基于大數(shù)據(jù)的食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系評(píng)價(jià)模型研究

畢玉琦，徐大瑋，初 琳

（1.山東省質(zhì)量技術(shù)審查評(píng)價(jià)中心有限公司，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省食品藥品檢驗(yàn)研究院，山東 濟(jì)南 250103）

隨著食品公共衛(wèi)生問題的多次發(fā)生，人們對(duì)于食品安全的重視程度越來越高。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，食品安全問題逐漸成為全球關(guān)注的公眾安全衛(wèi)生問題[1]。不論是之前的“三鹿奶粉事件”、“地溝油”衛(wèi)生問題，還是近年多次出現(xiàn)的“瘦肉精”食品問題，都是人們熱議的話題[2]。食品安全無小事，關(guān)乎人身健康和社會(huì)穩(wěn)定，因此受到社會(huì)各界關(guān)注和重視[3]。

由于飲食習(xí)慣具有地域性和時(shí)間差，對(duì)于食品的大數(shù)據(jù)問題，存在區(qū)別于其他物品的明顯特征[4]?；诖髷?shù)據(jù)的食品安全體系構(gòu)建，需要兼顧社會(huì)各個(gè)方面，主要包括政府機(jī)關(guān)、食品生產(chǎn)企業(yè)、安全性評(píng)定機(jī)構(gòu)、行業(yè)主管、網(wǎng)絡(luò)媒體以及消費(fèi)者等[5]。國家也多次發(fā)布相關(guān)文件，高度重視食品安全問題，要求迅速推進(jìn)食品安全問題的大數(shù)據(jù)監(jiān)控和相應(yīng)平臺(tái)建設(shè)[6-7]。

本文基于食品安全大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，構(gòu)建其評(píng)價(jià)模型，利用多種方法對(duì)其進(jìn)行分析和比較，并將其應(yīng)用到實(shí)際的食品企業(yè)評(píng)定中，試驗(yàn)結(jié)果證明其具有極高的可靠性和有效性，為國家食品衛(wèi)生領(lǐng)域的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，對(duì)刺激我國食品安全領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 食品安全大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

1.1 標(biāo)準(zhǔn)體系模型的建立

基于三維空間的理念，構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的食品安全技術(shù)框架，將該標(biāo)準(zhǔn)化模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，3 個(gè)軸分別定義食品安全的3 個(gè)屬性[8]：x 軸代表整個(gè)食品安全領(lǐng)域的數(shù)據(jù)流程，包括數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、傳播、收集、存儲(chǔ)和分析等多個(gè)方面；y 軸代表相關(guān)的用戶主體，主要包括政府機(jī)關(guān)、食品生產(chǎn)企業(yè)、安全性評(píng)定機(jī)構(gòu)、行業(yè)主管、網(wǎng)絡(luò)媒體以及消費(fèi)者等；z 軸表示業(yè)務(wù)相關(guān)的領(lǐng)域，主要包括生產(chǎn)開發(fā)企業(yè)、各類管理系統(tǒng)、安全監(jiān)管體系、輿情網(wǎng)絡(luò)信息體系、數(shù)據(jù)信息風(fēng)險(xiǎn)分析等。食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系的三維空間模型如圖1所示。

圖1 食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系的三維空間模型Fig.13D space model of food safety standard system

由圖1 所示，基于食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系的三維空間模型同樣包括3 個(gè)屬性空間，3 個(gè)軸分別為標(biāo)準(zhǔn)層次、標(biāo)準(zhǔn)類型和標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，對(duì)應(yīng)國家在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面的各個(gè)方面以及質(zhì)量體系中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量等內(nèi)容[9]。三維模型可以有效區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)體系的各個(gè)層次環(huán)節(jié)，有利于指導(dǎo)體系內(nèi)容的建設(shè)。屬性要素之間相互獨(dú)立，又存在一定的聯(lián)系，可以根據(jù)實(shí)際研究對(duì)象進(jìn)行細(xì)化，使模型空間具有足夠的延展性，從而為基于大數(shù)據(jù)的食品安全體系及其標(biāo)準(zhǔn)化提供支持[10]。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化食品安全體系框架

食品安全關(guān)系重大，涉及的內(nèi)容極多，是一門典型的交叉學(xué)科，該數(shù)據(jù)與工業(yè)發(fā)展的大數(shù)據(jù)存在多種聯(lián)系，但又有明顯的差別[11]。

工業(yè)發(fā)展大數(shù)據(jù)緊密圍繞產(chǎn)品周期內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)涵蓋了其發(fā)展所需要的各種技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)用等[12]。而食品安全大數(shù)據(jù)緊密圍繞食品的來源、制作、運(yùn)輸、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)，內(nèi)容既涵蓋動(dòng)物的養(yǎng)殖和植物的培育，也包括食品的生產(chǎn)、銷售等方面。

食品安全的大數(shù)據(jù)主要包括政府監(jiān)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)、企業(yè)生產(chǎn)信息、安全質(zhì)量監(jiān)控信息以及網(wǎng)絡(luò)傳媒等內(nèi)容[13]?；贕B/T 35589—2017[14]提出食品安全大數(shù)據(jù)的參考框架，其標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)合了標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)的特征，基本框架主要包括各類標(biāo)準(zhǔn)，如基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、安全管理標(biāo)準(zhǔn)等?；谏鲜鰞?nèi)容，構(gòu)建食品安全大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，具體見圖2。

圖2 食品安全大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系Fig.2 Big data system of food safety

1.3 食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建

根據(jù)前文的食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系的三維空間模型，可以將整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行劃分，從而形成層級(jí)化標(biāo)準(zhǔn)體系[15]。在對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)上，又緊密聯(lián)系其內(nèi)部關(guān)系，形成一個(gè)有機(jī)的數(shù)據(jù)體系[16]。

食品安全標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《中華人民共和國食品安全法》，整個(gè)食品安全大數(shù)據(jù)分別來源于領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)十項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及地方、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)等。對(duì)于不同來源的數(shù)據(jù)需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化工作數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)口徑為“按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)劃分的行業(yè)領(lǐng)域”，而產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)口徑為“按照GB/T 4754—2017《國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類》劃分的行業(yè)領(lǐng)域”。

將食品安全內(nèi)容大數(shù)據(jù)逐級(jí)細(xì)化，并依次設(shè)定其各級(jí)工作內(nèi)容，如表1 所示。

表1 食品安全體系內(nèi)容Table 1 Contents of food safety system

由表1 可以看到，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)涵蓋了各個(gè)方面的內(nèi)容，主要包括了食品安全涉及的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)和安全監(jiān)管方面等的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容。

2 標(biāo)準(zhǔn)體系評(píng)價(jià)模型

2.1 評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

基于食品安全大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，對(duì)食品監(jiān)管領(lǐng)域具有指導(dǎo)意義。但是對(duì)于該模型的具體效果，需要構(gòu)建評(píng)價(jià)模型來評(píng)價(jià)其水平。根據(jù)食品安全的應(yīng)用范圍，評(píng)價(jià)模型選擇的服務(wù)對(duì)象主要包括政府機(jī)構(gòu)、相關(guān)食品企業(yè)、檢測(cè)評(píng)定機(jī)構(gòu)、消費(fèi)者和媒體等。

根據(jù)不同的食品安全監(jiān)管過程，可以將食品安全評(píng)價(jià)模型根據(jù)監(jiān)管環(huán)節(jié)劃分為食品安全監(jiān)管、食品問題處理和食品安全事后處置3 個(gè)部分，對(duì)應(yīng)有3 個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)；同時(shí)根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)食品安全的文獻(xiàn)，以及國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的規(guī)章制度，對(duì)應(yīng)獲取6 個(gè)二級(jí)指標(biāo)和若干個(gè)三級(jí)指標(biāo)，最終構(gòu)成食品安全大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體見圖3。

圖3 食品安全指標(biāo)評(píng)價(jià)體系框架Fig.3 Framework of food safety index evaluation system

基于食品安全監(jiān)管的流程，將其分成前中后3 個(gè)環(huán)節(jié)，并對(duì)應(yīng)6 個(gè)二級(jí)指標(biāo)。每個(gè)指標(biāo)的意義不同，其中：常規(guī)監(jiān)管指標(biāo)主要用于安全前監(jiān)管，用來評(píng)估監(jiān)管力度；食品風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)管指標(biāo)用于對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)管；食品召回監(jiān)管指標(biāo)用于降低食品安全事故的傳播危害；事故控制監(jiān)管指標(biāo)用于保證消費(fèi)者的安全，降低事故影響；事故總結(jié)監(jiān)管指標(biāo)用于吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提高工作效率；事故追查監(jiān)管指標(biāo)用于對(duì)責(zé)任方的處理，保障受害方獲得賠償?shù)臋?quán)利。整個(gè)食品安全指標(biāo)體系如表2 所示。

表2 食品安全指標(biāo)體系Table 2 Food safety index system

2.2 評(píng)價(jià)權(quán)重的設(shè)定

利用網(wǎng)絡(luò)層次法確定不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，該方法可以有效處理具有反饋性和一定依賴效果的復(fù)雜決策問題，有效優(yōu)化各個(gè)元素之間的耦合問題，并可以對(duì)相互影響的因素進(jìn)行綜合，進(jìn)而得到各種復(fù)雜指標(biāo)的權(quán)重。

網(wǎng)絡(luò)層次法的結(jié)構(gòu)主要包括控制層和網(wǎng)絡(luò)層兩個(gè)部分，控制層的內(nèi)部準(zhǔn)則是相互獨(dú)立的，而網(wǎng)絡(luò)層的準(zhǔn)則是相互影響的，因此在計(jì)算權(quán)重中的算法并不一致。

2.2.1 構(gòu)建計(jì)算矩陣

設(shè)控制層的元素包括C1，C2，……，Cm，網(wǎng)絡(luò)層的元素為D1，D2，……，Dn，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)集中的元素集Di又包括若干個(gè)元素Di1，Di2，……，Din（i=1，2…，n）。將控制層的準(zhǔn)則與網(wǎng)絡(luò)層中準(zhǔn)則相互結(jié)合，并根據(jù)標(biāo)度關(guān)系進(jìn)行相互比較，從而獲得權(quán)重系數(shù)判斷矩陣，進(jìn)而進(jìn)行處理后，得到該矩陣的特征向量[Yi1，Yi2，…，Yin]T，作為網(wǎng)絡(luò)序號(hào)向量進(jìn)行排序，通過網(wǎng)絡(luò)一致性檢查以后，只有復(fù)合階數(shù)超過2，CR 小于0.1 才符合要求，其他情況都需要重新調(diào)節(jié)矩陣元素的取值，直至通過檢查。最終構(gòu)建權(quán)重矩陣Yij：

式中：Yij的列向量與元素集Di中的元素一致。

2.2.2 加權(quán)矩陣

比較元素集Di中各個(gè)元素的重要性，歸一化后得到序列向量[bi1，bi2，…，bin]，構(gòu)建加權(quán)矩陣B：

bij代表了元素之間的相關(guān)性，如果相互間無影響，此時(shí)bi=0，進(jìn)而構(gòu)建加權(quán)矩陣：

2.2.3 計(jì)算權(quán)重

為了衡量加權(quán)矩陣的穩(wěn)定程度，需要計(jì)算極限：

若該極限收斂，且極值唯一，則Yk為第k 個(gè)元素的權(quán)重值。

2.2.4 構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣

對(duì)于整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)語集合P=（P1，P2，…，Pn）和量化評(píng)價(jià)結(jié)果的數(shù)值集M=（M1，M2，…，Mn）聯(lián)立，構(gòu)建隸屬矩陣R=（rij）n×m。其中：

3 數(shù)據(jù)分析與試驗(yàn)結(jié)果

借助政府對(duì)于食品安全監(jiān)管的大數(shù)據(jù)（來源于全國食藥監(jiān)系統(tǒng)的食品安全政府監(jiān)管績(jī)效的調(diào)查采樣），結(jié)合本文的綜合評(píng)價(jià)模型，利用軟件計(jì)算，對(duì)本文的算法進(jìn)行驗(yàn)證和分析。

3.1 數(shù)據(jù)樣本

整個(gè)評(píng)價(jià)體系的數(shù)據(jù)采集采用了與政府安全監(jiān)管對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)指標(biāo)體系，根據(jù)評(píng)定結(jié)果將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為優(yōu)、良、中、及格、差5 個(gè)等級(jí)，因此評(píng)價(jià)集P={優(yōu)，良，中，及格，差}，對(duì)應(yīng)分值從100 分到0 分，量化數(shù)值集M 為{100，75，50，25，0}。

每個(gè)指標(biāo)的分?jǐn)?shù)都與評(píng)分原則對(duì)應(yīng)，并對(duì)調(diào)查人員進(jìn)行了專業(yè)培訓(xùn)，以保證調(diào)查結(jié)果的公平客觀。對(duì)調(diào)查環(huán)節(jié)考慮不周的部分進(jìn)行及時(shí)修正，最終確定出相應(yīng)的數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果表格。

樣本調(diào)查方式主要是通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)查詢和電話信息采集。為了保證調(diào)查結(jié)果的普遍性，調(diào)查數(shù)據(jù)的內(nèi)容包括了全國大部分地區(qū)的食藥監(jiān)管機(jī)構(gòu)，問題突出的地區(qū)加強(qiáng)調(diào)查。最終獲得調(diào)查采樣結(jié)果702 份，去除無效數(shù)據(jù)調(diào)查表11 份，共獲得有效數(shù)據(jù)691 份，有效率超過98%，獲取數(shù)據(jù)2 萬余項(xiàng)，綜合考慮了整個(gè)評(píng)價(jià)體系的各個(gè)方面[10]。

為了保證本次調(diào)查結(jié)果的可信度，本研究運(yùn)用SPSS Statistics 25.0 數(shù)據(jù)軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行可靠性分析，其結(jié)果如表3 所示。

表3 調(diào)查表的可信度Table 3 Reliability of questionnaire

由表3 可知：整個(gè)采樣表的克朗巴赫系數(shù)接近于1，遠(yuǎn)大于普通數(shù)據(jù)的0.55，因此該數(shù)據(jù)具有很好的調(diào)查可信度；KMO 值也接近1，證明該表的數(shù)據(jù)效度很高。結(jié)果表明，調(diào)查表的可信度和可靠性很好，可用于反映食品安全監(jiān)管的質(zhì)量問題。

最終，根據(jù)專家打分情況并結(jié)合程序計(jì)算，獲得每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)如表4 所示。

表4 權(quán)重指標(biāo)Table 4 Weight indicators

3.2 數(shù)據(jù)結(jié)果

由表4 可知，一級(jí)指標(biāo)權(quán)重YA=（0.20.40.4）。

二級(jí)指標(biāo)權(quán)重分別為：YB1=（0.50.5），YB2=（0.50.5），YB3=（0.50.5）。

三級(jí)指標(biāo)權(quán)重分別為：Y1=（0.1670.1670.666），Y2=（0.1910.1710.1910.447），Y3=（0.1750.1650.1650.1650.1650.165），Y4=（0.1670.1670.1670.3330.167），Y5=（0.1820.2010.1710.1710.0710.0680.136），Y6=（0.1440.1440.3920.320）。

對(duì)于食品安全監(jiān)管的三級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)矩陣為：

從而可以得到評(píng)價(jià)向量C1=Y1R=[0.1840.2560.4990.0600.000]；同理可得，C2=[0.1100.4240.1410.3260.000]，C3=[0.1270.2000.2420.4300.000]，C4=[0.1890.2460.1500.4160.000]，C5=[0.0820.4770.4400.0000.000]，C6=[0.1660.4170.4180.0000.000]。

構(gòu)建食品安全監(jiān)管績(jī)效評(píng)價(jià)矩陣為：

進(jìn)而構(gòu)建評(píng)價(jià)向量為：U1=YB1B1=[0.1470.3400.3200.1950.000]。

同理可以得到：U2=[0.1580.2230.1960.4230.000]，U3=[0.1240.4470.4290.0000.000]。

按照評(píng)價(jià)體系設(shè)定的3 級(jí)指標(biāo)，將評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)食品安全的前中后3 個(gè)階段進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，可以得到整個(gè)安全監(jiān)管的評(píng)價(jià)矩陣為：

根據(jù)前文的算法結(jié)果，可以得到整個(gè)食品安全大數(shù)據(jù)的監(jiān)管指數(shù)評(píng)價(jià)向量為：

根據(jù)前文數(shù)據(jù)算法，進(jìn)而可以得到整個(gè)安全監(jiān)管體系的綜合得分為：

F=0.142×100+0.336×75+0.314×50+0.208×25+0.000×0=60.300

同理可以對(duì)不同監(jiān)管階段進(jìn)行得分計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5 和圖4 所示。

數(shù)據(jù)分析的研究結(jié)果表明，我國食品安全問題是可控的，但是也存在一定的監(jiān)管不到位情況。由表5可以看出，事中處理環(huán)節(jié)薄弱，缺位嚴(yán)重。由圖4 同樣可以看到，基層監(jiān)管力度薄弱，行政級(jí)別越低的地區(qū)，其食品監(jiān)管的力度也越低，且監(jiān)管力度與經(jīng)濟(jì)發(fā)展沒有直接關(guān)系，僅與責(zé)任意識(shí)有關(guān)。

圖4 行政級(jí)別與指標(biāo)得分的關(guān)系Fig.4 Relationship between administrative level and index score

表5 食品安全監(jiān)管得分Table 5 Food safety supervision score

4 結(jié)語

基于大數(shù)據(jù)的食品安全評(píng)價(jià)體系缺乏足夠的理論基礎(chǔ)，本文通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)食品安全體系的研究，構(gòu)建其標(biāo)準(zhǔn)化模型，以三維空間模型為基礎(chǔ)，建立了食品安全標(biāo)準(zhǔn)體系，并基于網(wǎng)絡(luò)層次法建立其評(píng)價(jià)模型。綜合考慮了食品安全監(jiān)管的各個(gè)方面，并通過數(shù)據(jù)對(duì)本文模型加以驗(yàn)證。通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)研建立數(shù)據(jù)庫，通過對(duì)監(jiān)管得分的測(cè)算，描述出我國在食品安全監(jiān)管領(lǐng)域出現(xiàn)的問題，為指導(dǎo)食品市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化提供了理論支持和行業(yè)依據(jù)。