特定風險控制水平下可配置化乳制品追溯平臺①

秦雨露,孫曉紅,李 彬,陶光燦,

1(貴州醫科大學 公共衛生學院,貴陽 550025)

2(貴州省分析測試研究院,貴陽 550014)

3(食品安全與營養(貴州)信息科技有限公司,貴陽 550002)

實施食品安全追溯是國家保障食品安全的戰略布局[1].2019年《中共中央國務院關于深化改革加強食品安全工作的意見》要求建立食品安全現代化治理體系,提升食品全鏈條質量安全保障水平[2,3].車東方[4]結合HACCP和GS1 設計乳制品追溯系統,從而提高供應鏈品質;梁萬杰等[5]建立實現企業間的信息共享的牛肉追溯系統.但是,食品安全追溯存在一些亟待解決的問題,秦雨露等[6]研究發現我國食品安全追溯系統存在推廣應用的難題,比如:很少基于風險控制進行設計、追溯系統成本高、追溯系統利用率不高、用戶體驗有待改善等[7].為了解決這些問題,本文提出設計一種特定風險控制水平下可配置化乳制品追溯平臺.

風險控制是指專人或機構采取措施,降低事故可能帶來的損失,達到對風險事件消滅或控制風險的目的[8].近年來,為客戶提供個性化定制的服務理念在各行各業中逐漸興起,可配置化這一概念是指平臺采用參數化描述的機制來簡化配置,開發人員可通過修改配置文件來定制平臺功能,不需要修改平臺的軟件代碼[9].特定風險控制水平下可配置化乳制品追溯平臺模型設計與實現,需要一個模型化的設計方法,對關鍵控制點、風險等級、風險事件發生可能性、追溯環節和成本選擇等可配置參數進行綜合考慮,改善系統功能、增加用戶體驗感和提高系統利用率等.

本文討論了應用需求分析、存儲與應用成本分析、風險控制模型設計、編碼結果分類、系統功能設計與實現等內容.

1 應用需求分析

可配置化的乳制品追溯平臺模型的技術架構包含數據采集層、接口層、應用層和展示層[10](見圖1).

數據采集層包含兩個方面:食品安全風險控制的數據采集,包括企業數據、產品數據、檢驗檢測和監督抽檢數據的采集等;食品安全追溯成本的數據采集,通過查閱文獻以及在京東網查詢相關設備的價格進行計算.

接口層方面,由各個業務系統提供出來數據訪問接口,包括實驗室信息管理系統(LIMS)提供檢測報告相關信息,倉庫管理系統(WMS)管理產品、原材料出入庫,企業管理系統(ERP)管理企業、人員、資源,運輸管理系統(TMS)管理產品批次、調配管理,監管系統實施包括輿情、統計分析和預警公告等[11].

圖1 追溯系統的技術架構圖

展示層方面,借助互聯網、手機APP 等方式,接受用戶的請求以及數據返回,為客戶端提供應用程序的訪問[9].根據乳制品企業所需的追溯服務,提供個性化的定制方案[12].

主要應用的技術,B/S 結構部署[13];前端展示方式運用技術包括Echarts、HTML5、CSS、JS;后端運用使用J2EE 運行服務容器[14];數據交互協議包括基于HTTP和SMIME與采用AS 協議的AS1 使用相同的簽名加密的AS2 協議支持技術[15].

2 存儲與應用成本分析

隨著企業業務增長、消費者了解數據存儲存在的問題、拓撲結構及地理因素等是隱形數據存儲成本面臨的難題[16].此外,我國企業的數據存儲尚未發揮云計算、云儲存技術的優勢,應用基于云計算的ERP 技術可降低企業數據成本約20%[17].據調查發現,數據隨著時間推移,其價值呈下降趨勢,大部分情況下,企業存儲資源利用率低于50%[16].企業有效挖掘數據潛在價值并多效利用是降低數據成本的重要措施.

為解決系統設計成本與效率的問題,現已有研發一對多服務-產品化,即一個團隊、一套代碼、多套標準服務多家客戶的產品[18].研發產品化的一對多服務,通過技術與可配置化的手段實現,與本文討論可配置化有相似之處,可通過修改配置文件來定制平臺功能,僅需投入技術成本,來減少企業重復開發系統而造成損失的成本.

3 風險控制模型設計

通過分析追溯系統的成本與風險的關系,得出在特定風險下追溯系統在HACCP 關鍵控制點、風險發生概率、風險矩陣、追溯環節、成本選擇5 個變量之間有密切聯系,為乳制品企業提供成本最優化下的風險可控的追溯方案[19].根據乳制品企業不同需求,提供不同的追溯方案,配置相應的追溯功能[20].

假設公式Z可以排列5 個變量組合下的數值,設公式Z=10000a+1000b+100c+10d+e

“Z”值為編碼結果,“a”值為HACCP 關鍵控制點,“b”值為風險發生概率[21],“c”值為風險等級,“d”值為追溯環節,“e”值為成本選擇情況.與a、b、c、d、e相乘的系數是為了保持數位不變所設定的.追溯系統5 個變量作用下,建立5 個表格,并且列出每個表格中所有排列組合可能出現的情況,不同表格用各自方案表示.隨后以二進制相關的數學推導出a、b、c、d、e值的結果[22],組合5 個值的編碼的所有可能性,根據所有可能性結果重新分類分析.

3.1 HACCP(危害分析關鍵控制點)

乳制品供應鏈主要控制生產、加工、銷售3 個環節[23].取加工環節實施HACCP 分析為例,不需要控制用“0”表示,需要控制用“1”表示,所有排列組合可能出現的情況為8 種,用①至⑧表示(見表1).運用二進制的方法計算a值結果,①00+01+02=0,即a值為0;②20+01+02=1,即a值為1;③20+21+02=3,即a值為3;④20+21+22=7,即a值為7;⑤00+21+02=2,即a值為2;⑥00+21+22=6,即a值為6;⑦00+01+22=4,即a值為4;⑧20+01+22=5,即a值為5.

表1 HACCP 原理下乳制品的關鍵控制點

3.2 風險發生概率

食品出現問題產生的危害與評估食品風險發生概率關系密切相關[24].選取關鍵危害為例,未發生風險事件用“0”表示,發生風險事件但是造成可關鍵危害用“1”表示,所有排列組合可能出現的情況為4 種,用①至④表示(見表2).運用二進制方法計算b值結果,①20+01+02+03=1,即b值為1;②00+21+02+03=2,即b值為2;③00+01+22+03=4,即b值為4;④00+01+02+23=8,即b值為8.

表2 風險發生概率

3.3 風險等級

應用風險矩陣方法,生產部門可按照紅色、黃色、綠色3 個順序,優先調動資源來控制和改善問題[25],將風險等級取低、中、高3 種程度為例[26].未評估風險等級用“0”表示,發生風險等級用“1”表示,所有排列組合可能出現的情況為3 種,用①至③表示(見表3).運用二進制方法計算c值結果,①20+01+02=1,即c值為1;②00+21+02=2,即c值為2;③00+01+22=4,即c值為4.

表3 風險等級

3.4 追溯環節

設計為4 種類型,具有重疊性關系.分別有第1 種“極簡型”,只追溯與產品生產相關的企業,從產品追溯其生產企業,了解企業的食品安全資質等;第2 種“簡約型”,極簡型+追溯產品的質量,追溯產品的檢驗檢測報告或檢測證書,了解產品質量檢測的結果;第3 種“普通型”,極簡+檢驗檢測+HACCP 相關追溯,使用HACCP 管理系統,追溯食品安全關鍵控制點;第4 種“復雜型”,追溯平臺增值服務相關追溯,在追溯功能之外提供增值服務功能,如大眾點評企業和產品、AI 分析大數據并提供產品加星認證等.

未選擇用“0”表示,選擇用“1”表示,所有排列組合可能出現的情況為4 種,用①至④表示(見表4).運用二進制方法計算d值結果.①20+01+02+03=1,即d值為1;②00+21+02+03=2,即d值為2;③00+01+22+03=4,即d值為4;④00+01+02+23=8,即d值為8.

表4 乳制品追溯環節選擇

3.5 追溯成本選擇

企業追求成本最小化是為了實現利潤最大化的目標[27],假設中小企業的成本劃分為低、中、高3 種類型,低成本1～3 百萬/年,中成本3～5 百萬/年,高成本5～10 百萬/年,如表5所示.未選擇用“0”表示,選擇用“1”表示,所有排列組合可能出現的情況為3 種,用①至③表示(見表6).運用二進制方法計算e值結果,①20+01+02=1,即e值為1;②00+21+02=2,即e值為2;③00+01+22=4,即e值為4.

表5 追溯成本選擇

表6 低、中、高區間組合模式

將表1至表5的a、b、c、d、e值各自代入公式Z=10000a+1000b+100c+10d+e中,將5 個表格排列組合得出現情況的數量相乘即8×4×3×4×3=3072,從而得出編碼結果有3072 種.結合表1到表5的內容,進行編碼結果分類.定義a、b、c、d、e值在低、中、高區間中[28](見表6).

根據低、中、高數值組合模式的不同,意味著風險控制水平的高低不同.將a、b、c、d、e得出的各數值分別定義為低、中、高區間.因此,選取5 種區間情況為例:第1 種情況是全部是低區間;第2 種情況是全部是中區間;第3 種情況是全部是高區間;第4 種情況是低高低高低區間;第5 種是高低高低高區間.

乳制品企業選擇a、b、c、d、e組合得出的數值,按照選取的5 種區間情況,可以得出不同的解決方案,提供企業可視化服務.

以全部高區間情況為例,乳制品企業在原奶驗收、凈乳和預熱3 個階段都極可能出現食品安全問題,選擇復雜型追溯環節和高成本投入的追溯模式下,企業根據自身情況,勾選需要的費用類型,根據選擇的單項費用或者復合型費用,追溯平臺配置給企業相匹配的服務.

4 系統功能設計與實現

4.1 食品安全溯源體系

李明佳等結合供應鏈參與的不同主體、供應鏈各環節、國際食品安全質量保障標準等構成食品安全追溯體系(見圖2)[29].食品安全溯源體系在4 個部分的共同作用下發揮追溯功能,實現政府高效監管、企業樹立品牌形象、消費者獲取真實數據明白消費的作用.

圖2 食品安全溯源體系[29]

4.2 追溯系統的流程圖

追溯平臺的設計與改造是在已有的食品安全云基礎下實施的(http://shihuayun.com/),重點設計追溯主體的企業端口,把企業應用追溯系統流程展示出來,如圖3所示.

借助Mockplus 工具展示系統頁面,初次登陸可配置化的乳制品追溯平臺的企業需要填寫企業信息、產品信息等.登陸追溯系統的企業端,系統提示企業需要填寫的“HACCP 關鍵控制點”、“風險發生概率”、“風險等級”、“追溯環節”、“追溯成本”中五項內容,選擇“是”或“否”,如圖4所示.

根據乳制品企業的選擇,系統后臺運用風險控制模型計算后,從溯源管理、物流管理、健康中心、營銷管理、數據分析、增值服務等9 個模塊中配置符合實際性、科學性的方案[30].企業從系統配置出的模塊中勾選所需模塊,按照企業需求系統提供定制化方案,掃碼繳費后企業獲取方案并使用追溯系統(見圖5),以此降低企業應用追溯系統的成本.

圖3 追溯系統流程圖

圖5 可配置化方案

4.3 系統功能結構

可配置化的乳制品追溯云平臺的系統功能包含9 個模塊[31](見圖6).其中,溯源管理是保障食品質量的一項重要措施[32],根據企業需求結合實際應用對溯源節點增加或者減少,包括產品批次、產品名稱、等;物流管理:針對性解決產品竄貨問題,配套箱標、倉儲和在線供貨實施監控方案,量化每條食品生產線,出現竄貨情況及時反饋至竄貨管理的售后服務中心[33];健康中心:在所需要監管控制的園區放置監控設備,除了記錄每日監控日志外,還將診斷報告上傳至系統,采用自動擦除的方式保存視頻資料,以供出現問題作為處理事故的依據[34];營銷管理:把營銷手段和信息技術相結合,除了管理線下銷售外,企業還可以管理線下活動,積分兌換等[35];數據分析:根據線上的移動商城、線下的防偽管理和品質監管的3 方面的趨勢分析,預測未來一周、一月、一年內需要控制的關鍵點和重點推廣的地區[36];檢驗檢測管理:企業可去專業的檢測機構或者在有條件的情況下自行檢測,上傳符合國家要求的檢測報告;追溯查詢:企業通常可使用手機APP 或者電腦網頁版,查詢每日分派任務,并按照指示打卡完成[37];系統管理:企業對組織內部的通知、公示、系統人員任務分配等的管理[38];增值服務:包括保險理賠和AI 分析,也可使用AI 分析大數據并提供產品加星認證、AI 挖掘企業和產品賣點、AI 推薦企業和產品、AI 報警監控視頻異常情況等.

圖6 系統功能結構圖

5 討論

在已有食品安全云追溯系統基礎上,研究“a”值為HACCP 關鍵控制點,“b”值為風險發生概率,“c”值為風險矩陣,“d”值為追溯環節,“e”值為成本選擇情況.針對乳制品追溯系統設計的可配置化的模型,采用二進制相關的數學推導生成參數的編碼結果,根據編碼結果重新劃分為低、中、高3 種組合,選取全部為高區間的組合為代表,進一步設計系統功能,從而得出個性化的追溯方案[38].在進一步的工作中,需要結合不同食品類型的特點,準確定義常數的值,進而凝練編碼結果,為追溯系統的設計開發提供依據.

本研究以乳制品為例,按照企業需求系統提供定制化服務,可以縮減中小企業應用追溯系統的成本,并進而提高追溯系統部署應用的效率.在進一步的工作中,將根據不同食品類型產業鏈條的特點,進行模型設計,實現所有食品類別的模型設計.

研究出模型設計是基于特定風險控制水平的可配置追溯系統的關鍵步驟,進一步的工作中,將對追溯平臺實施改造與設計,并應用到不同食品類型追溯系統建設中,在實踐中進一步優化模型設計,降低追溯的成本.