基于IDEF0工具的生鲜农产品可追溯系统数据传递模型建立

马至远，商译匀，孔凡克

（中国农业大学烟台研究院，山东 烟台 264670）

食品可追溯体系能够对食品生产的来源、生产过程和流通去向进行记录，形成连续且可靠的信息流，并通过追溯来识别问题和实施召回，是农产品供应链上养殖、加工和流通各环节各个主体信息交流过程中的重要工具［1］。因此，可靠且通畅的供应链信息传递是食品可追溯体系建设的核心，也是在发生质量安全问题时，能够快速反向追溯的基础。以生鲜猪肉为例，猪肉质量的安全管控一直是中国重大的民生课题，然而“非洲猪瘟”疫情在全国范围内的肆虐蔓延，以及由其引发的猪肉价格剧烈波动，暴露出中国生猪养殖屠宰和猪肉产业链条的脆弱以及猪肉产品质量安全管控体系的无力［2］，导致猪肉质量安全问题的根本原因在于猪肉供应链上的信息不对称，因此必须建立完善的可追溯体系，实现猪肉供应链上的质量安全信息的追踪和溯源，以彻底解决信息不对称问题［3］。

目前，国际上普遍采用关键点控制技术HACCP和食品追溯体系来实现数据追溯和食品安全性控制，主要以电子记录和监控为主要手段［4］。2013年，中国也加快建立全国统一的农产品和食品安全信息追溯平台，但在现实生产中，一方面农产品质量安全追溯系统的建设投入大、见效慢、收益低，许多中小规模厂商很难投入较大成本加入追溯系统，导致可追溯信息欠缺以及信息传递不通畅，使得食品安全可追溯系统的作用很难有效发挥；另一方面，不同厂商提供的信息广度、深度和精确度差异较大，使得追溯信息较多、追溯成本上升［5］。按照中国颁布的《农产品质量安全追溯操作规程》（以畜肉为例）［6］也是将追溯信息列表，鲜有一种结构化、可视化建模方式进行各数据间传递流程及相关关系的研究。本研究运用IDEF0结构化建模方法，以生鲜猪肉产品为例，分析食品供应链各环节数据的传递过程与相关关系，明确追溯数据的传递价值，以优化整条供应链各个环节的互动交流，形成更为可靠且连续的信息流动。

1 IDEF0工具

IDEF（Integrated Computer-Aided Manufacturing Definition）是从功能角度对复杂系统进行结构化分析和设计的建模方法，从IDEF0到IDEF14（包括IDEF1X）共计16套方法，每套方法均通过建模程序获取某个特定类型的信息。IDEF0是运用规定的图形符号和自然语言，严格按照自顶向下、逐层分解的结构化方法描述和建立系统功能模型，以确保系统顺利实施。如图1所示IDEF0模型中，盒子表示设计过程中的系列活动，4个箭头分别表示输入、输出、控制与机制。其中，输入/输出为完成某项活动所需的条件及活动产生的结果；控制是进行活动的约束与变化的条件；机制是完成活动的基础与支撑条件，通常为执行人或设备等。IDEF0采用图形化及结构化的形式来表达系统功能及相互关系，在各个行业的系统功能建模中得到广泛应用［7-9］。

图1 IDEF0功能模型

2 生鲜肉类产品供应链描述

不同于工业品，生鲜农产品对时间和温度的影响更为敏感，对物流环节要求较高，要实现“从田间到餐桌”端到端的可追溯，都需要借助现代物联网和大数据技术对农产品实现全过程的信息读取和跟踪，包括从饲养、加工、流通、销售到消费者以及检验检疫各个环节的监控［10］。图2是山东省某生鲜猪肉类农产品供应链各环节间的活动交互。

图2 生鲜猪肉类农产品供应链过程

养殖和加工企业在前端数据信息的准确采集是整条供应链信息追溯的关键环节。目前已经能够实现从雏猪购入即加上标识，通过无线传感器网络自动记录上传养殖过程数据以及屠宰检疫过程数据，使得每个环节的信息自动化导入追溯数据库中，最终能够使消费者可以通过条形码查询农产品的相关信息，实现“身份证“识别溯源制度［11］。但在配套技术实际使用中，各环节内部与原有信息系统数据的衔接、各环节之间信息识别与传递依然造成信息数据存在碎片化、利用率不高等问题［12］，因此急需梳理各环节需要传递的底层数据信息以及相关关系，减少信息传递的成本。

3 可追溯数据IDEF0模型

运用IDEF0工具，首先分别对饲养环节、加工环节、流通和销售环节的数据传递进行分析，建立各环节子模型，通过数据传递的流向，分析子系统间的数据传递关系，建立系统整体模型。

3.1 饲养环节数据流动

饲养环节是猪肉产品追溯的源头，也是质量非法行为易发、频发，质量安全风险较高的关键环节。饲养环节涉及活动从雏猪购入开始，包括喂养、检疫、饲养环境消毒、治疗等，主要投入是养殖户所用的饲料和兽药，在该过程中容易发生的质量安全行为是添加非法饲料（例如瘦肉精）、禁用药（沙丁胺醇注射）以及用药剂量不当。为避免下游屠宰加工时各养殖场生猪易混，影响质量安全追溯，在生猪出售环节须做好养殖场商的信息输入。

按照可追溯需要可分为环节内部存档数据（内部数据）与可追溯数据（外部数据）两大类。如图3所示，在饲养环节需要重点关注的溯源信息在于：①内部存档信息：包括饲养档案（购买信息、猪舍号、温度、湿度、饲料）、免疫档案（疫苗、用药记录）以及销售流向信息（上下游单位、合同文件、运输信息、责任人）。②最终输出到加工环节的外部信息：包括生猪出栏档案（标识码、年龄、重量、养殖场信息、责任人）和检验检疫信息（检测结果、疫苗信息）。检验检疫信息的准确记录是整条供应链上关乎食品质量保障的重要环节，防止生猪从疫情区域流出，是发生质量安全问题时追溯的主要信息来源。

图3 养殖环节IDEF0模型

3.2 加工环节

生猪在屠宰加工前的质检流程是为确保生猪健康时进行屠宰，还必须检查生猪匹配的产地检疫合格证，才能进行屠宰加工。屠宰加工后的检疫是猪肉进入消费者面前最重要的把关，其检验检疫结果符合安全标准才能进入市场流通。屠宰加工中，生猪的原始信息与加工过程中生成的信息须结合生成新的信息贴于猪肉产品的标签上。对于消费者偏好的可追溯数据具有决定性的作用，但往往这环节也最容易发生生猪标识失效，追溯单元发生变化，生猪与猪肉产品无法匹配的问题，因此十分有必要明确该流程中的信息传递关系。

图4 表示猪肉屠宰加工环节的数据传递过程。涉及到追溯的关键信息包括：①为保障食品安全可追溯的内部数据：加工前后检疫档案、检疫和加工工作人员信息、生产车间、批次（匹配生猪和猪肉产品的重要信息）以及加工环境控制和库存信息。②须传递到外部流通环节的数据：包括产品信息（加工部位、重量、加工方式、生产日期、批次）、生猪原料（年龄、产地），屠宰厂名称、质检合格信息。

图4 加工环节IDEF0建模

3.3 流通与销售环节

运输是联系饲养场、加工厂、销售商以及消费者之间的重要纽带，无论是自有物流配送还是第三方平台配送都需要根据合同订单提供运输基本信息，记录信息包括运输商、运输人员、车次、时间。在运输过程中，因农产品对环境要求更为严格，运输企业还应保障冷链运输的环境控制，即记录温度、湿度等环境因子，实现运输过程的可追溯数据。除了流通过程中的卫生条件使肉品污染外，该环节基本不会产生新的质量安全问题。而当上游问题产品流通到末端消费者时，消费者将购买信息反馈给销售商或餐饮企业，根据产品信息能够倒推至加工、流通、养殖各环节，查看具体批次以及当时检疫信息。

如图5所示，流通和销售环节追溯的关键数据包括：①内部记录数据：运输信息（运输商、运输人员、车次、时间、冷链传感器控制等）、销售数据（上架信息、销售流向）；②须传递到末端消费者的信息即为加工环节流出的外部传递信息。

图5 流通与销售环节IDEF0建模

3.4 可追溯系统数据建模

图6表示用IDEF0工具描述的猪肉类产品从饲养、加工、流通3个主要环节的供应链可追溯系统的整体数据模型。A0为第一层系统，A1、A2、A3分别为系统内的饲养、加工、流通3个子系统，各子系统间数据输入和输出的传递关系如图6所示。

图6 生鲜猪肉产品可追溯IDEF0整体模型

将各环节数据整合后得到生鲜猪肉供应链数据追溯间的传递关系，最终可追溯的数据信息可以分为两类：类别①事关质量安全的数据，主要涉及养殖环节检验检疫以及加工环节前后两个检测结果。类别②消费者偏好的信息，涉及年龄、产地、加工工艺、加工部位、屠宰时间、保质期等。按以上类别追溯数据源头，各环节涉及的输入数据如表1所示。由表1可知，各环节间需要传递的数据量并非十分复杂，这也说明在各环节间实现可追溯系统技术上的可行性，而更多的问题需要从管理层面而非技术层面进行解决。另一方面，各环节还需要储存相对较多的内部数据，主要是过程数据以及环境控制信息，为日后寻找质量问题来源提供帮助。

表1 可追溯数据源头

4 小结

明确各环节数据间传递关系能够帮助厘清整条供应链上众多冗杂数据，在关键环节记录关键信息，在一定程度上能够降低各环节间数据传递的难度，更好实现各环节企业间数据传递的行为。不仅是生鲜猪肉类产品可以建立可追溯IDEF0模型，果蔬、水产、畜禽类产品等产品都可以在建立可追溯平台时，首先利用IDEF0模型筛选必需的数据信息，排除冗余信息，提升企业共享数据的意愿。此外，政府及监管部门也可以通过提升标准，开展技术培训等方法提升企业间有效传递的意愿，避免过程中信息的随意填写或涂改，以规范可追溯信息传递。