基于信息技术的食品质量安全可追溯系统

李殿鑫，戴远威，刘智钧

（广东科贸职业学院，广东广州　510000）



基于信息技术的食品质量安全可追溯系统

李殿鑫，戴远威，刘智钧

（广东科贸职业学院，广东广州510000）

通过论述信息技术对建立食品质量安全可追溯系统的重要性，并对以信息技术为基础的物料清单（Bill of material，BOM），Petri网模型和基于无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）在食品质量安全可追溯系统中的应用情况做了介绍。最后提出了设想和展望，食品安全可追溯系统将逐步运用到所有的食品行业中。

信息技术；食品质量安全；可追溯系统

0　引言

近年来，疯牛病、二噁英、三聚氰胺、毒生姜、老鼠肉等食品安全事件频繁发生，引发了人们对食品安全的恐慌；同时，随着人们生活水平的提高，对食品的品质要求也逐步提高。在这种时代背景下，消费者对加强食品安全监管的呼声越来越高，这些问题引起社会和政府的高度关注，推动了食品安全可追溯系统的研究。

可追溯系统的产生起因于1996年英国疯牛病引发的恐慌，另外两起食品安全事件——丹麦的猪肉沙门氏菌污染事件和苏格兰大肠杆菌事件（导致21人死亡）也使得欧盟消费者对政府食品安全监管缺乏信心，但这些食品安全危机同时也促进了可追溯系统的建立。所谓可追溯系统［1］，是利用已经记录的产品信息标记追溯产品生产、加工的历史、所处场所、应用情况和加工贮藏时间的全程查询系统。其中，标记和可追溯对象有一一对应关系，同时该标记已作为记录被保存，产品生产的历史包括用于该产品使用的原材料、零部件的来历等。

整个追溯系统的基础是信息追溯，研究包括信息的确定与采集，即追溯哪些信息和怎样快速采集信息。在一些食品企业中实施的危害分析与关键控制点（Hazard Analysis and Critical Control Point，简称HACCP）认证、良好操作规范（Good Manufacturing Practice，简称GMP） 认证、食品安全管理体系（ISO 22000）认证等标准的实施，均有利于可追溯系统信息的确定，增强企业实施可追溯体系的意愿。对于追溯过程中的信息采集方面，是该系统的关键部分，很多学者对此进行了研究。例如，李兴明等人［2-3］利用不同技术开发安全猪肉的可追溯系统；李广明等人［4］探讨了RFID技术在食品安全追溯中的应用和管理等。

在使用可追溯系统时，信息技术起着至关重要的作用，主要包括物料清单（Bill of material，BOM）的应用、Petri网模型的应用和基于无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID） 技术等。本文就以上信息技术在食品质量安全可追溯系统的应用情况做一概述。

1　基于BO M的食品质量安全可追溯系统

食品安全可追溯性是追踪实体的来历、应用情况和所处场所的能力。而BOM是一种描述产品结构的方法，广泛应用于制造行业中，经被引申应用到食品生产的可追溯系统中。食品质量安全可追溯的关键部分是对物料的使用情况进行跟踪和对食品成分的物料组成情况进行溯源，在产品生命周期中的任一时刻，对任意物料或在制品进行跟踪或溯源，都要明确食品生产过程中的物料组成关系。要实现这样的功能，可通过引入追溯BOM的概念，追溯BOM是对ERP中BOM概念的引申，使用物料具体批次来表示产品构成情况。追溯BOM描述的是随着产品生产流程，产品物料在每一环节的实际混合或装配关系，以及在该环节与实际生产相关的一些属性值。追溯BOM描述的不仅是产品的组成装配关系，而是加入了与实际生产相关的特征。由于追溯BOM不像传统的BOM那样保持不变，只有当产品完全生产出来，产品的追溯BOM才能形成。追溯的BOM中，除了包含父项编号、子项编号外，还包含产品批次和物料批次。名称规格相同但批次不同的产品具有相同的物料组成结构，所以物料编码一致，但物料具体的批次有可能不同，因此追溯BOM中物料批次也就有差别，从而区分了不同批次的物料［5］。

食品可追溯模型是在追溯BOM上的扩展，企业在所有物料制造和出、入库时生成严格编码的批次号，不同批次物料通过批次关联进行联系，企业通过对所有物料进行批次管理来区分同规格的不同物料。企业在生产中将所有影响产品品质的信息采集，与具体批次进行关联，最终生成特定批次的追溯BOM，企业通过追踪BOM实现对物料的追踪和最终产品的溯源。

2　基于Pet ri网模型的食品质量安全可追溯模型

食品安全可追溯系统的一个重要特征是其动态行为，即由于食品供应链内部过程及食品与环境间的互相作用，追溯系统对食品安全各种危害活动干扰的响应随时间而不断变化。在对食品安全追溯分析过程中，通过详尽了解食品供应链的运行过程，完全识别各个环节中可能存在的危害因素，找到造成食品不安全状态的事件序列，从而在供应链中消除危害或将危害降低到可接受的范围内。Petri网模型刚好满足这一要求，它含有执行控制机制，只要满足其确定的要求，其模型将会通过自身执行控制机制，自动地运行状态转换，体现了其系统的动态性［6］。因此，可利用Petri网的分析方法对模型的特征进行定性和定量分析，确保系统能够正确实现。Petri网是一种描述分布式系统的模型。Petri网的概念是1962年由德国科学家Carl Adam Petri在他的博士论文“Kommunikation mit Automaten”（自动机通信）中首先提出来的。Petri网通过刻画系统结构和对系统动态行为的描绘，以直观的图形和多种数学方法对模型性质进行分析，这种分析方法简单、易于理解［7］。

经典的Petri网模型用六元素表示为PN=（P，T，A，I，O，MO），模型描述资源流动方向，用其对危害传播与品质的关系进行分析，得出4种模式：①单因果模式，即一种危害对应一种变化结果；②多因一果模式，即多种危害因素和危害模式导致一种结果；③一因多果模式，即一种危害模式导致多种品质变化结果；④多因多果模式，即同时多种危害导致多种品质结果。张健［8］用改进Petri网模型的肉类食品质量安全可追溯系统对牛肉的动态变化进行监督和控制。在食品安全可追溯系统中，经常使用Petri网模型原理对食品安全的动态危害进行监督、控制，出现问题及时报警，从而有效地控制食品的品质和溯源。

3　基于R FI D系统的食品质量安全可追溯系统

RFID（Radio Frequency Identification）是非接触式无线射频识别，又称为电子标签、射频识别。该系统主要由阅读器、天线和电子标签3部分组成［9］；其工作原理是阅读器通过微电线发出特定频率信号，当标签进入磁场区内时，由磁通量的改变而产生感应电流，同时获取能量而被激活，将自身存储的编码等信息发送出去，天线接收电子标签发来的信号，执行解调和解码，然后做出判断，将有效信息传递到后台的主系统，根据计算和分析识别电子标签的信息，针对不同信息采取不同的处理方案［10］。近年来，该系统广泛应用于食品安全、物流管理、智能交通、海关监管、危险品管理等多方面，实现了人们对物体（人员、物品）在不同状态下的自动识别、管理。

李春树［11］将RFID系统应用于盐池滩羊的养殖、屠宰、加工、销售等环节，实现了产品从养殖到餐桌的可追溯信息管理系统，保证了盐池滩羊的产品品质。赵娟［12］在猪肉供应链可追溯系统的研究中，应用RFID系统对猪肉供应链的生产、加工、运输和销售等各环节进行控制，每个环节建立一个监控子系统，在RFID标签上信息与前面子系统信息完全一致时，输入本环节相关信息到RFID标签中，并将信息上传数据中心，实现对猪肉制品的可追溯性，保障猪肉的品质。程静等人［13］将RFID中间件应用于肉牛养殖溯源系统中效果良好。

4　食品质量安全可追溯系统展望

食品质量安全可追溯系统是保证人们食品安全非常重要的一环，今后将成为食品安全控制的主要手段，并最终应用于人类食品的各个方面。

［1］傅泽田，张小栓，张领先，等.生鲜农产品质量安全可追溯系统研究 ［M］.北京：中国农业大学出版社，2012.

［2］李兴民，杨洁.猪肉安全生产可追溯系统的研究 ［J］.中国猪业，2006（2）：41-43.

［3］谢菊芳，杨立方.基于.NET构架的安全猪肉全过程可追溯系统实现 ［J］.农业工程学报，2006，22（6）：218-220.

［4］李广明，黄立平，詹锦川，等.RFID在食品安全追溯中的应用 ［J］.科技与管理，2007，9（1）：57-59.

［5］刘艳凯，于明，张斌，等.ERP系统中BOM构造方法研究 ［J］.计算机集成制造系统，2003，9（4）：309-313.

［6］陈佳娟，郭宇飞，房圆晨.基于Petri网的食品物流业务流程优化 ［J］.物流技术，2009（11）：12-14.

［7］石春玲，杜玉越.基于逻辑Petri网的物流配送系统建模 ［J］.系统仿真学报，2007（1）：114-117.

［8］张健.肉类食品质量安全可追溯系统研究 ［D］.北京：中国农业大学，2007.

［9］李佳.基于RFID和二维码的茶叶质量安全可追溯系统的设计 ［D］.临安：浙江农林大学，2015（12）：7-8.

［10］刘继斌，刘庆华，刘根.基于物联网技术的军用仓库管理系统研究 ［J］.物流技术，2012（19）：179-181.

［11］李春树.基于RFID和二维码技术的盐池滩羊可追溯系统 ［J］.全面感知，2015（2）：26-28.

［12］赵娟.基于RFID的猪肉供应链可追溯系统研究 ［J］.电子技术，2011（8）：45-46.

［13］程静，贾银江，关静.RFID中间件在肉牛养殖溯源系统中的应用 ［J］.农机化研究，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，硕士，副教授，研究方向为食品科学。