控制圖在生鮮食品冷鏈質(zhì)量安全管理中的應(yīng)用研究
——以乳制品冷鏈為例

宋寶娥

(陜西科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，西安 710021)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消費(fèi)者對食品的消費(fèi)需求逐漸從溫飽型向營養(yǎng)調(diào)劑型轉(zhuǎn)變，國內(nèi)肉、蛋、奶、魚、果蔬等生鮮食品的需求量逐漸增加。由于生鮮食品保質(zhì)期短、容易腐爛變質(zhì)，生鮮食品在流通過程中浪費(fèi)損失嚴(yán)重，不僅對消費(fèi)者安全構(gòu)成威脅還使生產(chǎn)者利益受損。中國工程院院士陳君石指出，生鮮食品質(zhì)量安全的頭號問題就是“致病微生物引起的食源性疾病”[1]。而為了抑制微生物的生長，在流通過程中必須確保生鮮食品始終處于適宜的低溫環(huán)境。要保障生鮮食品的質(zhì)量安全，就必須實(shí)施冷藏冷凍管理，使生鮮食品在供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)、節(jié)點(diǎn)都處于低溫狀態(tài)，溫度是影響生鮮食品質(zhì)量安全的關(guān)鍵因素，而控制圖是分析判斷生鮮食品貯藏過程中溫度異常的有效工具。因此，本文運(yùn)用控制圖原理，監(jiān)控和記錄超市乳制品冷藏銷售過程的溫度，繪制溫度均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖，以期為乳制品質(zhì)量安全管理提供參考。

1 冷鏈及乳制品冷鏈

1.1 冷鏈概述

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及制冷技術(shù)的突破，冷鏈模式逐漸形成。冷鏈以網(wǎng)絡(luò)信息為平臺，基于冷藏冷凍工藝學(xué)并以制冷技術(shù)、GIS和GPS等為主要技術(shù)手段，在低溫環(huán)境下沿著供應(yīng)鏈鏈條進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)全鏈條監(jiān)控。國家標(biāo)準(zhǔn)物流術(shù)語（GB/T18354-2006）[2]對冷鏈的定義為：依據(jù)物品特點(diǎn)和性質(zhì)，將物品從生產(chǎn)到消費(fèi)的整個(gè)過程都置于低溫狀態(tài)以保持物品品質(zhì)的物流網(wǎng)絡(luò)。食品冷鏈泛指冷藏冷凍類食品在供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)中始終處于適宜的低溫條件下，以保證食品質(zhì)量安全的全程監(jiān)控模式。食品冷鏈的最終目的是防止食品腐爛變質(zhì)，保證食品的安全和品質(zhì)。冷鏈主要適合的食品是生鮮易腐食品，主要包括初級生鮮食品、冷藏冷凍食品和自制食品。初級生鮮食品是指新鮮的、未經(jīng)烹飪等熱加工的蔬菜、水果、禽畜肉以及水產(chǎn)品等食品。冷藏食品是指將農(nóng)、畜、水產(chǎn)原料經(jīng)加工處理，急速冷卻在4℃以下儲存銷售的食品；冷凍食品是指以農(nóng)、畜、水產(chǎn)為原料進(jìn)行加工處理，急速冷凍在-18℃以下儲存銷售的食品[3-7]。自制食品指經(jīng)烹飪、腌漬等加工處理后的熟食、面包點(diǎn)心和其它即食食品。冷鏈包含冷藏生產(chǎn)、冷藏加工、控溫貯藏、冷藏運(yùn)輸、冷藏配送以及冷藏銷售6個(gè)方面，如下圖1所示。

圖1 冷鏈構(gòu)成圖[8]

其中，冷藏加工指的是果蔬的預(yù)冷，各種奶制品和速凍食品的低溫加工；禽蛋、生鮮魚和肉類的冷藏與冷凍及其在低溫環(huán)境下的加工過程?？販貎Υ媸侵甘称返睦洳鼗蚶鋬鲑A藏和水果蔬菜等的調(diào)溫貯藏，確保食物在貯藏過程中處于適當(dāng)?shù)牡蜏貭顟B(tài)。冷藏運(yùn)輸及配送指使用低溫運(yùn)輸工具，對食品進(jìn)行的中、長途低溫保鮮運(yùn)輸及短途配送等。在食品冷鏈流通過程中，溫度是影響食品質(zhì)量安全的關(guān)鍵因素，因此承載食品的設(shè)施設(shè)備應(yīng)性能良好，能夠一直保持在適當(dāng)?shù)牡蜏貭顟B(tài)。冷藏銷售指生鮮易腐食品進(jìn)入銷售終端后，在食品冷藏冷凍展示柜的銷售，主要由終端銷售商完成[9-12]。

1.2 乳制品冷鏈

1.2.1 乳制品冷鏈概念

乳制品供應(yīng)鏈?zhǔn)怯赊r(nóng)畜業(yè)、乳品生產(chǎn)加工商、物流運(yùn)輸商、銷售商以及消費(fèi)者等相關(guān)主體組成的乳品生產(chǎn)與供應(yīng)的網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)[13-14]。該結(jié)構(gòu)由不同的節(jié)點(diǎn)和環(huán)節(jié)組成：原奶的生產(chǎn)供應(yīng)環(huán)節(jié)、乳品的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)、運(yùn)輸配送環(huán)節(jié)到各乳品銷售商最后到達(dá)消費(fèi)者手中。乳制品因其自身的特殊性，對加工、儲藏、運(yùn)輸、配送等冷鏈物流的環(huán)節(jié)要求極高，為了確保乳制品的質(zhì)量安全，在整個(gè)乳制品供應(yīng)鏈過程中都必須保持在一定的溫度范圍之內(nèi)。

乳制品質(zhì)量安全是指乳品不存在直接或間接危害公眾安全的因素，能滿足廣大人民群眾生理需求并提供充足營養(yǎng)；從供應(yīng)鏈的視角分析，乳品質(zhì)量安全則是指從原奶供應(yīng)、乳制品生產(chǎn)加工、運(yùn)輸配送、銷售到消費(fèi)的過程中，乳制品在整個(gè)鏈條的環(huán)節(jié)符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)，不存在任何危害和威脅消費(fèi)者安全的隱患。

1.2.2 乳制品冷鏈研究綜述

乳制品冷鏈?zhǔn)菄鴥?nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)問題，近年來相關(guān)研究主要集中在國內(nèi)乳制品冷鏈現(xiàn)狀及對策[15-17]、HACCP安全管控[18-20]、安全風(fēng)險(xiǎn)管理[21-27]以及乳制品配送[28-33]四個(gè)方面。本文限于篇幅，僅對以上相關(guān)關(guān)鍵重要文獻(xiàn)進(jìn)行簡要論述。在國內(nèi)乳制品冷鏈現(xiàn)狀及對策方面，鄭言[15],馮彩云[16]，郭延景,孫世民[17]，系統(tǒng)梳理了國內(nèi)乳制品冷鏈的發(fā)展現(xiàn)狀并提出了相應(yīng)的對應(yīng)措施。張玉香[18]，李月茗[19]研究了如何運(yùn)用HACCP原理確保乳制品的質(zhì)量安全。在分析影響乳品企業(yè)食品安全誠信因素的基礎(chǔ)上，姜啟軍,胡珂[21]采用解釋結(jié)構(gòu)模型分析了乳品企業(yè)食品安全誠信影響因素之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)政府相關(guān)部門是否重視并對食品安全事件主體進(jìn)行懲處，對乳制品企業(yè)食品質(zhì)量安全有極大影響。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)而提出乳制品供應(yīng)鏈安全誠信管理機(jī)制，并通過對某乳品企業(yè)進(jìn)行案例分析，提出基于供應(yīng)鏈的乳制品企業(yè)質(zhì)量安全誠信管理對策。張榮彬[22]對乳制品行業(yè)的市場貿(mào)易形勢、產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)型升級方式、質(zhì)量安全現(xiàn)狀及產(chǎn)品監(jiān)管措施等方面進(jìn)行了探討和分析,為學(xué)者進(jìn)一步研究我國乳制品行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展提供了參考。從系統(tǒng)可靠性角度出發(fā)，根據(jù)乳制品各環(huán)節(jié)不同的溫度需求，程文,謝亞雄[23]構(gòu)建了GO-FLOW圖，設(shè)定了系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的參數(shù)，并運(yùn)用GO-FLOW法對乳制品冷鏈物流系統(tǒng)進(jìn)行了安全性評價(jià)。程文等[24]運(yùn)用故障樹分析以及模糊數(shù)，系統(tǒng)評價(jià)了乳品冷鏈物流系統(tǒng)的安全性?；谌橹破穼\(yùn)輸時(shí)效要求高的特性，吳嘉偉[28]，孫玲[30]，莫遜[33]以及馮居君[32]等學(xué)者研究了乳制品冷鏈的配送路徑問題。

國內(nèi)外學(xué)者對乳制品安全進(jìn)行了系統(tǒng)研究，形成了一套相對完整的理論體系，為后續(xù)探索提供了的理論積淀和方法指引。然而，綜觀現(xiàn)有文獻(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者在乳制品供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)及特征、HACCP管控、運(yùn)輸配送路徑以及風(fēng)險(xiǎn)安全性評價(jià)方面做了深入研究，但是鮮有學(xué)者研究控制圖在乳制品冷鏈質(zhì)量安全中的應(yīng)用，然而溫度控制在確保乳制品的質(zhì)量安全方面至關(guān)重要。鑒于此，本文運(yùn)用控制圖原理，以乳制品供應(yīng)鏈冷藏銷售環(huán)節(jié)為研究對象，制定并分析相應(yīng)的均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖，以期為解決乳制品安全問題提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐指導(dǎo)。

2 控制圖概述

2.1 控制圖基本原理

控制圖的基本原理主要包括四個(gè)方面的內(nèi)容：正態(tài)性假定、3σ準(zhǔn)則、小概率原理以及反證法思想[34-36]。

（1）正態(tài)性假定

任何產(chǎn)品的質(zhì)量必然會存在一定的波動，這些波動主要是由于原材料、生產(chǎn)者、工藝流程以及機(jī)器設(shè)備等引起的隨機(jī)誤差。在生產(chǎn)過程相對穩(wěn)定或是處于被控制狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量特性基本均服從或近似服從正態(tài)分布，關(guān)于產(chǎn)品生產(chǎn)的這一假定即為正態(tài)性假定。

（2）3σ準(zhǔn)則

若產(chǎn)品質(zhì)量特性X服從正態(tài)分布N(μ,σ2),根據(jù)正態(tài)分布的概率特性，下列等式1成立。

制作質(zhì)量特性X的控制圖，中心線CL=μ，上下控制線分別為UCL=μ+3σ，LCL=μ-3σ。

（CL：central line中心線；UCL：upper control line上控制線；LCL：lower control line下控制線）

（3）小概率原理

小概率原理的主要思想是小概率事件一般不會發(fā)生。若X服從正態(tài)分布N(μ,σ2),則X的值超出控制界限的概率為0.27%，其為小概率事件。

（4）反證法思想

如果控制圖上出現(xiàn)超出上下控制線的點(diǎn)，則意味著小概率事件發(fā)生，判定產(chǎn)品生產(chǎn)過程不在控制狀態(tài)。

2.2 控制圖的判異規(guī)則

一旦控制圖出現(xiàn)以下幾種情況，則判定生產(chǎn)過程不穩(wěn)定：

（1）一個(gè)點(diǎn)在中心線3σ之外；

（2）連續(xù)8個(gè)點(diǎn)落在中心線兩側(cè)的1σ之外；（3）連續(xù)6個(gè)點(diǎn)呈現(xiàn)遞增或遞減的態(tài)勢；

（4）連續(xù)14個(gè)點(diǎn)呈現(xiàn)交替上升和下降的態(tài)勢；

（5）連續(xù)3個(gè)點(diǎn)有2個(gè)點(diǎn)落在中心線一側(cè)的2σ之外；

（6）連續(xù)9個(gè)點(diǎn)落在中心線的一側(cè)；

（7）連續(xù)5個(gè)點(diǎn)中有4個(gè)落在中心線一側(cè)的1σ之外；

（8）連續(xù)15個(gè)點(diǎn)落在中心線兩側(cè)的1σ之內(nèi)。

2.3 均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖

常用的計(jì)量控制圖主要有四種：均值—標(biāo)準(zhǔn)差、均值—極差、中位數(shù)—極差以及單值—移動極差控制圖。以上四種控制圖，在數(shù)據(jù)分布中心方面，均值圖檢出力最強(qiáng)，中位數(shù)圖檢出力次之，單值圖檢出力最弱；在數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差方面，標(biāo)準(zhǔn)差圖檢出力最強(qiáng)，極差圖檢出力次之，移動極差圖檢出力最弱。當(dāng)均值圖與標(biāo)準(zhǔn)差圖結(jié)合時(shí)，其檢出力最強(qiáng)[37-38]，因此本文主要介紹均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖的繪制步驟：

（1）在生產(chǎn)過程基本穩(wěn)定的情況下，定時(shí)收集生產(chǎn)過程某一變量的數(shù)據(jù)，每組樣本大小為n，組數(shù)k≥25。

（2）計(jì)算樣本的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，公式如下：

（3）計(jì)算總平均和方差平均

（4）計(jì)算控制線

均值圖的控制線計(jì)算公式如下：

標(biāo)準(zhǔn)差圖的控制線計(jì)算公式如下：

（5）制作均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖，并依據(jù)控制圖的判斷規(guī)則分析控制圖的狀態(tài)。

3 均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖的應(yīng)用例證

隨著居民消費(fèi)水平的提高，超市生鮮食品的供應(yīng)量逐年遞增，而冷凍、冷藏銷售設(shè)備的溫度控制直接影響著生鮮食品的質(zhì)量安全[39-40]。本文運(yùn)用超市生鮮乳制品冷藏設(shè)備的溫度記錄信息對均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖進(jìn)行例證分析,具體實(shí)施過程如下：

（1）溫度記錄

在溫度設(shè)備正常運(yùn)作的情況下，將2017年7月超市冷藏冰箱的溫度作為研究對象，分別記錄上午8、11時(shí)以及下午14、17、20時(shí)冷藏柜溫度，共采集數(shù)據(jù)31組，如下表1所示：

（3）計(jì)算31組溫度樣本的總平均和標(biāo)準(zhǔn)差的平均。

（4）分別運(yùn)用公式6和7計(jì)算均值圖和標(biāo)準(zhǔn)差圖的控制線：

均值圖：

(5)將樣本數(shù)據(jù)組輸入SPSS軟件，得均值以及標(biāo)準(zhǔn)差控制圖如圖2、3所示。

從以上控制圖2以及3可以看出，7月21號的平均溫度、18和25號的標(biāo)準(zhǔn)差落在中心線3σ范圍之外，違背了控制圖判異規(guī)則的第一條。超市工作人員需要對以上控制圖提示的異常情況及時(shí)處理，將7月18、21以及25號的乳制品隔離評估，防止將有質(zhì)量安全隱患的乳制品銷售給顧客，同時(shí)也要檢查冷藏設(shè)施設(shè)備狀況，確保裝備的安全使用。

表1 2017年7月冷藏柜溫度記錄表

圖2 均值控制圖

圖3 標(biāo)準(zhǔn)差控制圖