面向产品全生命周期可溯源管理的追溯体系建设模式

高慧芳 秦泽宇 周峰

摘 要：为加大对本地特色农副产品质量的监管效果，提升产品质量及附加价值，本文基于物联网、云计算、大数据平台等技术手段，提出了一种应用于重要产品全生命周期质量溯源的新模式。文中首先分析了目前本地化农副产品产业现状及存在问题，梳理出追溯体系建设的业务需求，然后提出了重要产品追溯体系的总体设计方案，接着分析了追溯体系的实际建设模式，最后给出了该建设模式对本地特色农副产品产业发展的重要意义。

关键词：射频识别技术；农产品；可追溯体系

中图分类号：F 304 文献标识码：A 文章编号：2095-7866 （2017） 04-001-013

工业经济论坛 URL： http//www.iereview.com.cn DOI： 10.11970/j.issn.2095-7866.2017.04.001

Abstract： In order to enhance the effect of supervision and improve the quality and added value of local characteristic sideline products， a new construction model for tracing the quality of important products in the whole life cycle is proposed based on the Internet of Things， cloud computing， large data platform and other technical means. Firstly， the present situation and existing problems of localized agricultural and sideline products industry are analyzed. The business requirements of the traceability system construction is synthesized correspondingly. Then the overall design scheme of the important product traceability system is put forward by means of important RFID， two-dimensional bar code and big data. The actual construction model of the traceability system is also analyzed. Finally， the significance of the construction model for local particular sideline products is proposed.

Key words： RFID； Sideline Products； Traceability System；

引言

民以食為天，食以安为先。当今，不断爆出的食品安全问题令所有人担忧，百姓对食品安全监管的呼声越来越高。在这种状态下，商务部于2011年10月20日印发了《关于“十二五”期间加快肉类蔬菜流通追溯体系建设的指导意见》（以下简称《意见》），对“十二五”期间加快肉类蔬菜流通追溯体系建设工作进行全面部署，明确了建设的指导思想、基本原则和工作目标。《意见》指出：争取到“十二五”末，建立起完善的追溯制度标准体系，全面提升肉类蔬菜经营规范化、现代化水平；基本建成以中央、省、市三级平台为主体，全国互连互通、协调运作的追溯管理网络；初步建成覆盖全国百万人口以上城市及大型产地或集散地批发市场的肉类蔬菜流通追溯体系，并逐步扩展到其他食用农产品[1]。

为了提高消费者对所购买产品的放心度，各地从政府到企业均开展了不同规模的产品追溯体系建设，通过追溯体系能帮助消费者实现所购买产品的反向追溯，了解生产、加工、流通过程的相关信息，也能实现政府对行业的有效监管[2-4]。但目前，追溯体系缺少支持面向多品种、全流程的产品追溯体系；追溯数据多由企业自行录入，导致企业应用的成本较高且意愿较低；追溯结果过于简单，追溯精度较低，无法满足全程质量追溯与预警的要求；且追溯系统可支持的追溯方式单一[5-9]。

针对追溯体系存在的上述问题，从国家层面正加大力度开展全程质量安全追溯体系建设。本文提出了一种应用于地市级重要产品全流程追溯体系的建设模式，首先分析了目前本地化农副产品产业现状及存在问题，梳理出追溯体系建设的业务需求，然后提出了重要产品追溯体系的总体设计方案，涵盖四大平台和两大体系，接着分析了重要产品追溯体系的建设模式，最后总结全文，给出了该建设模式的现实意义。

一、业务分析

（一）现状分析

重要产品追溯体系建设多针对本地的特色农副产品展开，但目前一般情况是，虽然本地特色产品数据历史久、数量大、类型多，但多数存在底数不清、核心数据不全、数据质量不高、共享开放不足、开发利用不够等问题，无法满足现代特色产品发展的需要；并且产品优质不优价问题突出，重要产品辨识度差，品牌影响力不强，不仅影响特色产业发展，而且成为制约本地特色产品迈入中高端市场的主要因素。

随着城市网络基础设施建设加快和信息化普及，数据载体和应用市场的优势逐步显现，各种类型的海量数据快速形成，借助信息技术，通过提取种植、收购、加工、物流等各个环节关键信息，建立食品安全信息数据库，让消费者可以跟踪特色农副产品的生产和流通全过程，保证特色产品源头安全，已成为一种必然趋势。

（二）业务流线分析

重要产品追溯体系建设，旨在利用先进的无线射频自动识别、条码识别、传感器、低功耗控制、嵌入式实时操作系统、无线通信、分布式软件平台等高新技术，实现农副产品从基地建设、种植加工、物流仓储、批发零售等一系列环节的全程跟踪和监控，真正达到从农田到餐桌的溯源和追踪。主要业务流线如下：

1）生产环节：产品名称、种养殖记录、收获时间、收获量、自检情况，（生成编码）；下一交易主体信息记录（销售时间、销售量）。

2）收购环节：上游交易主体（销售时间、销售量）生成编码；责任主体、收购时间、收购量等（生成编码）；下一交易主体信息记录（贮藏时间、贮藏量）。

3）贮藏环节：上游交易主体（收购时间、收购量）生成编码；责任主体、贮藏时间、贮藏量等（生成编码）；下一交易主体信息记录（运输时间、运输量）。

4）运输环节：上游交易主体（贮藏时间、贮藏量）生成编码；责任主体、运输时间、运输量等（生成编码）；下一交易主体信息记录（加工、销售时间、加工、销售量）。

二、核心技术

（一）射频识别技术

射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境[10-11]。射频识别技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

射频识别系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成，如图1所示。射频识别技术包括了一整套信息技术基础设施，包括：射频识别标签，又称射频标签、电子标签，主要由存有识别代码的大规模集成线路芯片和收发天线构成，目前主要为无源式，使用时电能取自天线接收到的无线电波能量；此外还包括射频识别读写设备以及与相应的信息服务系统。

（二）条码技术

1. 二维码

二维条码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。二维条码技术具有信息容量大、编码来源广泛、加密程度高等特点。消费者可以通过手机实时读取产品上的二维标签的编码，获取各环节的追溯信息。

2. 安全追溯码技术

农副产品追溯码主要是实现农产品质量安全追溯的一个重要标志，消费者可以通过追溯码对产品进行追溯操作。找出产品供应链上的相关数据信息，包括农产品产地信息、产地标准、采摘记录、采摘负责人、订购记录及销售记录等相关信息。追溯码的设计是要让农产品供应链上的所有信息都能联系起来，并存储于中心数据库中。

3. 大数据平台技术

为了实现海量数据的再利用与大数据服务，必须依托大数据平台，采用相關模型算法和数据挖掘技术，实现对产品追溯数据的大规模处理、智能化分析和挖掘，提炼出有价值的数据和分析报告，供政府辅助决策、企业征信、企业市场预测、市场行情监管等服务。

结合应用场景特点，将大数据的分析挖掘过程和产品追溯的全周期进行结合，设计追溯大数据分析挖掘流程如图2所示：

三、重要产品追溯体系总体设计

重要产品追溯体系是物联网和大数据在食品安全及溯源方向的延伸发展，其本质是在传统行业信息系统的基础上叠加物联网、大数据、标识解析等新兴技术，构建更精准、实时、高效的数据采集体系，建设包括存储、集成、访问、分析、管理功能的使能和应用平台，实现种植技术、养殖技术、生产加工经验、工艺参数等知识模型化、软件化、复用化，为政府、企业用户和最终消费者用户提供各类创新应用，最终形成资源丰富、多方参与、互惠互利、协同演进的追溯体系和生态圈。追溯体系建设内容包括：

（1）追溯体系平台建立产品从种养殖、生产加工、运输、直到进入市场销售的整个产业链全程数字化管理以及产品的全生命周期管理。

（2）追溯体系企业端子系统支持全市重要农副产品骨干企业，构建从种植、加工、流通全链条的追溯体系，实现全市骨干企业全覆盖，培育壮大特色品牌。

（3）升级改造现有流通追溯体系，进一步完善追溯管理信息系统，优化追溯流程、统一标准规范，实现与新建追溯体系平台的无缝对接和数据共享。

市重要产品追溯体系基于核心平台层，连接了企业端子系统、市级追溯管理平台以及第三方系统的全产业链追溯应用，整个体系遵循统一的追溯数据交换标准与技术标准体系，并建立追溯信息安全保障与运行维护体系。从下至上可以分为四个层次，分别为接入层、平台层、应用层和用户层，架构如图3所示：

（一）接入层

追溯体系中的企业追溯子系统建设包括三种模式：一是对于部分已建追溯系统的企业，可直接对接至平台层；二是对于信息化程度较高、有追溯基础的企业，提供一个数据采集的标准格式，在企业端建设数据上传服务从信息系统中提取数据后上传到平台层；三是对于企业自身信息化较为薄弱的企业，可在企业端建设追溯数据采集系统，通过采集系统上传到平台层，或者通过第三方平台上传数据至平台层。

企业端追溯子系统通过平台层统一的数据交换接口通道，上传业务数据和产品数据。数据交换接口通道定义了追溯信息的共享交换机制，实现了全产业追溯链条上数据和系统的连接，打破信息孤岛，促进了互联互通、开放共享和追溯链条信息的连续性。

企业端接入层支持现场各类传感器、采集仪、RFID终端以及其他有数据传输功能的物联网设备，接入层服务通过内置与设备相匹配的通讯协议的方式与设备进行信息交互。

（二） 平台层

平台层是整个追溯体系架构的核心，是实现重要产品全链条可追溯、全过程信息互通共享、体系统一开放的关键。它基于物联网平台叠加大数据、数据分析、地理信息、云计算、数据交换、人工智能、可视化等技术，构建成可扩展的开放式创新使能平台。一是提供广泛的数据采集能力和海量数据处理能力，将数据科学与行业机理结合，以构建数据分析能力，实现数据价值挖掘；二是把技术、知识、经验等资源通过数字建模固化为可移植、可复用的数字化模型和微服务组件库，供二次开发者调用；三是构建应用开发环境，借助微服务组件和应用开发工具，帮助用户快速构建定制化的行业应用程序。平台层主要实现数据整合、平台开放和数据分析三种能力。

（三） 应用层

应用层是重要产品追溯体系的重点，也是建立智能化重要产品质量安全追溯机制、实现“来源可查、去向可追、责任可究”的关键，是为生产经营主体、政府部门、行业组织、专业机构和消费者等提供具体服务的所在，与用户层各类用户密切相关。根据不同用户、不同场景的业务需求，基于平台层的数据、模型、服务组件及应用开发工具构建定制化、专业化的应用，形成体系平台的最终价值。

应用层主要由两大类应用构成。一是基于平台层构建的、面向重要产品质量安全领域的重要产品追溯平台；二是第三方应用系统，它们通过平台的数据交换接口与平台层及应用层其它应用进行数据交换和通信。

（四） 用户层

重要产品追溯体系，以企业为主体，政府部门、行业组织、专业机构和消费者等多方参与，将供应链中的生产经营企业、检测认证机构、监管机构、消费者等主体都纳入进来的全产业链追溯创新模式。其用户层即面向这些追溯链条上的各个主体，通过PC客户端、手持终端或手机APP等终端访问平台的应用功能，通过终端的操作界面进行查询、业务操作、信息录入、数据分析等作业。

（五） 追溯数据交换标准与技术标准体系

为实现重要产品追溯全过程的互联互通与通查通识，制定追溯数据采集指标、编码规则、传输格式、接口规范等共性基础标准。将按照国家及省级相关技术标准要求进行技术选型，优先选择符合先进性、成熟性、实用性、开放性和标准化要求的技术。

（六） 追溯信息安全保障与运行维护体系

为了全面保障重要产品追溯体系信息资源的安全，必须建立完善、高效、可靠的信息安全保障体系。运行维护体系是保持整个溯源平台日常运转，为平台运行提供技术支持服务，确保应用平台可用性和业务进行连续性的重要保障。通过建立运行维护管理制度、规范及专门的技术支持团队，建设运行维护平台、工具，制定操作规程，完成系统状态监控、运行管理、资产管理、日常维护、数据录入监管、技术支持、故障诊断以及运维记录管理等多种运维工作

（七） 建设模式

实际建设过程中，由于大部分企业对追溯工作的认识不深，很难形成对产品溯源的倒逼机制；大部分企业实力不足，无力承担项目建设资金及后期运维。所以在具体建设过程中应采用“统一规划、总体设计、分步实施”的方式。针对主要特色产品，一是优先选择品牌知名度高、具有一定生产规模的優势产业开展追溯试点工作；二是在所确定的特色产业中，试点项目优先向积极性高、具有自主品牌、链条完整、行业影响力大的龙头企业倾斜，以提高试点效果；三是在追溯体系建设上突出产业追溯的整体化理念，淡化地域概念。

企业追溯系统建设时，应结合企业自身发展需要，将追溯系统建设和产品营销结合起来，保证追溯系统的长效运行。此外，应充分利用移动互联网技术，由PC端向移动端转变，方便各环节人员的操作，便于追溯系统建设及运行

四、结论

本文提出的市级重要产品追溯体系，依托物联网平台、大数据分析、移动互联网等新一代信息技术，构建了“云+端”的重要产品追溯体系。“云”即指采用云计算虚拟化技术，利用弹性的计算、网络及存储资源，将重要产品追溯平台部署在云端；“端”即指重要产品追溯企业端，支持全市重要农副产品的骨干企业，采用统一的标准协议上传采集数据并接受指令，构成追溯链条的同时增强企业的信息化水平。

通过重要产品追溯体系建设，将形成上下贯通、协调运作、功能互补的全市重要产品追溯管理工作体系，建立起追溯大数据分析应用机制，追溯应急管理能力显著提高，通过与省级及国家级追溯平台的对接，实现数据共享，消除信息壁垒，打造出本地特色农副产品的全流程精准溯源体系，促进本地的产业经济发展。

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