供應(yīng)鏈環(huán)境下農(nóng)產(chǎn)品可追溯與甄別信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉宏宇，冷志杰

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

1 引言

近年來(lái)，消費(fèi)者對(duì)于安全、品質(zhì)給予了更高的要求，許多新的技術(shù)與工藝被引入以迎合消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的可靠性與安全性持續(xù)增加的需求。同時(shí)，為了減輕食品及農(nóng)產(chǎn)品安全問題所帶來(lái)的影響，企業(yè)及政府機(jī)構(gòu)已經(jīng)意識(shí)到有必要確保食品可追溯。2015年的中央一號(hào)文件更是將糧食安全作為重中之重的議題。在過去的一段時(shí)間中，可追溯系統(tǒng)在食品、農(nóng)產(chǎn)品領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

2 文獻(xiàn)綜述

歐盟委員會(huì)于1997年正式提出了可追溯性的概念，用于食品業(yè)中控制其安全及一些其他要求。Van Dorp等學(xué)者認(rèn)為可追溯系統(tǒng)是將有關(guān)安全、質(zhì)量、食品配料及原產(chǎn)地等信息傳遞給消費(fèi)者。Kim等學(xué)者將可追溯系統(tǒng)描述為具備追蹤產(chǎn)品和活動(dòng)的基本能力。其中，活動(dòng)可能意味著從生產(chǎn)、物流、銷售等過程追蹤產(chǎn)品[1-2]。因此從供應(yīng)鏈視角進(jìn)行可追溯系統(tǒng)的研究逐漸得到了研究者的關(guān)注。

Maitri Thakura和Charles R.Hurburgh認(rèn)為食品供應(yīng)鏈的所有主體都需要存儲(chǔ)并提供食品所需的信息，以便需要時(shí)提供給需求者，要做到在完整的供應(yīng)鏈上實(shí)現(xiàn)可追溯，重要的是實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)間的可追溯以及節(jié)點(diǎn)內(nèi)部可追溯，同時(shí)應(yīng)用信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的理論與方法，建立了谷物供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)的IDEF模型[3]。由此可見，供應(yīng)鏈視角下的可追溯，是要在供應(yīng)鏈主體內(nèi)部以及主體與主體之間發(fā)生關(guān)系的過程中（主要是物流過程），實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品及相關(guān)活動(dòng)的追蹤與溯源。

毛薇針對(duì)畜禽產(chǎn)品供應(yīng)鏈分析了建立可追溯體系面臨的主要問題，指出了養(yǎng)殖環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)化程度不高、全程追溯難度較大等問題，究其原因主要集中在上游生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部信息管理的水平不高、中間物流節(jié)點(diǎn)信息標(biāo)準(zhǔn)不一、信息共享程度較低等方面，導(dǎo)致了可追溯只能在局部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)[4]。該研究的部分內(nèi)容同樣適用于更廣泛的農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈。冷志杰以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量可甄別為目的，分析了供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)質(zhì)量數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)，并應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)理論與方法，從蔬果的生產(chǎn)、配送以及銷售過程三個(gè)方面進(jìn)行冷鏈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[5]。

通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的梳理可以看出，以農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈作為環(huán)境是可追溯領(lǐng)域的主要研究方向。農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)的建立必須以供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)，而供應(yīng)鏈的管理水平直接決定了可追溯系統(tǒng)的實(shí)施效果，這不僅包括農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的組織結(jié)構(gòu)、治理機(jī)制，也包括基本的操作流程。因此，基于供應(yīng)鏈的可追溯系統(tǒng)，不僅要考慮影響產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用，同時(shí)還要將供應(yīng)鏈中所發(fā)生的商流、信息流、物流等數(shù)據(jù)的采集，并將這些數(shù)據(jù)集成，才能實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈環(huán)境下的追蹤與溯源。同時(shí)，可追溯信息在終端能夠有效服務(wù)于消費(fèi)者的甄別過程，才能充分發(fā)揮系統(tǒng)的作用。

3 系統(tǒng)總體框架的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以果蔬類農(nóng)產(chǎn)品為實(shí)施對(duì)象，以“農(nóng)場(chǎng)+物流+零售超市”結(jié)構(gòu)的供應(yīng)鏈作為應(yīng)用主體，建立可追溯系統(tǒng)。韓燕對(duì)比分析了五種農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈模式，認(rèn)為“連鎖零售網(wǎng)絡(luò)+生產(chǎn)基地+農(nóng)戶”模式能夠最大限度地消除信息不對(duì)稱，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全[6]。

農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)信息在系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)被采集，并在上述主體之間流動(dòng)，形成了追溯流程。溫濕度、土壤PH、氧氣濃度、攝像頭等傳感器設(shè)備被用于追溯數(shù)據(jù)采集過程中，與產(chǎn)品交易信息、物流信息在數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)物流、商流、質(zhì)量數(shù)據(jù)的集成；在超市端放置查詢機(jī)器，用于提供甄別服務(wù)過程。針對(duì)已構(gòu)建的供應(yīng)鏈模型，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)模型框架，如圖1所示。

4 系統(tǒng)的主要功能與流程設(shè)計(jì)

孫小會(huì)等人認(rèn)為農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)是形成最終農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量的一個(gè)質(zhì)量環(huán)節(jié)或階段，每個(gè)環(huán)節(jié)或階段的質(zhì)量管理間需要相互協(xié)同形成完整的系統(tǒng)[7]。一件農(nóng)產(chǎn)品從田間到餐桌，需要經(jīng)過采摘（挖掘）、分揀、質(zhì)檢、儲(chǔ)存、包裝、營(yíng)銷、干線運(yùn)輸、配送、售后等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)是商流、物流、信息流管理的集成。

（1）農(nóng)場(chǎng)管理子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)主要包括以下幾部分內(nèi)容：

生產(chǎn)管理。系統(tǒng)通過插入到每個(gè)地塊的RFID標(biāo)簽來(lái)表示每個(gè)地塊上生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品；產(chǎn)品生長(zhǎng)期間的傳感、攝像頭采集的數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)，地塊RFID標(biāo)簽與采集的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。對(duì)于果蔬類產(chǎn)品，在產(chǎn)地采用一維條碼、二維碼、RFID結(jié)合的方式，對(duì)于表皮可粘貼一維碼的產(chǎn)品，通過一維條碼做載體記錄每個(gè)產(chǎn)品在農(nóng)場(chǎng)的物流操作，并將產(chǎn)品裝入銷售包裝，包裝外貼有二維碼與軟質(zhì)RFID標(biāo)簽；表皮不適宜粘貼標(biāo)簽的產(chǎn)品，則在采摘后放入包裝盒內(nèi)，在包裝盒外貼二維碼與軟質(zhì)RFID標(biāo)簽；所有產(chǎn)品裝入貼有RFID標(biāo)簽的物流包裝箱，下游物流操作記錄在該RFID標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)字段內(nèi)，并和箱內(nèi)所有產(chǎn)品的標(biāo)簽進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

商流管理。主要功能為對(duì)下游超市等零售環(huán)節(jié)的銷售管理。接收超市的采購(gòu)請(qǐng)求，生成銷售訂單，顯示所有請(qǐng)求采購(gòu)產(chǎn)品的庫(kù)存狀況，并生成產(chǎn)品補(bǔ)貨單、揀貨單、運(yùn)輸請(qǐng)求；補(bǔ)貨單發(fā)送至農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)終端接收指令并進(jìn)行采摘；揀貨單發(fā)送至農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行揀貨備貨作業(yè)；運(yùn)輸請(qǐng)求發(fā)送至運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)。

物流管理。主要功能是農(nóng)場(chǎng)倉(cāng)儲(chǔ)管理，包括庫(kù)存控制、揀貨作業(yè)、包裝作業(yè)、流通加工作業(yè)等。并將RFID標(biāo)簽貼在包裝，同時(shí)系統(tǒng)能夠生成條碼，與RFID配對(duì)使用，唯一標(biāo)識(shí)該批農(nóng)產(chǎn)品；農(nóng)產(chǎn)品準(zhǔn)備運(yùn)出生產(chǎn)區(qū)時(shí)，通過超高頻RFID讀寫機(jī)讀取包裝上的RFID，并將出庫(kù)數(shù)據(jù)寫入RFID標(biāo)簽，系統(tǒng)能夠根據(jù)讀取的RFID中記錄的產(chǎn)品類別，分配該批產(chǎn)品送到自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)或冷庫(kù)，如果系統(tǒng)判斷該批產(chǎn)品送到立體倉(cāng)庫(kù)，系統(tǒng)能夠發(fā)送指令給該區(qū)域做好接貨準(zhǔn)備，同時(shí)給產(chǎn)品分配相應(yīng)的貨架及儲(chǔ)位，如果分配到冷庫(kù)，則能夠發(fā)送指令給冷庫(kù)區(qū)的終端該批產(chǎn)品需要冷藏的溫度范圍。

質(zhì)量追溯管理。以RFID識(shí)別碼作為主鍵建立后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)表，并將每個(gè)RFID地塊的傳感器數(shù)據(jù)及農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)表；農(nóng)場(chǎng)接到超市的采購(gòu)訂單，生成訂單數(shù)據(jù)庫(kù)表，并將訂單數(shù)據(jù)庫(kù)表與對(duì)應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品的RFID數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)，新建存儲(chǔ)一維碼、二維碼的數(shù)據(jù)庫(kù)表，將每包裝單位產(chǎn)成品分配并粘貼一維碼、二維碼標(biāo)簽（或加貼軟質(zhì)RFID標(biāo)簽），并將產(chǎn)品數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)一維碼、二維碼的數(shù)據(jù)庫(kù)表，該表與訂單數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這樣保證農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)場(chǎng)到超市的全程可以實(shí)現(xiàn)以訂單數(shù)據(jù)庫(kù)表為核心的物流、商流信息的可追溯。

農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)子系統(tǒng)的UML設(shè)計(jì)如圖2。

（2）冷庫(kù)管理。該子系統(tǒng)主要包括以下內(nèi)容：

倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)管理。對(duì)已經(jīng)卸貨產(chǎn)品，在系統(tǒng)中選擇是否需要過磅，如果過磅，將過磅的數(shù)值—“冷卻前過磅值”記錄在系統(tǒng)中；過磅后，選擇是否需要預(yù)冷環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)為可選擇環(huán)節(jié)，如果選擇預(yù)冷，先選擇進(jìn)行預(yù)冷的方式（冰冷法、水冷法、風(fēng)冷法），并選擇是否需要包裝與包裝方式；選擇是否需要冷卻也為可選項(xiàng)；冷藏環(huán)節(jié)則根據(jù)訂單對(duì)產(chǎn)品冷藏溫度的要求設(shè)定冷藏溫度，如果沒有要求，按照果蔬類不同分類產(chǎn)品的冷藏溫度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定冷藏值，冷藏中將冷藏的溫度記錄到可追溯信息中。

質(zhì)量追溯管理。冷庫(kù)溫濕度傳感器、氧氣傳感器的數(shù)值以及攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，每批次產(chǎn)品根據(jù)RFID出入庫(kù)時(shí)間段來(lái)選擇傳感器在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)存至RFID主鍵的數(shù)據(jù)表內(nèi)，同時(shí)存儲(chǔ)的還有全部倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)活動(dòng)。

（3）超市管理。該子系統(tǒng)主要包括一下內(nèi)容：

質(zhì)量追溯管理。超市管理子系統(tǒng)有權(quán)查閱已購(gòu)買的農(nóng)產(chǎn)品（包括在途或已到貨）全部傳感器采集的信息，并通過分析甄別該批產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)于問題產(chǎn)品進(jìn)行原因的溯源，并提出改進(jìn)意見；同時(shí)對(duì)于已訂購(gòu)生長(zhǎng)中的農(nóng)產(chǎn)品，超市節(jié)點(diǎn)有權(quán)實(shí)時(shí)查閱該批次產(chǎn)品的傳感器采集的信息與攝像頭實(shí)時(shí)視頻，達(dá)到質(zhì)量監(jiān)控的目的。

質(zhì)量甄別管理。甄別管理包括已到貨產(chǎn)品和未到貨產(chǎn)品查詢兩個(gè)模塊。

對(duì)已到貨產(chǎn)品甄別提供兩種模式甄別方式：第一，超市輔助甄別，該模式下，超市節(jié)點(diǎn)將已產(chǎn)生的商流、物流、質(zhì)量等多維數(shù)據(jù)以線性圖輸出，并設(shè)置質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間，對(duì)于不同區(qū)間的曲線標(biāo)識(shí)不同顏色，并輔助說(shuō)明代表不同質(zhì)量的產(chǎn)品；第二，消費(fèi)者自主甄別，消費(fèi)者查詢超市提供的該產(chǎn)品的詳細(xì)數(shù)據(jù)，根據(jù)自己的知識(shí)進(jìn)行判斷。

圖2 農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)子系統(tǒng)的UML流程圖

未到貨產(chǎn)品甄別。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢權(quán)限主要分配給提前訂貨的消費(fèi)者，查詢其定制農(nóng)產(chǎn)品的生長(zhǎng)與物流實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，以監(jiān)督農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。

5 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)。服務(wù)端應(yīng)用ZK框架+數(shù)據(jù)庫(kù)的模式進(jìn)行開發(fā)。ZK框架是一個(gè)用JAVA實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單但是功能強(qiáng)大的表現(xiàn)層框架，它包括了一個(gè)基于Ajax的事件驅(qū)動(dòng)引擎，這也是它的最大特色。在終端，除了可以通過windows訪問系統(tǒng)，同時(shí)開發(fā)了基于Android的農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理應(yīng)用。

管理系統(tǒng)包括農(nóng)場(chǎng)管理、超市管理、運(yùn)輸管理、冷庫(kù)管理、倉(cāng)儲(chǔ)管理、基礎(chǔ)設(shè)置六個(gè)模塊；用戶通過用戶名、密碼、賬戶類型的形式登錄，系統(tǒng)通過賬戶類型的設(shè)置來(lái)限制供應(yīng)鏈中不同節(jié)點(diǎn)企業(yè)的使用權(quán)限。

在接口實(shí)現(xiàn)上，管理信息系統(tǒng)與硬件設(shè)備通過數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)與硬件之間通過開發(fā)的中間件實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)讀取硬件設(shè)備采集的信息，并將指令傳遞給硬件設(shè)備。

在可甄別環(huán)節(jié)，硬件設(shè)備選擇多功能觸控一體機(jī)+RFID讀卡設(shè)備。消費(fèi)者選擇超市端上架的產(chǎn)品，可用手機(jī)掃描二維碼獲取追溯信息，信息以表格文字的形式輸出產(chǎn)地、傳感器、物流操作的信息；消費(fèi)者也可以在多功能觸控一體機(jī)上通過掃描外包裝的RFID標(biāo)簽甄別產(chǎn)品質(zhì)量。多功能觸控一體機(jī)上通過訪問管理系統(tǒng)，加載超市管理子系統(tǒng)中的終端甄別模塊界面，輸出包括傳感器信息、物流信息、圖片視頻三類信息，傳感器信息以曲線圖+質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)刻度的形式輸出傳感器采集的數(shù)據(jù)，并用不同顏色標(biāo)識(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)刻度以上、之下的曲線，最大程度地幫助消費(fèi)者更加直觀地甄別產(chǎn)品質(zhì)量。

6 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)與開發(fā)的可追溯與甄別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品在供應(yīng)鏈相關(guān)環(huán)節(jié)商流、物流與信息流的可追溯，同時(shí)在終端提供多種可視化的追溯信息，為消費(fèi)者甄別質(zhì)量提供個(gè)性化服務(wù)。未來(lái)的研究可將電子商務(wù)加入到系統(tǒng)中來(lái)，進(jìn)一步研究如何在電商平臺(tái)下構(gòu)建可追溯系統(tǒng)。

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