1 引言
近年來，各種食品安全問題的爆發(fā)引起了社會的廣泛關注。由于食品安全直接關系到人類的生命健康，每一位消費者都希望能夠購買到健康的、安全的放心食品，并且掌握充分的食品安全信息。出于對消費者健康的保障和對社會穩(wěn)定、經(jīng)濟發(fā)展的需求，通過一個可視化的食品供應鏈管理系統(tǒng)來進行食品安全監(jiān)控的重要性日益突出。隨著信息技術的發(fā)展，人們通過建立EDI平臺實現(xiàn)了電子數(shù)據(jù)的交換，無線射頻識別技術(RFID)作為一項新的識別技術，使食品安全監(jiān)控更趨成熟。
2 RFID技術及其在食品行業(yè)的應用現(xiàn)狀
RFID是一種非接觸式自動識別技術，主要通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息，無須人工干預，能夠在各種狀態(tài)(靜止、移動甚至惡劣環(huán)境)下準確識別運動物體。RFID技術具有體積小、容量大、壽命長、穿透力強、可重復使用、支持快速讀寫、可定位和長期跟蹤管理等特點，在食品安全質(zhì)量管理方面有著極大的應用潛力。
瘋牛病、口蹄疫的爆發(fā)使西方發(fā)達國家對于食品的安全追蹤提出了相當高的要求，他們對于RFID在這方面的應用也有了超前的發(fā)展。
美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)建議制藥企業(yè)從2006年起，全部利用RFID技術追溯跟蹤可疑藥品。英國MarksSpence超市應用RFID電子標簽對新鮮食品實行供應鏈的管理，使用該技術的成本是應用條形碼成本的1/10，大大節(jié)約了資源，提高了供應鏈的管理效率。北美最大的食品服務營銷和分配組織SYSCO公司已經(jīng)完成低溫儲運系統(tǒng)的RFID和傳感系統(tǒng)測試，證明了RFID在食品運輸過程中監(jiān)控溫度和環(huán)境條件的能力很強，可以有效保證食品品質(zhì)和質(zhì)量安全。在國內(nèi)的食品安全領域，RFID產(chǎn)品也已經(jīng)正式應用�；赗FID技術的“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標簽打在豬耳朵上，實時獲取生豬的飼料、病歷、喂藥、轉群、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家大型豬場運行使用。
3 建立基于RFID的供應鏈管理系統(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信息服務系統(tǒng)和應用軟件(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，存儲在電子標簽上的數(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的數(shù)據(jù)后，生成事件序列，傳送給企業(yè)應用軟件；(3)企業(yè)應用軟件通過互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)訪問由電子標簽信息指示的信息服務器，獲取產(chǎn)品的相關信息。這一模型的信息服務系統(tǒng)相對集中，由產(chǎn)品制造商或者一個第三方機構來負責維護，可以建立一個相對封閉的系統(tǒng)，主要針對單個企業(yè)產(chǎn)品的跟蹤與追溯。這與國內(nèi)追溯系統(tǒng)現(xiàn)階段的發(fā)展情況相適應。
3.2 食品供應鏈管理系統(tǒng)
與上述模型相對應，RFID食品供應鏈管理系統(tǒng)總體上由RFID標簽/閱讀器、RFID中間件和RFID應用系統(tǒng)構成。
(1)RFID標簽/閱讀器。RFID標簽依附于食品的原料、半成品、成品外包裝表面以及貨運托盤上，其中記錄著該實體的屬性信息和相關操作信息。RFID閱讀器被設置在供應鏈的關鍵節(jié)點中，實時讀取食品RFID標簽中的信息，并連同閱讀器自身的屬性及讀取時間等信息一同傳送至RFID中間件。
(2)RFID中間件。RFID中間件負責實現(xiàn)與RFID硬件以及配套設備的信息交互和管理，同時作為一個軟硬件集成的橋梁，完成與上層復雜應用系統(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，以便將正確的對象信息傳到后端的應用系統(tǒng)，進而減輕架構與維護的復雜性。
(3)RFID應用系統(tǒng)。RFID應用系統(tǒng)是RFID數(shù)據(jù)與食品供應鏈中業(yè)務邏輯相集成的信息管理系統(tǒng)。它能對RFID中間件傳來的虛擬數(shù)據(jù)對象執(zhí)行預先建立的業(yè)務邏輯。我們將這一模型應用于食品行業(yè)中形成整合食品供應鏈的工具。
RFID系統(tǒng)主要有三個功能：信息采集、信息傳遞和信息管理。信息采集是實現(xiàn)信息流的前提條件，信息傳遞實現(xiàn)了信息流的連貫性，對信息的有效管理和應用實現(xiàn)了信息流的價值所在。這些功能貫穿于生產(chǎn)、倉儲、運輸及銷售各個環(huán)節(jié)，可以全面實現(xiàn)對食品供應鏈的監(jiān)控管理。在這個食品供應鏈系統(tǒng)中，原料基地、加工廠、食品倉庫、銷售網(wǎng)點等各個環(huán)節(jié)之間都設有RFID讀寫器，進行信息采集。經(jīng)過RFID中間件的過濾和整合，標簽信息被傳遞至信息控制中心。信息控制中心作為整個系統(tǒng)中的公共信息服務子系統(tǒng)，對系統(tǒng)中的所有信息進行控制，這些控制信息再由中間件傳遞至各個環(huán)節(jié)以完成適當?shù)牟僮鳌?nbsp;
針對食品供應鏈系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的功能和特征，我們應當選擇不同的RFID標簽形式：
(1)在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，從原料基地中運送至加工工廠的每批次原料都夾帶一個RFID標簽，該標簽上主要記錄生產(chǎn)養(yǎng)殖的相關信息，如養(yǎng)殖場編號、運出時間、運送批次等，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)庫相聯(lián)系。生產(chǎn)加工結束后，在該標簽上還應當寫入該節(jié)點的加工信息，然后裝箱打包，放在帶有RFID標簽的托盤上，以待運輸和入庫。
(2)在食品倉儲環(huán)節(jié)，入庫、出庫時通過掃描粘貼在托盤上的RFID標簽，系統(tǒng)能夠清楚地獲知托盤上貨箱甚至單件貨品的標記、發(fā)出地、儲運歷史、目的地、有效期及其他信息。通過自動掃描RFID標簽可以對食品庫存量精確監(jiān)控。當庫存量接近或小于安全庫存量時，系統(tǒng)將自動做出提示，并根據(jù)訂貨模型迅速制定訂貨計劃，經(jīng)庫存管理人員確認后，發(fā)向加工工廠。
(3)在食品配送調(diào)度環(huán)節(jié)，系統(tǒng)按照各個銷售網(wǎng)點的歷史銷售數(shù)據(jù)以及實時反饋的銷售狀況信息合理分配食品供應。食品運抵各個銷售網(wǎng)點后經(jīng)掃描進入銷售倉庫，建立入庫信息。在食品庫存無法及時補給時，也可以向其他銷售網(wǎng)點發(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行出庫掃描后，在實際銷售過程中，建立單個食品與顧客之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，實時向食品倉庫反饋食品銷售信息，以供制定進貨、補貨等計劃決策。
4 基于RFID技術的系統(tǒng)優(yōu)勢和問題分析
4.1 RFID與其他追蹤技術的比較
目前，對食品供應鏈管理的手段還不是很多，傳統(tǒng)的技術很難對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。條碼技術在食品行業(yè)中得到廣泛應用，而且在過去的幾十年間條碼技術發(fā)展得也很迅速，并已經(jīng)在原有一維條碼的基礎上開發(fā)出了二維條碼。但是一維條碼尺寸相對較大，不適宜在較小的物品上使用，而且不具備容錯能力，磨損或臟污不可讀取。二維條碼屬于電子標識范疇，提高了身份標識的自動獲取能力，但其獲取前端屬于光學信號讀取裝置，易受光線、霧氣和臟污等物理環(huán)境的影響。同時條碼技術只能采用人工的方法進行近距離的讀取，無法做到實時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)境信息的實時記錄。
就其本身而言，RFID在很多方面都具有明顯的優(yōu)勢。讀取數(shù)量上，條碼讀取時只能一次一個，RFID可以同時讀取多個RFID的標簽資料；遠距離讀取上，條碼讀取時需要光線，RFID標簽不需要光線就可以讀取或者更新；資料容量上，RFID存儲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)存儲的電子資料可以反復讀寫；讀取方便性上，條碼讀取時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，很容易造成人為錯誤，RFID標簽內(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誤的可能性。
結合RFID應用于食品供應鏈中的特殊要求，RFID標簽具有更廣泛的適用性。例如，在養(yǎng)殖階段采用RFID標識，能夠保證在惡劣環(huán)境下，數(shù)據(jù)的實時、自動采集，同時提高準確性；在屠宰加工環(huán)節(jié)，RFID能夠把屠宰加工過程透明化。管理、銷售和消費者都可以實時、準確、直觀地了解其屠宰加工過程的相應信息。除此之外，對于肉類、果蔬等在生產(chǎn)、加工、儲藏運輸、零售等環(huán)節(jié)對溫度要求比較嚴格的食品，RFID標簽可以具備溫度、濕度傳感技術，使其既能標識物體又能記錄物體溫度變化。類似的，“帶溫度傳感器的RFID標簽”在食品物流過程的冷鏈技術中，可以在收貨與發(fā)貨過程中自動記錄流通中溫度變化的情況，以便界定相關責任。
4.2 系統(tǒng)優(yōu)勢分析
基于RFID的食品供應鏈管理系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：利用RFID的特性，該系統(tǒng)可以達到對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、實時、便捷，并且可以在食品供應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，消費者也可以查詢所購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、真實、準確地反映生產(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，都能夠在第一時間傳輸?shù)娇刂浦行�，及時得到反應，采取適當?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)絡實現(xiàn)實時、準確報送，便于快速高效地做更深層次的分析研究。在此基礎上，該系統(tǒng)不僅能夠迅速對事故做出反應，還可以利用歷史數(shù)據(jù)，對有可能出現(xiàn)的食品安全隱患進行有效評估，并為科學預警提供依據(jù)，從而防治結合，確保食品的安全。
綜合來講，基于RFID的食品供應鏈管理系統(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，同時也能對食品需求變動做快速反應，提高食品供應鏈信息的整合效率。
4.3 RFID在食品供應鏈管理系統(tǒng)中存在的問題
RFID技術在食品供應鏈管理系統(tǒng)中應用可以帶來許多優(yōu)勢，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。價格是影響RFID大規(guī)模應用的一個關鍵因素。真的做到單件產(chǎn)品不論蔬菜、雞蛋都貼有RFID標簽，勢必要求標簽價格非常低，像現(xiàn)在的條碼一樣。但目前RFID標簽的價格相對比較昂貴，尤其是對一些小的產(chǎn)品如家禽、蔬菜等，其成本較高。
(2)信息鏈問題。采用RFID技術可以對食品供應鏈中的產(chǎn)品及其相關信息、參與方信息等進行有效的標識。進行食品跟蹤與追溯，要求在食品供應鏈中的每一個加工點，不僅要對自己加工成的產(chǎn)品進行標識，還要采集所加工的食品原料上已有的標識信息，并將其全部信息標識在加工成的產(chǎn)品上，以備下一個加工者或消費者使用。這好比一個環(huán)環(huán)相扣的鏈條，任何一個環(huán)節(jié)斷了，整個鏈條就脫節(jié)了，而供應鏈中跨環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系比較脆弱，這是實施跟蹤與追溯的最大問題。一個架構良好的食品供應鏈信息平臺對信息鏈的完整和執(zhí)行到位將起到重要作用。
(3)電子標簽信息錄入問題。由于食品生產(chǎn)周期不長、消費時限短、品種繁雜、生產(chǎn)單位眾多等因素，食品的供應鏈中必然產(chǎn)生大量的信息，但一般而言電子標簽是存儲的容量越大，價格就越高。這就涉及到信息的篩選問題。以獸藥為例，獸藥是動物養(yǎng)殖過程中需要考慮的安全指標，引起這個指標變化的因素有獸藥品種、防治的疾病、使用量、使用時間及休藥期等，這就要求在實際研究中確定出關鍵的信息指標，錄入電子標簽中，以應對安全事故。
(4)經(jīng)濟效益問題。在RFID發(fā)展的早期，一直盛傳著RFID是一種專有技術，沒有任何標準可循的一種錯誤觀念。就是因為RFID業(yè)界對市場的價值觀理解有偏差，RFID廠商總是單純強調(diào)RFID標簽的成本問題，業(yè)內(nèi)有一個頗流行的說法，當每個RFID標簽的成本價下降到5美分時，RFID的應用就會到達“井噴”的臨界點�，F(xiàn)在RFID標簽的成本早已下降到這個水平，然而期望中RFID技術大規(guī)模應用與推廣的情景并沒有到來。實際上，由于RFID系統(tǒng)包括標簽、讀寫器和軟件三個部件，通常一個作業(yè)系統(tǒng)(例如整個物流輸送鏈)又有多個站點需要使用到這些部件，因此其總體設備投入成本不會特別低，RFID廠商如不在經(jīng)濟效益這方面增加砝碼，企業(yè)心中的天平對RFID的評價肯定永遠是成本高于經(jīng)濟效益。所以只有令市場清楚明白RFID所能帶來的經(jīng)濟效益，這個產(chǎn)業(yè)的騰飛瓶頸才能迎刃而解。
5 結語
顯然RFID技術的廣泛應用仍需要突破許多安全、成本和技術的瓶頸，這些都有待進一步的研究和開發(fā)。系統(tǒng)也存在不足之處，例如標簽記錄了虛假信息、信息鏈中斷或信息丟失等目前據(jù)文獻報道可以用同位素、礦物元素、虹膜等檢測技術進行監(jiān)督和支撐。但總的來說，RFID是目前最適合應用于食品安令監(jiān)控全過程的技術，基于RFID的食品供應鏈管理系統(tǒng)具有進一步優(yōu)化的價值。
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本文標題：基于RFID射頻識別的食品供應鏈管理系統(tǒng)
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