基于RFID技术的可追溯型养殖ERP系统设计

2013-04-29胡甜郑丽敏任发政朱虹田立军黄圣文

肉类研究 2013年2期

胡甜郑丽敏任发政朱虹田立军黄圣文

摘要：为了解决规模化养猪场管理方式落后和可追溯性差问题，本文提出了一套基于无线射频识别（radio frequency identification，RFID）、企业资源计划（enterprise resourdes planning，ERP）技术的生猪养殖管理系统的技术方案，给出了系统的目标、总体构架以及生猪养殖企业经济效益的评估等功能。可为企业的发展提供决策依据，同时系统的可追溯功能能够让消费者获得知情权。

关键词：ERP；生猪养殖；成本核算；RFID

Design of Traceability Breeding ERP System Based on the Technology of RFID

HU Tian1，ZHENG Li-min1，2，*，REN Fa-zheng2，ZHU Hong1，TIAN Li-jun1，HUANG Sheng-wen3

（1. College of Information and Electrical Engineering， China Agricultural University， Beijing 100083， China；

2. Laboratory of Food Quality and Safety Beijing 100083， China；

3. Beijing Ziyuan Yijun Agricultural Science and Technology Co. Ltd.， Beijing 102600， China）

Abstract：In order to solve the problems of backward management style and low-level traceability for large-scale pig farms， this paper came up with a solution for pig breeding and management system which based on RFID and ERP. This solution includes system targets， framework and economic evaluation for the pig-breeding corporations. It can offer basis for the corporations decision. Besides， this solution offers consumers rights to be informed.

Key words： ERP；pig-breeding；cost accounting；RFID

中图分类号：TS251.41 文献标志码： A 文章编号：

规模化的生产模式可以让生猪饲养管理规程、生产工艺、疫病防治、环境控制等生产技术得到了切实应用，使得猪肉产量得到快速增长。但是，我国目前养猪生产水平仍无法比及世界农业先进国家，出栏率低、母猪生产效率低等问题仍然是制约生猪产量进一步突破的瓶颈[1]。另外对生猪更加关注猪肉的优质、安全，消费者在购买猪肉时还希望能够了解到猪肉的生产来源信息[2]。要想解决这些问题，对生猪养殖企业来说，必须借助现代化的科技手段实现生产过程的信息化、自动化、精细化管理。

企业资源计划（enterprise resourdes planning，ERP）系统的核心目的就是实现对整个供应链的有效管理，将企业之外的资源也纳入了其管理的范围，形成集成化供应链管理体系，将企业生产经营过程中有关的人、技术、经营管理三要素有机地集成并优化运行，帮助养猪企业获取科学准确的数据，实现信息共享。在此基础上融合无线射频识别（radio frequency identification，RFID）技术，建立电子档案，对生猪生产过程进行全天跟踪，以RFID无线传输特性与物品标识的唯一性和安全性，使追溯猪肉产品的安全性成为可能，从而提升民众对食品安全的信任感。

1 养猪场需求分析

美国生产与库存控制协会（APICS）统计，使用一个适合自身企业的ERP系统，一般可以为企业带来如下经济效益：库存下降30%～50%；延期交货减少80%；采购提前期缩短50%；制造成本降低12%，并且管理水平得到一定程度的提高[3]。为了规范管理，提高管理水平、技术水平和经济效益，保障养猪场的先进与快速稳定发展，生猪养殖管理需要明确如下6个方面的需求。

1.1 确定养猪场的生产单元（车间）[4]

规模化的养猪场按照生猪的各生长阶段的不同，可以划分为5个生产单元：配种车间，主要饲养后备公猪、后备母猪、种公猪、种母猪；妊娠车间，饲养妊娠期间的种母猪；分娩车间，饲养哺乳母猪和哺乳仔猪（母猪、仔猪产后21日龄断奶）、产前1周待产母猪；保育车间，饲养21～63日龄保育仔猪；育肥车间，饲养63日龄后转入的育肥猪（作商品猪）、培育猪（作种猪）。

1.2 建立完善的保管制度

养猪场购入和消耗的饲料、药品（保健药、治疗药、疫苗、消毒药）、物资等建立完善的保管制度，做到每一笔进账、每一笔进入生产车间的消耗账都清楚明了，按照需要生成以生产单元、月份为单位的汇总报表。

1.3 建立猪群养殖报表制度

猪群养殖报表主要包括以各个生产单元为基础以日、月、年为单位的猪群养殖信息统计报表，除此之外还要囊括整个猪群以日、月、年为单位的生产指标统计信息。要保证报表的内容准确、及时。

1.4 建立完善的生猪管理控制制度

生猪管理控制制度是指对生猪各个阶段应该进行的免疫、保健工作有明确、详细的实时方案，并且能够提供生猪一生进行的饲喂、保健、免疫、疾病治疗信息，实现生猪重要信息的可追溯性。

1.5 明确成本组成及核算方法

规模化的猪场在生产养殖管理的账目费用通常由如下部分组成：饲料费、药品费、物资消耗费、燃料动力费、折旧费、工资福利费、企业管理费。

各项费用在各车间的消耗总和构成了各车间（各生长阶段猪只）的直接生产成本，然后结合各阶段生猪转群过程中所隐含的流转成本就能核算各生长阶段猪只的成本信息，并为生猪销售提供决策依据。成本核算的生长阶段：哺乳仔猪、保育仔猪、育肥猪（育肥猪和培育猪）。

1.6 明确企业效益与经营状况的动态分析方法

统筹规划企业的发展战略、投资、经营、采购、销售、生产、财务、人员、经济效益等能够评价和分析企业经营情况的各方面指标，将这些指标的实际生产值与计划值进行比较分析、以月为单位进行比较分析、以年为单位进行比较分析，为企业管理层提供决策依据。

上述分析指标主要涉及两个方向：资金方向，包括固定资产产值率、固定资产利税率、资金利用率、资金利税率、流动资金周转天数的倒数、销售收入纯利润、销售收入利税率[5]等；生产信息方向，包括死亡率、死亡原因、淘汰率、淘汰原因、胎次产仔情况、公猪年龄分布、母猪年龄分布、母猪发情情况分析、各月产仔头数、各月受胎率、各月分娩率等。

2 养猪场信息与RFID编码设计

在养猪场，猪的个体信息（父母、出生日期、体质量、品种、性别）、饲养信息（饲料配方、饲料来源、饲料种类、添加剂的使用记录）、防疫信息（疫苗接种种类、接种时间、剂量、来源）、饲养环境信息（饲养地点、猪舍号、猪舍温湿度、空气质量等）以及猪场信息如猪场地理位置、猪场负责人、饲养员、兽医等职务人员的个人信息（姓名、联系方式、入职时间、离职时间）[6]。

为将以上信息准确对应到每头猪上，应对RFID编码进行设计，设计原则不仅与RFID芯片频率相关，还与猪场养殖规模相关，因超高频（ultra high frequency ，UHF） RFID类型芯片具有数据存储量大、穿透力强、读写距离远、读取速率快、使用寿命长、环境适应性好等特点，因此本文针对UFH RFID芯片类型进行设计，EPC（electronic product code）电子产品编码是系统识别个体的核心和关键，实现了每只猪的识别及跟踪，为每只猪建立全球的、开放的标识标准[7]。EPC代码包括标头（定义的总长度）、厂商识别代码（代表公司代码）、对象分类代码（对象代码）和序列号（个体识别号）等数据字段。将标签的EPC 序列号编码确定为：猪类型+出生日期+性别+窝号+个体号。其中，窝号的设计是一个难点。按照猪场每年存栏1000头母猪，按每头母猪平均年产2.2窝计算，则每年可繁殖2200窝，每窝产仔数为10 头。则EPC编码结构总位数（二进制）标头（8）+厂商识别代码（28）+对象分类代码（24）+序列号26（猪类型（3）+出生日期（6）+性别（1）+窝号（12）+个体号（4）），即能满足本应用。由于猪场中，采用RFID这项先进的技术，通过移动终端传输到系统服务器。不管何种方式的信息采集都尽量全面、准确，这样可以快速准确到位，落到实处，并保证追查责任。

3 ERP系统设计

根据ERP软件系统的特点以及养猪行业过程的独特性[8-12]，系统主要分为人员管理模块、生猪养殖管理模块、生猪销售模块、库房管理模块、成本核算模块、企业经营指标评价模块。这6大模块涵盖了普通企业在日常管理中必不可少的通用的功能模块，更具有生猪养殖企业特有的功能模块。系统框架设计图如图1所示。

图1 ERP各系统框架设计图

Fig.1 Design of ERP System Framework

3.1 库房管理模块

实现养猪场消耗品进-销-存的管理。

1）采购入库：采购的商品主要是生猪养殖的日常用品，主要分为3大类：药品，包括保健药、治疗药、治疗药；饲料，生猪各生长阶段所需的饲料；消毒药。除此之外，生产过程中的设备、引进后备猪、引进公猪精液都需要通过库房管理模块进行入库操作。2）消耗出库：出库管理针对的是上述采购入库的商品，其中对于库存不足、即将过期和已经过期的商品能够进行相应的预警提示。3）库存管理：库房管理存放的主要是采购商品进-销-存的详细信息，能实现库存查询、商品过期处理、饲料和药品的月末盘点以及进销存月报等功能，能对现有商品的使用情况进行预测，保证库房存储的饲料、各类药品等能满足生猪的日常所需，在储备不够5～7d的情况下进行预警，使采购员能有充分的时间进行商品的采购。

3.2 生猪养殖模块

实现以日、月、年为单位对各个车间的养殖统计信息的查询，其中包括生猪的生产流转情况以及免疫、保健、治疗、消毒情况。

1）查询功能：可以查询整个猪场在任何时间（断）的各个生产车间的生产、在栏、免疫、保健、卫生等统计信息；也能查询到各生产车间以及整个猪场的重要生产指标：分娩率、配种率、成活率、料肉比等；还能查询到个体母猪的档案信息，其中包括个体母猪的基础档案以及整个生命周期过程中的免疫、保健、治疗、分娩、配种等信息。

2）报表功能：日常报表：各生产车间日报表，全场日常综合信息查询；月报表：各生产车间的月报表，生产指标统计；年报表：各生产车间年报表，全场信息统计年报表；管理控制信息报表，以时间段为单位的免疫、保健、治疗、消毒等管理信息报表。

3.3 生猪销售模块

实现在栏生猪销售订单、销售出库单（种猪、商品猪、淘汰猪）、销售。

销售主要涉及到内部销售和外部销售两个部分。内部销售：企业给内部员工的价格会稍低于外部市场的价格，因此这部分的账目区别于对外销售的账目；外部销售：企业对外销售的商品主要有4种：幼猪、商品猪、种母猪、淘汰猪，而且品种不同出售的价格也不相同。系统能通过对市场上这些类型的猪的价格进行预测，以使得企业的销售员在对外销售的时候获取最大的盈利。

3.4 人员管理模块

实现养殖员工基础信息、职位职责以及工作效率评定等功能。

人员的基本信息是针对员工的教育背景、年龄等基本信息的统计管理；职位职责，即员工所在岗位的工作性质，每天所需要完成的基本任务；工资，主要分为两个部分：基本工资和绩效工资，不同在绩效工资，企业对饲养员在猪的养殖过程中各指标的评判，如：仔猪的成活率，商品猪的生长、防疫情况，猪圈的卫生情况等进行考核，评分越高的绩效工资也就相应的越高。

3.5 成本核算模块

实现实际生产消耗成本核算、个体猪只成本预测两部分功能。

实际生产消耗成本核算：主要是财务部门关心的开支账目的整体管理，通过库房管理部分记录的进-销-存信息以及生猪养殖管理部分的生猪生长、销售情况记录、核算、反映和分析企业资金的变动过程和结果[13-15]。

个体猪只成本预测：通过生产者提供的生猪的实际生长参数而预测出在栏猪只实际的成本消耗情况，进而帮助管理者为当前生猪的销售价格提供决策依据。其中生长参数的如表1所示，表中数据根据各养猪场的实际情况可以做相应的改动[16-19]。

表1 生猪实际生长参数表

Table 1 The Actual Growth Parameter of Pigs

周龄预计体质量/kg 日采食量/（kg/头）饲料单价/（元/kg）（按市场价）

2 3.5 0.01 12

4 7.5 0.16 12

6 12.5 0.50 4

8 17.5 0.71 4

10 25.0 1.00 3

12 33.0 1.30 4

14 42.0 1.80 6

16 52.0 1.90 5

18 62.0 2.20 4

20 73.0 2.50 4

22 86.0 3.10 4

24 100.0 3.50 4

3.6 企业经营模块

通过对历年数据进行分析，从更深层次地了解企业的生产、销售、种猪使用及疾病情况等，从而为猪场今后的生产工作安排提供科学的依据。

上述ERP系统中6大模块将养猪场的物流、资金流、信息流高效地融合并进行合理、有效的分析，不仅能够帮助企业合理地调控资金流转，而且能够大大提高各养殖环节的反应能力，使得管理者及时掌控各生产环节的灵敏度提高[6]。其中各个类型数据流的事务流程图如图2所示。

图2 ERP系统事务流程图

Fig.2 ERP System flow chart

ERP系统根据使用系统人员职能的不同为各个身份的管理者提供不同的管理模块，具体划分情况如表2所示。

表2 ERP系统职能划分

Table 2 Division of ERP Systems Functions

角色对

应功能库房管

理模块生猪养

殖模块生猪销

售模块人员管

理模块成本核

算模块企业经

营模块系统初

始化模块

系统管理员 √ √ √ √ √ √ √

库房管理员 √

厂长 √ √

总经理 √ √ √ √

董事长 √ √

4 ERP系统数据库结构

ERP系统选用Microsoft SQL server 2010作为系统的后台数据处理。针对生猪养殖企业的需求分析可知，由于要经常对大量数据进行相对复杂的分析，使得系统对数据库的性能要求相对比较高，因此，本系统通过存储过程来实现全部大部分数据的处理，其中包括数据报表信息的统计、成本核算、企业经营情况分析等，只有一些相对简单的基础信息的快速查询才直接访问数据结构。这样将数据结构与程序逻辑进行有效的分割，使得应用系统不直接访问数据结果，就能充分的保证系统的安全性和可扩展性[20]。

ERP系统的数据库主要分为以下8个部分：系统数据表、日常生产数据表、库房数据表、销售数据表、人员数据表、企业经营数据表、成本核算数据表以及报表部分数据表（具体数据表省略）。

5 结论

本文设计和实现的ERP系统在生产管理、企业盈利能力分析、企业人员效率分析、企业的经济效益评定等方面[5，21]，都严格地贯彻生猪养殖的实际经营理念，结合众多ERP系统的实际应用情况，准确定位用户需求所需要的统计算法，实现了生产养殖过程动态电子报表生成、生猪各阶段指标分析、成本核算与预测、企业经营模式统筹规划等功能，符合和满足企业的实际生产情况所需并保证算法的合理性与可操作性，为企业提供有意义和参考价值的分析结果。收集高效准确的生猪的标识是猪肉追溯系统的关键，本系统采用RFID技术实现了重要基础数据的采集和追溯，再结合ERP系统的信息统计分析功能，为消费者吃上放心肉提供了有效的保障。

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