基于食品安全的农产品供应链追溯系统研究综述

刘 岩

(长春大学 管理学院,吉林 长春 130022)

党的二十大报告指出要“强化食品药品安全监管，健全生物安全监管预警防控体系”。食品安全是我国重要的民生问题，如何加强我国的食品安全监管、提高我国食品安全水平、提升我国人民的福祉是亟待解决的重要问题。消费者对于食品安全问题的关注度越来越高，对于整个食品链质量的透明信息需求也与日俱增，(1)参见Myo Min Aung and Yoon Chang,“ Traceability in a Food Supply Chain： Safety and Quality Perspectives,” Food Control,vol.39,2014,pp. 172-184.学界对农产品监管的研究也以质量安全为主。(2)参见和军、郭安皓：《国内农产品监管实践及研究新进展》,《治理现代化研究》2022年第4期,第29—38页。

作为食品中最重要的组成部分，农产品安全问题受到了学术界和理论界的广泛探讨。农产品安全并不是某一个环节的控制就可以实现，而需要从原材料供应一直到消费者手中实施全面的监控，即农产品供应链，而农产品供应链的追溯系统可以很好地实现对农产品从“田地到餐桌”的全面监控，也使得农产品安全得到有效保障。此外，该系统可以通过信息的共享、传递，有效地预警和控制农产品供应链的风险，为风险防控提供依据。了解目前国内外对农产品供应链追溯系统的研究现状，厘清相关概念，理解农产品供应链追溯系统的构成和成功应用，探索目前研究的局限性和未来研究的主要方向不仅对农产品供应链追溯系统的理论研究具有重要意义，对我国进行农产品供应链追溯系统的构建、农产品安全监控力度的提高、相关职能部门政策的制定也具有至关重要的实践价值。本文以农产品供应链追溯系统为综述对象，从农产品供应链追溯系统的概念、驱动因素、构成、关键技术进行梳理，对现有研究不足及未来主要研究方向进行总结，以期对相关领域的研究抛砖引玉，并对实践者提供理论支持和决策依据。

一、农产品供应链追溯系统

(一)农产品供应链追溯系统的概念

规范化、系统化的农产品追溯愈来愈受到人们的重视，(3)参见刘一健、宋晶晶：《物联网下生鲜农产品供应链追溯体系构建探讨》,《食品工业》2022年第7期,第154—156页。如欧盟出台的178/2002法规，要求在欧盟国家内销售的食品必须具备食品生产、运营过程的完整文档，而消费者则倾向于花费更多的资金购买可以得到原产地认证的食品。(4)参见张燕丽、李波：《基于主从联盟链结构的农产品供应链追溯系统方案设计》,《 计算机应用研究》2022年第6期,第1638—1644页。农产品追溯的研究日益丰富，因为追溯不仅可以作为易腐食品安全和质量保证的工具，也可以作为流程优化和经济效益的手段。(5)参见João Paulo Curto and Pedro Dinis Gaspar,“Traceability in Food Supply Chains： Review and SME Focused Analysis-Part 1,”AIMS Agriculture and Food,vol.6,no.2,2021,pp.679-707.

1.农产品供应链

20世纪80年代，管理学文献中开始出现供应链管理这一概念。实际上，供应链管理可追溯到系统动力和分析，整合物流管理和供应商的合作关系。(6)参见Zokaei K., Chapter 3 9-Value Chain Analysis of the UK Food Sector, in Mena C,Stevens G. ,Delivering Performance in Food Supply Chains,Cambridge： Woodhead Publishing,2010,pp.187-211.与其他供应链一样，农产品供应链是为了满足客户需求，将产品与服务递送到市场，由不同组织开展流程和活动而形成的网状结构，由负责生产(农户)、配送、加工、市场的各组织及最终消费者构成。(7)参见 Omar Ahumada and J. Rene Villalobos. “ Application of Planning Models in the Agri-food Supply Chain： A Review,” European Journal of Operational Research,vol.196,no.1,2009,pp.1-20.

2.农产品供应链追溯系统

关于追溯(traceability)和追溯系统，不同机构和学者从不同的角度对其进行了定义。欧盟基本食品法将追溯定义为“对食物、饲料、食用家畜及添加在食品及饲料中的物质在生产、加工及配送阶段进行追踪和跟踪的能力”。(8)参见EU, “Regulation (EC) No 178/2002 of the European Parliament and of the Council of 28 January 2002 Laying Down the General Principles and Requirements of Food Law,Establishing the European Food Safety Authority and Laying Down Procedures in Matters of Food Safety,” Official Journal of the European Communities,no.1,2002,pp.1-24.世界卫生组织定义追溯为“应用于更广泛的食品检查和证明系统的工具，是风险管理的一部分，以实现食品安全或公平交易的目标”。(9)参见 Dawn Trautman,Ellen Goddard and Tomas Nilsson , Traceability——A Literature Review, Edmonton, Canada： Department of Rural Economy,Faculty of Agricultural,Life and Environmental Sciences,University of Alberta,2008,p.13.

随着对供应链的广泛关注，人们开始从供应链角度对追溯进行定义。ISO9000：2000标准定义追溯为“一种在整个供应链上通过记录识别的方法对某一实体的历史、应用和位置进行追踪的能力”。(10)参见Alessio Bechini,Mario G.C.A. Cimino,Francesco Marcelloni and et al.,“ Patterns and Technologies for Enabling Supply Chain Traceability through Collaborative E-business,” Information and Software Technology,vol.50,no.4, 2008,pp.342-359.还有机构将追溯定义为“定位动物、商品、食品或各种材料并能够在供应链前向(从供应商到消费者)和后向(从消费者到供应商)跟踪其历史的能力”。(11)参见Corrado Costa,Francesca Antonucci,Federico Pallottino and et al.,“ A Review on Agri-food Supply Chain Traceability by Means of RFID Technology,” Food and Bioprocess Technology,vol.6,no.2,2013,pp.353-366.受到普遍认可的追溯概念来自于学者莫伊(Moe)，(12)参见Petter Olsen and Melania Borit,“ How to define traceability,” Trends in Food Science &Technology,vol.29,no.2,2013,pp.142-150.他认为追溯是“追踪某一产品的批号及从采摘到运输、储存、加工、配送和销售(称为链追溯)过程的全部或某一部分的能力，或追踪在链条上的某一阶段如生产环节的能力(称为内部追溯)”。(13)参见 Moe T,“ Perspectives on Traceability in Food Manufacture,” Trends in Food Science &Technology, vol.9,no.9,1998,pp.211-214.不论是从哪个角度或层面对追溯的概念进行界定，总体来说，追溯就是能够保证产品在食品供应链移动的过程中可被跟踪(track)和追踪(trace)。(14)参见Fabrizio Dabbene,Paolo Gay and Cristina Tortia,“ Traceability Issues in Food Supply Chain Management： A review,” Biosystems Engineering,vol.120,2014,pp.65-80.追溯的层次可以分为以下四类：宽度、深度、精准度和接入度。宽度是追溯系统记录的信息数量，深度是供应链系统上游和下游所覆盖的范围，精准度是追溯系统可以精准地指出产品移动和特点的保障程度，接入度是供应链上的成员获取追溯信息的速度及当出现食品相关事件时公共卫生部门可获取相关信息的速度。(15)参见 Jennifer C. McEntire,Stephen Arens,Marc Bernstein and et al.,“ Traceability (Product Tracing) in Food Systems： An IFT Report Submitted to the FDA,voLUME1 ： Technical Aspects and Recommendations,” Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety,vol.9,no.1,2010,pp.92-158.

农产品供应链追溯的概念是基于供应链追溯概念的，是指对供应链全部流程的相关信息的收集、记录、维护及应用，能够为消费者和其他利益相关者在农产品原始地、所经地及生命周期内提供保障，并在出现安全和质量问题时协助进行风险管理。(16)参见Umezuruike Linus Opara,“ Traceability in Agriculture and Food Supply Chain： A Review of Basic Concepts, Technological Implications,and Future prospects,” Food,Agriculture &Environment,vol.1,no.1,2003,pp.101-106.具体如图1所示。供应链主体的合作有助于可追溯系统的建立，应鼓励企业通过补贴等方式激励农场使用可追溯系统。(17)参见罗峦、王亚鲁：《基于参与者利益的农产品供应链可追溯推广驱动因素》,《江苏农业科学》2020年第6期,第295—299页。追溯贯穿于供应商—农户—批发商—零售商—消费者的供应链中，通过物流管理、信息技术、合作保障整个链条的食品安全，使供应链实现安全、低成本、高效率和可持续性。

图1 农产品供应链追溯系统

(二)农产品供应链追溯系统的驱动因素

随着市场的发展，传统的农产品生产和流通模式已不能满足市场信息化和供应链发展的要求。因此，有必要研究一种新的农产品生产和流通方式，以解决传统方式带来的问题。(18)参见Wei Yao and Na Li, “ Research on Agricultural Products Logistics and Supply Chain System Based on Computer Big Data Model,” E3S Web of Conferences 253：02035,2021.复杂的农业供应链使得验证农产品是否符合质量标准变得困难。在农产品供应链中，追溯系统是确保农产品质量安全的有效手段，(19)参见Guoqiang li,Dandan Chen and Jiantao Zhang,et al., “ Construction of Simplified Traceability System of Agricultural Products Based on Android,” IOP Conference Series Earth and Environmental Science 792(1)：012035,2021.不仅仅是因为追溯可提供农产品相关信息，而且在农产品安全等诸多方面都有很大益处。一个高效且有用的系统可以在供应链上传递精确、及时、完整及一致的产品信息，这将极大地降低运营成本并提高生产率。同时，它也能通过提供(诸如产品从哪里来，其成分是什么，处理历史是什么等)准确的信息使消费产品更加安全。(20)参见Regattieri A, Gamberi M and Manzini R, “ Traceability of Food Products： General Framework and Experimental Evidence,” Journal of Food Engineering,vol.81, no.2, 2007, pp.347-356.从消费者的角度来说，供应链管理关注的是以较低的成本运送安全和令人满意的食品。(21)参见Viaene J and Verbeke W, “ Insights from industry Traceability as a Key Instrument Towards Supply Chain and Quality Management in the Belgian Poultry Meat Chain,” Supply Chain Management, vol.3,no.3,1998,pp.139-141.由于供应链信息流的重要性，供应链管理也成为食品供应链上的一个重要问题。特定行业的特点以及整个供应链中多个参与者之间的广泛整合加剧了这种情况。农产品是信息技术创新渗透率最低的部分之一。在过去的三十年里，信息和通信技术被引入农业和食品行业，有助于改善粮食生产和运输。然而，在实现可持续目标方面，食品供应链仍面临着各种挑战，如透明度、问责制、食品丑闻、信任和低效的信息流。(22)参见Anulipt Chandan,Michele John and Vidyasagar Potdar,“ Achieving UN SDGs in Food Supply Chain Using Blockchain Technology,” Sustainability,vol.15,no.3,2023,pp. 1-21.实际上，追溯系统既不能生产安全的产品也不能提供产品的可靠性，但它却是任何一个供应管理或质量安全控制系统中的要素，因为它可以提供生产或供应链中控制点的信息以确保其运行的正确性。(23)参见Myo Min Aung and Yoon Chang,“ Traceability in a Food Supply Chain： Safety and Quality Perspectives,” Food Control,vol.39,2014,pp. 172-184.

(三)农产品供应链追溯系统的构成

农产品供应链追溯系统的构成包括信息构成和结构构成。信息构成主要包括：对产品属性的识别、对地点的识别和对移动过程的识别。(24)参见Martin Gooch and Brian Sterling,“ Traceability Is Free：Competitive Advantage of Food Traceability to Value Chain Management,” SCS Consulting and Value Chain Management International Inc., 2013.结构构成主要有四部分：产品识别(维度、数量、重量、表面情况、不足、易腐性、包装、成本、生命周期、物料清单)、可追溯的数据(产品号、类型、细节程度、活力、数据存储要求、保密性和宣传性、检查和报警)、产品路径(生产周期、活动、前置时间、设备、人工操作、自动操作、移动系统、储存系统)和追溯工具(兼容性、自动化程度、数据精确性、数据可靠性、公司知识、系统成本)。(25)参见Regattieri A, Gamberi M and Manzini R,“ Traceability of Food Products： General Framework and Experimental Evidence,” Journal of Food Engineering,vol.81,no.2,2007,pp. 347-356.

二、农产品供应链追溯系统的关键技术和方法

追溯系统的可靠性和有效性依赖于食品识别和认证技术的精确性和有效性。产品的识别技术为追溯系统的进步提供了巨大机会。(26)参见Xiaojun Wang and Dong Li,“ Value Added on Food Traceability： a Supply Chain Management Approach,” 2006 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics, and Informatics, Shanghai, China,2006.因此，技术和方法成为了农产品供应链追溯系统的关键一环。

(一)关键技术

农产品追溯系统主要包含硬件(如测量设备、识别标签)技术和软件(信息系统)技术。(27)参见Myo Min Aung and Yoon Chang,“ Traceability in a Food Supply Chain： Safety and Quality Perspectives,” Food Control,vol.39,2014,pp. 172-184.随着信息技术的进步，越来越多的新兴技术，如区块链等也逐渐应用于农产品追溯系统当中。因此，本文以无线射频识别技术和区块链技术为例，详细说明其在农产品追溯系统中是如何应用的。

1.无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)

RFID技术是一种流控制技术，能够追溯生产链条上的所有阶段，通过自动化的数据获取，可以极大降低追溯信息的人工成本，且能以较低的成本在供应链上实现点对点的追溯。(28)参见 Thomas Kelepouris,Katerina Pramatari and Georgios Doukidis,“ RFID-Enabled Traceability in the Food Supply Chain,” Industrial Management &Data Systems, vol.107,no.2,2007,pp.183-200.在时效性强的鲜活农产品供应链中推广，不仅可以提高供应链效率，还可以实现农产品的可追溯，从而保障农产品质量安全。(29)参见刘一健、陈业华：《基于RFID的生鲜农产品追溯系统探讨》,《食品工业》2019年第7期,第175—179页。RFID追溯系统由以下几部分构成：(30)参见Corrado Costa,Francesca Antonucci,Federico Pallottino and et al.,“ A Review on Agri-food Supply Chain Traceability by Means of RFID Technology,” Food and Bioprocess Technology,vol.6,no.2,2013,pp.353-366.RFID标签，读写器和数据库系统。RFID标签直接应用于农产品上，读写器可从RFID标签上读取信息，数据库系统用于储存通过读写器所获取的信息。RFID被广泛用于农产品供应链中对农产品的追溯，如蔬菜供应链、肉类供应链、乳制品供应链、海鲜产品供应链等，其对这些易腐易烂农产品质量的监控起到了关键作用。虽然RFID可以对供应链上每个阶段农产品状况进行监控，但它仍然面临许多需要克服的挑战，如应解决RFID系统的生物相容性、成本、读取范围、多标签碰撞、多参数传感器、回收问题、安全性和隐私性等问题。(31)参见Jinsong Zuo,Jinxia Feng,Marcelo Gonçalves Gameiroand and et al.,“ RFID-based Sensing in Smart Packaging for Food Applications： A Review,” Future Foods,vol.6,no.12, 2022,pp.1-12.

2.区块链(Blockchain)

2023年1月1日开始施行的《中华人民共和国农产品质量安全法》明确规定“国家对列入农产品质量安全追溯目录的农产品实施追溯管理”。因此，逐步建立健全农产品追溯体系，利用区块链技术助力农产品流通，进一步加大管理力度，对农业的长远发展有重要意义。(32)参见林永民、卢垠坪、赵德信：《区块链赋能农产品流通应用研究》,《价值工程》2023年第2期,第56—58页。区块链是大数据时代应用领域十分广泛的数字技术，依托区块链技术的功能，如信息公开透明、去中心化、信息不可篡改及合约自动履行，可以有效降低农产品供应链中因信息不对称产生的成本，从而有效解决农产品供应链信息不对称导致的食品质量安全、农村金融、农业保险等诸多问题。(33)参见谭砚文、李丛希、宋清：《区块链技术在农产品供应链中的应用——理论机理、发展实践与政策启示》,《农业经济问题》2023年第1期,第76—87页。区块链可以用于确定农产品的原产地，以提高我国农业供应链的质量和安全。(34)参见Xiong Zhou,Fang Zheng,Xujuan Zhou and et al.,“ From Traceability to Provenance of Agricultural Products through Blockchain,” Web Intelligence and Agent Systems,vol. 18,no.3,2020,pp. 181-189.基于区块链的物联网节点可信计算模型可以有效识别和去除恶意节点，确保农产品流程数据的有效性、不可篡改性、安全性和可靠性，大大减少交易延迟，并提供保障。(35)参见Qi Zhang,“ Analysis of Agricultural Products Supply Chain Traceability System Based on Internet of Things and Blockchain,” Mathematical Problems in Engineering,no.6, 2022,pp.1-9.越来越多的农产品供应链通过基于区块链的可追溯服务以提高农产品的可追溯水平，进而提高客户的感知质量。(36)参见 Pan Liu,Ziran Zhang and Ye Li,“ Investment Decision of Blockchain-Based Traceability Service Input for a Competitive Agri-Food Supply Chain,” Foods,vol. 11,no.9,2022,pp.1-18.从原材料采购到生产加工再到零售，都可以通过区块链技术对其进行追踪，保障农产品质量的安全性与可追溯性。但由于农产品供应链体系复杂，区块链技术应用条件不成熟，区块链技术全面推广应用尚需时日。(37)参见谭砚文、李丛希、宋清：《区块链技术在农产品供应链中的应用——理论机理、发展实践与政策启示》,《农业经济问题》2023年第1期,第76—87页。除了技术问题，生产者和加工商应管理采用区块链的可追溯成本，以提高其品牌形象并获得更多利益，政府应通过建立有效的奖惩机制，鼓励供应链代理商参与溯源。(38)参见Yi Zheng,Yaoqun Xu ,and Zeguo Qiu,“ Blockchain Traceability Adoption in Agricultural Supply Chain Coordination： An Evolutionary Game Analysis,” Agriculture,vol. 13,no.1,2023,pp.184-194.

(二)方法

供应链和追溯如何进行无缝对接，实现供应链上追溯的有效性和可靠性是需要解决的关键问题。为解决这一问题，目前采用最多的是整合方法，将追溯与供应链管理流程进行整合，就可以实现其竞争优势。整合的关键问题在于如何应用可获得的追溯数据来支持流程和改善业务绩效。整合要求追溯系统的数据和其他企业系统的数据以实现高效交换，在供应链各参与方之间进行数据的交流和共享。(39)参见Xiaojun Wang and Dong Li,“ Value Added on Food Traceability： a Supply Chain Management Approach,” 2006 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics,and Informatics, Shanghai,China,2006.但将两者整合并非易事，这需要农产品供应链各节点企业的相互配合、信息共享，建立长期的互惠机制。有学者构建了一个易于使用的简化中小型企业农产品追溯系统(STSAP)(账户管理、现场管理、种植材料管理、农业活动管理、加工管理和可追溯文件管理)，提供了高水平的可追溯性，并具有界面友好、操作简单和可追溯性文件自动生成的特点。(40)参见Guoqiang Li,Dandan Chen,Jiantao Zhang and et al.,“ Construction of Simplified Traceability System of Agricultural Products Based on Android,” IOP Conference Series Earth and Environmental Science,Qingdao, China,2021.还有学者从实践角度出发，设计了农产品供应链的追溯系统，如通过构建信息和价值共享链条，架构农产品追溯系统体系，优化区块链技术支持的果蔬农产品追溯体系运作流程三个方面，构建基于区块链技术的“供-产-销-消”果蔬农产品追溯系统，该系统涵盖了供应环节、加工环节、储运环节和销售环节，将各环节的信息纳入区块链，可以实现农产品追溯数据的共享与不可篡改，确保追踪信息的真实性。(41)参见黄春燕：《基于区块链技术的果蔬农产品供应链追溯体系构建》,《江苏商论》2023第1期,第18—20页。又如基于主从联盟链结构的农产品供应链追溯系统，该系统利用联盟链的多通道设计方案保证了供应链各参与主体隐私信息的安全性。(42)参见张燕丽、李波：《基于主从联盟链结构的农产品供应链追溯系统方案设计》,《计算机应用研究》2022年第6期,第1638—1644页。

三、结论

随着人们普遍对农产品质量安全的关注，学者们对农产品供应链追溯系统的研究也呈现出百花齐放的态势。本文以农产品供应链追溯为综述对象，从概念、驱动因素、构成、主要技术和方法梳理了国内外主要的研究方向和动态。从上述分析中可以看出目前的研究主要涉及以下几个方面：一是对供应链追溯系统应用的主要技术和实现原理进行探讨，如RFID、物联网、区块链等；二是对不同品种农产品的供应链追溯系统实现过程进行研究，包括农产品供应链追溯系统的构成、设计及实现；三是对农产品供应链追溯系统理论方面的分析，包括概念辨析、形成机制等。虽然目前的研究从理论到实践都有涉及，但还存在着一定的局限性：首先，学者们的探讨仅局限于某个层面(或技术或某个产品在某一范围内应用)，较少有针对整体的整合研究，而供应链追溯最大的挑战就是在供应链各节点以标准化的格式进行信息传递，(43)参见Jinyou Hu,Xu Zhang,Liliana Mihaela Mogaand and et al.,“ Modeling and Implementation of the Vegetable Supply Chain Traceability System,” Food Control,vol. 30,no.1,2013,pp.341-353.这也对农产品供应链和追溯系统的整合提出了更大挑战；其次，学者们对于技术的探讨更多局限于既有技术，对新技术的探讨也停留于理论层面，较少有实证研究；最后，国内学者对该领域研究较少，在中国知网上以“农产品”“供应链”“追溯”为主题进行搜索，仅搜索到从2005—2022年的490篇论文，这也说明了国内在该领域研究具有较大的空间。因此，本文对国内外在该领域的研究动态进行梳理，为后续该领域的研究提供点滴借鉴，以扩展研究思路。