基于供应链的蔬菜安全溯源系统的设计与实现

郑业鲁，刘晓珂，郭洛先，黄红星，钟宁江，曾祥银

（1.广东省农科院农业经济与农村发展研究所，广东 广州 510640；2.梅州市乐得鲜农业开发有限公司，广东 梅州 514700；3.梅州市梅江区农业局，广东 梅州 514000；4.梅州市农产品质量监督检验测试中心，广东 梅州 514071）



基于供应链的蔬菜安全溯源系统的设计与实现

郑业鲁1，刘晓珂1，郭洛先2，黄红星1，钟宁江3，曾祥银4

（1.广东省农科院农业经济与农村发展研究所，广东 广州 510640；2.梅州市乐得鲜农业开发有限公司，广东 梅州 514700；3.梅州市梅江区农业局，广东 梅州 514000；4.梅州市农产品质量监督检验测试中心，广东 梅州 514071）

摘 要：分析了当前国内蔬菜溯源的研究现状和技术进展，从规模化、产业链完整的企业入手，通过对“基地+配送中心+专营店”的供应链模式的深入剖析，设计了标准化溯源生产档案，提出了蔬菜供应链全程溯源模型，融合物联网技术、二维码技术、Web技术搭建了蔬菜产品质量安全溯源系统，实现了蔬菜产品产销全程可追溯的目标，为企业安全生产和信息化管理提供了有效保障。

关键词：蔬菜；溯源系统；供应链

蔬菜是人们的生活必需品，其质量安全问题关系人民群众的根本利益，提供质量放心的蔬菜是企业和政府不可推卸的责任。近年来，我国一直加强蔬菜质量监管体系建设，但是蔬菜质量问题还时有发生，这很大程度上是由于无法找到出问题的环节，无法追溯到责任人造成的。追溯体系是一种确保农产品安全的有效技术手段，近年来，各级政府都高度重视农产品质量安全问题，中央一号文连续4年都强调加强农产品质量安全追溯体系建设。

广东具有得天独厚的自然条件，同时面临港澳以及国际市场等巨大需求，蔬菜产业成为区域特色农业的主导产业和农民增收的支柱产业之一，其产值与规模逐步攀升。然而近年来，蔬菜安全问题频发，严重影响了我省蔬菜产业健康发展。因此，开展蔬菜产品安全溯源，对提升消费者信心、促进广东现代蔬菜产业可持续发展具有重要意义。

目前，要在全省范围内形成完善的蔬菜安全追溯体系，建立产品信息溯源系统存在一定的困难。就生产方式而言，广东蔬菜种植仍以小规模散户种植为主，很难实现准确、实时的溯源信息记录；就追溯系统的实现而言，现有的追溯系统链条较短，很难实现供应链上下游环节之间溯源信息的传递。

针对蔬菜溯源的困局，本研究以规模化、标准化、产业链条完整的蔬菜生产企业——梅州市乐得鲜农业开发有限公司为对象，从蔬菜供应链各环节入手，通过对该公司“基地+配送中心+专营店”的供应链模式深入分析，提出了蔬菜供应链全程溯源模型，并利用物联网技术、Web技术和数据库技术，构建了从种植、配送到销售全程可追溯系统，实现企业安全生产管理和为消费者提供追溯服务。

1　蔬菜溯源研究现状

国内对蔬菜追溯体系的研究起步较晚，但追溯体系关键技术研究与应用也取得了较大进展。实现蔬菜供应链产销全程可追溯的研究较少，大多研究停留在定性讨论阶段。杨信廷等［1］分析了蔬菜供应链信息流，总结了蔬菜溯源数据模型，基于XML构建了蔬菜溯源信息描述语言，并将其应用于蔬菜溯源系统数据交换。马鸿健等［2］根据蔬菜供应链上下游企业的内部管理及溯源需求，构建了蔬菜供应链追溯体系模型，借助数据库、编码技术等关键技术，实现蔬菜供应链全程的信息化管理和质量安全追溯。蒲皎月等［3］针对溯源标签编码信息不统一的问题，构建了基于RFID的中小型企业蔬菜溯源系统，规范蔬菜供应链各环节追溯编码定义和数据库管理方式，实现了供应链各环节企业的统一监管。孙书瑾等［4］根据蔬菜生产、加工和流通的特点，设计了基于RFID技术的蔬菜食品安全溯源系统，实现了对蔬菜产业链全方位的信息管理，有效保障了蔬菜质量安全。邓勋飞等［5］以产地地理信息为索引，结合生产过程信息，应用Web技术，实现了蔬菜产地信息的图形化和质量安全的可追溯。尽管国内不少研究者提出了蔬菜质量安全溯源系统的解决方案，但在实际应用中普遍存在溯源链条较短的问题，难以实现供应链各环节信息的传递，从而无法真正实现“从农田到餐桌”的全程溯源。

1.1 示范企业概况

蔬菜全程溯源应用示范企业选取梅州市乐得鲜农业开发有限公司。该公司是一家专业从事农副产品种植、仓储配送、连锁专营、餐饮服务为一体的综合性农业开发公司，现有蔬菜基地约100 hm2，年销售蔬菜总量达1.6万t，其中，薄膜大棚、喷滴灌等设施蔬菜面积6万m2，采用“公司+合作社+基地+农户”的发展模式，辐射带动2 000多农户参与农产品的种植。公司现拥有500 m3冷藏保鲜库和5 000 m2仓储配送中心，25部配送车辆，26家连锁专营店，长期为56家企事业单位、22所学校食堂配送生鲜农产品，供应农产品达19大类72个品系，“乐得鲜”品牌蔬菜已深得梅州广大消费者喜爱。该公司具有生产、配送、销售“一条龙”的全产业链优势，为蔬菜溯源系统的集成提供了良好基础，同时该公司致力于打造安全、优质的精品蔬菜品牌，具有应用溯源系统的内在动力。

图1　蔬菜产销全程供应链流程

2　系统调研与设计

2.1 需求分析

建立蔬菜质量安全溯源系统，需要确定溯源流程及关键信息。通过对乐得鲜“种植基地+物流+零售店”供应链模式的调研分析，得到蔬菜产销全程供应链流程图（图1），生产主体供应蔬菜至配送中心，再由配送中心将产品分配给各类客户。根据供应链分析，确定蔬菜供应链信息流的3个信息节点分别为“入货信息节点”、“出货信息节点”和“销售信息节点”，主要环节包括蔬菜种植管理、产品集成与分拆、配送和销售等。

公司蔬菜经营流程中，生产主体送往公司配送中心的蔬菜产品统一以“筐”为单位进行包装（图2）。公司根据客户需求，对不同生产主体的“筐”进行“集成”或“分拆”再销售给各类客户。“集成”是指客户需求量较大，需将不同生产主体的同个品种蔬菜同时配送给同一客户。“分拆”是指针对需求量小的散户，需要的蔬菜品种多，单品的数量较少，需要从多个“筐”中各分拆出一部分，组合成新“筐”后进行配送。或者连锁店销售时，将同一“筐”产品拆分成若干份，分别销售给多个终端消费者。

2.2 企业电子生产档案设计

在进行溯源信息采集时，需要结合蔬菜产销过程的关键控制点，记录每个关键环节信息，并明确责任主体。蔬菜质量安全危害主要来源于农药残留、重金属超标、腐烂变质等［6］。因此，蔬菜产销全程的关键控制点为生产主体环境、投入品的使用、仓储物流等。入货节点主要采集生产主体信息、产品农事信息、产品入库信息和产品检测信息，出货节点采集出货信息员、理货员、产品批次号信息，销售节点采集销售信息员和销售时间信息。

2.3 系统架构

蔬菜产销全程可追溯系统需要建立在蔬菜整个供应链的管理上，确保每个环节的溯源信息可靠、连续。系统以“生产基地—配送中心—专营店”为基本模式，确定整体架构（图3）。从图3可以看出，系统通过记录生产主体的农事信息、产品检测信息等入货节点信息形成产品档案，即产品批次信息，并保存在追溯中心数据库中；在产品出库时，通过编码规则，形成带有蔬菜批次信息的产品出库条码，即产品出库单；产品进入专营店销售时，完整溯源信息已经在溯源中心数据库中形成，销售员称重计价同时触发系统进行二维码打印，消费者利用手机或设在店内的终端机即可查询产品溯源信息。

2.4 系统功能模块

根据系统整体架构，结合企业实际生产，设计了蔬菜溯源管理系统（图4）。由图4可知，该系统包括生产管理系统、物流管理系统、销售管理系统和溯源查询系统4个子系统。生产管理系统实现基本信息管理、生产计划制定、农事操作信息采集与管理、信息查询等功能；物流管理系统实现入货、订单和配送信息的生成与管理；销售管理系统实现产品销售信息采集与管理功能，溯源查询系统满足消费者使用手机扫描二维码查询产品溯源信息的功能。

系统为每个功能模块分配对应的用户角色，包括入货员、理货员和销售员和消费者四类用户，系统为用户提供RFID标签管理、溯源信息采集、二维码标签管理和溯源信息查询等功能。

图2　企业蔬菜供应链“集成”和“分拆”示意图

3　系统关键技术

3.1 数据同步技术

企业溯源数据要更新到追溯中心数据库中就存在异构数据库同步问题，由图5可知，本系统采用Web Service技术搭建数据对接接口，使蔬菜质量安全溯源信息管理平台与企业现有的ERP综合管理系统相互交换数据或集成，各信息节点溯源系统与企业ERP系统共享交换数据情况见表1。基于简单对象访问协议（SOAP），系统通过接收外部数据读写请求，返回XML标准化数据。

图3　系统整体架构

图4　系统功能模块

图5　平台数据对接示意图

表1　各信息节点溯源系统与企业ERP系统共享交换数据

3.2 二维码技术

相对于条形码，二维码可以在横向和纵向两个方向存储信息，具有信息容量大、容错能力强、可以加密的优点，这些特点使得二维码成为优良的信息传播载体，智能手机的普及和图像识别技术的发展也为二维码技术的应用推广创造了良好条件。本项目利用二维码技术应用在消费者溯源查询上，消费者使用智能手机扫描二维码查询产品信息，方便快捷。

3.3 安全生产预警技术

为严格控制产品质量安全，溯源系统设置两个自动预警控制点，一是入货节点若缺乏产品的农事信息，将自动报警，无法生成批次编号，产品严禁入库；二是出货节点若检测信息缺失或不合格，系统报警，不允许出货。

4　系统实现与企业应用示范

溯源系统由中山大学软件学院开发，采用Express为服务器架构，MongoDB为数据库架构，Angularjs为前端框架，构建了基于B/S的三层框架体系，溯源系统界面见图6。技术优势在于：一是通过Express使用Node.js回调机制大大增加服务器并发量；二是使用MongoDB文档型数据库管理机制突破了传统关系型数据库的运维效率瓶颈；三是通过Angularjs数据绑定的指令化和模块化，减少前端的编程和运维工作量。

图6　溯源系统追溯信息界面

系统开发完成后，在梅州市乐得鲜农业开发有限公司得到示范应用，功能完善、界面友好、性能稳定。乐得鲜结合公司的ERP管理系统，建立了自己的溯源系统运作模式（图7），溯源系统从投入建设到现在，取得了显著的社会效应和经济效益。溯源系统搭建起了企业、消费者和监管部门之间沟通的桥梁，一方面蔬菜产销全程信息透明化，提升了消费者的消费信心，保障了消费者知情权，提高了政府的监管效率。另一方面，采用信息化的管理手段提升了企业管理效率，提升了企业责任主体意识，加强了企业自律。

5　结论与讨论

本研究在企业蔬菜产销全程供应链分析的基础上，设计构建了一个蔬菜产品全程可追溯应用系统平台，通过对产品从种植、配送及零售等整个供应链的信息采集和统一管理，消费者可通过二维码查询产品质量信息，从而解决蔬菜产品质量安全追责难、监管难的问题。本系统主要针对“种植基地+配送基地+专营店”供应链模式的研究，但蔬菜供应链存在多种模式，在今后研究中，需要更加深入了解不同供应链模式下蔬菜质量安全管理的关键需求，进一步对溯源系统进行改善与优化。继续开展农产品生产档案标准化建设，基于标准形成模块化软件产品，为其他种植产品的溯源系统建设提供指引，同时也利于打破信息壁垒，使得跨企业的安全生产信息共享与整合成为可能。开展智能化数据采集技术和设备的研究与开发，解决追溯系统日常维护对企业人力资源要求较高的问题，提升基础数据的录入效率和更新速度。

图7　乐得鲜蔬菜溯源系统运作模式

参考文献：

［1］ 杨信廷，钱建平，孙传恒，等.蔬菜安全生产管理及质量追溯系统设计与实现［J］.农业工程学院，2008，3（24）：163-166.

［2］ 马鸿健.基于蔬菜供应链的蔬菜质量安全溯源系统研究与实现［D］.泰安：山东农业大学，2014.

［3］ 蒲皎月，张海辉.基于RFID技术的中小型企业蔬菜溯源系统设计［J］.农机化研究，2015（4）：207-210.

［4］ 孙书瑾，路安江，张正平.基于RFID技术的蔬菜食品安全溯源系统研究［J］.世界农业，2012（12）：77-80，87.

［5］ 邓勋飞，黄晓华，任周桥，等.基于地理编码的生鲜蔬菜安全生产与溯源技术［J］.浙江农业学报，2012，24（1）：120-124.

［6］ 刘越畅，陈世文，冯进达，等.基于贝叶斯网络的蔬菜质量安全溯源与预警［J］.广东农业科学，2012 （20）：188-190，205.

（责任编辑白雪娜）

Design and implementation of vegetable safety traceability system based on supply chain

ZHENG Ye-lu1，LIU Xiao-ke1，GUO Luo-xian2，HUANG Hong-xing1，ZHONG Ning-jiang3，ZENG Xiang-yin4

（1.Institute of Agricultural Economics and Rural Development，Guangdong Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510640，China； 2.Le De Xian Agricultural Development Co.，Ltd，Meizhou 514700，China；3.Agriculture Bureau of Meijiang District，Meizhou 514000，China； 4.Agricultural Quality Supervision and Testing Centre for Agricultural Products，Meizhou 514071，China）

Key words：vegetable； traceability system； supply chain

Abstract：Based on analyzing current development situation and technologies of domestic vegetable products traceability system，this paper dissected the supply chain model of “vegetable cultivation base + distribution center + retail stores” on the respects of large-scale enterprises overview，and designed a standardized traceability production files.In order to achieve the goal of full traceability，this article put forward a full traceability vegetable supply chain model，and set up a vegetable products quality and safety traceability system with integrating Internet of things technology，QR code technology and Web technology.The construction of traceability system provided guarantee for safe production and information management.

中图分类号：S126

文献标识码：A

文章编号：1004-874X（2016）-0145-06

收稿日期：2015-08-15

基金项目：广东省科技计划项目（2012 A 020 100008）；广州市科技计划项目（7414562350719）

作者简介：郑业鲁（1959-），男，研究员，E-mail：zhengyelu@163.net