基于IDEF0工具的生鮮農產品可追溯系統數據傳遞模型建立

馬至遠，商譯勻，孔凡克

（中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670）

食品可追溯體系能夠對食品生產的來源、生產過程和流通去向進行記錄，形成連續且可靠的信息流，并通過追溯來識別問題和實施召回，是農產品供應鏈上養殖、加工和流通各環節各個主體信息交流過程中的重要工具［1］。因此，可靠且通暢的供應鏈信息傳遞是食品可追溯體系建設的核心，也是在發生質量安全問題時，能夠快速反向追溯的基礎。以生鮮豬肉為例，豬肉質量的安全管控一直是中國重大的民生課題，然而“非洲豬瘟”疫情在全國范圍內的肆虐蔓延，以及由其引發的豬肉價格劇烈波動，暴露出中國生豬養殖屠宰和豬肉產業鏈條的脆弱以及豬肉產品質量安全管控體系的無力［2］，導致豬肉質量安全問題的根本原因在于豬肉供應鏈上的信息不對稱，因此必須建立完善的可追溯體系，實現豬肉供應鏈上的質量安全信息的追蹤和溯源，以徹底解決信息不對稱問題［3］。

目前，國際上普遍采用關鍵點控制技術HACCP和食品追溯體系來實現數據追溯和食品安全性控制，主要以電子記錄和監控為主要手段［4］。2013年，中國也加快建立全國統一的農產品和食品安全信息追溯平臺，但在現實生產中，一方面農產品質量安全追溯系統的建設投入大、見效慢、收益低，許多中小規模廠商很難投入較大成本加入追溯系統，導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的作用很難有效發揮；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］。按照中國頒布的《農產品質量安全追溯操作規程》（以畜肉為例）［6］也是將追溯信息列表，鮮有一種結構化、可視化建模方式進行各數據間傳遞流程及相關關系的研究。本研究運用IDEF0結構化建模方法，以生鮮豬肉產品為例，分析食品供應鏈各環節數據的傳遞過程與相關關系，明確追溯數據的傳遞價值，以優化整條供應鏈各個環節的互動交流，形成更為可靠且連續的信息流動。

1 IDEF0工具

IDEF（Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition）是從功能角度對復雜系統進行結構化分析和設計的建模方法，從IDEF0到IDEF14（包括IDEF1X）共計16套方法，每套方法均通過建模程序獲取某個特定類型的信息。IDEF0是運用規定的圖形符號和自然語言，嚴格按照自頂向下、逐層分解的結構化方法描述和建立系統功能模型，以確保系統順利實施。如圖1所示IDEF0模型中，盒子表示設計過程中的系列活動，4個箭頭分別表示輸入、輸出、控制與機制。其中，輸入/輸出為完成某項活動所需的條件及活動產生的結果；控制是進行活動的約束與變化的條件；機制是完成活動的基礎與支撐條件，通常為執行人或設備等。IDEF0采用圖形化及結構化的形式來表達系統功能及相互關系，在各個行業的系統功能建模中得到廣泛應用［7-9］。

圖1 IDEF0功能模型

2 生鮮肉類產品供應鏈描述

不同于工業品，生鮮農產品對時間和溫度的影響更為敏感，對物流環節要求較高，要實現“從田間到餐桌”端到端的可追溯，都需要借助現代物聯網和大數據技術對農產品實現全過程的信息讀取和跟蹤，包括從飼養、加工、流通、銷售到消費者以及檢驗檢疫各個環節的監控［10］。圖2是山東省某生鮮豬肉類農產品供應鏈各環節間的活動交互。

圖2 生鮮豬肉類農產品供應鏈過程

養殖和加工企業在前端數據信息的準確采集是整條供應鏈信息追溯的關鍵環節。目前已經能夠實現從雛豬購入即加上標識，通過無線傳感器網絡自動記錄上傳養殖過程數據以及屠宰檢疫過程數據，使得每個環節的信息自動化導入追溯數據庫中，最終能夠使消費者可以通過條形碼查詢農產品的相關信息，實現“身份證“識別溯源制度［11］。但在配套技術實際使用中，各環節內部與原有信息系統數據的銜接、各環節之間信息識別與傳遞依然造成信息數據存在碎片化、利用率不高等問題［12］，因此急需梳理各環節需要傳遞的底層數據信息以及相關關系，減少信息傳遞的成本。

3 可追溯數據IDEF0模型

運用IDEF0工具，首先分別對飼養環節、加工環節、流通和銷售環節的數據傳遞進行分析，建立各環節子模型，通過數據傳遞的流向，分析子系統間的數據傳遞關系，建立系統整體模型。

3.1 飼養環節數據流動

飼養環節是豬肉產品追溯的源頭，也是質量非法行為易發、頻發，質量安全風險較高的關鍵環節。飼養環節涉及活動從雛豬購入開始，包括喂養、檢疫、飼養環境消毒、治療等，主要投入是養殖戶所用的飼料和獸藥，在該過程中容易發生的質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。為避免下游屠宰加工時各養殖場生豬易混，影響質量安全追溯，在生豬出售環節須做好養殖場商的信息輸入。

按照可追溯需要可分為環節內部存檔數據（內部數據）與可追溯數據（外部數據）兩大類。如圖3所示，在飼養環節需要重點關注的溯源信息在于：①內部存檔信息：包括飼養檔案（購買信息、豬舍號、溫度、濕度、飼料）、免疫檔案（疫苗、用藥記錄）以及銷售流向信息（上下游單位、合同文件、運輸信息、責任人）。②最終輸出到加工環節的外部信息：包括生豬出欄檔案（標識碼、年齡、重量、養殖場信息、責任人）和檢驗檢疫信息（檢測結果、疫苗信息）。檢驗檢疫信息的準確記錄是整條供應鏈上關乎食品質量保障的重要環節，防止生豬從疫情區域流出，是發生質量安全問題時追溯的主要信息來源。

圖3 養殖環節IDEF0模型

3.2 加工環節

生豬在屠宰加工前的質檢流程是為確保生豬健康時進行屠宰，還必須檢查生豬匹配的產地檢疫合格證，才能進行屠宰加工。屠宰加工后的檢疫是豬肉進入消費者面前最重要的把關，其檢驗檢疫結果符合安全標準才能進入市場流通。屠宰加工中，生豬的原始信息與加工過程中生成的信息須結合生成新的信息貼于豬肉產品的標簽上。對于消費者偏好的可追溯數據具有決定性的作用，但往往這環節也最容易發生生豬標識失效，追溯單元發生變化，生豬與豬肉產品無法匹配的問題，因此十分有必要明確該流程中的信息傳遞關系。

圖4 表示豬肉屠宰加工環節的數據傳遞過程。涉及到追溯的關鍵信息包括：①為保障食品安全可追溯的內部數據：加工前后檢疫檔案、檢疫和加工工作人員信息、生產車間、批次（匹配生豬和豬肉產品的重要信息）以及加工環境控制和庫存信息。②須傳遞到外部流通環節的數據：包括產品信息（加工部位、重量、加工方式、生產日期、批次）、生豬原料（年齡、產地），屠宰廠名稱、質檢合格信息。

圖4 加工環節IDEF0建模

3.3 流通與銷售環節

運輸是聯系飼養場、加工廠、銷售商以及消費者之間的重要紐帶，無論是自有物流配送還是第三方平臺配送都需要根據合同訂單提供運輸基本信息，記錄信息包括運輸商、運輸人員、車次、時間。在運輸過程中，因農產品對環境要求更為嚴格，運輸企業還應保障冷鏈運輸的環境控制，即記錄溫度、濕度等環境因子，實現運輸過程的可追溯數據。除了流通過程中的衛生條件使肉品污染外，該環節基本不會產生新的質量安全問題。而當上游問題產品流通到末端消費者時，消費者將購買信息反饋給銷售商或餐飲企業，根據產品信息能夠倒推至加工、流通、養殖各環節，查看具體批次以及當時檢疫信息。

如圖5所示，流通和銷售環節追溯的關鍵數據包括：①內部記錄數據：運輸信息（運輸商、運輸人員、車次、時間、冷鏈傳感器控制等）、銷售數據（上架信息、銷售流向）；②須傳遞到末端消費者的信息即為加工環節流出的外部傳遞信息。

圖5 流通與銷售環節IDEF0建模

3.4 可追溯系統數據建模

圖6表示用IDEF0工具描述的豬肉類產品從飼養、加工、流通3個主要環節的供應鏈可追溯系統的整體數據模型。A0為第一層系統，A1、A2、A3分別為系統內的飼養、加工、流通3個子系統，各子系統間數據輸入和輸出的傳遞關系如圖6所示。

圖6 生鮮豬肉產品可追溯IDEF0整體模型

將各環節數據整合后得到生鮮豬肉供應鏈數據追溯間的傳遞關系，最終可追溯的數據信息可以分為兩類：類別①事關質量安全的數據，主要涉及養殖環節檢驗檢疫以及加工環節前后兩個檢測結果。類別②消費者偏好的信息，涉及年齡、產地、加工工藝、加工部位、屠宰時間、保質期等。按以上類別追溯數據源頭，各環節涉及的輸入數據如表1所示。由表1可知，各環節間需要傳遞的數據量并非十分復雜，這也說明在各環節間實現可追溯系統技術上的可行性，而更多的問題需要從管理層面而非技術層面進行解決。另一方面，各環節還需要儲存相對較多的內部數據，主要是過程數據以及環境控制信息，為日后尋找質量問題來源提供幫助。

表1 可追溯數據源頭

4 小結

明確各環節數據間傳遞關系能夠幫助厘清整條供應鏈上眾多冗雜數據，在關鍵環節記錄關鍵信息，在一定程度上能夠降低各環節間數據傳遞的難度，更好實現各環節企業間數據傳遞的行為。不僅是生鮮豬肉類產品可以建立可追溯IDEF0模型，果蔬、水產、畜禽類產品等產品都可以在建立可追溯平臺時，首先利用IDEF0模型篩選必需的數據信息，排除冗余信息，提升企業共享數據的意愿。此外，政府及監管部門也可以通過提升標準，開展技術培訓等方法提升企業間有效傳遞的意愿，避免過程中信息的隨意填寫或涂改，以規范可追溯信息傳遞。