基于IDEF0工具的生鮮農(nóng)產(chǎn)品可追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞模型建立

馬至遠(yuǎn)，商譯勻，孔凡克

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東 煙臺(tái) 264670）

食品可追溯體系能夠?qū)κ称飞a(chǎn)的來(lái)源、生產(chǎn)過(guò)程和流通去向進(jìn)行記錄，形成連續(xù)且可靠的信息流，并通過(guò)追溯來(lái)識(shí)別問(wèn)題和實(shí)施召回，是農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈上養(yǎng)殖、加工和流通各環(huán)節(jié)各個(gè)主體信息交流過(guò)程中的重要工具［1］。因此，可靠且通暢的供應(yīng)鏈信息傳遞是食品可追溯體系建設(shè)的核心，也是在發(fā)生質(zhì)量安全問(wèn)題時(shí)，能夠快速反向追溯的基礎(chǔ)。以生鮮豬肉為例，豬肉質(zhì)量的安全管控一直是中國(guó)重大的民生課題，然而“非洲豬瘟”疫情在全國(guó)范圍內(nèi)的肆虐蔓延，以及由其引發(fā)的豬肉價(jià)格劇烈波動(dòng)，暴露出中國(guó)生豬養(yǎng)殖屠宰和豬肉產(chǎn)業(yè)鏈條的脆弱以及豬肉產(chǎn)品質(zhì)量安全管控體系的無(wú)力［2］，導(dǎo)致豬肉質(zhì)量安全問(wèn)題的根本原因在于豬肉供應(yīng)鏈上的信息不對(duì)稱(chēng)，因此必須建立完善的可追溯體系，實(shí)現(xiàn)豬肉供應(yīng)鏈上的質(zhì)量安全信息的追蹤和溯源，以徹底解決信息不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題［3］。

目前，國(guó)際上普遍采用關(guān)鍵點(diǎn)控制技術(shù)HACCP和食品追溯體系來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)追溯和食品安全性控制，主要以電子記錄和監(jiān)控為主要手段［4］。2013年，中國(guó)也加快建立全國(guó)統(tǒng)一的農(nóng)產(chǎn)品和食品安全信息追溯平臺(tái)，但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，一方面農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)的建設(shè)投入大、見(jiàn)效慢、收益低，許多中小規(guī)模廠商很難投入較大成本加入追溯系統(tǒng)，導(dǎo)致可追溯信息欠缺以及信息傳遞不通暢，使得食品安全可追溯系統(tǒng)的作用很難有效發(fā)揮；另一方面，不同廠商提供的信息廣度、深度和精確度差異較大，使得追溯信息較多、追溯成本上升［5］。按照中國(guó)頒布的《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯操作規(guī)程》（以畜肉為例）［6］也是將追溯信息列表，鮮有一種結(jié)構(gòu)化、可視化建模方式進(jìn)行各數(shù)據(jù)間傳遞流程及相關(guān)關(guān)系的研究。本研究運(yùn)用IDEF0結(jié)構(gòu)化建模方法，以生鮮豬肉產(chǎn)品為例，分析食品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的傳遞過(guò)程與相關(guān)關(guān)系，明確追溯數(shù)據(jù)的傳遞價(jià)值，以?xún)?yōu)化整條供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的互動(dòng)交流，形成更為可靠且連續(xù)的信息流動(dòng)。

1 IDEF0工具

IDEF（Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition）是從功能角度對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)的建模方法，從IDEF0到IDEF14（包括IDEF1X）共計(jì)16套方法，每套方法均通過(guò)建模程序獲取某個(gè)特定類(lèi)型的信息。IDEF0是運(yùn)用規(guī)定的圖形符號(hào)和自然語(yǔ)言，嚴(yán)格按照自頂向下、逐層分解的結(jié)構(gòu)化方法描述和建立系統(tǒng)功能模型，以確保系統(tǒng)順利實(shí)施。如圖1所示IDEF0模型中，盒子表示設(shè)計(jì)過(guò)程中的系列活動(dòng)，4個(gè)箭頭分別表示輸入、輸出、控制與機(jī)制。其中，輸入/輸出為完成某項(xiàng)活動(dòng)所需的條件及活動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)果；控制是進(jìn)行活動(dòng)的約束與變化的條件；機(jī)制是完成活動(dòng)的基礎(chǔ)與支撐條件，通常為執(zhí)行人或設(shè)備等。IDEF0采用圖形化及結(jié)構(gòu)化的形式來(lái)表達(dá)系統(tǒng)功能及相互關(guān)系，在各個(gè)行業(yè)的系統(tǒng)功能建模中得到廣泛應(yīng)用［7-9］。

圖1 IDEF0功能模型

2 生鮮肉類(lèi)產(chǎn)品供應(yīng)鏈描述

不同于工業(yè)品，生鮮農(nóng)產(chǎn)品對(duì)時(shí)間和溫度的影響更為敏感，對(duì)物流環(huán)節(jié)要求較高，要實(shí)現(xiàn)“從田間到餐桌”端到端的可追溯，都需要借助現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的信息讀取和跟蹤，包括從飼養(yǎng)、加工、流通、銷(xiāo)售到消費(fèi)者以及檢驗(yàn)檢疫各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)控［10］。圖2是山東省某生鮮豬肉類(lèi)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)間的活動(dòng)交互。

圖2 生鮮豬肉類(lèi)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈過(guò)程

養(yǎng)殖和加工企業(yè)在前端數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確采集是整條供應(yīng)鏈信息追溯的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)從雛豬購(gòu)入即加上標(biāo)識(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)記錄上傳養(yǎng)殖過(guò)程數(shù)據(jù)以及屠宰檢疫過(guò)程數(shù)據(jù)，使得每個(gè)環(huán)節(jié)的信息自動(dòng)化導(dǎo)入追溯數(shù)據(jù)庫(kù)中，最終能夠使消費(fèi)者可以通過(guò)條形碼查詢(xún)農(nóng)產(chǎn)品的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)“身份證“識(shí)別溯源制度［11］。但在配套技術(shù)實(shí)際使用中，各環(huán)節(jié)內(nèi)部與原有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的銜接、各環(huán)節(jié)之間信息識(shí)別與傳遞依然造成信息數(shù)據(jù)存在碎片化、利用率不高等問(wèn)題［12］，因此急需梳理各環(huán)節(jié)需要傳遞的底層數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)關(guān)系，減少信息傳遞的成本。

3 可追溯數(shù)據(jù)IDEF0模型

運(yùn)用IDEF0工具，首先分別對(duì)飼養(yǎng)環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)、流通和銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)行分析，建立各環(huán)節(jié)子模型，通過(guò)數(shù)據(jù)傳遞的流向，分析子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系，建立系統(tǒng)整體模型。

3.1 飼養(yǎng)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)流動(dòng)

飼養(yǎng)環(huán)節(jié)是豬肉產(chǎn)品追溯的源頭，也是質(zhì)量非法行為易發(fā)、頻發(fā)，質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)較高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。飼養(yǎng)環(huán)節(jié)涉及活動(dòng)從雛豬購(gòu)入開(kāi)始，包括喂養(yǎng)、檢疫、飼養(yǎng)環(huán)境消毒、治療等，主要投入是養(yǎng)殖戶(hù)所用的飼料和獸藥，在該過(guò)程中容易發(fā)生的質(zhì)量安全行為是添加非法飼料（例如瘦肉精）、禁用藥（沙丁胺醇注射）以及用藥劑量不當(dāng)。為避免下游屠宰加工時(shí)各養(yǎng)殖場(chǎng)生豬易混，影響質(zhì)量安全追溯，在生豬出售環(huán)節(jié)須做好養(yǎng)殖場(chǎng)商的信息輸入。

按照可追溯需要可分為環(huán)節(jié)內(nèi)部存檔數(shù)據(jù)（內(nèi)部數(shù)據(jù)）與可追溯數(shù)據(jù)（外部數(shù)據(jù)）兩大類(lèi)。如圖3所示，在飼養(yǎng)環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)關(guān)注的溯源信息在于：①內(nèi)部存檔信息：包括飼養(yǎng)檔案（購(gòu)買(mǎi)信息、豬舍號(hào)、溫度、濕度、飼料）、免疫檔案（疫苗、用藥記錄）以及銷(xiāo)售流向信息（上下游單位、合同文件、運(yùn)輸信息、責(zé)任人）。②最終輸出到加工環(huán)節(jié)的外部信息：包括生豬出欄檔案（標(biāo)識(shí)碼、年齡、重量、養(yǎng)殖場(chǎng)信息、責(zé)任人）和檢驗(yàn)檢疫信息（檢測(cè)結(jié)果、疫苗信息）。檢驗(yàn)檢疫信息的準(zhǔn)確記錄是整條供應(yīng)鏈上關(guān)乎食品質(zhì)量保障的重要環(huán)節(jié)，防止生豬從疫情區(qū)域流出，是發(fā)生質(zhì)量安全問(wèn)題時(shí)追溯的主要信息來(lái)源。

圖3 養(yǎng)殖環(huán)節(jié)IDEF0模型

3.2 加工環(huán)節(jié)

生豬在屠宰加工前的質(zhì)檢流程是為確保生豬健康時(shí)進(jìn)行屠宰，還必須檢查生豬匹配的產(chǎn)地檢疫合格證，才能進(jìn)行屠宰加工。屠宰加工后的檢疫是豬肉進(jìn)入消費(fèi)者面前最重要的把關(guān)，其檢驗(yàn)檢疫結(jié)果符合安全標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)入市場(chǎng)流通。屠宰加工中，生豬的原始信息與加工過(guò)程中生成的信息須結(jié)合生成新的信息貼于豬肉產(chǎn)品的標(biāo)簽上。對(duì)于消費(fèi)者偏好的可追溯數(shù)據(jù)具有決定性的作用，但往往這環(huán)節(jié)也最容易發(fā)生生豬標(biāo)識(shí)失效，追溯單元發(fā)生變化，生豬與豬肉產(chǎn)品無(wú)法匹配的問(wèn)題，因此十分有必要明確該流程中的信息傳遞關(guān)系。

圖4 表示豬肉屠宰加工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳遞過(guò)程。涉及到追溯的關(guān)鍵信息包括：①為保障食品安全可追溯的內(nèi)部數(shù)據(jù)：加工前后檢疫檔案、檢疫和加工工作人員信息、生產(chǎn)車(chē)間、批次（匹配生豬和豬肉產(chǎn)品的重要信息）以及加工環(huán)境控制和庫(kù)存信息。②須傳遞到外部流通環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)：包括產(chǎn)品信息（加工部位、重量、加工方式、生產(chǎn)日期、批次）、生豬原料（年齡、產(chǎn)地），屠宰廠名稱(chēng)、質(zhì)檢合格信息。

圖4 加工環(huán)節(jié)IDEF0建模

3.3 流通與銷(xiāo)售環(huán)節(jié)

運(yùn)輸是聯(lián)系飼養(yǎng)場(chǎng)、加工廠、銷(xiāo)售商以及消費(fèi)者之間的重要紐帶，無(wú)論是自有物流配送還是第三方平臺(tái)配送都需要根據(jù)合同訂單提供運(yùn)輸基本信息，記錄信息包括運(yùn)輸商、運(yùn)輸人員、車(chē)次、時(shí)間。在運(yùn)輸過(guò)程中，因農(nóng)產(chǎn)品對(duì)環(huán)境要求更為嚴(yán)格，運(yùn)輸企業(yè)還應(yīng)保障冷鏈運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境控制，即記錄溫度、濕度等環(huán)境因子，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸過(guò)程的可追溯數(shù)據(jù)。除了流通過(guò)程中的衛(wèi)生條件使肉品污染外，該環(huán)節(jié)基本不會(huì)產(chǎn)生新的質(zhì)量安全問(wèn)題。而當(dāng)上游問(wèn)題產(chǎn)品流通到末端消費(fèi)者時(shí)，消費(fèi)者將購(gòu)買(mǎi)信息反饋給銷(xiāo)售商或餐飲企業(yè)，根據(jù)產(chǎn)品信息能夠倒推至加工、流通、養(yǎng)殖各環(huán)節(jié)，查看具體批次以及當(dāng)時(shí)檢疫信息。

如圖5所示，流通和銷(xiāo)售環(huán)節(jié)追溯的關(guān)鍵數(shù)據(jù)包括：①內(nèi)部記錄數(shù)據(jù)：運(yùn)輸信息（運(yùn)輸商、運(yùn)輸人員、車(chē)次、時(shí)間、冷鏈傳感器控制等）、銷(xiāo)售數(shù)據(jù)（上架信息、銷(xiāo)售流向）；②須傳遞到末端消費(fèi)者的信息即為加工環(huán)節(jié)流出的外部傳遞信息。

圖5 流通與銷(xiāo)售環(huán)節(jié)IDEF0建模

3.4 可追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模

圖6表示用IDEF0工具描述的豬肉類(lèi)產(chǎn)品從飼養(yǎng)、加工、流通3個(gè)主要環(huán)節(jié)的供應(yīng)鏈可追溯系統(tǒng)的整體數(shù)據(jù)模型。A0為第一層系統(tǒng)，A1、A2、A3分別為系統(tǒng)內(nèi)的飼養(yǎng)、加工、流通3個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)輸入和輸出的傳遞關(guān)系如圖6所示。

圖6 生鮮豬肉產(chǎn)品可追溯IDEF0整體模型

將各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)整合后得到生鮮豬肉供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)追溯間的傳遞關(guān)系，最終可追溯的數(shù)據(jù)信息可以分為兩類(lèi)：類(lèi)別①事關(guān)質(zhì)量安全的數(shù)據(jù)，主要涉及養(yǎng)殖環(huán)節(jié)檢驗(yàn)檢疫以及加工環(huán)節(jié)前后兩個(gè)檢測(cè)結(jié)果。類(lèi)別②消費(fèi)者偏好的信息，涉及年齡、產(chǎn)地、加工工藝、加工部位、屠宰時(shí)間、保質(zhì)期等。按以上類(lèi)別追溯數(shù)據(jù)源頭，各環(huán)節(jié)涉及的輸入數(shù)據(jù)如表1所示。由表1可知，各環(huán)節(jié)間需要傳遞的數(shù)據(jù)量并非十分復(fù)雜，這也說(shuō)明在各環(huán)節(jié)間實(shí)現(xiàn)可追溯系統(tǒng)技術(shù)上的可行性，而更多的問(wèn)題需要從管理層面而非技術(shù)層面進(jìn)行解決。另一方面，各環(huán)節(jié)還需要儲(chǔ)存相對(duì)較多的內(nèi)部數(shù)據(jù)，主要是過(guò)程數(shù)據(jù)以及環(huán)境控制信息，為日后尋找質(zhì)量問(wèn)題來(lái)源提供幫助。

表1 可追溯數(shù)據(jù)源頭

4 小結(jié)

明確各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)間傳遞關(guān)系能夠幫助厘清整條供應(yīng)鏈上眾多冗雜數(shù)據(jù)，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)記錄關(guān)鍵信息，在一定程度上能夠降低各環(huán)節(jié)間數(shù)據(jù)傳遞的難度，更好實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)企業(yè)間數(shù)據(jù)傳遞的行為。不僅是生鮮豬肉類(lèi)產(chǎn)品可以建立可追溯IDEF0模型，果蔬、水產(chǎn)、畜禽類(lèi)產(chǎn)品等產(chǎn)品都可以在建立可追溯平臺(tái)時(shí)，首先利用IDEF0模型篩選必需的數(shù)據(jù)信息，排除冗余信息，提升企業(yè)共享數(shù)據(jù)的意愿。此外，政府及監(jiān)管部門(mén)也可以通過(guò)提升標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展技術(shù)培訓(xùn)等方法提升企業(yè)間有效傳遞的意愿，避免過(guò)程中信息的隨意填寫(xiě)或涂改，以規(guī)范可追溯信息傳遞。