基于供應鏈的蔬菜安全溯源系統的設計與實現

鄭業魯，劉曉珂，郭洛先，黃紅星，鐘寧江，曾祥銀

（1.廣東省農科院農業經濟與農村發展研究所，廣東 廣州 510640；2.梅州市樂得鮮農業開發有限公司，廣東 梅州 514700；3.梅州市梅江區農業局，廣東 梅州 514000；4.梅州市農產品質量監督檢驗測試中心，廣東 梅州 514071）

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基于供應鏈的蔬菜安全溯源系統的設計與實現

鄭業魯1，劉曉珂1，郭洛先2，黃紅星1，鐘寧江3，曾祥銀4

（1.廣東省農科院農業經濟與農村發展研究所，廣東 廣州 510640；2.梅州市樂得鮮農業開發有限公司，廣東 梅州 514700；3.梅州市梅江區農業局，廣東 梅州 514000；4.梅州市農產品質量監督檢驗測試中心，廣東 梅州 514071）

摘 要：分析了當前國內蔬菜溯源的研究現狀和技術進展，從規模化、產業鏈完整的企業入手，通過對“基地+配送中心+專營店”的供應鏈模式的深入剖析，設計了標準化溯源生產檔案，提出了蔬菜供應鏈全程溯源模型，融合物聯網技術、二維碼技術、Web技術搭建了蔬菜產品質量安全溯源系統，實現了蔬菜產品產銷全程可追溯的目標，為企業安全生產和信息化管理提供了有效保障。

關鍵詞：蔬菜；溯源系統；供應鏈

蔬菜是人們的生活必需品，其質量安全問題關系人民群眾的根本利益，提供質量放心的蔬菜是企業和政府不可推卸的責任。近年來，我國一直加強蔬菜質量監管體系建設，但是蔬菜質量問題還時有發生，這很大程度上是由于無法找到出問題的環節，無法追溯到責任人造成的。追溯體系是一種確保農產品安全的有效技術手段，近年來，各級政府都高度重視農產品質量安全問題，中央一號文連續4年都強調加強農產品質量安全追溯體系建設。

廣東具有得天獨厚的自然條件，同時面臨港澳以及國際市場等巨大需求，蔬菜產業成為區域特色農業的主導產業和農民增收的支柱產業之一，其產值與規模逐步攀升。然而近年來，蔬菜安全問題頻發，嚴重影響了我省蔬菜產業健康發展。因此，開展蔬菜產品安全溯源，對提升消費者信心、促進廣東現代蔬菜產業可持續發展具有重要意義。

目前，要在全省范圍內形成完善的蔬菜安全追溯體系，建立產品信息溯源系統存在一定的困難。就生產方式而言，廣東蔬菜種植仍以小規模散戶種植為主，很難實現準確、實時的溯源信息記錄；就追溯系統的實現而言，現有的追溯系統鏈條較短，很難實現供應鏈上下游環節之間溯源信息的傳遞。

針對蔬菜溯源的困局，本研究以規模化、標準化、產業鏈條完整的蔬菜生產企業——梅州市樂得鮮農業開發有限公司為對象，從蔬菜供應鏈各環節入手，通過對該公司“基地+配送中心+專營店”的供應鏈模式深入分析，提出了蔬菜供應鏈全程溯源模型，并利用物聯網技術、Web技術和數據庫技術，構建了從種植、配送到銷售全程可追溯系統，實現企業安全生產管理和為消費者提供追溯服務。

1　蔬菜溯源研究現狀

國內對蔬菜追溯體系的研究起步較晚，但追溯體系關鍵技術研究與應用也取得了較大進展。實現蔬菜供應鏈產銷全程可追溯的研究較少，大多研究停留在定性討論階段。楊信廷等［1］分析了蔬菜供應鏈信息流，總結了蔬菜溯源數據模型，基于XML構建了蔬菜溯源信息描述語言，并將其應用于蔬菜溯源系統數據交換。馬鴻健等［2］根據蔬菜供應鏈上下游企業的內部管理及溯源需求，構建了蔬菜供應鏈追溯體系模型，借助數據庫、編碼技術等關鍵技術，實現蔬菜供應鏈全程的信息化管理和質量安全追溯。蒲皎月等［3］針對溯源標簽編碼信息不統一的問題，構建了基于RFID的中小型企業蔬菜溯源系統，規范蔬菜供應鏈各環節追溯編碼定義和數據庫管理方式，實現了供應鏈各環節企業的統一監管。孫書瑾等［4］根據蔬菜生產、加工和流通的特點，設計了基于RFID技術的蔬菜食品安全溯源系統，實現了對蔬菜產業鏈全方位的信息管理，有效保障了蔬菜質量安全。鄧勛飛等［5］以產地地理信息為索引，結合生產過程信息，應用Web技術，實現了蔬菜產地信息的圖形化和質量安全的可追溯。盡管國內不少研究者提出了蔬菜質量安全溯源系統的解決方案，但在實際應用中普遍存在溯源鏈條較短的問題，難以實現供應鏈各環節信息的傳遞，從而無法真正實現“從農田到餐桌”的全程溯源。

1.1 示范企業概況

蔬菜全程溯源應用示范企業選取梅州市樂得鮮農業開發有限公司。該公司是一家專業從事農副產品種植、倉儲配送、連鎖專營、餐飲服務為一體的綜合性農業開發公司，現有蔬菜基地約100 hm2，年銷售蔬菜總量達1.6萬t，其中，薄膜大棚、噴滴灌等設施蔬菜面積6萬m2，采用“公司+合作社+基地+農戶”的發展模式，輻射帶動2 000多農戶參與農產品的種植。公司現擁有500 m3冷藏保鮮庫和5 000 m2倉儲配送中心，25部配送車輛，26家連鎖專營店，長期為56家企事業單位、22所學校食堂配送生鮮農產品，供應農產品達19大類72個品系，“樂得鮮”品牌蔬菜已深得梅州廣大消費者喜愛。該公司具有生產、配送、銷售“一條龍”的全產業鏈優勢，為蔬菜溯源系統的集成提供了良好基礎，同時該公司致力于打造安全、優質的精品蔬菜品牌，具有應用溯源系統的內在動力。

圖1　蔬菜產銷全程供應鏈流程

2　系統調研與設計

2.1 需求分析

建立蔬菜質量安全溯源系統，需要確定溯源流程及關鍵信息。通過對樂得鮮“種植基地+物流+零售店”供應鏈模式的調研分析，得到蔬菜產銷全程供應鏈流程圖（圖1），生產主體供應蔬菜至配送中心，再由配送中心將產品分配給各類客戶。根據供應鏈分析，確定蔬菜供應鏈信息流的3個信息節點分別為“入貨信息節點”、“出貨信息節點”和“銷售信息節點”，主要環節包括蔬菜種植管理、產品集成與分拆、配送和銷售等。

公司蔬菜經營流程中，生產主體送往公司配送中心的蔬菜產品統一以“筐”為單位進行包裝（圖2）。公司根據客戶需求，對不同生產主體的“筐”進行“集成”或“分拆”再銷售給各類客戶。“集成”是指客戶需求量較大，需將不同生產主體的同個品種蔬菜同時配送給同一客戶。“分拆”是指針對需求量小的散戶，需要的蔬菜品種多，單品的數量較少，需要從多個“筐”中各分拆出一部分，組合成新“筐”后進行配送。或者連鎖店銷售時，將同一“筐”產品拆分成若干份，分別銷售給多個終端消費者。

2.2 企業電子生產檔案設計

在進行溯源信息采集時，需要結合蔬菜產銷過程的關鍵控制點，記錄每個關鍵環節信息，并明確責任主體。蔬菜質量安全危害主要來源于農藥殘留、重金屬超標、腐爛變質等［6］。因此，蔬菜產銷全程的關鍵控制點為生產主體環境、投入品的使用、倉儲物流等。入貨節點主要采集生產主體信息、產品農事信息、產品入庫信息和產品檢測信息，出貨節點采集出貨信息員、理貨員、產品批次號信息，銷售節點采集銷售信息員和銷售時間信息。

2.3 系統架構

蔬菜產銷全程可追溯系統需要建立在蔬菜整個供應鏈的管理上，確保每個環節的溯源信息可靠、連續。系統以“生產基地—配送中心—專營店”為基本模式，確定整體架構（圖3）。從圖3可以看出，系統通過記錄生產主體的農事信息、產品檢測信息等入貨節點信息形成產品檔案，即產品批次信息，并保存在追溯中心數據庫中；在產品出庫時，通過編碼規則，形成帶有蔬菜批次信息的產品出庫條碼，即產品出庫單；產品進入專營店銷售時，完整溯源信息已經在溯源中心數據庫中形成，銷售員稱重計價同時觸發系統進行二維碼打印，消費者利用手機或設在店內的終端機即可查詢產品溯源信息。

2.4 系統功能模塊

根據系統整體架構，結合企業實際生產，設計了蔬菜溯源管理系統（圖4）。由圖4可知，該系統包括生產管理系統、物流管理系統、銷售管理系統和溯源查詢系統4個子系統。生產管理系統實現基本信息管理、生產計劃制定、農事操作信息采集與管理、信息查詢等功能；物流管理系統實現入貨、訂單和配送信息的生成與管理；銷售管理系統實現產品銷售信息采集與管理功能，溯源查詢系統滿足消費者使用手機掃描二維碼查詢產品溯源信息的功能。

系統為每個功能模塊分配對應的用戶角色，包括入貨員、理貨員和銷售員和消費者四類用戶，系統為用戶提供RFID標簽管理、溯源信息采集、二維碼標簽管理和溯源信息查詢等功能。

圖2　企業蔬菜供應鏈“集成”和“分拆”示意圖

3　系統關鍵技術

3.1 數據同步技術

企業溯源數據要更新到追溯中心數據庫中就存在異構數據庫同步問題，由圖5可知，本系統采用Web Service技術搭建數據對接接口，使蔬菜質量安全溯源信息管理平臺與企業現有的ERP綜合管理系統相互交換數據或集成，各信息節點溯源系統與企業ERP系統共享交換數據情況見表1。基于簡單對象訪問協議（SOAP），系統通過接收外部數據讀寫請求，返回XML標準化數據。

圖3　系統整體架構

圖4　系統功能模塊

圖5　平臺數據對接示意圖

表1　各信息節點溯源系統與企業ERP系統共享交換數據

3.2 二維碼技術

相對于條形碼，二維碼可以在橫向和縱向兩個方向存儲信息，具有信息容量大、容錯能力強、可以加密的優點，這些特點使得二維碼成為優良的信息傳播載體，智能手機的普及和圖像識別技術的發展也為二維碼技術的應用推廣創造了良好條件。本項目利用二維碼技術應用在消費者溯源查詢上，消費者使用智能手機掃描二維碼查詢產品信息，方便快捷。

3.3 安全生產預警技術

為嚴格控制產品質量安全，溯源系統設置兩個自動預警控制點，一是入貨節點若缺乏產品的農事信息，將自動報警，無法生成批次編號，產品嚴禁入庫；二是出貨節點若檢測信息缺失或不合格，系統報警，不允許出貨。

4　系統實現與企業應用示范

溯源系統由中山大學軟件學院開發，采用Express為服務器架構，MongoDB為數據庫架構，Angularjs為前端框架，構建了基于B/S的三層框架體系，溯源系統界面見圖6。技術優勢在于：一是通過Express使用Node.js回調機制大大增加服務器并發量；二是使用MongoDB文檔型數據庫管理機制突破了傳統關系型數據庫的運維效率瓶頸；三是通過Angularjs數據綁定的指令化和模塊化，減少前端的編程和運維工作量。

圖6　溯源系統追溯信息界面

系統開發完成后，在梅州市樂得鮮農業開發有限公司得到示范應用，功能完善、界面友好、性能穩定。樂得鮮結合公司的ERP管理系統，建立了自己的溯源系統運作模式（圖7），溯源系統從投入建設到現在，取得了顯著的社會效應和經濟效益。溯源系統搭建起了企業、消費者和監管部門之間溝通的橋梁，一方面蔬菜產銷全程信息透明化，提升了消費者的消費信心，保障了消費者知情權，提高了政府的監管效率。另一方面，采用信息化的管理手段提升了企業管理效率，提升了企業責任主體意識，加強了企業自律。

5　結論與討論

本研究在企業蔬菜產銷全程供應鏈分析的基礎上，設計構建了一個蔬菜產品全程可追溯應用系統平臺，通過對產品從種植、配送及零售等整個供應鏈的信息采集和統一管理，消費者可通過二維碼查詢產品質量信息，從而解決蔬菜產品質量安全追責難、監管難的問題。本系統主要針對“種植基地+配送基地+專營店”供應鏈模式的研究，但蔬菜供應鏈存在多種模式，在今后研究中，需要更加深入了解不同供應鏈模式下蔬菜質量安全管理的關鍵需求，進一步對溯源系統進行改善與優化。繼續開展農產品生產檔案標準化建設，基于標準形成模塊化軟件產品，為其他種植產品的溯源系統建設提供指引，同時也利于打破信息壁壘，使得跨企業的安全生產信息共享與整合成為可能。開展智能化數據采集技術和設備的研究與開發，解決追溯系統日常維護對企業人力資源要求較高的問題，提升基礎數據的錄入效率和更新速度。

圖7　樂得鮮蔬菜溯源系統運作模式

參考文獻：

［1］ 楊信廷，錢建平，孫傳恒，等.蔬菜安全生產管理及質量追溯系統設計與實現［J］.農業工程學院，2008，3（24）：163-166.

［2］ 馬鴻健.基于蔬菜供應鏈的蔬菜質量安全溯源系統研究與實現［D］.泰安：山東農業大學，2014.

［3］ 蒲皎月，張海輝.基于RFID技術的中小型企業蔬菜溯源系統設計［J］.農機化研究，2015（4）：207-210.

［4］ 孫書瑾，路安江，張正平.基于RFID技術的蔬菜食品安全溯源系統研究［J］.世界農業，2012（12）：77-80，87.

［5］ 鄧勛飛，黃曉華，任周橋，等.基于地理編碼的生鮮蔬菜安全生產與溯源技術［J］.浙江農業學報，2012，24（1）：120-124.

［6］ 劉越暢，陳世文，馮進達，等.基于貝葉斯網絡的蔬菜質量安全溯源與預警［J］.廣東農業科學，2012 （20）：188-190，205.

（責任編輯白雪娜）

Design and implementation of vegetable safety traceability system based on supply chain

ZHENG Ye-lu1，LIU Xiao-ke1，GUO Luo-xian2，HUANG Hong-xing1，ZHONG Ning-jiang3，ZENG Xiang-yin4

（1.Institute of Agricultural Economics and Rural Development，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510640，China； 2.Le De Xian Agricultural Development Co.，Ltd，Meizhou 514700，China；3.Agriculture Bureau of Meijiang District，Meizhou 514000，China； 4.Agricultural Quality Supervision and Testing Centre for Agricultural Products，Meizhou 514071，China）

Key words：vegetable； traceability system； supply chain

Abstract：Based on analyzing current development situation and technologies of domestic vegetable products traceability system，this paper dissected the supply chain model of “vegetable cultivation base + distribution center + retail stores” on the respects of large-scale enterprises overview，and designed a standardized traceability production files.In order to achieve the goal of full traceability，this article put forward a full traceability vegetable supply chain model，and set up a vegetable products quality and safety traceability system with integrating Internet of things technology，QR code technology and Web technology.The construction of traceability system provided guarantee for safe production and information management.

中圖分類號：S126

文獻標識碼：A

文章編號：1004-874X（2016）-0145-06

收稿日期：2015-08-15

基金項目：廣東省科技計劃項目（2012 A 020 100008）；廣州市科技計劃項目（7414562350719）

作者簡介：鄭業魯（1959-），男，研究員，E-mail：zhengyelu@163.net