恐慌；同時，隨著人們生活水平的提高，對食品的品質(zhì)要求也逐步提高。在這種時代背景下，消費(fèi)者對加強(qiáng)食品安全監(jiān)管的呼聲越來越高，這些問題引起社會和政府的高度關(guān)注，推動了食品安全可追溯系統(tǒng)的研究。

可追溯系統(tǒng)的產(chǎn)生起因于1996年英國瘋牛病引發(fā)的恐慌，另外兩起食品安全事件——丹麥的豬肉沙門氏菌污染事件和蘇格蘭大腸桿菌事件（導(dǎo)致21人死亡）也使得歐盟消費(fèi)者對政府食品安全監(jiān)管缺乏信心，但這些食品安全危機(jī)同時也促進(jìn)了可追溯系統(tǒng)的建立。所謂可追溯系統(tǒng)［1］，是利用已經(jīng)記錄的產(chǎn)品信息標(biāo)記追溯產(chǎn)品生產(chǎn)、加工的歷史、所處場所、應(yīng)用情況和加工貯藏時間的全程查詢系統(tǒng)。其中，標(biāo)記和可追溯對象有一一對應(yīng)關(guān)系，同時該標(biāo)記已作為記錄被保存，產(chǎn)品生產(chǎn)的歷史包括用于該產(chǎn)品使用的原材料、零部件的來歷等。

整個追溯系統(tǒng)的基礎(chǔ)是信息追溯，研究包括信息的確定與采集，即追溯哪些信息和怎樣快速采集信息。在一些食品企業(yè)中實施的危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（Hazard Analysis and Critical Control Point，簡稱HACCP）認(rèn)證、良好操作規(guī)范（Good Manufacturing Practice，簡稱GMP） 認(rèn)證、食品安全管理體系（ISO 22000）認(rèn)證等標(biāo)準(zhǔn)的實施，均有利于可追溯系統(tǒng)信息的確定，增強(qiáng)企業(yè)實施可追溯體系的意愿。對于追溯過程中的信息采集方面，是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，很多學(xué)者對此進(jìn)行了研究。例如，李興明等人［2-3］利用不同技術(shù)開發(fā)安全豬肉的可追溯系統(tǒng)；李廣明等人［4］探討了RFID技術(shù)在食品安全追溯中的應(yīng)用和管理等。

在使用可追溯系統(tǒng)時，信息技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，主要包括物料清單（Bill of material，BOM）的應(yīng)用、Petri網(wǎng)模型的應(yīng)用和基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID） 技術(shù)等。本文就以上信息技術(shù)在食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)的應(yīng)用情況做一概述。

1　基于BO M的食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)

食品安全可追溯性是追蹤實體的來歷、應(yīng)用情況和所處場所的能力。而BOM是一種描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的方法，廣泛應(yīng)用于制造行業(yè)中，經(jīng)被引申應(yīng)用到食品生產(chǎn)的可追溯系統(tǒng)中。食品質(zhì)量安全可追溯的關(guān)鍵部分是對物料的使用情況進(jìn)行跟蹤和對食品成分的物料組成情況進(jìn)行溯源，在產(chǎn)品生命周期中的任一時刻，對任意物料或在制品進(jìn)行跟蹤或溯源，都要明確食品生產(chǎn)過程中的物料組成關(guān)系。要實現(xiàn)這樣的功能，可通過引入追溯BOM的概念，追溯BOM是對ERP中BOM概念的引申，使用物料具體批次來表示產(chǎn)品構(gòu)成情況。追溯BOM描述的是隨著產(chǎn)品生產(chǎn)流程，產(chǎn)品物料在每一環(huán)節(jié)的實際混合或裝配關(guān)系，以及在該環(huán)節(jié)與實際生產(chǎn)相關(guān)的一些屬性值。追溯BOM描述的不僅是產(chǎn)品的組成裝配關(guān)系，而是加入了與實際生產(chǎn)相關(guān)的特征。由于追溯BOM不像傳統(tǒng)的BOM那樣保持不變，只有當(dāng)產(chǎn)品完全生產(chǎn)出來，產(chǎn)品的追溯BOM才能形成。追溯的BOM中，除了包含父項編號、子項編號外，還包含產(chǎn)品批次和物料批次。名稱規(guī)格相同但批次不同的產(chǎn)品具有相同的物料組成結(jié)構(gòu)，所以物料編碼一致，但物料具體的批次有可能不同，因此追溯BOM中物料批次也就有差別，從而區(qū)分了不同批次的物料［5］。

食品可追溯模型是在追溯BOM上的擴(kuò)展，企業(yè)在所有物料制造和出、入庫時生成嚴(yán)格編碼的批次號，不同批次物料通過批次關(guān)聯(lián)進(jìn)行聯(lián)系，企業(yè)通過對所有物料進(jìn)行批次管理來區(qū)分同規(guī)格的不同物料。企業(yè)在生產(chǎn)中將所有影響產(chǎn)品品質(zhì)的信息采集，與具體批次進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最終生成特定批次的追溯BOM，企業(yè)通過追蹤BOM實現(xiàn)對物料的追蹤和最終產(chǎn)品的溯源。

2　基于Pet ri網(wǎng)模型的食品質(zhì)量安全可追溯模型

食品安全可追溯系統(tǒng)的一個重要特征是其動態(tài)行為，即由于食品供應(yīng)鏈內(nèi)部過程及食品與環(huán)境間的互相作用，追溯系統(tǒng)對食品安全各種危害活動干擾的響應(yīng)隨時間而不斷變化。在對食品安全追溯分析過程中，通過詳盡了解食品供應(yīng)鏈的運(yùn)行過程，完全識別各個環(huán)節(jié)中可能存在的危害因素，找到造成食品不安全狀態(tài)的事件序列，從而在供應(yīng)鏈中消除危害或?qū)⑽：档偷娇山邮艿姆秶鷥?nèi)。Petri網(wǎng)模型剛好滿足這一要求，它含有執(zhí)行控制機(jī)制，只要滿足其確定的要求，其模型將會通過自身執(zhí)行控制機(jī)制，自動地運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，體現(xiàn)了其系統(tǒng)的動態(tài)性［6］。因此，可利用Petri網(wǎng)的分析方法對模型的特征進(jìn)行定性和定量分析，確保系統(tǒng)能夠正確實現(xiàn)。Petri網(wǎng)是一種描述分布式系統(tǒng)的模型。Petri網(wǎng)的概念是1962年由德國科學(xué)家Carl Adam Petri在他的博士論文“Kommunikation mit Automaten”（自動機(jī)通信）中首先提出來的。Petri網(wǎng)通過刻畫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和對系統(tǒng)動態(tài)行為的描繪，以直觀的圖形和多種數(shù)學(xué)方法對模型性質(zhì)進(jìn)行分析，這種分析方法簡單、易于理解［7］。

經(jīng)典的Petri網(wǎng)模型用六元素表示為PN=（P，T，A，I，O，MO），模型描述資源流動方向，用其對危害傳播與品質(zhì)的關(guān)系進(jìn)行分析，得出4種模式：①單因果模式，即一種危害對應(yīng)一種變化結(jié)果；②多因一果模式，即多種危害因素和危害模式導(dǎo)致一種結(jié)果；③一因多果模式，即一種危害模式導(dǎo)致多種品質(zhì)變化結(jié)果；④多因多果模式，即同時多種危害導(dǎo)致多種品質(zhì)結(jié)果。張?。?］用改進(jìn)Petri網(wǎng)模型的肉類食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)對牛肉的動態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)督和控制。在食品安全可追溯系統(tǒng)中，經(jīng)常使用Petri網(wǎng)模型原理對食品安全的動態(tài)危害進(jìn)行監(jiān)督、控制，出現(xiàn)問題及時報警，從而有效地控制食品的品質(zhì)和溯源。

3　基于R FI D系統(tǒng)的食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)

RFID（Radio Frequency Identification）是非接觸式無線射頻識別，又稱為電子標(biāo)簽、射頻識別。該系統(tǒng)主要由閱讀器、天線和電子標(biāo)簽3部分組成［9］；其工作原理是閱讀器通過微電線發(fā)出特定頻率信號，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場區(qū)內(nèi)時，由磁通量的改變而產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時獲取能量而被激活，將自身存儲的編碼等信息發(fā)送出去，天線接收電子標(biāo)簽發(fā)來的信號，執(zhí)行解調(diào)和解碼，然后做出判斷，將有效信息傳遞到后臺的主系統(tǒng)，根據(jù)計算和分析識別電子標(biāo)簽的信息，針對不同信息采取不同的處理方案［10］。近年來，該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于食品安全、物流管理、智能交通、海關(guān)監(jiān)管、危險品管理等多方面，實現(xiàn)了人們對物體（人員、物品）在不同狀態(tài)下的自動識別、管理。

李春樹［11］將RFID系統(tǒng)應(yīng)用于鹽池灘羊的養(yǎng)殖、屠宰、加工、銷售等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了產(chǎn)品從養(yǎng)殖到餐桌的可追溯信息管理系統(tǒng)，保證了鹽池灘羊的產(chǎn)品品質(zhì)。趙娟［12］在豬肉供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)的研究中，應(yīng)用RFID系統(tǒng)對豬肉供應(yīng)鏈的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸和銷售等各環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，每個環(huán)節(jié)建立一個監(jiān)控子系統(tǒng)，在RFID標(biāo)簽上信息與前面子系統(tǒng)信息完全一致時，輸入本環(huán)節(jié)相關(guān)信息到RFID標(biāo)簽中，并將信息上傳數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對豬肉制品的可追溯性，保障豬肉的品質(zhì)。程靜等人［13］將RFID中間件應(yīng)用于肉牛養(yǎng)殖溯源系統(tǒng)中效果良好。

4　食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)展望

食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)是保證人們食品安全非常重要的一環(huán)，今后將成為食品安全控制的主要手段，并最終應(yīng)用于人類食品的各個方面。

［1］傅澤田，張小栓，張領(lǐng)先，等.生鮮農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)研究 ［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2012.

［2］李興民，楊潔.豬肉安全生產(chǎn)可追溯系統(tǒng)的研究 ［J］.中國豬業(yè)，2006（2）：41-43.

［3］謝菊芳，楊立方.基于.NET構(gòu)架的安全豬肉全過程可追溯系統(tǒng)實現(xiàn) ［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22（6）：218-220.

［4］李廣明，黃立平，詹錦川，等.RFID在食品安全追溯中的應(yīng)用 ［J］.科技與管理，2007，9（1）：57-59.

［5］劉艷凱，于明，張斌，等.ERP系統(tǒng)中BOM構(gòu)造方法研究 ［J］.計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2003，9（4）：309-313.

［6］陳佳娟，郭宇飛，房圓晨.基于Petri網(wǎng)的食品物流業(yè)務(wù)流程優(yōu)化 ［J］.物流技術(shù)，2009（11）：12-14.

［7］石春玲，杜玉越.基于邏輯Petri網(wǎng)的物流配送系統(tǒng)建模 ［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報，2007（1）：114-117.

［8］張健.肉類食品質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)研究 ［D］.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

［9］李佳.基于RFID和二維碼的茶葉質(zhì)量安全可追溯系統(tǒng)的設(shè)計 ［D］.臨安：浙江農(nóng)林大學(xué)，2015（12）：7-8.

［10］劉繼斌，劉慶華，劉根.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的軍用倉庫管理系統(tǒng)研究 ［J］.物流技術(shù)，2012（19）：179-181.

［11］李春樹.基于RFID和二維碼技術(shù)的鹽池灘羊可追溯系統(tǒng) ［J］.全面感知，2015（2）：26-28.

［12］趙娟.基于RFID的豬肉供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)研究 ［J］.電子技術(shù)，2011（8）：45-46.

［13］程靜，賈銀江，關(guān)靜.RFID中間件在肉牛養(yǎng)殖溯源系統(tǒng)中的應(yīng)用 ［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2015（5）：224-228.◇

Food Quality Safety Traceability System Based on Information Technology

LI Dianxin，DAI Yuanwei，LIU Zhijun
（Guangdong Vocational College of Science and Trade，Guangzhou，Guangdong 510000，China）

The paper discusses the importance of information technology to establish the traceability system of food quality and safety，and to take the information technology as the foundation of bill of materials（BOM），Petri net model and based on radio frequency identification（RFID）the application of the system can be introduced application of traceability system in food quality and safety.The paper finally puts forward some ideas and outlook，the food safety traceability system will be gradually applied to all in the food industry.

information technology；food quality safety；traceability system

TS201

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.07.021

1671-9646（2016）07a-0067-02

2016-05-10

李殿鑫（1977— ），男，碩士，副教授，研究方向為食品科學(xué)。