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基于RFID射頻識(shí)別的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)

     1 引言

  近年來,各種食品安全問題的爆發(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,通過一個(gè)可視化的食品供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)來進(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,人們通過建立EDI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了電子數(shù)據(jù)的交換,無線射頻識(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、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。基于RFID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)。

  該模型的工作原理如下:(1)通過RFID的無線通信方式,存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)被傳送給讀寫器;(2)讀寫器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過中間件過濾掉重復(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)用軟件通過互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)訪問由電子標(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)第三方機(jī)構(gòu)來負(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)。

  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,并接受來自閱讀器的RFID數(shù)據(jù)。它具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、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。

  RFID系統(tǒng)主要有三個(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讀寫器,進(jìn)行信息采集。經(jīng)過RFID中間件的過濾和整合,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?/FONT>

  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)通過掃描粘貼在托盤上的RFID標(biāo)簽,系統(tǒng)能夠清楚地獲知托盤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)讀取裝置,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;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”在食品物流過程的冷鏈技術(shù)中,可以在收貨與發(fā)貨過程中自動(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”的全過程,通過網(wǎng)絡(luò),消費(fèi)者也可以查詢所購(gòu)買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)加工過程的添加劑,一旦食品中摻入了有害物質(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,及時(shí)得到反應(yīng),采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣砼懦踩[患。

  利用RFID跟蹤與追溯系統(tǒng),經(jīng)過采集、整合后的數(shù)據(jù)能夠通過網(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題:

  (1)成本問題。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)之間的聯(lián)系比較脆弱,這是實(shí)施跟蹤與追溯的最大問題。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題。以獸藥為例,獸藥是動(dòng)物養(yǎng)殖過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)效益問題。在RFID發(fā)展的早期,一直盛傳著RFID是一種專有技術(shù),沒有任何標(biāo)準(zhǔn)可循的一種錯(cuò)誤觀念。就是因?yàn)镽FID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)簽的成本問題,業(yè)內(nèi)有一個(gè)頗流行的說法,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有到來。實(shí)際上,由于RFID系統(tǒng)包括標(biāo)簽、讀寫器和軟件三個(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

  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。但總的來說,RFID是目前最適合應(yīng)用于食品安令監(jiān)控全過程的技術(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。

來源:供應(yīng)鏈中國(guó)網(wǎng)

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