基于生產(chǎn)鏈視角的肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)研究

陸興華，劉培浩，張 皓

（廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院，廣州 511325）

近幾年來(lái)中國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，中國(guó)肉鴿食品產(chǎn)業(yè)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。肉鴿食品在國(guó)內(nèi)占據(jù)的比重日益增加。但近幾年來(lái)，全球有關(guān)食品安全的事件頻繁發(fā)生，食品質(zhì)量問(wèn)題不僅損害人類的身體健康［1，2］，同時(shí)還會(huì)對(duì)整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)以及政治產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響，食品安全問(wèn)題已經(jīng)引起了社會(huì)相關(guān)人士的廣泛關(guān)注。

現(xiàn)階段大部分發(fā)達(dá)國(guó)家從自身利益出發(fā)，更加注重食品安全，設(shè)定了一套具體的食品安全監(jiān)控體系。但中國(guó)部分食品生產(chǎn)者以及食品消費(fèi)者缺少一定的安全意識(shí)，造成產(chǎn)品的質(zhì)量嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。如果相關(guān)工作人員不及時(shí)采取相應(yīng)的防護(hù)措施，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量下降，同時(shí)喪失市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。肉鴿產(chǎn)品的質(zhì)量安全面臨全新的局勢(shì)，在保護(hù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的同時(shí)，如何有效控制肉鴿食品的質(zhì)量也是當(dāng)前需要解決的重要問(wèn)題之一。文獻(xiàn)［3］針對(duì)20 批次乳制品三聚氰胺的回收率進(jìn)行質(zhì)量控制分析，其設(shè)計(jì)了一種質(zhì)量控制圖，應(yīng)用圖示可準(zhǔn)確有效地控制乳制品中三聚氰胺的分析質(zhì)量，生產(chǎn)出高質(zhì)量的乳制品；文獻(xiàn)［4］為了提高有關(guān)金霉素產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行主元分析，并計(jì)算實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的負(fù)載矩陣，構(gòu)建了一種基于動(dòng)態(tài)階段劃分的多階段質(zhì)量預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)，可改善生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，有效應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

上述相關(guān)研究并沒(méi)有從生產(chǎn)鏈視角控制產(chǎn)品質(zhì)量安全，為了保證肉鴿產(chǎn)品的質(zhì)量安全，使消費(fèi)者放心食用，本研究結(jié)合現(xiàn)階段的發(fā)展需求，設(shè)計(jì)并提出基于生產(chǎn)鏈視角的肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)，通過(guò)仿真試驗(yàn)全面驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性以及實(shí)用性，通過(guò)分析肉鴿生產(chǎn)鏈的生產(chǎn)模塊，強(qiáng)調(diào)在肉鴿產(chǎn)品的生產(chǎn)和服務(wù)過(guò)程中，深入分析各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的全部風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，提升肉鴿食品生產(chǎn)的系列價(jià)值。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 模塊分析

系統(tǒng)的硬件部分在集成環(huán)境下完成設(shè)計(jì)。以下分別給出各個(gè)模塊的作用以及功能。

1.1.1 肉鴿養(yǎng)殖模塊 該模塊主要通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作人員實(shí)時(shí)記錄肉鴿的具體飼養(yǎng)過(guò)程以及相關(guān)飼養(yǎng)信息［5］。消費(fèi)者能夠利用系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的展示模塊查詢?nèi)怿濔B(yǎng)殖的具體操作過(guò)程。肉鴿養(yǎng)殖結(jié)束后，需要進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的操作，圖1為肉鴿養(yǎng)殖模塊的具體流程。

1.1.2 肉鴿屠宰模塊 該模塊主要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)完成肉鴿屠宰的過(guò)程［6］。肉鴿屠宰產(chǎn)業(yè)的角色劃分為以下2 類：①肉鴿屠宰過(guò)程中的管理員；②肉鴿屠宰過(guò)程中的信息錄入人員。其中肉鴿屠宰過(guò)程中的信息錄入人員需要實(shí)時(shí)錄入肉鴿在屠宰過(guò)程中的具體操作時(shí)間、地點(diǎn)以及消毒等相關(guān)工作。由肉鴿屠宰廠商對(duì)肉鴿進(jìn)行分割編號(hào)、分割時(shí)間、分割班組，將其對(duì)應(yīng)到各個(gè)負(fù)責(zé)人手中。

1.1.3 肉鴿銷售模塊 重點(diǎn)包含肉鴿產(chǎn)品銷售的具體日期、具體地點(diǎn)以及銷售負(fù)責(zé)人等信息。

1.1.4 宣傳窗口模塊 宣傳窗口只提供給具有管理權(quán)限的用戶進(jìn)行使用，剩余系統(tǒng)默認(rèn)的操作人員即為超級(jí)管理員。超級(jí)管理員不屬于任何公司，它主要負(fù)責(zé)相關(guān)食品的展示［7，8］、企業(yè)工作監(jiān)督等方面的工作。

1.1.5 設(shè)置模塊 設(shè)置模塊原則上也只能歸超級(jí)管理員使用，它主要具有以下幾方面功能：①創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)用戶角色；②對(duì)不同的用戶角色進(jìn)行權(quán)限分配；③在系統(tǒng)中錄入重要的數(shù)據(jù)；④積極響應(yīng)相關(guān)公司的加盟等操作。

1.1.6 宣傳公示網(wǎng)站模塊 該模塊主要包含7 個(gè)不同的子模塊：①通過(guò)消費(fèi)子模塊有效查詢消費(fèi)者關(guān)于肉鴿食品的消費(fèi)信息；②通過(guò)手機(jī)進(jìn)行二維碼掃描，獲取具體的信息追溯接口；③企業(yè)信息子模塊結(jié)合不同的機(jī)構(gòu)形成全新的企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式，同時(shí)將結(jié)合消費(fèi)者的投訴信息，對(duì)比企業(yè)服務(wù)質(zhì)量的好壞；④消費(fèi)者根據(jù)不同模塊提供的信息選取安全的食品；⑤監(jiān)管機(jī)構(gòu)子模塊也就是對(duì)應(yīng)的第三方結(jié)構(gòu)，它能實(shí)時(shí)了解不同子模塊的最新信息；⑥公共服務(wù)子模塊為不同企業(yè)提供對(duì)應(yīng)的管理需求；⑦公共參與子模塊主要負(fù)責(zé)監(jiān)督消費(fèi)者的消費(fèi)情況，同時(shí)也能將消費(fèi)者在消費(fèi)過(guò)程中遇到的難題及時(shí)反饋給相關(guān)部門。具體的操作是通過(guò)父層將監(jiān)督消費(fèi)者名稱和反映情況的關(guān)鍵字采用數(shù)據(jù)表達(dá)，并進(jìn)行排序。

1.2 基于生產(chǎn)鏈視角的肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)方法

肉鴿食品質(zhì)量控制能有效降低惡性食品安全事件發(fā)生的概率［9］，同時(shí)提升不同供應(yīng)鏈的利益。如果想要給出合理有效的風(fēng)險(xiǎn)控制策略，則需要深入分析各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的全部風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)相關(guān)的信息理論以及反饋理論，借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)獲取對(duì)應(yīng)的交叉學(xué)科。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)能通過(guò)定性以及定量的方法有效分析以及模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。明確組建模型目標(biāo)是整個(gè)模擬系統(tǒng)的基礎(chǔ)，根據(jù)6 個(gè)模塊分析，以28日齡的肉鴿飼養(yǎng)開(kāi)始，以肉鴿食品得到消費(fèi)者反饋結(jié)束，圖2 為控制模型各模塊之間的關(guān)系，各模塊具體的安全控制模型的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)見(jiàn)表1。

圖2 控制模型各模塊之間的關(guān)系

根據(jù)表1 了解肉鴿食品安全的總體風(fēng)險(xiǎn)分布，分析不同子系統(tǒng)要素之間的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)系。設(shè)定sij代表風(fēng)險(xiǎn)i所選用的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，其中，i包括生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)層和服務(wù)風(fēng)險(xiǎn)層的各項(xiàng)指標(biāo)。在上述分析的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析肉鴿食品質(zhì)量控制的主要環(huán)節(jié)，能得到不同子系統(tǒng)之間的因果關(guān)系，為后續(xù)的操作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體如圖3 所示。

表1 肉鴿食品安全控制模型的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

圖3 肉鴿食品質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)因素的因果關(guān)系

根據(jù)生產(chǎn)鏈要求，結(jié)合ISM 技術(shù)獲取各個(gè)子系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)以及反饋關(guān)系，則有式（1）。

在上述分析的基礎(chǔ)上，組建含有風(fēng)險(xiǎn)控制成本、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率等目標(biāo)的肉鴿食品質(zhì)量控制模型，其中目標(biāo)函數(shù)見(jiàn)式（2）。

式中，S表示肉鴿飼養(yǎng)日齡；C表示消費(fèi)者可反饋程度；Pij表示肉鴿食品屠宰模塊權(quán)限實(shí)施頻率。

為確定風(fēng)險(xiǎn)控制成本的范圍，將風(fēng)險(xiǎn)成本劃分成多個(gè)不同的范圍。為了選取合理有效的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，需要將上述問(wèn)題轉(zhuǎn)換為背包問(wèn)題，則能獲取式（3）。

式中，Si表示風(fēng)險(xiǎn)可控制范圍，其中約束條件為式（4）。

選用遺傳算法對(duì)不同階段的背包問(wèn)題進(jìn)行求解，獲取對(duì)應(yīng)階段的肉鴿食品質(zhì)量控制最優(yōu)方案以及危險(xiǎn)發(fā)生率x降低的最大值［10］，具體的計(jì)算見(jiàn)式（5）、式（6）。

式中，αij表示實(shí)際風(fēng)控形式閾值。

分別對(duì)不同階段進(jìn)行同樣的處理，獲取有關(guān)控制成本以及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率的解集，以此選擇對(duì)應(yīng)的控制方案，具體的計(jì)算見(jiàn)式（7）。

根據(jù)肉鴿食品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)的控制模型，獲取肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)內(nèi)的最佳控制方案，可減少控制生產(chǎn)成本，同時(shí)選取最優(yōu)的肉鴿食品質(zhì)量控制方案，促使整個(gè)操作過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，有效控制肉鴿食品質(zhì)量。

2 仿真試驗(yàn)

作為中國(guó)第四家禽的肉鴿，其飼養(yǎng)過(guò)程精細(xì)程度越來(lái)越高，為驗(yàn)證基于生產(chǎn)鏈視角的肉鴿食品質(zhì)量控制模型的控制程度，設(shè)定以成本控制、飼料選取規(guī)格、肉鴿食品質(zhì)量為指標(biāo)的3 次試驗(yàn)。

2.1 生產(chǎn)鏈全過(guò)程的成本控制

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)基于生產(chǎn)鏈視角的肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)的綜合有效性，在試驗(yàn)環(huán)境為Windows XP，AMDAthlon（tm）64×2Dual Core Processor3800+2.0 GHz，1 GB RAM 的情況下測(cè)試肉鴿生產(chǎn)量總成本。圖4 給出3 種不同控制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)降低率對(duì)比結(jié)果，測(cè)試不同生產(chǎn)規(guī)模樣本下生產(chǎn)鏈內(nèi)部的成本風(fēng)險(xiǎn)率。由圖4 可知，本研究所設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)降低率明顯高于其他2 種控制系統(tǒng)，說(shuō)明應(yīng)用該模型的控制系統(tǒng)具有較好的風(fēng)險(xiǎn)降低率，可有效降低生產(chǎn)鏈各個(gè)階段的成本風(fēng)險(xiǎn)，成本風(fēng)險(xiǎn)越低，肉鴿食品生產(chǎn)質(zhì)量越高。

2.2 飼料選取規(guī)格

測(cè)定在肉鴿飼養(yǎng)過(guò)程中飼料選取規(guī)格是否滿足肉鴿生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)需求，以種鴿“平衡飼料+原糧”的喂養(yǎng)為標(biāo)準(zhǔn)（表2）。與文獻(xiàn)方法對(duì)比測(cè)試，得出喂養(yǎng)階段的飼料選取擬合程度，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，本研究方法選取的飼料代謝吸收能力較強(qiáng)，高于其他2種方法，說(shuō)明該模型對(duì)飼料的選取控制能力較強(qiáng)，可在生產(chǎn)鏈的初始階段即達(dá)到較高的肉鴿產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 肉鴿食品質(zhì)量

應(yīng)用本研究方法和文獻(xiàn)方法對(duì)同一生產(chǎn)批次的上海崇明食品企業(yè)的肉鴿食品進(jìn)行檢測(cè)。將肉鴿剪碎后，選取同等質(zhì)量的肉量，采用色彩色差儀和膨脹儀對(duì)食品中的水分、蛋白質(zhì)和脂肪進(jìn)行測(cè)試，以《食品中水分的測(cè)定》進(jìn)行水分測(cè)定，參照《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》測(cè)定蛋白質(zhì)，以《肉及肉制品中脂肪含量測(cè)定》測(cè)定脂肪（圖6）。由圖6 可知，本研究方法的蛋白質(zhì)測(cè)定結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)［3］和文獻(xiàn)［4］的測(cè)定結(jié)果，同時(shí)，水分和脂肪的含量也高于其他2 種方法，并接近標(biāo)準(zhǔn)值，說(shuō)明應(yīng)用該模型的質(zhì)量控制系統(tǒng)在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中可有效控制肉鴿食品中的蛋白質(zhì)、脂肪、水分含量，使其符合標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 3 種不同控制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)降低率對(duì)比結(jié)果

表2 飼料選取的標(biāo)準(zhǔn)值

圖5 肉鴿飼料選取擬合程度對(duì)比結(jié)果

圖6 肉鴿食品質(zhì)量對(duì)比檢測(cè)結(jié)果

3 小結(jié)

針對(duì)傳統(tǒng)的肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)存在控制成本較高、控制效果較差等問(wèn)題，本研究設(shè)計(jì)并提出基于生產(chǎn)鏈視角的肉鴿食品質(zhì)量控制系統(tǒng)。通過(guò)仿真試驗(yàn)表明，所設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)能有效減少控制成本的同時(shí)，獲取較為理想的控制效果，可提高肉鴿食品質(zhì)量，但是本研究方法受到檢測(cè)過(guò)程繁雜性的影響，沒(méi)有突出肉鴿食品銷售過(guò)程中的渠道質(zhì)量控制，未來(lái)會(huì)在這方面加大研究力度。