基于信息技術的食品質量安全可追溯系統

李殿鑫，戴遠威，劉智鈞

（廣東科貿職業學院，廣東廣州　510000）

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基于信息技術的食品質量安全可追溯系統

李殿鑫，戴遠威，劉智鈞

（廣東科貿職業學院，廣東廣州510000）

通過論述信息技術對建立食品質量安全可追溯系統的重要性，并對以信息技術為基礎的物料清單（Bill of material，BOM），Petri網模型和基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）在食品質量安全可追溯系統中的應用情況做了介紹。最后提出了設想和展望，食品安全可追溯系統將逐步運用到所有的食品行業中。

信息技術；食品質量安全；可追溯系統

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生，引發了人們對食品安全的恐慌；同時，隨著人們生活水平的提高，對食品的品質要求也逐步提高。在這種時代背景下，消費者對加強食品安全監管的呼聲越來越高，這些問題引起社會和政府的高度關注，推動了食品安全可追溯系統的研究。

可追溯系統的產生起因于1996年英國瘋牛病引發的恐慌，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（導致21人死亡）也使得歐盟消費者對政府食品安全監管缺乏信心，但這些食品安全危機同時也促進了可追溯系統的建立。所謂可追溯系統［1］，是利用已經記錄的產品信息標記追溯產品生產、加工的歷史、所處場所、應用情況和加工貯藏時間的全程查詢系統。其中，標記和可追溯對象有一一對應關系，同時該標記已作為記錄被保存，產品生產的歷史包括用于該產品使用的原材料、零部件的來歷等。

整個追溯系統的基礎是信息追溯，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。在一些食品企業中實施的危害分析與關鍵控制點（Hazard Analysis and Critical Control Point，簡稱HACCP）認證、良好操作規范（Good Manufacturing Practice，簡稱GMP） 認證、食品安全管理體系（ISO 22000）認證等標準的實施，均有利于可追溯系統信息的確定，增強企業實施可追溯體系的意愿。對于追溯過程中的信息采集方面，是該系統的關鍵部分，很多學者對此進行了研究。例如，李興明等人［2-3］利用不同技術開發安全豬肉的可追溯系統；李廣明等人［4］探討了RFID技術在食品安全追溯中的應用和管理等。

在使用可追溯系統時，信息技術起著至關重要的作用，主要包括物料清單（Bill of material，BOM）的應用、Petri網模型的應用和基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID） 技術等。本文就以上信息技術在食品質量安全可追溯系統的應用情況做一概述。

1　基于BO M的食品質量安全可追溯系統

食品安全可追溯性是追蹤實體的來歷、應用情況和所處場所的能力。而BOM是一種描述產品結構的方法，廣泛應用于制造行業中，經被引申應用到食品生產的可追溯系統中。食品質量安全可追溯的關鍵部分是對物料的使用情況進行跟蹤和對食品成分的物料組成情況進行溯源，在產品生命周期中的任一時刻，對任意物料或在制品進行跟蹤或溯源，都要明確食品生產過程中的物料組成關系。要實現這樣的功能，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品構成情況。追溯BOM描述的是隨著產品生產流程，產品物料在每一環節的實際混合或裝配關系，以及在該環節與實際生產相關的一些屬性值。追溯BOM描述的不僅是產品的組成裝配關系，而是加入了與實際生產相關的特征。由于追溯BOM不像傳統的BOM那樣保持不變，只有當產品完全生產出來，產品的追溯BOM才能形成。追溯的BOM中，除了包含父項編號、子項編號外，還包含產品批次和物料批次。名稱規格相同但批次不同的產品具有相同的物料組成結構，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上的擴展，企業在所有物料制造和出、入庫時生成嚴格編碼的批次號，不同批次物料通過批次關聯進行聯系，企業通過對所有物料進行批次管理來區分同規格的不同物料。企業在生產中將所有影響產品品質的信息采集，與具體批次進行關聯，最終生成特定批次的追溯BOM，企業通過追蹤BOM實現對物料的追蹤和最終產品的溯源。

2　基于Pet ri網模型的食品質量安全可追溯模型

食品安全可追溯系統的一個重要特征是其動態行為，即由于食品供應鏈內部過程及食品與環境間的互相作用，追溯系統對食品安全各種危害活動干擾的響應隨時間而不斷變化。在對食品安全追溯分析過程中，通過詳盡了解食品供應鏈的運行過程，完全識別各個環節中可能存在的危害因素，找到造成食品不安全狀態的事件序列，從而在供應鏈中消除危害或將危害降低到可接受的范圍內。Petri網模型剛好滿足這一要求，它含有執行控制機制，只要滿足其確定的要求，其模型將會通過自身執行控制機制，自動地運行狀態轉換，體現了其系統的動態性［6］。因此，可利用Petri網的分析方法對模型的特征進行定性和定量分析，確保系統能夠正確實現。Petri網是一種描述分布式系統的模型。Petri網的概念是1962年由德國科學家Carl Adam Petri在他的博士論文“Kommunikation mit Automaten”（自動機通信）中首先提出來的。Petri網通過刻畫系統結構和對系統動態行為的描繪，以直觀的圖形和多種數學方法對模型性質進行分析，這種分析方法簡單、易于理解［7］。

經典的Petri網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的關系進行分析，得出4種模式：①單因果模式，即一種危害對應一種變化結果；②多因一果模式，即多種危害因素和危害模式導致一種結果；③一因多果模式，即一種危害模式導致多種品質變化結果；④多因多果模式，即同時多種危害導致多種品質結果。張健［8］用改進Petri網模型的肉類食品質量安全可追溯系統對牛肉的動態變化進行監督和控制。在食品安全可追溯系統中，經常使用Petri網模型原理對食品安全的動態危害進行監督、控制，出現問題及時報警，從而有效地控制食品的品質和溯源。

3　基于R FI D系統的食品質量安全可追溯系統

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

李春樹［11］將RFID系統應用于鹽池灘羊的養殖、屠宰、加工、銷售等環節，實現了產品從養殖到餐桌的可追溯信息管理系統，保證了鹽池灘羊的產品品質。趙娟［12］在豬肉供應鏈可追溯系統的研究中，應用RFID系統對豬肉供應鏈的生產、加工、運輸和銷售等各環節進行控制，每個環節建立一個監控子系統，在RFID標簽上信息與前面子系統信息完全一致時，輸入本環節相關信息到RFID標簽中，并將信息上傳數據中心，實現對豬肉制品的可追溯性，保障豬肉的品質。程靜等人［13］將RFID中間件應用于肉牛養殖溯源系統中效果良好。

4　食品質量安全可追溯系統展望

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

［1］傅澤田，張小栓，張領先，等.生鮮農產品質量安全可追溯系統研究 ［M］.北京：中國農業大學出版社，2012.

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

［3］謝菊芳，楊立方.基于.NET構架的安全豬肉全過程可追溯系統實現 ［J］.農業工程學報，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用 ［J］.科技與管理，2007，9（1）：57-59.

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

［6］陳佳娟，郭宇飛，房圓晨.基于Petri網的食品物流業務流程優化 ［J］.物流技術，2009（11）：12-14.

［7］石春玲，杜玉越.基于邏輯Petri網的物流配送系統建模 ［J］.系統仿真學報，2007（1）：114-117.

［8］張健.肉類食品質量安全可追溯系統研究 ［D］.北京：中國農業大學，2007.

［9］李佳.基于RFID和二維碼的茶葉質量安全可追溯系統的設計 ［D］.臨安：浙江農林大學，2015（12）：7-8.

［10］劉繼斌，劉慶華，劉根.基于物聯網技術的軍用倉庫管理系統研究 ［J］.物流技術，2012（19）：179-181.

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

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

［13］程靜，賈銀江，關靜.RFID中間件在肉牛養殖溯源系統中的應用 ［J］.農機化研究，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。