綠色食品管理信息化探討與實(shí)踐

楊 琳 豐東升 張維誼 王靜芝 孫磊玲

（1.上海市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全中心，上海 200335；2.一澤信息科技（上海）有限公司，上海 200335）

綠色食品發(fā)展高度契合我國(guó)新時(shí)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、質(zhì)量興農(nóng)、品牌強(qiáng)農(nóng)等戰(zhàn)略部署和要求[1]。近年來(lái)，上海市統(tǒng)籌部署綠色食品工作，持續(xù)加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，截至2020年底，上海市有效期內(nèi)綠色食品企業(yè)883家，產(chǎn)品1 587個(gè)，產(chǎn)量124.56萬(wàn)t。比2019年增加企業(yè)215家、產(chǎn)品423個(gè)，新增產(chǎn)量17.11萬(wàn)t，綠色食品數(shù)量達(dá)歷史新高[2]。

面對(duì)迅速發(fā)展的綠色食品業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，綠色食品管理面臨新的挑戰(zhàn)。在以往傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式的管理模式下，申報(bào)材料多、審核周期長(zhǎng)，如何整合綠色食品“從土地到餐桌”全過程海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“線上電子資源+線下申報(bào)檔案”規(guī)范化存儲(chǔ)，提高資源供給效率；如何從海量數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，挖掘、提煉最新統(tǒng)計(jì)信息，宏觀把握綠色食品發(fā)展動(dòng)態(tài)，“互聯(lián)網(wǎng)+”思維和大數(shù)據(jù)技術(shù)成為必不可少的新工具和新方法。為此，本文對(duì)常見的信息化架構(gòu)進(jìn)行探討，并以上海為例，介紹該市基于微服務(wù)架構(gòu)搭建綠色食品管理信息化平臺(tái)的實(shí)踐效果。

一、綠色食品管理信息化架構(gòu)的探索與選擇

（一）國(guó)內(nèi)常見農(nóng)業(yè)系統(tǒng)信息化架構(gòu)分析隨著我國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的迅速發(fā)展及全國(guó)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的快速建立，各地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理信息化、智能化發(fā)展迅速，不同生產(chǎn)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)思路、搭建方式不同，從傳統(tǒng)的單體架構(gòu)到目前較為流行的微服務(wù)架構(gòu)均有應(yīng)用。

1.單體架構(gòu)應(yīng)用。單體架構(gòu)應(yīng)用的目標(biāo)是支撐完成獨(dú)立的業(yè)務(wù)事項(xiàng)[3]，其設(shè)計(jì)和開發(fā)以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流和工作流程的電子化為主，類似OA辦公軟件。該架構(gòu)適用于簡(jiǎn)單的業(yè)務(wù)流程，優(yōu)點(diǎn)是易于開發(fā)、測(cè)試、部署，但由于單體架構(gòu)所有代碼都在一個(gè)項(xiàng)目里，對(duì)于任何小改動(dòng)都要重新構(gòu)建和部署，可擴(kuò)展性和可靠性略差，后期維護(hù)、擴(kuò)展難度大[4]。

現(xiàn)有的“三品一標(biāo)”管理系統(tǒng)多采用單體架構(gòu)設(shè)計(jì)和開發(fā)[5]，包含地方受理、審核、專家評(píng)審及頒證等業(yè)務(wù)流程，提高了辦事效率和管理水平，擴(kuò)寬了國(guó)家與各省市之間的信息傳遞渠道。但也存在一些問題，主要表現(xiàn)為：一是系統(tǒng)采用的技術(shù)手段落后，可維護(hù)性、靈活性、擴(kuò)展性不能滿足系統(tǒng)改造的要求；二是相關(guān)數(shù)據(jù)僅以表單式展示為主，不利于數(shù)據(jù)挖掘和分析；三是僅限于內(nèi)部使用，與外部數(shù)據(jù)沒有對(duì)接，不利于數(shù)據(jù)共享和交互[6]。

2.微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用。微服務(wù)架構(gòu)的目標(biāo)是站在項(xiàng)目角度快速構(gòu)建并應(yīng)用系統(tǒng)，核心是將業(yè)務(wù)系統(tǒng)徹底組件化、模塊化和服務(wù)化，解決系統(tǒng)重復(fù)開發(fā)、共享等問題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目快速迭代、持續(xù)交互。微服務(wù)架構(gòu)可以讓復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能通過模塊化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，每個(gè)服務(wù)都可以單獨(dú)增減，獨(dú)立部署，可以高性能地收集、治理和規(guī)范各個(gè)數(shù)據(jù)源，在系統(tǒng)開發(fā)、使用和維護(hù)方面非常方便[7～8]。

目前微服務(wù)架構(gòu)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用非常廣泛。趙善龍和孫婉婷[9]認(rèn)為采用基于虛擬容器的微服務(wù)架構(gòu)來(lái)構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”平臺(tái)，能將軟件從硬件中分離出來(lái)，既增加了系統(tǒng)維護(hù)性、擴(kuò)展性，易于部署管理，又使得技術(shù)路線可以靈活應(yīng)用。王小寧等[10]圍繞省、市、縣三級(jí)植保體系，采用Spring Cloud框架搭建，設(shè)計(jì)開發(fā)省級(jí)農(nóng)作物病蟲數(shù)據(jù)上報(bào)系統(tǒng)，對(duì)各類病蟲發(fā)生數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化管理，實(shí)現(xiàn)突發(fā)性、流行性病蟲害的預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)擴(kuò)展。鄧波等[11]采用基于Spring Boot微服務(wù)架構(gòu)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)產(chǎn)品從抽樣信息登記到報(bào)告出具的智能化、流程化、溯源化管理，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信息的可追溯和數(shù)據(jù)的深度挖掘。

有學(xué)者從理論研究角度出發(fā)，認(rèn)為盡管微服務(wù)架構(gòu)有很多優(yōu)勢(shì)，結(jié)合“三品一標(biāo)”管理系統(tǒng)自身特點(diǎn)，需要確定多個(gè)服務(wù)之間的正確邊界，解決技術(shù)上分布式系統(tǒng)帶來(lái)的數(shù)據(jù)一致性、性能監(jiān)控、服務(wù)間通信機(jī)制等問題，所應(yīng)對(duì)的挑戰(zhàn)較大，并不建議采用微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。但綠色食品倡導(dǎo)“從土地到餐桌”全過程控制理念，涉及環(huán)節(jié)多、業(yè)務(wù)規(guī)模增長(zhǎng)快、管理要求不斷升級(jí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要考慮不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)體量、不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)需求，更需要靈活性好、擴(kuò)展性強(qiáng)、管理性優(yōu)的架構(gòu)模式。

（二）上海綠色食品管理信息化架構(gòu)選擇為推進(jìn)綠色食品管理向精細(xì)化、縱深化發(fā)展，達(dá)到綠色食品全過程數(shù)據(jù)資源的靈活與高效管理，上海市開展微服務(wù)架構(gòu)在綠色食品管理信息化方面的應(yīng)用研究，采用微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)“上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”。

1.采用微服務(wù)架構(gòu)的原因?！吧虾＞G色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”作為對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)管理、對(duì)外提供信息發(fā)布的統(tǒng)一窗口，系統(tǒng)構(gòu)建有3方面要求：一是要滿足快速開發(fā)、不斷迭代的要求，以應(yīng)對(duì)綠色食品產(chǎn)品規(guī)模不斷擴(kuò)大、產(chǎn)品種類不斷豐富、業(yè)務(wù)管理更加精細(xì)的新形勢(shì)。二是采用模塊化、結(jié)構(gòu)化管理，以便于抓取并提煉過程數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)管預(yù)測(cè)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)綠色食品管理數(shù)據(jù)融匯分析和智能決策。三是要易維護(hù)、可擴(kuò)展，能夠靈活對(duì)接外部系統(tǒng)，整合相關(guān)數(shù)據(jù)資源，為管理部門、生產(chǎn)部門、市民提供“一站式”精準(zhǔn)信息服務(wù)。因此，為滿足系統(tǒng)構(gòu)建和業(yè)務(wù)管理的要求，采用基于微服務(wù)架構(gòu)搭建的“上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”，能夠使綠色食品管理更加高效、業(yè)務(wù)流程更加規(guī)范、服務(wù)功能更加便捷、分析決策更加智能、信息應(yīng)用更加便捷。

2.平臺(tái)基本框架和功能。“上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”通過Spring Cloud微服務(wù)架構(gòu)、基于Hive的大數(shù)據(jù)技術(shù)、流程化GIS管理技術(shù)、基于SCRUM的項(xiàng)目管理體系4項(xiàng)管理技術(shù)，建立高可用、高并發(fā)、可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的技術(shù)平臺(tái)；采用敏捷開發(fā)模式，以檢查員、監(jiān)管員、內(nèi)檢員等不同用戶為核心，從需求出發(fā)，以小步快跑迭代更新的模式，保證系統(tǒng)的適用性、穩(wěn)定性和可靠性。

在功能模塊上，“上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”包括申報(bào)系統(tǒng)、培訓(xùn)系統(tǒng)、監(jiān)管系統(tǒng)及展示系統(tǒng)4大子系統(tǒng)28個(gè)小模塊，內(nèi)容包括綠色食品申報(bào)計(jì)劃、申請(qǐng)、受理審查、現(xiàn)場(chǎng)檢查、企業(yè)自查、標(biāo)志檢察、質(zhì)量監(jiān)管、培訓(xùn)服務(wù)、可視化展示等，GIS服務(wù)于整個(gè)管理系統(tǒng)中。各功能模塊見圖1。

圖1 “上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”模塊

二、上海綠色食品管理信息化平臺(tái)的實(shí)踐成效

“上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”采用滿足快速開發(fā)、不斷迭代、高容錯(cuò)、易擴(kuò)展、持續(xù)交互的微服務(wù)架構(gòu)，取得了較好的實(shí)踐效果。

1.重塑業(yè)務(wù)審核，提高工作效率。按照現(xiàn)有工作制度和業(yè)務(wù)流程，“上海綠色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”拆分、重組綠色食品申報(bào)及審核內(nèi)容。一是將上海特有的申報(bào)計(jì)劃、預(yù)先審查等工作要求納入系統(tǒng)。線上安排計(jì)劃、填寫預(yù)審記錄，提高工作的計(jì)劃性、時(shí)效性和針對(duì)性。二是將用戶分為申請(qǐng)人和審核人2類人群，模塊化設(shè)計(jì)申報(bào)及審核信息。從申請(qǐng)人視角重新組合申報(bào)內(nèi)容，使填報(bào)思路更清晰、內(nèi)容更明確，在線申報(bào)過程省時(shí)省力，并利用系統(tǒng)邏輯模式輔助糾錯(cuò)；從審核人視角徹底打破逐級(jí)審核的工作流程式，提高工作效率，符合國(guó)家提高資源配置效率的要求。三是針對(duì)業(yè)務(wù)優(yōu)化發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范更新、申報(bào)材料模板和內(nèi)容調(diào)整等情況，系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整、快速響應(yīng)，并能靈活適應(yīng)不同地區(qū)、不同工作習(xí)慣的需要。

2.改進(jìn)管理模式，提高數(shù)據(jù)活躍度。一是將申請(qǐng)人申報(bào)變?yōu)椤翱裳h(huán)”申報(bào)，把申報(bào)信息“從整到散”拆成企業(yè)、產(chǎn)品、基地、生產(chǎn)4部分內(nèi)容，提交申請(qǐng)時(shí)，自動(dòng)“從散到整”組合成規(guī)范的《申請(qǐng)書》《調(diào)查表》，企業(yè)、產(chǎn)品等基礎(chǔ)信息可在增報(bào)、續(xù)展時(shí)重復(fù)使用，避免重復(fù)填寫；二是受理審查變?yōu)椤叭蝿?wù)清單”制，審查內(nèi)容以清單形式顯示，審核人只需關(guān)注任務(wù)是否審查充分合理，量化目標(biāo)是否完成，不再依賴行政層級(jí)的流轉(zhuǎn)；三是現(xiàn)場(chǎng)檢查體現(xiàn)“實(shí)時(shí)性”，檢查報(bào)告由一人撰寫變?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)多人協(xié)作完成，檢查結(jié)束后可直接生成《現(xiàn)場(chǎng)檢查報(bào)告》；四是數(shù)據(jù)交互“活躍”，企業(yè)申請(qǐng)、材料審查、現(xiàn)場(chǎng)檢查的數(shù)據(jù)在多個(gè)環(huán)節(jié)之間互通互聯(lián)，使沉寂數(shù)據(jù)活躍化，最大限度挖掘系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)共享的能力，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，為使用人員省時(shí)提效。

3.實(shí)現(xiàn)GIS服務(wù)，準(zhǔn)確掌握地塊信息。依托互聯(lián)網(wǎng)GIS技術(shù)，在上海已有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地理信息系統(tǒng)上精確標(biāo)注企業(yè)生產(chǎn)地塊信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色食品企業(yè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理。主要功能有：（1）企業(yè)基本信息填報(bào)，包括基地面積、產(chǎn)品、產(chǎn)量、畝次等；（2）企業(yè)綠色食品生產(chǎn)基地標(biāo)繪、產(chǎn)品標(biāo)注；（3）綠色食品生產(chǎn)面積的自動(dòng)計(jì)算和匯總；（4）綠色食品生產(chǎn)基地位置圖、生產(chǎn)基地平面圖的自動(dòng)生成和導(dǎo)出；（5）綠色食品數(shù)據(jù)的分區(qū)、分類統(tǒng)計(jì)匯總；（6）提供對(duì)外數(shù)據(jù)服務(wù)接口，實(shí)現(xiàn)與上海市和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)接與應(yīng)用。GIS服務(wù)的引入，首次將GIS技術(shù)運(yùn)用于綠色食品申報(bào)審核，以地塊為基本單元和紐帶，準(zhǔn)確把握基于生產(chǎn)地塊的實(shí)際種植面積和生產(chǎn)變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色食品生產(chǎn)的精準(zhǔn)管理。

4.融合外部資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享?！吧虾＞G色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品全程智能化管理系統(tǒng)”對(duì)接上海市相關(guān)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享。一是對(duì)接上海市大數(shù)據(jù)中心法人庫(kù)，以企業(yè)統(tǒng)一社會(huì)信用代碼為唯一登錄標(biāo)識(shí)，后臺(tái)自動(dòng)獲取企業(yè)基礎(chǔ)信息；二是對(duì)接上海市電子印章公共服務(wù)平臺(tái)，以“一網(wǎng)通辦”電子印章為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)申請(qǐng)審核的電子簽章功能，打通無(wú)紙化工作瓶頸，確保綠色食品管理由傳統(tǒng)線下模式向線上順利轉(zhuǎn)型；三是對(duì)接上海種植業(yè)管理系統(tǒng)，自動(dòng)導(dǎo)入相關(guān)農(nóng)事操作數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程可追溯，同時(shí)開發(fā)“綠色食品農(nóng)藥速查助手”，實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)藥的快速查詢與實(shí)時(shí)更新。通過外部資源引入和數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，進(jìn)一步提升綠色食品精細(xì)化管理能力。

三、綠色食品管理信息化發(fā)展思考

建立融合對(duì)接的綠色食品信息化業(yè)務(wù)平臺(tái)，從初始端的企業(yè)線上申報(bào)審核，到終端的線上專家評(píng)審、繳費(fèi)和發(fā)證，有利于綠色食品全程信息化管理，壓縮審核周期，也有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管，提升消費(fèi)者信任度。上海從理論和實(shí)踐等方面進(jìn)行初步探索，在具體推進(jìn)過程中積累了一些經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。

（一）根據(jù)綠色食品發(fā)展的內(nèi)在特點(diǎn)推進(jìn)信息化綠色食品發(fā)展已有30多年，已經(jīng)形成了一整套行之有效的工作機(jī)制與工作規(guī)程，在綠色食品產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展中起到了積極推動(dòng)作用[12]，這是信息化發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。綠色食品信息化建設(shè)必須根據(jù)行業(yè)自身發(fā)展的特點(diǎn)，對(duì)業(yè)務(wù)各個(gè)環(huán)節(jié)、相關(guān)平臺(tái)功能、大數(shù)據(jù)互融共通進(jìn)行深度思考和設(shè)計(jì)，選擇適合的平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)與模式，將微服務(wù)化、大數(shù)據(jù)、分布式技術(shù)引入綠色食品信息化建設(shè)，重組工作各個(gè)環(huán)節(jié)，深度貼合業(yè)務(wù)實(shí)際，打造內(nèi)容豐富、模式多樣、載體多元的信息服務(wù)產(chǎn)品，提升綠色食品信息化和智能化程度，推進(jìn)綠色食品生產(chǎn)全過程的科學(xué)化管理與決策。

（二）重視數(shù)據(jù)資源的有效利用和融合對(duì)接重視部門協(xié)作和數(shù)據(jù)共享，充分運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、5G移動(dòng)終端等諸多信息技術(shù)，達(dá)到數(shù)據(jù)的互聯(lián)、互通。一是對(duì)接農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、追溯、監(jiān)管系統(tǒng)，引入GIS、農(nóng)事生產(chǎn)管理、農(nóng)田土壤監(jiān)測(cè)、農(nóng)資管理等方面數(shù)據(jù)，提高綠色食品管理系統(tǒng)效率；二是對(duì)接公共服務(wù)系統(tǒng)，接入法人庫(kù)、商標(biāo)庫(kù)、電子印章系統(tǒng)、企業(yè)信用信息公示系統(tǒng)等外部資源，實(shí)現(xiàn)綠色食品管理系統(tǒng)與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體資質(zhì)、誠(chéng)信情況有效結(jié)合，提高綠色食品管理系統(tǒng)規(guī)范性；三是對(duì)接外部宣傳展示平臺(tái)，向消費(fèi)者延伸，提高綠色食品知名度，讓消費(fèi)者了解、信任、消費(fèi)綠色食品。

（三）注重實(shí)踐和數(shù)據(jù)挖掘以支撐決策在綠色食品信息化系統(tǒng)推進(jìn)過程中，要注重與實(shí)踐相結(jié)合，在實(shí)踐中不斷完善，使之更符合實(shí)際操作的需要與要求。同時(shí)要深入挖掘綠色食品管理中的各種過程數(shù)據(jù)，以企業(yè)情況、產(chǎn)品生產(chǎn)與基地環(huán)境為主線，形成圍繞綠色食品的“決策樹”。既為業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)帶來(lái)便捷，提供有效有跡、實(shí)時(shí)監(jiān)管、及時(shí)預(yù)警，更為決策提供信息支撐，通過大數(shù)據(jù)分析和挖掘把握綠色食品發(fā)展動(dòng)態(tài)，保障數(shù)據(jù)支撐下的綠色食品管理模式高效運(yùn)轉(zhuǎn)。