基于RFID的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)

　　1 引言

　　近年來(lái)，各種食品安全問(wèn)題的爆發(fā)引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。由于食品安全直接關(guān)系到人類的生命健康，每一位消費(fèi)者都希望能夠購(gòu)買(mǎi)到健康的、安全的放心食品，并且掌握充分的食品安全信息。出于對(duì)消費(fèi)者健康的保障和對(duì)社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，通過(guò)一個(gè)可視化的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行食品安全監(jiān)控的重要性日益突出。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們通過(guò)建立EDI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了電子數(shù)據(jù)的交換，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)作為一項(xiàng)新的識(shí)別技術(shù)，使食品安全監(jiān)控更趨成熟。

　　2 RFID技術(shù)及其在食品行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀 

　　RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，主要通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息，無(wú)須人工干預(yù)，能夠在各種狀態(tài)(靜止、移動(dòng)甚至惡劣環(huán)境)下準(zhǔn)確識(shí)別運(yùn)動(dòng)物體。RFID技術(shù)具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、穿透力強(qiáng)、可重復(fù)使用、支持快速讀寫(xiě)、可定位和長(zhǎng)期跟蹤管理等特點(diǎn)，在食品安全質(zhì)量管理方面有著極大的應(yīng)用潛力。

　　瘋牛病、口蹄疫的爆發(fā)使西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于食品的安全追蹤提出了相當(dāng)高的要求，他們對(duì)于RFID在這方面的應(yīng)用也有了超前的發(fā)展。

　　美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)建議制藥企業(yè)從2006年起，全部利用RFID技術(shù)追溯跟蹤可疑藥品。英國(guó)MarksSpence超市應(yīng)用RFID電子標(biāo)簽對(duì)新鮮食品實(shí)行供應(yīng)鏈的管理，使用該技術(shù)的成本是應(yīng)用條形碼成本的1／10，大大節(jié)約了資源，提高了供應(yīng)鏈的管理效率。北美最大的食品服務(wù)營(yíng)銷和分配組織SYSCO公司已經(jīng)完成低溫儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的RFID和傳感系統(tǒng)測(cè)試，證明了RFID在食品運(yùn)輸過(guò)程中監(jiān)控溫度和環(huán)境條件的能力很強(qiáng)，可以有效保證食品品質(zhì)和質(zhì)量安全。在國(guó)內(nèi)的食品安全領(lǐng)域，RFID產(chǎn)品也已經(jīng)正式應(yīng)用?；赗FID技術(shù)的“安全豬肉監(jiān)控追溯系統(tǒng)”2005年在上海正式投入使用，該系統(tǒng)將RFID標(biāo)簽打在豬耳朵上，實(shí)時(shí)獲取生豬的飼料、病歷、喂藥、轉(zhuǎn)群、檢疫等信息，目前該系統(tǒng)已經(jīng)在上海市及華東地區(qū)57家大型豬場(chǎng)運(yùn)行使用。  

　　 3 建立基于RFID的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng) 

　　3．1 基于RFID的跟蹤與追溯系統(tǒng)模型

　　基于RFID的跟蹤與追溯系統(tǒng)模型包括RFID數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、RFID信息服務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件(如物流決策系統(tǒng)等)。圖1是集中式管理的跟蹤與追溯系統(tǒng)模型的簡(jiǎn)圖。

　　該模型的工作原理如下：(1)通過(guò)RFID的無(wú)線通信方式，存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)被傳送給讀寫(xiě)器；(2)讀寫(xiě)器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)中間件過(guò)濾掉重復(fù)的數(shù)據(jù)后，生成事件序列，傳送給企業(yè)應(yīng)用軟件；(3)企業(yè)應(yīng)用軟件通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)訪問(wèn)由電子標(biāo)簽信息指示的信息服務(wù)器，獲取產(chǎn)品的相關(guān)信息。這一模型的信息服務(wù)系統(tǒng)相對(duì)集中，由產(chǎn)品制造商或者一個(gè)第i方機(jī)構(gòu)來(lái)負(fù)責(zé)維護(hù)，可以建立一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)，主要針對(duì)單個(gè)企業(yè)產(chǎn)品的跟蹤與追溯。這與國(guó)內(nèi)追溯系統(tǒng)現(xiàn)階段的發(fā)展情況相適應(yīng)。

圖1 RFID跟蹤與追溯系統(tǒng)模型

　　3．2 食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)

　　與上述模型相對(duì)應(yīng)，RFID食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)總體上由RFID標(biāo)簽／閱讀器、RFID中間件和RFID應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。

　　(1)RFID標(biāo)簽／閱讀器。RFID標(biāo)簽依附于食品的原料、半成品、成品外包裝表面以及貨運(yùn)托盤(pán)上，其中記錄著該實(shí)體的屬性信息和相關(guān)操作信息。RFID閱讀器被設(shè)置在供應(yīng)鏈的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中，實(shí)時(shí)讀取食品RFID標(biāo)簽中的信息，并連同閱讀器自身的屬性及讀取時(shí)間等信息一同傳送至RFID中間件。

　　(2)RFID中間件。RFID中間件負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與RFID硬件以及配套設(shè)備的信息交互和管理，同時(shí)作為一個(gè)軟硬件集成的橋梁，完成與上層復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的信息交換。中間件與RFID閱讀器相連接，并接受來(lái)自閱讀器的RFID數(shù)據(jù)。它具有數(shù)據(jù)的搜集、過(guò)濾、整合與傳遞等功能，以便將正確的對(duì)象信息傳到后端的應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)而減輕架構(gòu)與維護(hù)的復(fù)雜性。

　　(3)RFID應(yīng)用系統(tǒng)。RFID應(yīng)用系統(tǒng)是RFID數(shù)據(jù)與食品供應(yīng)鏈中業(yè)務(wù)邏輯相集成的信息管理系統(tǒng)。它能對(duì)RFID中間件傳來(lái)的虛擬數(shù)據(jù)對(duì)象執(zhí)行預(yù)先建立的業(yè)務(wù)邏輯。我們將這一模型應(yīng)用于食品行業(yè)中形成整合食品供應(yīng)鏈的工具，其基本結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 RFID食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)

　　RFID系統(tǒng)主要有i個(gè)功能：信息采集、信息傳遞和信息管理。信息采集是實(shí)現(xiàn)信息流的前提條件，信息傳遞實(shí)現(xiàn)了信息流的連貫性，對(duì)信息的有效管理和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了信息流的價(jià)值所在。這些功能貫穿于生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸及銷售各個(gè)環(huán)節(jié)，可以全面實(shí)現(xiàn)對(duì)食品供應(yīng)鏈的監(jiān)控管理。在這個(gè)食品供應(yīng)鏈系統(tǒng)中，原料基地、加工 廠、食品倉(cāng)庫(kù)、銷售網(wǎng)點(diǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)之間都設(shè)有RFID讀寫(xiě)器，進(jìn)行信息采集。經(jīng)過(guò)RFID中間件的過(guò)濾和整合，標(biāo)簽信息被傳遞至信息控制中心。信息控制中心作為整個(gè)系統(tǒng)中的公共信息服務(wù)子系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中的所有信息進(jìn)行控制，這些控制信息再由中間件傳遞至各個(gè)環(huán)節(jié)以完成適當(dāng)?shù)牟僮鳌?

　　針對(duì)食品供應(yīng)鏈系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的功能和特征，我們應(yīng)當(dāng)選擇不同的RFID標(biāo)簽形式：

　　(1)在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，從原料基地中運(yùn)送至加工工廠的每批次原料都夾帶一個(gè)RFID標(biāo)簽，該標(biāo)簽上主要記錄生產(chǎn)養(yǎng)殖的相關(guān)信息，如養(yǎng)殖場(chǎng)編號(hào)、運(yùn)出時(shí)間、運(yùn)送批次等，這些信息與生產(chǎn)企業(yè)自身的內(nèi)部信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相聯(lián)系。生產(chǎn)加工結(jié)束后，在該標(biāo)簽上還應(yīng)當(dāng)寫(xiě)入該節(jié)點(diǎn)的加工信息，然后裝箱打包，放在帶有RFID標(biāo)簽的托盤(pán)上，以待運(yùn)輸和入庫(kù)。

　　(2)在食品倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)，入庫(kù)、出庫(kù)時(shí)通過(guò)掃描粘貼在托盤(pán)上的RFID標(biāo)簽，系統(tǒng)能夠清楚地獲知托盤(pán)上貨箱甚至單件貨品的標(biāo)記、發(fā)出地、儲(chǔ)運(yùn)歷史、目的地、有效期及其他信息。通過(guò)自動(dòng)掃描RFID標(biāo)簽可以對(duì)食品庫(kù)存量精確監(jiān)控。當(dāng)庫(kù)存量接近或小于安全庫(kù)存量時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)做出提示，并根據(jù)訂貨模型迅速制定訂貨計(jì)劃，經(jīng)庫(kù)存管理人員確認(rèn)后，發(fā)向加工工廠。

　　(3)在食品配送調(diào)度環(huán)節(jié)，系統(tǒng)按照各個(gè)銷售網(wǎng)點(diǎn)的歷史銷售數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)反饋的銷售狀況信息合理分配食品供應(yīng)。食品運(yùn)抵各個(gè)銷售網(wǎng)點(diǎn)后經(jīng)掃描進(jìn)入銷售倉(cāng)庫(kù)，建立入庫(kù)信息。在食品庫(kù)存無(wú)法及時(shí)補(bǔ)給時(shí)，也可以向其他銷售網(wǎng)點(diǎn)發(fā)出信息，調(diào)配多余存貨。

　　(4)在食品銷售環(huán)節(jié)，銷售工作人員將視頻進(jìn)行出庫(kù)掃描后，在實(shí)際銷售過(guò)程中，建立單個(gè)食品與顧客之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，實(shí)時(shí)向食品倉(cāng)庫(kù)反饋食品銷售信息，以供制定進(jìn)貨、補(bǔ)貨等計(jì)劃決策。

　　4 基于RFID技術(shù)的系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)和問(wèn)題分析

　　4．1 RFID與其他追蹤技術(shù)的比較

　　目前，對(duì)食品供應(yīng)鏈管理的手段還不是很多，傳統(tǒng)的技術(shù)很難對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。條碼技術(shù)在食品行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，而且在過(guò)去的幾十年間條碼技術(shù)發(fā)展得也很迅速，并已經(jīng)在原有一維條碼的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出了二維條碼。但是一維條碼尺寸相對(duì)較大，不適宜在較小的物品上使用，而且不具備容錯(cuò)能力，磨損或臟污睛況不可讀取。二維條碼屬于電子標(biāo)識(shí)范疇，提高了身份標(biāo)識(shí)的自動(dòng)獲取能力，但其獲取前端屬于光學(xué)信號(hào)瀆取裝置，易受光線、霧氣和臟污等物理環(huán)境的影響 。同時(shí)條碼技術(shù)只能采用人工的方法進(jìn)行近距離的讀取，無(wú)法做到實(shí)時(shí)快速地獲得大批量食品的質(zhì)量信息，而且其在流通環(huán)節(jié)上也無(wú)法提供食品所處環(huán)境信息的實(shí)時(shí)記錄。

　　就其本身而言，RFID在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。讀取數(shù)量上，條碼讀取時(shí)只能一次一個(gè)，RFID可以同時(shí)讀取多個(gè)RFID的標(biāo)簽資料；遠(yuǎn)距離讀取上，條碼讀取時(shí)需要光線，RFID標(biāo)簽不需要光線就可以讀取或者更新；資料容量上，RFID存儲(chǔ)的資料容量比條碼大得多；讀寫(xiě)能力上，條碼資料不可更新，RFID芯片內(nèi)存儲(chǔ)的電子資料可以反復(fù)讀寫(xiě)；讀取方便性上，條碼讀取時(shí)需要能夠被清楚地看到，RFID芯片可以很薄，隱藏在包裝內(nèi)仍然可以讀取資料；資料正確性上，條碼需要人工讀取，很容易造成人為錯(cuò)誤，RFID標(biāo)簽內(nèi)的資料全部是通過(guò)電磁波傳遞，可以在很大程度上降低這種錯(cuò)誤的可能性。

　　結(jié)合RFID應(yīng)用于食品供應(yīng)鏈中的特殊要求，RFID標(biāo)簽具有更廣泛的適用性。例如，在養(yǎng)殖階段采用RFID標(biāo)識(shí)，能夠保證在惡劣環(huán)境下，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、自動(dòng)采集，同時(shí)提高準(zhǔn)確性；在屠宰加工環(huán)節(jié)，RFID能夠把屠宰加工過(guò)程透明化。管理、銷售和消費(fèi)者都可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、直觀地了解其屠宰加工過(guò)程的相應(yīng)信息。除此之外，對(duì)于肉類、果蔬等在生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)藏運(yùn)輸、零售等環(huán)節(jié)對(duì)溫度要求比較嚴(yán)格的食品，RFID標(biāo)簽可以具備溫度、濕度傳感技術(shù)，使其既能標(biāo)識(shí)物體又能記錄物體溫度變化。類似的，“帶溫度傳感器的RFID標(biāo)簽”在食品物流過(guò)程的冷鏈技術(shù)中，可以在收貨與發(fā)貨過(guò)程中自動(dòng)記錄流通中溫度變化的情況，以便界定相關(guān)責(zé)任。

　　4．2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)分析

　　基于RFID的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：利用RFID的特性，該系統(tǒng)可以達(dá)到對(duì)食品的安全與追溯管理的目的，相比記錄檔案追溯方式，更加高效、實(shí)時(shí)、便捷，并且可以在食品供應(yīng)鏈中提供完全透明的管理，保障食品安全全程可視化控制、監(jiān)控與追溯。不僅相關(guān)的工作人員可以了解到食品“從農(nóng)田到餐桌”的全過(guò)程，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)者也可以查詢所購(gòu)買(mǎi)食品的完整追蹤信息。

　　該系統(tǒng)可以全面監(jiān)控種植、養(yǎng)殖源頭污染，也能及時(shí)、真實(shí)、準(zhǔn)確地反映生產(chǎn)加工過(guò)程的添加劑，一旦食品中摻人了有害物質(zhì)或者在流通環(huán)節(jié)中存在安全隱患，都能夠在第一時(shí)間傳輸?shù)娇刂浦行模皶r(shí)得到反應(yīng)，采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)排除安全隱患。

　　利用RFID跟蹤與追溯系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)采集、整合后的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確報(bào)送，便于快速高效地做更深層次的分析研究。在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)不僅能夠迅速對(duì)事故做出反應(yīng)，還可以利用歷史數(shù)據(jù)，對(duì)有可能出現(xiàn)的食品安全隱患進(jìn)行有效評(píng)估，并為科學(xué)預(yù)警提供依據(jù)，從而防治結(jié)合，確保食品的安全。

　　綜合來(lái)講，基于RFID的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)能夠使食品“從農(nóng)田到餐桌”的過(guò)程更加透明，更加具有可控性，同時(shí)也能對(duì)食品需求變動(dòng)做 快速反應(yīng)，提高食品供應(yīng)鏈信息的整合效率。

　　4．3 RFID在食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

　　RFID技術(shù)在食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)中應(yīng)用可以帶來(lái)許多優(yōu)勢(shì)，但是由于一些內(nèi)在的原因，仍然存在如下一些問(wèn)題：

　　(1)成本問(wèn)題。價(jià)格是影響RFID大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵因素。真的做到單件產(chǎn)品不論蔬菜、雞蛋都貼有RFID標(biāo)簽，勢(shì)必要求標(biāo)簽價(jià)格非常低，像現(xiàn)在的條碼一樣。但目前RFID標(biāo)簽的價(jià)格相對(duì)比較昂貴，尤其是對(duì)一些小的產(chǎn)品如家禽、蔬菜等，其成本較高。

　　(2)信息鏈問(wèn)題。采用RFID技術(shù)可以對(duì)食品供應(yīng)鏈中的產(chǎn)品及其相關(guān)信息、參與方信息等進(jìn)行有效的標(biāo)識(shí)。進(jìn)行食品跟蹤與追溯，要求在食品供應(yīng)鏈中的每一個(gè)加工點(diǎn)，不僅要對(duì)自己加工成的產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)，還要采集所加工的食品原料上已有的標(biāo)識(shí)信息，并將其全部信息標(biāo)識(shí)在加工成的產(chǎn)品上，以備下一個(gè)加工者或消費(fèi)者使用。這好比一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的鏈條，任何一個(gè)環(huán)節(jié)斷了，整個(gè)鏈條就脫節(jié)了，而供應(yīng)鏈中跨環(huán)節(jié)之問(wèn)的聯(lián)系比較脆弱，這是實(shí)施跟蹤與追溯的最大問(wèn)題。一個(gè)架構(gòu)良好的食品供應(yīng)鏈信息平臺(tái)對(duì)信息鏈的完整和執(zhí)行到位將起到重要作用。

　　(3)電子標(biāo)簽信息錄入問(wèn)題。由于食品生產(chǎn)周期不長(zhǎng)、消費(fèi)時(shí)限短、品種繁雜、生產(chǎn)單位眾多等因素，食品的供應(yīng)鏈中必然產(chǎn)生大量的信息，但一般而言電子標(biāo)簽是存儲(chǔ)的容量越大，價(jià)格就越高。這就涉及到信息的篩選問(wèn)題。以獸藥為例，獸藥是動(dòng)物養(yǎng)殖過(guò)程中需要考慮的安全指標(biāo)，引起這個(gè)指標(biāo)變化的因素有獸藥品種、防治的疾病、使用量、使用時(shí)間及休藥期等，這就要求在實(shí)際研究中確定出關(guān)鍵的信息指標(biāo)，錄入電子標(biāo)簽中，以應(yīng)對(duì)安全事故。

　　(4)經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。在RFID發(fā)展的早期，一直盛傳著RFID是一種專有技術(shù)，沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)可循的一種錯(cuò)誤觀念。就是兇為RFID業(yè)界對(duì)市場(chǎng)的價(jià)值觀理解有偏差，RFID廠商總是單純強(qiáng)調(diào)RFID標(biāo)簽的成本問(wèn)題，業(yè)內(nèi)有一個(gè)頗流行的說(shuō)法，當(dāng)每個(gè)RFID標(biāo)簽的成本價(jià)下降到5美分時(shí)，RFID的應(yīng)用就會(huì)到達(dá)“井噴”的臨界點(diǎn)?，F(xiàn)在RFID標(biāo)簽的成本早已下降到這個(gè)水平，然而期望中RFID技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用與推廣的情景并沒(méi)有到來(lái)。實(shí)際上，由于RFID系統(tǒng)包括標(biāo)簽、讀寫(xiě)器和軟件三個(gè)部件，通常一個(gè)作業(yè)系統(tǒng)(例如整個(gè)物流輸送鏈)又有多個(gè)站點(diǎn)需要使用到這些部件，因此其總體設(shè)備投入成本不會(huì)特別低，RFID廠商如不在經(jīng)濟(jì)效益這方面增加砝碼，企業(yè)心中的天平對(duì)RFID的評(píng)價(jià)肯定永遠(yuǎn)是成本高于經(jīng)濟(jì)效益。所以只有令市場(chǎng)清楚明白R(shí)FID所能帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，這個(gè)產(chǎn)業(yè)的騰飛瓶頸才能迎刃而解。

　　5 結(jié)語(yǔ) 

　　顯然RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用仍需要突破許多安全、成本和技術(shù)的瓶頸，這些都有待進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)也存在不足之處，例如標(biāo)簽記錄了虛假信息、信息鏈中斷或信息丟失等 目前據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道可以用同位素、礦物元素、虹膜等檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)督和支撐。但總的來(lái)說(shuō)，RFID是目前最適合應(yīng)用于食品安令監(jiān)控全過(guò)程的技術(shù)，基于RFID的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)具有進(jìn)一步優(yōu)化的價(jià)值。