基于大數(shù)據(jù)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的食品追溯體系

陳佳麗，彭 甜

（貴州財(cái)經(jīng)大學(xué) 工商管理學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550022）

1 引言

食品安全關(guān)系國(guó)民大計(jì)，一旦發(fā)生問(wèn)題危害巨大。歐盟成員國(guó)建立起牛肉等畜產(chǎn)品的可追溯系統(tǒng)，并且因“瘋牛病”而研發(fā)出食品追溯平臺(tái)后，這一系統(tǒng)被推廣到所有的歐美國(guó)家中，特別是蔬菜、家禽、魚(yú)蝦等農(nóng)產(chǎn)品中[1]。2015至2016年期間歐洲發(fā)生的蔬菜病菌感染事件中，應(yīng)用食品追溯平臺(tái)追蹤核查，致病源快速被揪出[2]。國(guó)內(nèi)食品追溯系統(tǒng)始于2002年，農(nóng)業(yè)部頒布了《動(dòng)物免疫標(biāo)志管理辦法》，開(kāi)始推行動(dòng)物免疫管理制度[3]，新修訂的《食品安全法》第四十二條規(guī)定表明國(guó)家必須要建立食品安全追溯制度[4]，大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息采集、記錄、標(biāo)識(shí)、傳遞中的使用。2017年十部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了文件《關(guān)于開(kāi)展重要產(chǎn)品追溯標(biāo)準(zhǔn)化工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出要重視重要產(chǎn)品追溯標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題[5]。大數(shù)據(jù)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用對(duì)食品追溯有著重要意義，希望通過(guò)大數(shù)據(jù)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的結(jié)合能夠設(shè)計(jì)出穩(wěn)定、真實(shí)、不可篡改的食品追溯平臺(tái)。

2 相關(guān)理論研究

2.1 文獻(xiàn)綜述

食品追溯和追溯的內(nèi)涵，國(guó)內(nèi)外目前還未有統(tǒng)一的定義，引用較多的是兩大國(guó)際知名組織關(guān)于追溯的闡述。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）將追溯定義為：“輔助組織或機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其既定目標(biāo)的技術(shù)工具，并能滿(mǎn)足獲知某產(chǎn)品或其組成部分的歷史信息或位置的需求”。國(guó)際食品法典委員會(huì)（CAC）認(rèn)為食品追溯能夠在食品生產(chǎn)、加工、流通過(guò)程中任何特定階段實(shí)現(xiàn)追溯[6]。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了一定程度的研究，Reno Varghese George 等使用塊狀鏈和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)符來(lái)實(shí)現(xiàn)更可靠的食品可追溯性[7]；Techane Bosona等認(rèn)為關(guān)于可追溯性的未來(lái)研究應(yīng)該集中在可追溯性活動(dòng)與食品物流活動(dòng)的集成、追溯系統(tǒng)和食品生產(chǎn)單位之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)采集和信息交換的標(biāo)準(zhǔn)化等問(wèn)題上[8]；Freddy Moises Brofman Epelbaum 等通過(guò)對(duì)英國(guó)食品公司的在線調(diào)查數(shù)據(jù)分析出采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新食品追溯系統(tǒng)的企業(yè)可以獲得可持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[9]；吳冬艷等設(shè)計(jì)了基于RFID 和EPC 的冷鏈追溯系統(tǒng)[10]；曾小青等提出在食品追溯系統(tǒng)中引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)[11]；李兆健等分析了食品追溯平臺(tái)的多主體協(xié)同作用[12]；王勇研究了大數(shù)據(jù)在我國(guó)食品藥品監(jiān)督的公共服務(wù)、執(zhí)法體系、追溯體系、抽檢體系中的監(jiān)管作用[13]。

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在食品追溯中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)是基于云計(jì)算、分布式計(jì)算的數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用模式，可以通過(guò)數(shù)據(jù)的整合共享應(yīng)用合理的數(shù)學(xué)算法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)或分析。在食品追溯中，大數(shù)據(jù)的成功應(yīng)用需要和自動(dòng)識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)數(shù)據(jù)捕捉、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)知識(shí)展現(xiàn)五個(gè)主要環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。與小數(shù)據(jù)時(shí)代的思想相比，大數(shù)據(jù)分析角度更全面，數(shù)據(jù)的混雜性程度更高，分析更加客觀準(zhǔn)確。

在食品追溯平臺(tái)的建設(shè)和運(yùn)行中引入大數(shù)據(jù)，可以使得該平臺(tái)的使用更加的智能、柔性、可靠。具體作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，企業(yè)開(kāi)放數(shù)據(jù)，通過(guò)食品監(jiān)督部門(mén)的政府抽樣數(shù)據(jù)與云端的食品生產(chǎn)企業(yè)自檢報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將企業(yè)的食品質(zhì)量和信用狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)，提高監(jiān)管效率。第二，大數(shù)據(jù)通過(guò)云計(jì)算對(duì)政府職能監(jiān)督部門(mén)的資源進(jìn)行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、優(yōu)化配置，建立更好的綜合解決方案，提高信息的利用效率，降低成本，減少對(duì)外部資源的依賴(lài)。第三，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和分析，形成良好的閉環(huán)數(shù)據(jù)循環(huán)，提供給消費(fèi)者食品安全信息，同時(shí)也為企業(yè)與消費(fèi)者建立了溝通平臺(tái)。

2.3 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在食品追溯中的應(yīng)用

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是信息數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)讀、自動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)的重要方法和手段，包括條碼技術(shù)、射頻技術(shù)、生物識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別及磁卡等以計(jì)算機(jī)、光、機(jī)、電、通訊技術(shù)為一體的高新科學(xué)技術(shù)。采用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)記錄食品各環(huán)節(jié)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)，涵蓋種植、育種、加工、包裝、物流和銷(xiāo)售等操作過(guò)程，有效采集追溯數(shù)據(jù)，將各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)留存系統(tǒng)，以便后續(xù)追溯。目前，食品追溯中常用的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是條碼（Bar Code，BC）和RFID技術(shù)。

3 食品追溯體系設(shè)計(jì)

3.1 食品追溯流程

食品安全追溯根據(jù)方向不同，可分為向“前一步”追溯、企業(yè)內(nèi)部追溯、向“后一步”追溯三個(gè)層面[14]。向“前一步”追溯是指下游到上游的溯源過(guò)程，出現(xiàn)時(shí)食品安全問(wèn)題，可以向上查找定位問(wèn)題源并及時(shí)處理。向“后一步”追溯是指從上游到下游追蹤，發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，通過(guò)追蹤了解食品流通過(guò)程，及時(shí)將不合格食品召回。根據(jù)追蹤信息銜接原理，可以將食品追溯分為以下幾個(gè)單元：種植（養(yǎng)殖）單元、生產(chǎn)加工單元、分銷(xiāo)單元、物流單元、消費(fèi)單元、監(jiān)管單元。各追溯單元采用條碼、RFID 技術(shù)獲取并記錄基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)上傳至企業(yè)管理信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)中心。在零售門(mén)店，消費(fèi)者通過(guò)查詢(xún)條碼或RFID 標(biāo)簽獲取食品從種植戶(hù)到生產(chǎn)廠商再到零售門(mén)店各流通節(jié)點(diǎn)記錄的相關(guān)信息。同時(shí)，食品監(jiān)管組織如食品監(jiān)督局、工商、打假辦、防偽辦等部門(mén)通過(guò)專(zhuān)用終端隨機(jī)抽檢相關(guān)數(shù)據(jù)是否完整或被篡改。如圖1所示。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

追溯平臺(tái)是由各種數(shù)據(jù)、傳感器、條形碼標(biāo)簽、RFID 標(biāo)簽、信息管理系統(tǒng)等要素組成，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)應(yīng)用、客戶(hù)服務(wù)四個(gè)層次。它通過(guò)對(duì)應(yīng)唯一的產(chǎn)品編碼，用RFID標(biāo)簽或條碼標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)記，利用部署在關(guān)鍵環(huán)節(jié)的閱讀器或其他監(jiān)控設(shè)備采集數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡髽I(yè)管理信息系統(tǒng)。食品供應(yīng)鏈內(nèi)部各企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和追溯平臺(tái)建立數(shù)據(jù)接口，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入追溯系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)通過(guò)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析、關(guān)聯(lián)、挖掘等處理技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、整合。采用B/S 服務(wù)器構(gòu)建追溯平臺(tái)，使用戶(hù)可以通過(guò)PC 瀏覽器客戶(hù)端、平板電腦/手機(jī)客戶(hù)端、專(zhuān)用定制客戶(hù)端查詢(xún)，向企業(yè)提供指導(dǎo)生產(chǎn)的信息，向消費(fèi)者和監(jiān)管部門(mén)提供食品配料、生產(chǎn)加工和流通過(guò)程的信息，如圖2所示。

圖1 食品追溯流程

圖2 追溯平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

3.3 系統(tǒng)功能

通過(guò)對(duì)追溯流程和系統(tǒng)架構(gòu)的分析，可以將追溯平臺(tái)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)信息管理、企業(yè)追溯、政府監(jiān)督、公眾服務(wù)和平臺(tái)銜接幾個(gè)功能模塊，如圖3所示。企業(yè)、消費(fèi)者和監(jiān)管部門(mén)通過(guò)大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸、查詢(xún)、儲(chǔ)存等功能。

4 食品追溯實(shí)現(xiàn)保障

4.1 完善食品追溯監(jiān)督體制

完善的食品追溯體系需要做到以下四點(diǎn)：（1）建立食品追溯法規(guī)體系，制定食品追溯標(biāo)準(zhǔn)，形成食品追溯法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)；（2）建立和完善食品追溯監(jiān)督管理體系，形成政府監(jiān)管、行業(yè)協(xié)會(huì)監(jiān)管、企業(yè)自身監(jiān)管相結(jié)合的局面；（3）建立食品追溯培訓(xùn)、教育體系，通過(guò)宣傳食品追溯常識(shí)和開(kāi)展食品追溯相關(guān)教育培訓(xùn)工作，樹(shù)立企業(yè)和消費(fèi)者的食品追溯意識(shí)；（4）建立企業(yè)獎(jiǎng)懲措施，出臺(tái)相應(yīng)政策規(guī)范企業(yè)追溯機(jī)制，激勵(lì)在食品追溯中做出表率和創(chuàng)新的企業(yè)，違規(guī)企業(yè)大力懲治。

4.2 推動(dòng)食品供應(yīng)鏈企業(yè)形成區(qū)塊鏈聯(lián)盟

食品追溯體系的運(yùn)行除了宏觀體制的監(jiān)督，更重要的是食品供應(yīng)鏈企業(yè)間的配合。供應(yīng)鏈內(nèi)部企業(yè)是上下游銜接的利益共同體，協(xié)議達(dá)成一致追溯系統(tǒng)才能形成完整的追溯鏈。食品信息溯源需要食品鏈上各企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)開(kāi)放，建立數(shù)據(jù)共享機(jī)制，賦予供應(yīng)鏈企業(yè)、監(jiān)督部門(mén)、消費(fèi)者相應(yīng)的查詢(xún)權(quán)限。同時(shí)，繼續(xù)發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，將海量的不確定數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)溯源，在食品溯源數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)上引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建區(qū)塊鏈聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)數(shù)據(jù)的開(kāi)放以及數(shù)據(jù)的不可篡改。

圖3 食品追溯平臺(tái)界面

4.3 構(gòu)建食品追溯評(píng)價(jià)體系

追溯系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后需要進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過(guò)程中可以查找系統(tǒng)缺陷，對(duì)追溯系統(tǒng)的完善有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。針對(duì)食品追溯系統(tǒng)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院構(gòu)建了定性和定量相結(jié)合的“TRACE”評(píng)價(jià)模型，見(jiàn)表1。

表1 “TRACE”評(píng)價(jià)模型

5 結(jié)論

當(dāng)前，全面數(shù)字化蓄勢(shì)待發(fā)，數(shù)據(jù)作為一種生產(chǎn)要素在大數(shù)據(jù)時(shí)代占據(jù)非常重要的位置。隨著國(guó)家對(duì)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的扶持，大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)會(huì)更加完善，必然會(huì)帶來(lái)食品安全追溯體系性能的提升。在大數(shù)據(jù)的智能監(jiān)控下，食品供應(yīng)鏈上的企業(yè)難以篡改數(shù)據(jù)，保障了數(shù)據(jù)的真實(shí)性。將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與食品追溯體系相結(jié)合，真正做到信息的公開(kāi)透明、全面真實(shí)，嚴(yán)格把控食品追溯體系的各個(gè)步驟，讓食品追溯體系的價(jià)值得以真正地實(shí)現(xiàn)。