互聯(lián)網技術的食品安全追溯系統(tǒng)設計

合肥市市場監(jiān)管綜合行政執(zhí)法支隊 張 雷

為確保食品安全，完善食品安全追溯體系，提高食品安全的預警、監(jiān)管、召回等各個環(huán)節(jié)的效率與質量，從系統(tǒng)分析的角度出發(fā)，以需求分析、系統(tǒng)設計、軟件設計、安全性和保密性設計這幾個方面為基礎，對基于互聯(lián)網技術的食品安全追溯系統(tǒng)進行全面分析，并提出了具體的實現(xiàn)辦法。所構建的基于互聯(lián)網技術的食品安全追溯系統(tǒng)能夠有效地改善食品安全各個環(huán)節(jié)的效率與質量，進而為確保食品安全提供有效支持。通過該系統(tǒng)可以解決當前食品安全追溯系統(tǒng)存在的問題。

“互聯(lián)網+”、物聯(lián)網、大數據等信息化工具對傳統(tǒng)行業(yè)流程的再造和改進，能有效促進行業(yè)進化，優(yōu)化業(yè)務能力，提高生產效率，解決在信息化1.0時代，難以實現(xiàn)的物與物的信息傳遞、人與物之間的大規(guī)模數據信息的篩查、分類，人與人之間的信息共享。同時，因為數據規(guī)模的膨脹、信息處理效率和傳輸速率的提高，低延時、高并發(fā)的業(yè)務處理需求的增加，使原有開發(fā)體系下建立的信息化系統(tǒng)很難適應新一代產業(yè)數據處理的需要。

基于此，本文將對現(xiàn)階段食品追溯體系建設中存在的問題做一些簡要的梳理，并從系統(tǒng)分析和架構層面提出相應的解決思路。

1 食品追溯體系建設的現(xiàn)狀

作為市場主體，食品生產企業(yè)是食品安全第一責任人，同時，種植養(yǎng)殖、運輸、貯存、銷售、餐飲等各個環(huán)節(jié)，都會對食品質量、食品安全產生影響。在以往粗放的管理體系里，食品安全問題的發(fā)現(xiàn)、治理、消費者保護往往嚴重滯后，責任難以厘清。2015年起國務院辦公廳和相關監(jiān)管部門明確要求建立質量安全追溯體系，通過多種方式記錄食品生產、運輸、銷售等環(huán)節(jié)有關信息，力求做到發(fā)生食品安全問題時產品可召回、原因可查清、責任可追究。

但因為體系建設的難度大、各參與方的目標不統(tǒng)一，目前，我國食品生產環(huán)節(jié)里，能基本完成追溯體系建設工作的只有乳制品、白酒、植物油等少數行業(yè)，在這些行業(yè)里，大多數的生產企業(yè)也是使用書面形式來記錄和保存產品相關信息。毫無疑問，這種方式追溯效率低，正確性不高，如果發(fā)生安全責任追究時，更會可能有不法企業(yè)涂改和故意丟棄相關追溯資料。同時，部分行業(yè)和企業(yè)的追溯體系，也是十分片面和不完整的。

2 當前體系存在的問題

2.1 系統(tǒng)研發(fā)未形成合力

各地各部門研發(fā)的食品安全追溯系統(tǒng)在龐大的食品生產、流通、消費環(huán)境里，只能形成區(qū)域型、階段性的追溯力量，而食品的加工生產卻是地域流通性大、時間跨度長、時效性強、種類繁多、流向復雜的網狀結構，獨立開發(fā)的追溯系統(tǒng)形成的數據孤島，在龐大的食品種植養(yǎng)殖、生產加工、流通存儲消費的大系統(tǒng)里，只能被封閉在末端局部封閉的枝葉環(huán)境里，發(fā)揮不了全程全面監(jiān)管追溯的作用。無法從根部出發(fā)，在全局系統(tǒng)里循環(huán)，把握整體安全狀況。

2.2 追溯體系標準化工作難度大

食品安全追溯體系的建設，首先需要將各環(huán)節(jié)數據統(tǒng)一為標準化數據。而食品生產流通涉及原材料存儲、加工生產、包裝儲運、銷售流通等諸多環(huán)節(jié)，把這些原本零散、沒有統(tǒng)一規(guī)范的原始數據重新統(tǒng)一，其難度可想而知。

2.3 數據采集環(huán)境復雜、實現(xiàn)難度不平衡

大型食品生產企業(yè)、連鎖銷售企業(yè)等有充足的資金和人才隊伍建設，可以建設專業(yè)的檢測實驗、數據記錄機構，配備相應的檢驗隊伍和數據分析團隊，而大量分散的農戶、養(yǎng)殖戶，小規(guī)模的食品加工廠等，很難有相應實力和動力把大量生產、流通數據接入系統(tǒng)，無疑會對系統(tǒng)的建設和應用帶來盲區(qū)，監(jiān)管部門、消費者也難以獲得完整、準確的追溯信息。

2.4 用戶體系建設的動力不足

食品安全追溯體系的建設，無疑需要各類相關企業(yè)的緊密協(xié)作，對企業(yè)投入保障食品安全的成本、精力都有新的要求，和企業(yè)追求擴張、發(fā)展的短期目標必然帶來一定沖突，同時，納入食品安全追溯體系，對企業(yè)意味著需要公開更多的數據和產品特征，其真實性以及消費者對于數據的信任度都對系統(tǒng)健康發(fā)展有直接影響。

3 用系統(tǒng)建設的思路解決發(fā)展中的問題

3.1 需求分析

這里，我們談到的需求，不僅包括功能需求，如針對食品原材料、輔料、加工過程、檢驗過程、半成品、成品的狀態(tài)、流向、組合等的掃描、記錄、追蹤，也包含系統(tǒng)的非功能需求，如系統(tǒng)的可靠性、性能、響應時間、容錯性、擴展性等，另外還包括一些設計約束，如數據庫的版權要求、運行環(huán)境的多樣性需求等。

3.2 系統(tǒng)設計

3.2.1 數據庫的選型和設計

與普通的系統(tǒng)相比，如此龐大的食品安全追溯系統(tǒng)的數據結構確定、數據庫的選型和設計，是決定整個系統(tǒng)成敗的重中之重。

按照數據組織的視角看，筆者認為食品安全追溯系統(tǒng)中，采用關系數據庫，增加對面向對象數據的支持和文檔數據庫的輔助，是比較合適的。其原因在于：

（1）數據結構化，冗余度低。

（2）較高的系統(tǒng)與數據的獨立性，便于擴充。

文檔數據庫的加入，是考慮到應用中，有大量的非結構化數據（如生產場所的照片、檢測過程的錄像等）的存儲和管理。而隨著系統(tǒng)需求的不斷提升，參與方對這些數據的處理要求也會從簡單的存儲、查看升級為識別、檢索和加工。使用者要高效地存儲、傳播、分配和管理這些數據，文檔數據庫是必不可少的一個組成部分。

3.2.2 系統(tǒng)環(huán)境的集成和設計

我們認為，采用多層結構是一個合適的解決方案。

多層結構是C/S結構的擴展，典型的結構是將存儲數據的數據庫服務器作為數據層、追溯規(guī)則的實現(xiàn)作為邏輯層、管理用戶輸入輸出的作為視圖層，這是簡化的三層結構，而該系統(tǒng)的復雜性決定其需要再增加中間層構成多層結構。實現(xiàn)該多層結構需要采用實現(xiàn)不同層次間通信的專用軟件——中間件（或稱為管件），中間件用于實現(xiàn)遠程調用、對象請求調度等功能。隨著層級的增加，不可避免的，系統(tǒng)如何合理分層、如何處理分布帶來的同步等問題也同樣考驗設計者、開發(fā)者。

3.3 軟件設計

設計過程中，我們應當注意和遵循的原則主要有以下幾點：

（1）模塊的獨立性。盡量設計信息內聚informational cohension至功能內聚functional cohension的高內聚模塊，模塊間的耦合度主要依靠數據耦合data coupling至非直接耦合nondirective coupling等低內聚方式。

（2）根據系統(tǒng)分析的方案選擇采用結構化設計或面向對象設計。設計過程中，充分發(fā)揮UML（unified modeling language）統(tǒng)一建模語言的特點，把現(xiàn)實流程中的類別和繼承關系，高效地映射到系統(tǒng)中，并能隨現(xiàn)實變化，及時變更數據內容，盡可能少地修改數據結構和系統(tǒng)中類和對象的映射關系。

3.4 系統(tǒng)的安全性和保密性設計

不僅要實現(xiàn)最基礎的機密性confidentiality、完整性integrity、可用性availability，也要實現(xiàn)更高等級的真實性authenticity、不可否認性non-reputation和可存活性survivability。如機密性和完整性可以確保追溯信息的準確、不被篡改，不可否認性可以追溯到生產企業(yè)在上傳相關內容時的真實身份，以排除惡意數據的干擾和確定相關主體的法律責任。

在硬件層面，我們可以采用成熟的防火墻、入侵檢測設備等進行防護，軟件層面，訪問控制技術是實現(xiàn)系統(tǒng)安全的有效手段。

4 意義與結論

4.1 建立食品安全網絡追溯體系的積極意義

為實現(xiàn)“從農田到餐桌”式的食品安全全面覆蓋的美好前景，建立一個基于互聯(lián)網技術、大數據平臺支撐的食品安全網絡追溯體系是意義重大的實現(xiàn)途徑。種植養(yǎng)殖、生產加工、倉儲運輸、零售餐飲等環(huán)節(jié)數據可以集中在一個開放的平臺，消費者、生產者、銷售者、監(jiān)管者、政府決策部門等都可以依托該平臺，提供或共享平臺中食品安全信息，從而實現(xiàn)食品安全社會共治。

4.2 結論

網絡追溯是中國食品質量安全追溯體系建設未來發(fā)展方向，而建設一個全面、安全、高效的網絡追溯平臺，是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要政府、相關職能部門、農副產品的生產銷售、食品生產企業(yè)、運輸銷售企業(yè)、餐飲企業(yè)、高?？蒲性核?、有相關開發(fā)經驗的互聯(lián)網企業(yè)等各相關部門的深度參與，需要建立一支涵蓋信息化研發(fā)和食品監(jiān)管、生產、研究等的開發(fā)隊伍，從搭建全產業(yè)鏈、全覆蓋的網絡系統(tǒng)平臺入手，提供合理接口，引導食品生產、運輸、銷售、餐飲等各參與方接入平臺。通過構建基于大數據、云平臺、互聯(lián)網技術的系統(tǒng)，形成完備有效的追溯體系，將追溯鏈條的廣度、深度向原料供應、消費餐飲的終端環(huán)節(jié)延伸，實現(xiàn)從農田到餐桌全產業(yè)鏈可追溯，達成來源可查、去向可追、責任可究的目標。