控制圖在生鮮食品冷鏈質量安全管理中的應用研究
——以乳制品冷鏈為例

宋寶娥

(陜西科技大學經濟與管理學院，西安 710021)

0 引 言

隨著經濟的發展，消費者對食品的消費需求逐漸從溫飽型向營養調劑型轉變，國內肉、蛋、奶、魚、果蔬等生鮮食品的需求量逐漸增加。由于生鮮食品保質期短、容易腐爛變質，生鮮食品在流通過程中浪費損失嚴重，不僅對消費者安全構成威脅還使生產者利益受損。中國工程院院士陳君石指出，生鮮食品質量安全的頭號問題就是“致病微生物引起的食源性疾病”[1]。而為了抑制微生物的生長，在流通過程中必須確保生鮮食品始終處于適宜的低溫環境。要保障生鮮食品的質量安全，就必須實施冷藏冷凍管理，使生鮮食品在供應鏈的各個環節、節點都處于低溫狀態，溫度是影響生鮮食品質量安全的關鍵因素，而控制圖是分析判斷生鮮食品貯藏過程中溫度異常的有效工具。因此，本文運用控制圖原理，監控和記錄超市乳制品冷藏銷售過程的溫度，繪制溫度均值—標準差控制圖，以期為乳制品質量安全管理提供參考。

1 冷鏈及乳制品冷鏈

1.1 冷鏈概述

隨著現代信息技術的發展以及制冷技術的突破，冷鏈模式逐漸形成。冷鏈以網絡信息為平臺，基于冷藏冷凍工藝學并以制冷技術、GIS和GPS等為主要技術手段，在低溫環境下沿著供應鏈鏈條進行點對點全鏈條監控。國家標準物流術語（GB/T18354-2006）[2]對冷鏈的定義為：依據物品特點和性質，將物品從生產到消費的整個過程都置于低溫狀態以保持物品品質的物流網絡。食品冷鏈泛指冷藏冷凍類食品在供應鏈的各個環節中始終處于適宜的低溫條件下，以保證食品質量安全的全程監控模式。食品冷鏈的最終目的是防止食品腐爛變質，保證食品的安全和品質。冷鏈主要適合的食品是生鮮易腐食品，主要包括初級生鮮食品、冷藏冷凍食品和自制食品。初級生鮮食品是指新鮮的、未經烹飪等熱加工的蔬菜、水果、禽畜肉以及水產品等食品。冷藏食品是指將農、畜、水產原料經加工處理，急速冷卻在4℃以下儲存銷售的食品；冷凍食品是指以農、畜、水產為原料進行加工處理，急速冷凍在-18℃以下儲存銷售的食品[3-7]。自制食品指經烹飪、腌漬等加工處理后的熟食、面包點心和其它即食食品。冷鏈包含冷藏生產、冷藏加工、控溫貯藏、冷藏運輸、冷藏配送以及冷藏銷售6個方面，如下圖1所示。

圖1 冷鏈構成圖[8]

其中，冷藏加工指的是果蔬的預冷，各種奶制品和速凍食品的低溫加工；禽蛋、生鮮魚和肉類的冷藏與冷凍及其在低溫環境下的加工過程。控溫儲存是指食品的冷藏或冷凍貯藏和水果蔬菜等的調溫貯藏，確保食物在貯藏過程中處于適當的低溫狀態。冷藏運輸及配送指使用低溫運輸工具，對食品進行的中、長途低溫保鮮運輸及短途配送等。在食品冷鏈流通過程中，溫度是影響食品質量安全的關鍵因素，因此承載食品的設施設備應性能良好，能夠一直保持在適當的低溫狀態。冷藏銷售指生鮮易腐食品進入銷售終端后，在食品冷藏冷凍展示柜的銷售，主要由終端銷售商完成[9-12]。

1.2 乳制品冷鏈

1.2.1 乳制品冷鏈概念

乳制品供應鏈是由農畜業、乳品生產加工商、物流運輸商、銷售商以及消費者等相關主體組成的乳品生產與供應的網鏈結構[13-14]。該結構由不同的節點和環節組成：原奶的生產供應環節、乳品的生產加工環節、運輸配送環節到各乳品銷售商最后到達消費者手中。乳制品因其自身的特殊性，對加工、儲藏、運輸、配送等冷鏈物流的環節要求極高，為了確保乳制品的質量安全，在整個乳制品供應鏈過程中都必須保持在一定的溫度范圍之內。

乳制品質量安全是指乳品不存在直接或間接危害公眾安全的因素，能滿足廣大人民群眾生理需求并提供充足營養；從供應鏈的視角分析，乳品質量安全則是指從原奶供應、乳制品生產加工、運輸配送、銷售到消費的過程中，乳制品在整個鏈條的環節符合質量安全標準，不存在任何危害和威脅消費者安全的隱患。

1.2.2 乳制品冷鏈研究綜述

乳制品冷鏈是國內外學者關注的焦點問題，近年來相關研究主要集中在國內乳制品冷鏈現狀及對策[15-17]、HACCP安全管控[18-20]、安全風險管理[21-27]以及乳制品配送[28-33]四個方面。本文限于篇幅，僅對以上相關關鍵重要文獻進行簡要論述。在國內乳制品冷鏈現狀及對策方面，鄭言[15],馮彩云[16]，郭延景,孫世民[17]，系統梳理了國內乳制品冷鏈的發展現狀并提出了相應的對應措施。張玉香[18]，李月茗[19]研究了如何運用HACCP原理確保乳制品的質量安全。在分析影響乳品企業食品安全誠信因素的基礎上，姜啟軍,胡珂[21]采用解釋結構模型分析了乳品企業食品安全誠信影響因素之間的關系，研究發現政府相關部門是否重視并對食品安全事件主體進行懲處，對乳制品企業食品質量安全有極大影響。在此基礎上，進而提出乳制品供應鏈安全誠信管理機制，并通過對某乳品企業進行案例分析，提出基于供應鏈的乳制品企業質量安全誠信管理對策。張榮彬[22]對乳制品行業的市場貿易形勢、產業組織結構、轉型升級方式、質量安全現狀及產品監管措施等方面進行了探討和分析,為學者進一步研究我國乳制品行業的健康持續發展提供了參考。從系統可靠性角度出發，根據乳制品各環節不同的溫度需求，程文,謝亞雄[23]構建了GO-FLOW圖，設定了系統各環節的參數，并運用GO-FLOW法對乳制品冷鏈物流系統進行了安全性評價。程文等[24]運用故障樹分析以及模糊數，系統評價了乳品冷鏈物流系統的安全性。基于乳制品對運輸時效要求高的特性，吳嘉偉[28]，孫玲[30]，莫遜[33]以及馮居君[32]等學者研究了乳制品冷鏈的配送路徑問題。

國內外學者對乳制品安全進行了系統研究，形成了一套相對完整的理論體系，為后續探索提供了的理論積淀和方法指引。然而，綜觀現有文獻，國內外學者在乳制品供應鏈的結構及特征、HACCP管控、運輸配送路徑以及風險安全性評價方面做了深入研究，但是鮮有學者研究控制圖在乳制品冷鏈質量安全中的應用，然而溫度控制在確保乳制品的質量安全方面至關重要。鑒于此，本文運用控制圖原理，以乳制品供應鏈冷藏銷售環節為研究對象，制定并分析相應的均值—標準差控制圖，以期為解決乳制品安全問題提供理論基礎和實踐指導。

2 控制圖概述

2.1 控制圖基本原理

控制圖的基本原理主要包括四個方面的內容：正態性假定、3σ準則、小概率原理以及反證法思想[34-36]。

（1）正態性假定

任何產品的質量必然會存在一定的波動，這些波動主要是由于原材料、生產者、工藝流程以及機器設備等引起的隨機誤差。在生產過程相對穩定或是處于被控制狀態時，產品的質量特性基本均服從或近似服從正態分布，關于產品生產的這一假定即為正態性假定。

（2）3σ準則

若產品質量特性X服從正態分布N(μ,σ2),根據正態分布的概率特性，下列等式1成立。

制作質量特性X的控制圖，中心線CL=μ，上下控制線分別為UCL=μ+3σ，LCL=μ-3σ。

（CL：central line中心線；UCL：upper control line上控制線；LCL：lower control line下控制線）

（3）小概率原理

小概率原理的主要思想是小概率事件一般不會發生。若X服從正態分布N(μ,σ2),則X的值超出控制界限的概率為0.27%，其為小概率事件。

（4）反證法思想

如果控制圖上出現超出上下控制線的點，則意味著小概率事件發生，判定產品生產過程不在控制狀態。

2.2 控制圖的判異規則

一旦控制圖出現以下幾種情況，則判定生產過程不穩定：

（1）一個點在中心線3σ之外；

（2）連續8個點落在中心線兩側的1σ之外；（3）連續6個點呈現遞增或遞減的態勢；

（4）連續14個點呈現交替上升和下降的態勢；

（5）連續3個點有2個點落在中心線一側的2σ之外；

（6）連續9個點落在中心線的一側；

（7）連續5個點中有4個落在中心線一側的1σ之外；

（8）連續15個點落在中心線兩側的1σ之內。

2.3 均值-標準差控制圖

常用的計量控制圖主要有四種：均值—標準差、均值—極差、中位數—極差以及單值—移動極差控制圖。以上四種控制圖，在數據分布中心方面，均值圖檢出力最強，中位數圖檢出力次之，單值圖檢出力最弱；在數據的標準差方面，標準差圖檢出力最強，極差圖檢出力次之，移動極差圖檢出力最弱。當均值圖與標準差圖結合時，其檢出力最強[37-38]，因此本文主要介紹均值—標準差控制圖的繪制步驟：

（1）在生產過程基本穩定的情況下，定時收集生產過程某一變量的數據，每組樣本大小為n，組數k≥25。

（2）計算樣本的均值和標準差，公式如下：

（3）計算總平均和方差平均

（4）計算控制線

均值圖的控制線計算公式如下：

標準差圖的控制線計算公式如下：

（5）制作均值—標準差控制圖，并依據控制圖的判斷規則分析控制圖的狀態。

3 均值-標準差控制圖的應用例證

隨著居民消費水平的提高，超市生鮮食品的供應量逐年遞增，而冷凍、冷藏銷售設備的溫度控制直接影響著生鮮食品的質量安全[39-40]。本文運用超市生鮮乳制品冷藏設備的溫度記錄信息對均值—標準差控制圖進行例證分析,具體實施過程如下：

（1）溫度記錄

在溫度設備正常運作的情況下，將2017年7月超市冷藏冰箱的溫度作為研究對象，分別記錄上午8、11時以及下午14、17、20時冷藏柜溫度，共采集數據31組，如下表1所示：

（3）計算31組溫度樣本的總平均和標準差的平均。

（4）分別運用公式6和7計算均值圖和標準差圖的控制線：

均值圖：

(5)將樣本數據組輸入SPSS軟件，得均值以及標準差控制圖如圖2、3所示。

從以上控制圖2以及3可以看出，7月21號的平均溫度、18和25號的標準差落在中心線3σ范圍之外，違背了控制圖判異規則的第一條。超市工作人員需要對以上控制圖提示的異常情況及時處理，將7月18、21以及25號的乳制品隔離評估，防止將有質量安全隱患的乳制品銷售給顧客，同時也要檢查冷藏設施設備狀況，確保裝備的安全使用。

表1 2017年7月冷藏柜溫度記錄表

圖2 均值控制圖

圖3 標準差控制圖