供应链环境下农产品可追溯与甄别信息系统的设计与实现

刘宏宇，冷志杰

（黑龙江八一农垦大学 经济管理学院，黑龙江 大庆 163319）

1 引言

近年来，消费者对于安全、品质给予了更高的要求，许多新的技术与工艺被引入以迎合消费者对农产品的可靠性与安全性持续增加的需求。同时，为了减轻食品及农产品安全问题所带来的影响，企业及政府机构已经意识到有必要确保食品可追溯。2015年的中央一号文件更是将粮食安全作为重中之重的议题。在过去的一段时间中，可追溯系统在食品、农产品领域已经得到了广泛的关注和应用。

2 文献综述

欧盟委员会于1997年正式提出了可追溯性的概念，用于食品业中控制其安全及一些其他要求。Van Dorp等学者认为可追溯系统是将有关安全、质量、食品配料及原产地等信息传递给消费者。Kim等学者将可追溯系统描述为具备追踪产品和活动的基本能力。其中，活动可能意味着从生产、物流、销售等过程追踪产品[1-2]。因此从供应链视角进行可追溯系统的研究逐渐得到了研究者的关注。

Maitri Thakura和Charles R.Hurburgh认为食品供应链的所有主体都需要存储并提供食品所需的信息，以便需要时提供给需求者，要做到在完整的供应链上实现可追溯，重要的是实现供应链节点间的可追溯以及节点内部可追溯，同时应用信息系统分析与设计的理论与方法，建立了谷物供应链可追溯系统的IDEF模型[3]。由此可见，供应链视角下的可追溯，是要在供应链主体内部以及主体与主体之间发生关系的过程中（主要是物流过程），实现产品及相关活动的追踪与溯源。

毛薇针对畜禽产品供应链分析了建立可追溯体系面临的主要问题，指出了养殖环节标准化程度不高、全程追溯难度较大等问题，究其原因主要集中在上游生产节点内部信息管理的水平不高、中间物流节点信息标准不一、信息共享程度较低等方面，导致了可追溯只能在局部范围内实现[4]。该研究的部分内容同样适用于更广泛的农产品供应链。冷志杰以实现质量可甄别为目的，分析了供应链各环节质量数据流的特点，并应用物联网的相关理论与方法，从蔬果的生产、配送以及销售过程三个方面进行冷链系统设计[5]。

通过对相关文献的梳理可以看出，以农产品供应链作为环境是可追溯领域的主要研究方向。农产品可追溯系统的建立必须以供应链为基础，而供应链的管理水平直接决定了可追溯系统的实施效果，这不仅包括农产品供应链的组织结构、治理机制，也包括基本的操作流程。因此，基于供应链的可追溯系统，不仅要考虑影响产品质量的数据采集与应用，同时还要将供应链中所发生的商流、信息流、物流等数据的采集，并将这些数据集成，才能实现供应链环境下的追踪与溯源。同时，可追溯信息在终端能够有效服务于消费者的甄别过程，才能充分发挥系统的作用。

3 系统总体框架的设计

本系统以果蔬类农产品为实施对象，以“农场+物流+零售超市”结构的供应链作为应用主体，建立可追溯系统。韩燕对比分析了五种农产品供应链模式，认为“连锁零售网络+生产基地+农户”模式能够最大限度地消除信息不对称，保障农产品质量安全[6]。

农产品的相关信息在系统各个节点被采集，并在上述主体之间流动，形成了追溯流程。温湿度、土壤PH、氧气浓度、摄像头等传感器设备被用于追溯数据采集过程中，与产品交易信息、物流信息在数据库关联，实现物流、商流、质量数据的集成；在超市端放置查询机器，用于提供甄别服务过程。针对已构建的供应链模型，应用物联网的三层结构模型，构建了基于物联网的系统模型框架，如图1所示。

4 系统的主要功能与流程设计

孙小会等人认为农产品供应链的各个环节是形成最终农产品食品质量的一个质量环节或阶段，每个环节或阶段的质量管理间需要相互协同形成完整的系统[7]。一件农产品从田间到餐桌，需要经过采摘（挖掘）、分拣、质检、储存、包装、营销、干线运输、配送、售后等多个环节，因此供应链管理系统是商流、物流、信息流管理的集成。

（1）农场管理子系统。该子系统主要包括以下几部分内容：

生产管理。系统通过插入到每个地块的RFID标签来表示每个地块上生产的农产品；产品生长期间的传感、摄像头采集的数据传输给系统，地块RFID标签与采集的数据关联。对于果蔬类产品，在产地采用一维条码、二维码、RFID结合的方式，对于表皮可粘贴一维码的产品，通过一维条码做载体记录每个产品在农场的物流操作，并将产品装入销售包装，包装外贴有二维码与软质RFID标签；表皮不适宜粘贴标签的产品，则在采摘后放入包装盒内，在包装盒外贴二维码与软质RFID标签；所有产品装入贴有RFID标签的物流包装箱，下游物流操作记录在该RFID标识的数据库字段内，并和箱内所有产品的标签进行关联。

商流管理。主要功能为对下游超市等零售环节的销售管理。接收超市的采购请求，生成销售订单，显示所有请求采购产品的库存状况，并生成产品补货单、拣货单、运输请求；补货单发送至农场生产作业区，现场移动终端接收指令并进行采摘；拣货单发送至农产品仓储区进行拣货备货作业；运输请求发送至运输节点。

物流管理。主要功能是农场仓储管理，包括库存控制、拣货作业、包装作业、流通加工作业等。并将RFID标签贴在包装，同时系统能够生成条码，与RFID配对使用，唯一标识该批农产品；农产品准备运出生产区时，通过超高频RFID读写机读取包装上的RFID，并将出库数据写入RFID标签，系统能够根据读取的RFID中记录的产品类别，分配该批产品送到自动立体仓库或冷库，如果系统判断该批产品送到立体仓库，系统能够发送指令给该区域做好接货准备，同时给产品分配相应的货架及储位，如果分配到冷库，则能够发送指令给冷库区的终端该批产品需要冷藏的温度范围。

质量追溯管理。以RFID识别码作为主键建立后台数据库表，并将每个RFID地块的传感器数据及农产品数据写入数据库表；农场接到超市的采购订单，生成订单数据库表，并将订单数据库表与对应农产品的RFID数据库表进行关联，新建存储一维码、二维码的数据库表，将每包装单位产成品分配并粘贴一维码、二维码标签（或加贴软质RFID标签），并将产品数据写入存储一维码、二维码的数据库表，该表与订单数据库表进行关联。这样保证农产品从农场到超市的全程可以实现以订单数据库表为核心的物流、商流信息的可追溯。

农场生产子系统的UML设计如图2。

（2）冷库管理。该子系统主要包括以下内容：

仓储作业管理。对已经卸货产品，在系统中选择是否需要过磅，如果过磅，将过磅的数值—“冷却前过磅值”记录在系统中；过磅后，选择是否需要预冷环节，该环节为可选择环节，如果选择预冷，先选择进行预冷的方式（冰冷法、水冷法、风冷法），并选择是否需要包装与包装方式；选择是否需要冷却也为可选项；冷藏环节则根据订单对产品冷藏温度的要求设定冷藏温度，如果没有要求，按照果蔬类不同分类产品的冷藏温度标准设定冷藏值，冷藏中将冷藏的温度记录到可追溯信息中。

质量追溯管理。冷库温湿度传感器、氧气传感器的数值以及摄像头采集的图像数据，实时传输并存储在数据库内，每批次产品根据RFID出入库时间段来选择传感器在数据库内的数据，并转存至RFID主键的数据表内，同时存储的还有全部仓储作业活动。

（3）超市管理。该子系统主要包括一下内容：

质量追溯管理。超市管理子系统有权查阅已购买的农产品（包括在途或已到货）全部传感器采集的信息，并通过分析甄别该批产品的质量，对于问题产品进行原因的溯源，并提出改进意见；同时对于已订购生长中的农产品，超市节点有权实时查阅该批次产品的传感器采集的信息与摄像头实时视频，达到质量监控的目的。

质量甄别管理。甄别管理包括已到货产品和未到货产品查询两个模块。

对已到货产品甄别提供两种模式甄别方式：第一，超市辅助甄别，该模式下，超市节点将已产生的商流、物流、质量等多维数据以线性图输出，并设置质量标准区间，对于不同区间的曲线标识不同颜色，并辅助说明代表不同质量的产品；第二，消费者自主甄别，消费者查询超市提供的该产品的详细数据，根据自己的知识进行判断。

图2 农场生产子系统的UML流程图

未到货产品甄别。实时数据查询权限主要分配给提前订货的消费者，查询其定制农产品的生长与物流实时状态信息，以监督农产品质量。

5 系统的实现

管理系统采用B/S架构。服务端应用ZK框架+数据库的模式进行开发。ZK框架是一个用JAVA实现的简单但是功能强大的表现层框架，它包括了一个基于Ajax的事件驱动引擎，这也是它的最大特色。在终端，除了可以通过windows访问系统，同时开发了基于Android的农场生产现场管理应用。

管理系统包括农场管理、超市管理、运输管理、冷库管理、仓储管理、基础设置六个模块；用户通过用户名、密码、账户类型的形式登录，系统通过账户类型的设置来限制供应链中不同节点企业的使用权限。

在接口实现上，管理信息系统与硬件设备通过数据库来驱动。系统与硬件之间通过开发的中间件实现管理系统读取硬件设备采集的信息，并将指令传递给硬件设备。

在可甄别环节，硬件设备选择多功能触控一体机+RFID读卡设备。消费者选择超市端上架的产品，可用手机扫描二维码获取追溯信息，信息以表格文字的形式输出产地、传感器、物流操作的信息；消费者也可以在多功能触控一体机上通过扫描外包装的RFID标签甄别产品质量。多功能触控一体机上通过访问管理系统，加载超市管理子系统中的终端甄别模块界面，输出包括传感器信息、物流信息、图片视频三类信息，传感器信息以曲线图+质量标准刻度的形式输出传感器采集的数据，并用不同颜色标识质量标准刻度以上、之下的曲线，最大程度地帮助消费者更加直观地甄别产品质量。

6 结论

本文所设计与开发的可追溯与甄别系统，实现了农产品在供应链相关环节商流、物流与信息流的可追溯，同时在终端提供多种可视化的追溯信息，为消费者甄别质量提供个性化服务。未来的研究可将电子商务加入到系统中来，进一步研究如何在电商平台下构建可追溯系统。

[1]M Bevilacqua,F E Ciarapica,G Giacchetta.Business process reengineering of a supply chain and a traceability system:A case study[J].Journal of Food Engineering,2009,93（1）:13-22.

[2]Jansen-Vullers M H,van Dorp C A,Beulens A J M.Managing traceability information in manufacture[J].International Journal of Information Management,2003a,23（5）,395-413.

[3]MaitriThakura,CharlesR Hurburgh.Framework forimplementing traceability system in the bulk grain supply chain[J].Journal of Food Engineering,2009,（6）.

[4]毛薇.供应链视角下畜禽产品可追溯体系的实施建设研究[J].中国畜牧杂志,2013,（10）:20-22,28.

[5]冷志杰,陈晓旭.基于物联网的有效甄别高质量蔬果的冷链构建[J].物流技术,2013,（11）:392-395.

[6]韩燕.基于质量安全的农产品供应链建设与优化研究—从供应链上的信息正向传递与逆向追溯角度的解析[J].调研世界,2009,（1）:24-26.

[7]孙小会,谭立群,郭全洲.农产品供应链质量安全管理研究[J].价值工程,2009,（12）:82-85.