姜巖

摘 要：肉食品安全是當(dāng)前國際上普遍關(guān)注的重點社會問題。我國對包括牛肉產(chǎn)品在內(nèi)的肉食品供應(yīng)鏈安全管控方式以“終端檢驗”為主，而對于前期飼養(yǎng)、屠宰、物流配送等供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的監(jiān)管比較欠缺，難以實現(xiàn)全供應(yīng)鏈的肉類產(chǎn)品安全追溯管理。在對食品供應(yīng)鏈安全追溯理論及牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈模式系統(tǒng)分析基礎(chǔ)上，通過引入Petri網(wǎng)理論，并融合射頻識別（RFID）和標(biāo)識編碼等相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建并檢驗了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程的Petri網(wǎng)模型，并以牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)溯源信息為基礎(chǔ)，設(shè)計了覆蓋整個供應(yīng)鏈的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)，并為實施牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯管理和信息監(jiān)控提出了建議。

關(guān) 鍵 詞：牛肉產(chǎn)品;生產(chǎn)供應(yīng)鏈;安全追溯系統(tǒng);Petri網(wǎng);射頻識別技術(shù)

一、引言

肉食品安全是當(dāng)前國際上普遍關(guān)注的重點社會問題。在肉類產(chǎn)品供應(yīng)鏈中，即“從養(yǎng)殖場到餐桌”的過程中，肉食品往往需要經(jīng)過養(yǎng)殖者、屠宰加工者、物流配送者、分割銷售者等環(huán)節(jié)的傳遞，最終抵達消費者。顯然，在上述供應(yīng)鏈的任何一個環(huán)節(jié)，如果肉類產(chǎn)品受到不安全因素污染，那么都將使消費者餐桌上的肉食品安全無法得到保證。近年來，“雙匯瘦肉精”“黃浦江死豬”“雨潤午餐肉”事件及“瘋牛病”“非洲豬瘟”等有關(guān)肉類產(chǎn)品安全事件時有發(fā)生，讓人們對肉類產(chǎn)品的安全產(chǎn)生信任危機，也引發(fā)社會各界的持續(xù)關(guān)注。目前，我國對包括牛肉在內(nèi)的肉類產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全管控以“終端檢驗”為主，對于前期飼養(yǎng)、屠宰、物流配送等供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的監(jiān)管比較欠缺，難以實現(xiàn)全供應(yīng)鏈的肉類產(chǎn)品安全快速追溯管理。相關(guān)部門往往從事件曝光后才開始著手進行調(diào)查，導(dǎo)致很多食品安全事件發(fā)生很久后才查到問題的源頭。這一管控方式不僅耗時耗力，還給企業(yè)和社會帶來了巨大的風(fēng)險。鑒于食品安全問題形勢日趨嚴(yán)峻，迫切需要建立一種高效合理的涵蓋供應(yīng)鏈全部環(huán)節(jié)的食品安全監(jiān)管和溯源系統(tǒng)。食品可追溯系統(tǒng)（food traceability system）通過在食品供應(yīng)鏈上建立可靠且連續(xù)的信息流，不僅能夠為食品生產(chǎn)和加工過程提供實時信息，而且可以對食品生產(chǎn)過程及食品流通去向?qū)嵤┕芸?，因而在食品供?yīng)鏈各個主體信息交流過程中發(fā)揮著不可替代的作用。然而，目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)界對肉類產(chǎn)品尤其是牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的理論研究十分有限，多針對供應(yīng)鏈某個環(huán)節(jié)或少數(shù)環(huán)節(jié)進行研究以及對某項相關(guān)技術(shù)展開研究。本文試圖從牛肉整體生產(chǎn)供應(yīng)鏈出發(fā)，引入Petri網(wǎng)建模方法，并融合無線射頻識別技術(shù)（radio frequency identification，RFID）和標(biāo)識編碼方法構(gòu)建一套相對完善的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯體系，并據(jù)此為牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈相關(guān)企業(yè)提出管理建議。

二、理論背景與文獻回顧

（一）食品可追溯系統(tǒng)的含義

目前，對于食品可追溯性（food traceability）的概念還缺乏一個統(tǒng)一且權(quán)威的定義。國際食品法典委員會（Codex Alimentarius Commission，CAC）關(guān)于“可追溯性”的界定是：能夠在食品生產(chǎn)、加工及流通過程中的任何指定階段對食品實施追溯的能力[1]。換言之，“可追溯性”是指通過已經(jīng)記錄的標(biāo)識，追溯產(chǎn)品的使用狀況、使用歷史、所處場所以及相關(guān)活動的能力[2]。中國物品編碼中心則從跟蹤和追溯兩個方面對“可追溯性”進行了闡述?！案櫋笔侵笍氖称饭?yīng)鏈的上游到下游，跟隨一批產(chǎn)品或一個特定單元流轉(zhuǎn)路徑的能力。而“追溯”是指從食品供應(yīng)鏈的下游到上游，識別一批產(chǎn)品或一個特定單元初始來源的能力，也就是通過標(biāo)識記錄的方法溯回某一實體的用途、位置以及來歷的能力[3]。可見，可追溯性涉及的范圍較廣，其目的是記錄產(chǎn)品從原始材料至最終消費品的整個供應(yīng)鏈運行的過程。

食品可追溯系統(tǒng)最早是由法國等部分歐盟國家針對以歐洲“瘋牛病”危機為代表的食源性惡性事件在全球頻繁爆發(fā)的嚴(yán)峻形勢，在國際食品法典委員會生物技術(shù)食品政府間特別工作組會議上提出的。它是一種旨在強化食品安全信息傳遞、控制食源性疾病危害以及保障消費者切身利益的信息管理體系，具體包括記錄管理、標(biāo)識管理、查詢管理、責(zé)任管理以及信用管理五個部分。業(yè)界普遍認為，食品可追溯系統(tǒng)是一種基于風(fēng)險管理的安全保障體系，即一旦發(fā)生危害消費者健康的問題或事件，可根據(jù)食品原料生產(chǎn)至成品最終消費過程中的供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)所必須記載的信息，追蹤食品流向，收回存在危害的尚未被消費的食品，并撤銷其上市許可，從而迅速切斷有害食品源頭，最大程度減少損失的食品安全保障體系[4]。

繼歐盟國家為應(yīng)對“瘋牛病”疫情于1997年開始陸續(xù)建立食品安全追溯系統(tǒng)之后，全球許多國家也都從保障消費者利益以及加強食品安全信息傳遞角度出發(fā)，致力于建設(shè)和推廣食品可追溯體系。例如，日本從2001年起在肉牛生產(chǎn)供應(yīng)鏈中全面導(dǎo)入信息可追蹤系統(tǒng)，消費者在購買牛肉時可通過商品包裝獲取品種、產(chǎn)地以及生產(chǎn)加工流通過程的相關(guān)信息。我國也于2016 年正式公布了食品生產(chǎn)企業(yè)可追溯體系的實施規(guī)則。

（二）食品供應(yīng)鏈安全追溯研究

1996年，Zutlrbier等學(xué)者在一般供應(yīng)鏈理論研究的基礎(chǔ)上，率先提出了食品供應(yīng)鏈（food supply chain）的概念[5]。食品供應(yīng)鏈?zhǔn)怯墒称罚êr(nóng)產(chǎn)品）供應(yīng)商、生產(chǎn)加工商、物流配送商、分銷商、零售商以及在其間流動的原材料、半成品和成品的網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的垂直一體化運作模式。通過采用相關(guān)技術(shù)追蹤食品供應(yīng)鏈中的商品流轉(zhuǎn)過程，有助于對食品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)上每個企業(yè)的活動進行有效的管理，最終使消費者能夠獲得期望的安全食品。

國外學(xué)者對食品供應(yīng)鏈安全追溯研究起步較早，并且建立了相應(yīng)的追溯技術(shù)與方法。Byrne認為建立食品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)有利于對食品企業(yè)的供應(yīng)鏈實施管理和控制，并為供應(yīng)鏈合作企業(yè)帶來收益[5]。Krkkinen研究發(fā)現(xiàn)，通過使用RFID技術(shù)可以實現(xiàn)對食品供應(yīng)鏈安全的跟蹤及追溯，但基于RFID技術(shù)的追溯系統(tǒng)單獨建立在食品供應(yīng)鏈上各節(jié)點企業(yè)的成本較高，應(yīng)通過對整個供應(yīng)鏈鏈條進行整合以降低成本[6]。Golan et al.的研究發(fā)現(xiàn)，供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)對供應(yīng)鏈管理的效率、食品質(zhì)量安全控制都有顯著的提升作用[7]。Wang et al.構(gòu)建了易腐食品供應(yīng)鏈安全追溯的優(yōu)化模型，以最大限度減少產(chǎn)品召回帶來的影響[8]。Thakur and Donnelly指出，監(jiān)控食品供應(yīng)鏈的生產(chǎn)過程并將產(chǎn)品質(zhì)量與每一個供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，是確保食品安全及可追溯性的有效途徑[9]。Piramuthu et al.則利用RFID產(chǎn)生的可追溯性，從全球角度研究了三級易腐食品供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中的召回動態(tài)[10]。Gautam et al.建立了獼猴桃供應(yīng)鏈安全追溯的多目標(biāo)整數(shù)非線性規(guī)劃模型，并發(fā)現(xiàn)在各種傳感器技術(shù)中，RFID對供應(yīng)鏈安全系統(tǒng)的可追溯性具有最為顯著的作用[11]。

我國開展食品供應(yīng)鏈安全追溯研究相對較晚，目前仍處于探索階段。周應(yīng)恒和耿獻輝對西方國家食品可追溯系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r進行了系統(tǒng)分析[12]。王立方等在對不同類別畜體標(biāo)識比較的基礎(chǔ)上，厘清了畜產(chǎn)品可追溯性的功能結(jié)構(gòu)，并對實施畜產(chǎn)品追溯的第三方認證、標(biāo)識技術(shù)及供應(yīng)鏈信息傳遞進行了分析[13]。陸昌華等借鑒國外可追溯系統(tǒng)構(gòu)建的方法，提出了建立我國畜產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)并與國際標(biāo)準(zhǔn)體系實施接軌的策略[14]。楊磊等提出運用RFID技術(shù)在養(yǎng)殖場、屠宰廠、批發(fā)市場等畜產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的關(guān)鍵節(jié)點企業(yè)設(shè)置監(jiān)管子系統(tǒng)，以實現(xiàn)畜產(chǎn)品的供應(yīng)鏈安全追溯[15]。馬小飛和周莉莉考慮政府、企業(yè)和消費者的不同需求，以傳感器、二維碼、全球定位系統(tǒng)（global positioning system，GPS）及溯源電子秤等現(xiàn)代信息技術(shù)為手段，建立了蔬菜質(zhì)量安全追溯系統(tǒng)[16]。董云峰等基于區(qū)塊鏈技術(shù)，構(gòu)建了糧油食品供應(yīng)鏈安全追溯模型，以解決追溯系統(tǒng)中心化結(jié)構(gòu)嚴(yán)重、數(shù)據(jù)安全性低、存在信息孤島等問題，保證全供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)安全可靠，追溯信息精確可信[17]。趙磊等從信息生態(tài)視角對生鮮食品追溯平臺進行功能分析，通過實施追溯信息鏈流程再造，建立了基于區(qū)塊鏈的生鮮食品移動追溯平臺框架模型[18]。

（三）肉類產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯研究

學(xué)術(shù)界對肉類產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的研究還十分有限。Calder and Marr較早對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯進行了研究，提出應(yīng)用電子識別（electronic IDentity，eID）技術(shù)對牛肉產(chǎn)品進行標(biāo)識，從而在牛肉供應(yīng)鏈追溯系統(tǒng)中記錄每一頭牛的歷史資料和活動資料等綜合信息[19]。Kobayashi et al.提出了一種基于Web-eID的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)，通過跟蹤和追溯牛肉的各項記錄，達到牛肉供應(yīng)鏈各節(jié)點企業(yè)間信息共享的目的[20]。楊欣分析了我國豬肉供應(yīng)鏈的運營模式及存在的問題，并設(shè)計了我國豬肉供應(yīng)鏈安全追溯的跟蹤模型[21]。馬漢武和王善霞指出肉類供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)應(yīng)具備責(zé)任明確、快速檢疫、生產(chǎn)控制能力、疾病源控制等主要功能[22]。劉玉滿等通過對山東省某市農(nóng)村生豬供應(yīng)鏈上養(yǎng)殖、屠宰和市場銷售環(huán)節(jié)的質(zhì)量安全管理調(diào)查，分析了我國肉食品供應(yīng)鏈安全管理系統(tǒng)存在的問題 [23]。楊亮等設(shè)計了豬肉屠宰環(huán)節(jié)的安全追溯系統(tǒng)及其實施方案[24]。李曉燕提出應(yīng)用RFID技術(shù)對豬肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全進行全程追溯，以標(biāo)識肉豬身份，并對生豬生產(chǎn)信息進行系統(tǒng)記錄[25]。

（四）牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈模式及其特征

對于牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈模式可從參與的主體和涉及的環(huán)節(jié)兩個方面進行分析。從參與的主體來看，牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈包含的主體主要有農(nóng)戶、養(yǎng)殖企業(yè)、屠宰加工企業(yè)、物流配送企業(yè)、銷售企業(yè)、消費者等。韓柱指出，日本牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈主要包括產(chǎn)地肉牛養(yǎng)殖、產(chǎn)地牛肉加工、牛肉批發(fā)市場等環(huán)節(jié)，在從產(chǎn)地銷售到批發(fā)市場的過程中，農(nóng)協(xié)組織具有較強的支配力，而在牛肉分割制造到批發(fā)環(huán)節(jié)，私有企業(yè)占有率日益提高，從而形成了公有企業(yè)、私營企業(yè)和農(nóng)業(yè)合作社等主體共同參與的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈。并提出我國應(yīng)建立涵蓋肉牛養(yǎng)殖、流通、屠宰、加工以及牛肉產(chǎn)品銷售的一體化產(chǎn)業(yè)組織，構(gòu)筑完整的牛肉供應(yīng)鏈體系[26]。喻聞和李鵬以河北福成公司為例，分析了我國當(dāng)前肉牛生產(chǎn)供應(yīng)鏈的主要模式，即農(nóng)戶→牛販/市場（外地、收購公司） →養(yǎng)殖企業(yè)→經(jīng)銷商/代理商→零售商→消費者，并指出理想的肉牛生產(chǎn)供應(yīng)鏈模式是公司飼養(yǎng)肉牛的一體化模式[27]。

從牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈涉及的環(huán)節(jié)來看，牛肉產(chǎn)品與其他肉食品類似，其供應(yīng)鏈一般包括飼養(yǎng)、屠宰、加工、運輸、配送、流通、銷售、售后服務(wù)等基本環(huán)節(jié)。梁萬杰等通過將牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈劃分為飼養(yǎng)、屠宰、加工、儲存、配送、銷售等追溯單元，并采用動物耳標(biāo)和產(chǎn)品電子代碼（electronic product code，EPC）作為追溯單元識別碼，對牛肉生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)信息和外部追溯信息的獲取及轉(zhuǎn)換進行了分析和建模[28]。根據(jù)牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈涉及的環(huán)節(jié)，又可以將其分為上游環(huán)節(jié)和下游環(huán)節(jié)。牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈的上游環(huán)節(jié)主要包括養(yǎng)殖、屠宰、加工、運輸、配送等;下游環(huán)節(jié)主要涉及流通、銷售、售后服務(wù)等。上游環(huán)節(jié)主要面向牛肉產(chǎn)品的生產(chǎn)加工，而下游環(huán)節(jié)則主要面向牛肉產(chǎn)品的流通銷售。

基于牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈參與的主體及涉及的環(huán)節(jié)，其供應(yīng)鏈安全溯源途徑包括向上追溯和向下追溯兩個方面。向上追溯，即由消費者最終購買的牛肉產(chǎn)品向上層層追溯，直到追溯到生產(chǎn)源頭。向下追溯，即由肉牛養(yǎng)殖企業(yè)開始，經(jīng)過屠宰企業(yè)、物流配送企業(yè)，最終追溯到銷售企業(yè)。

通過文獻梳理和研究可見，國外對食品供應(yīng)鏈安全追溯體系進行了較為系統(tǒng)的研究，并分別基于RFID、eID等技術(shù)方法建構(gòu)了食品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)，特別是對牛肉供應(yīng)鏈安全追溯也提出了相應(yīng)的技術(shù)手段。而我國對食品供應(yīng)鏈安全追溯多停留于定性分析層面，對肉類食品供應(yīng)鏈安全追溯的實證研究十分有限。結(jié)合Petri網(wǎng)模型、射頻識別技術(shù)及標(biāo)識編碼方法對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的研究則更為匱乏，尚存在較大的研究空間。

三、牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)

食品可追溯系統(tǒng)的運行要求通過鏈接食品供應(yīng)鏈中的各個節(jié)點，為產(chǎn)品或其組成單元的追溯提供明確、連續(xù)、可靠的方法。就牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈而言，其上面的每一個節(jié)點就是牛肉生產(chǎn)供應(yīng)的一個環(huán)節(jié)，通過對位于每個節(jié)點上的牛肉產(chǎn)品進行標(biāo)識，并將這些標(biāo)識符與牛肉產(chǎn)品的具體信息相鏈接，就建立起牛肉產(chǎn)品完整的信息庫，從而達到實施牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的目的。據(jù)此邏輯，Petri網(wǎng)模型、RFID技術(shù)及標(biāo)識編碼方法構(gòu)成了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)。

（一）Petri網(wǎng)模型

Petri網(wǎng)是20世紀(jì)60年代由卡爾·A.佩特里（Carl A. Petri）發(fā)明的描述異步的、并發(fā)的計算機系統(tǒng)模型。由于Petri網(wǎng)是一種圖論工具，因而適用于對離散事件進行動態(tài)系統(tǒng)建模。在Petri網(wǎng)模型中，庫所（place）、變遷（transition）、有向?。╟onnection）和托肯（token）是最基本的四個元素。其中，庫所用圓形節(jié)點表示，代表系統(tǒng)的狀態(tài);變遷用方形節(jié)點表示，代表系統(tǒng)資源的使用、消耗以及系統(tǒng)狀態(tài)的變化;有向弧是指連接庫所與變遷的具有方向性的弧線，其所表征的關(guān)系稱為流關(guān)系（flow relation）;托肯也被稱為令牌，它是庫所中的動態(tài)對象，代表Petri網(wǎng)系統(tǒng)中的資源，可以經(jīng)由變遷從一個庫所流向另一個庫所，托肯的數(shù)目即資源的數(shù)量。在一個活的Petri網(wǎng)系統(tǒng)中，資源可以在庫所及變遷中不斷流動，以此可檢測系統(tǒng)協(xié)議中是否存在錯誤以及系統(tǒng)是否處于死鎖狀態(tài)。

一個基本的Petri網(wǎng)模型如圖1所示。

圖1中的Petri網(wǎng)可以使用數(shù)式表示為：N=（P，T;F）。式中，P和T分別稱為N的庫所集和變遷集，F(xiàn)表示流關(guān)系。在Petri網(wǎng)圖形中，通常用圓圈（○）表示庫所，用矩形（□）表示變遷，用從x到y(tǒng)的箭頭表示流關(guān)系（x，y）。則庫所集P={p1，p2，p3}，變遷集T={t1，t2，t3}，流關(guān)系F={（t1，p1），（p1，t1），（t1，p2），（p1，t2），（t2，p3），（p2，t3），（t3，p2），（p3，t3），（t3，p3）}。

（二）RFID 技術(shù)

RFID技術(shù)即無線射頻識別技術(shù)，屬于自動識別技術(shù)的一種，其通過無線射頻信號對電子標(biāo)簽或射頻卡等系統(tǒng)標(biāo)識記錄進行讀寫，從而達到識別特定目標(biāo)以及實施數(shù)據(jù)交換的目的。它不需要在識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立光學(xué)或機械的接觸。RFID技術(shù)系統(tǒng)一般包含天線、閱讀器及電子標(biāo)簽三方面。天線是接收和發(fā)射射頻信號的裝置;電子標(biāo)簽呈現(xiàn)目標(biāo)物的相關(guān)信息，一般將其貼附在被識別的物品上;閱讀器具有發(fā)射信號給電子標(biāo)簽并接受電子標(biāo)簽應(yīng)答的作用，解碼來自電子標(biāo)簽的對象標(biāo)識信息，并把對象標(biāo)識信息和其他的電子標(biāo)簽信息傳輸?shù)綉?yīng)用系統(tǒng)以供處理[29]。

RFID技術(shù)一般遵照如下的基本原理進行工作：首先，將電子標(biāo)簽置入無線電磁場，接收閱讀器發(fā)來的射頻信號，并憑借感應(yīng)電流得到的能量發(fā)送儲存在芯片中的產(chǎn)品信息，或由標(biāo)簽主動發(fā)送某一頻率的信號;然后，由閱讀器對接收到的信息進行讀取和解碼，再將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到中央信息系統(tǒng)進行處理。

（三）標(biāo)識編碼方法

標(biāo)識編碼方法是實現(xiàn)食品安全追溯的支持條件。為有效追溯產(chǎn)品，需要用產(chǎn)品編碼對追溯系統(tǒng)中供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一標(biāo)識。在本文研究的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)中，主要涉及產(chǎn)品標(biāo)識和耳標(biāo)標(biāo)識兩個方面。

產(chǎn)品標(biāo)識一般采用條碼技術(shù)。條碼（barcode）就是依據(jù)一定的編碼規(guī)則，將一組寬度不等、反射率相差較大的黑條和白條進行組合排列，形成表達商品信息的圖形標(biāo)識符。這些標(biāo)識符代表條碼商品的價格、產(chǎn)地、品種和名稱等。條碼技術(shù)將符號編碼、自動識別、存儲信息、錄入及符號編碼等功能有機結(jié)合，可以很好地處理產(chǎn)品在物流過程中自動錄入和采集的大量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)輸入效率高，穩(wěn)定可靠。

耳標(biāo)標(biāo)識承載著所有動物養(yǎng)殖過程中的養(yǎng)殖檔案，是畜牧業(yè)規(guī)范經(jīng)營的良好手段。國家質(zhì)檢總局和農(nóng)業(yè)部都對畜牧類動物的耳標(biāo)標(biāo)識方案作出規(guī)定，要求肉類產(chǎn)品必須具有唯一的編碼以便追溯。耳標(biāo)標(biāo)識中的編碼數(shù)字須對應(yīng)相關(guān)的信息，通過訪問數(shù)據(jù)庫，即可建立所追溯的產(chǎn)品與編碼之間的一一對應(yīng)關(guān)系。

四、基于Petri網(wǎng)的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程建模

建立牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)的目的是通過監(jiān)控和管理整個牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈的信息流，及時發(fā)現(xiàn)牛肉質(zhì)量問題并直接追溯到問題產(chǎn)品的源頭，避免事態(tài)蔓延及造成不必要的損失，確保牛肉產(chǎn)品消費安全。為此，需要清晰掌控牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈的流程，以便為實現(xiàn)牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯提供基礎(chǔ)和保障。牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的流程涉及向上追溯和向下追溯兩個方面，其溯源環(huán)節(jié)主要包括養(yǎng)殖、屠宰、物流配送及分割銷售等供應(yīng)鏈各個節(jié)點。節(jié)點與節(jié)點的上下鏈接和可追溯標(biāo)識體系構(gòu)成了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)的基本要素。

（一）牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)溯源信息的確定

對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)溯源信息的確定，需要遵守如下原則：①明確牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的全部環(huán)節(jié)涉及的企業(yè)信息;②明確影響牛肉安全的信息;③明確的信息精準(zhǔn)可靠且易收集;④明確的信息與國家法律法規(guī)的要求相符[30]?；谏鲜鲈瓌t，從供應(yīng)鏈安全追溯視角來看，為保障牛肉產(chǎn)品安全需要溯源的信息包括肉牛養(yǎng)殖、屠宰、物流配送和分割銷售四個供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)中的信息以及這些環(huán)節(jié)中涉及的相關(guān)企業(yè)（養(yǎng)殖場、屠宰廠、物流配送企業(yè)、銷售企業(yè)）信息，如下頁圖2所示。

（二）牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程Petri網(wǎng)模型的建立

Petri網(wǎng)是基于狀態(tài)的建模方法，可以很好地描述系統(tǒng)內(nèi)部的信息流及物流。為此，本文根據(jù)業(yè)界通用做法，使用Visual Object Net++軟件對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程進行Petri網(wǎng)建模[31]。其方法主要分為三個階段。

首先，對牛肉產(chǎn)品的生產(chǎn)供應(yīng)鏈流程進行分解描述，用變遷（t）表示牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程中的不同任務(wù)事件，用庫所（p）表示牛肉生產(chǎn)的進行狀態(tài)，如表1所示。

在表1中，p0 代表起始庫所，p11代表終止庫所，分別表示牛肉供應(yīng)鏈安全追溯流程的開始和結(jié)束。

其次，對表1中牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程的所有任務(wù)事件進行分析，并將每一個任務(wù)事件的前后條件（生產(chǎn)狀態(tài)）列出來，如表2所示。

最后，根據(jù)表2中列出的事件流程及其前后狀態(tài)關(guān)系，用流關(guān)系（箭頭）連接相應(yīng)的變遷和庫所，達到與開始流程及終止流程形成鏈接的目的。并且，由于變遷輸入和輸出是唯一的，分別與控制結(jié)構(gòu)中的輸入和輸出庫所一一對應(yīng)，可以將其合并到一起，直至將牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程活動全部處理結(jié)束，最終形成牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯體系的Petri網(wǎng)模型（如圖3所示）。

在圖3所構(gòu)建的模型中，牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程起始于養(yǎng)殖完成的肉牛，并直接進入到屠宰加工環(huán)節(jié)。這一流程涉及牛肉產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工序及工藝細節(jié)，幾近涵蓋了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈上所有需要追溯的環(huán)節(jié)。因此，該模型具有全面性與細致化的優(yōu)點，便于對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全實施追蹤管理。但是，為了證明構(gòu)建的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯模型的合理性，還需對其進行驗證性分析。

（三）牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯模型的合理性分析

對應(yīng)用Petri網(wǎng)理論所建立模型的合理性分析，就是對模型體系運行中的關(guān)鍵性質(zhì)如活性、有界性及可達性等進行研究討論，因為這些動態(tài)性質(zhì)同Petri網(wǎng)所模擬的實際系統(tǒng)運行過程中某些方面的性質(zhì)具有密切的聯(lián)系。本研究采用關(guān)聯(lián)矩陣分析方法，通過矩陣方程，計算P-不變量和T-不變量，并根據(jù)不變量的性質(zhì)來判斷系統(tǒng)的性質(zhì)，從而對所構(gòu)建的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯模型進行分析評價。

根據(jù)Petri網(wǎng)模型活性、可達性及有界性這三個性質(zhì)的概念可知，本系統(tǒng)是活的、可達的且有界的，因此，本研究所構(gòu)建的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的流程是合理的。

五、牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)的設(shè)計

通過對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程實施Petri網(wǎng)建模及合理性檢驗，本研究明確了牛肉生產(chǎn)的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)及實施溯源所涉及的信息。在此基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)，如圖4所示。該追溯系統(tǒng)以中心管控系統(tǒng)為核心，通過標(biāo)簽技術(shù)支持，將養(yǎng)殖、屠宰、物流配送和分割銷售四個牛肉產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)鏈上的關(guān)鍵環(huán)節(jié)信息分別整合到養(yǎng)殖管理、屠宰管理、物流配送管理、分割銷售管理等子系統(tǒng)上，并將各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息進行匯總，傳輸?shù)街行墓芸叵到y(tǒng)，供政府監(jiān)管部門和消費者進行安全監(jiān)督和追溯查詢。

在圖4中，為保證牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)的有效運行，需要整個供應(yīng)鏈上各個環(huán)節(jié)相互密切配合和高效運轉(zhuǎn)，完成好各自環(huán)節(jié)的任務(wù)。具體實施如下。

（1）肉牛仔出生：為牛仔佩戴RFID電子耳標(biāo)，以記錄肉牛出生的基本信息。

（2）肉牛養(yǎng)殖環(huán)節(jié)：將養(yǎng)殖信息，包括飼料信息、免疫/獸藥信息、檢驗檢疫信息、轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出信息傳送至養(yǎng)殖系統(tǒng)。

（3）肉牛屠宰：宰前需要讀出耳標(biāo)，通過標(biāo)簽閱讀器，寫入胴體標(biāo)簽，并在屠宰過程中持續(xù)對牛肉胴體實施跟蹤，將宰前檢疫信息、牛肉檢疫信息、冷卻排酸信息等進行上報。

（4）物流配送：牛肉胴體在運輸途中須全程佩戴胴體電子標(biāo)簽，并上報物流運輸環(huán)節(jié)信息，包括屠宰信息、運輸途中溫度信息等，直到分割銷售環(huán)節(jié)。

（5）分割銷售：使用標(biāo)簽閱讀器讀取牛胴體電子標(biāo)簽，由系統(tǒng)打印出溯源碼，并上傳銷售企業(yè)基本信息、轉(zhuǎn)入信息、分割包裝信息和溯源條碼信息。

（6）消費者：將購買牛肉產(chǎn)品包裝上的溯源碼輸入到追溯網(wǎng)站中進行溯源信息查詢。

（7）中心管控：將養(yǎng)殖、屠宰、物流配送和分割銷售四個基本環(huán)節(jié)的子系統(tǒng)信息進行整理，管理整個牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈的溯源信息，實現(xiàn)全程管控，并面向政府監(jiān)管部門和消費者開放查詢窗口。

牛肉產(chǎn)品在整個供應(yīng)鏈上的信息透明化和共享，是追溯系統(tǒng)設(shè)計所要達到的目的。通過系統(tǒng)提供的信息，政府監(jiān)管部門能夠準(zhǔn)確地對牛肉產(chǎn)品的供應(yīng)鏈安全進行把控，一旦發(fā)現(xiàn)問題環(huán)節(jié)可及時做出反應(yīng)，并著手調(diào)查處理;消費者可以通過系統(tǒng)查詢牛肉的生產(chǎn)信息，放心購買;供應(yīng)鏈上各企業(yè)也能夠提高牛肉產(chǎn)品的安全管理水平，更好地面向市場?？傮w而言，本研究所設(shè)計的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)為消費者、政府監(jiān)管部門及供應(yīng)鏈上相關(guān)企業(yè)搭建了牛肉產(chǎn)品安全監(jiān)控的信息橋梁，有助于利益各方立足于整個供應(yīng)鏈，對牛肉產(chǎn)品安全進行溯源跟蹤和定點控制，實現(xiàn)對牛肉生產(chǎn)安全的全程信息監(jiān)控管理。

六、結(jié)論與建議

（一）研究結(jié)論

本文通過引入Petri網(wǎng)理論，并融合射頻識別和標(biāo)識編碼等相關(guān)技術(shù)方法，構(gòu)建并檢驗了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程的Petri網(wǎng)模型，并以牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)溯源信息為基礎(chǔ)，設(shè)計了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)，為實現(xiàn)牛肉產(chǎn)品安全溯源管理和信息監(jiān)控提供了理論基礎(chǔ)和參考框架。本文研究主要有以下三個方面的理論貢獻。

（1）將Petri網(wǎng)理論引入牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯及控制管理。目前，國外對食品供應(yīng)鏈安全追溯體系的構(gòu)建多基于RFID及eID等技術(shù)，我國對食品供應(yīng)鏈安全追溯尤其是對牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的定量研究還十分有限。本文將Petri網(wǎng)建模方法引入牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程及追溯系統(tǒng)設(shè)計，并據(jù)此確定了牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈的環(huán)節(jié)及其溯源信息。

（2）構(gòu)建并檢驗了牛肉產(chǎn)品安全追溯全供應(yīng)鏈流程的Petri網(wǎng)模型。本文結(jié)合前人研究及牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯的現(xiàn)實情況，將Petri網(wǎng)理論與射頻識別（RFID）技術(shù)及標(biāo)識編碼方法相結(jié)合，構(gòu)建了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程的Petri網(wǎng)模型，并使用關(guān)聯(lián)矩陣方法對該模型實施合理性評價，結(jié)果顯示本研究構(gòu)建的可追溯系統(tǒng)模型具有科學(xué)性、合理性及可操作性。

（3）設(shè)計了覆蓋牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的牛肉產(chǎn)品安全追溯系統(tǒng)。在對牛肉產(chǎn)品整個生產(chǎn)供應(yīng)鏈流程實施Petri網(wǎng)建模及合理性檢驗基礎(chǔ)上，本研究以牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)及溯源信息為基礎(chǔ)，設(shè)計了以中心管控系統(tǒng)為核心，涉及養(yǎng)殖、屠宰、物流配送、分割銷售四個子系統(tǒng)的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)為消費者、政府監(jiān)管部門及供應(yīng)鏈上各企業(yè)等利益各方搭建了牛肉產(chǎn)品安全監(jiān)控的信息橋梁。

（二）管理建議

本文研究對牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈上相關(guān)企業(yè)實施牛肉產(chǎn)品安全監(jiān)控及溯源管理具有重要價值。

（1）企業(yè)需要制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和制度。本文建立了牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯流程的Petri網(wǎng)模型，并通過合理性評價，證明該流程是可行的。牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈上的企業(yè)依據(jù)不同的環(huán)節(jié)需要，均可以按照該流程組織生產(chǎn)，該模型的事件流程可以作為牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈上的企業(yè)進行牛肉生產(chǎn)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。擁有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)流程后，就便于建立統(tǒng)一的制度。牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)中包含養(yǎng)殖、屠宰、物流配送和分割銷售環(huán)節(jié)四個關(guān)鍵子系統(tǒng)，以及在該系統(tǒng)中具有核心作用的中心管控系統(tǒng)。供應(yīng)鏈上的企業(yè)如果擁有統(tǒng)一的制度，對各子系統(tǒng)的運行將十分有利。例如，每個子系統(tǒng)都需要向中心管控系統(tǒng)上傳各環(huán)節(jié)的報表，便于監(jiān)管部門查閱，統(tǒng)一的企業(yè)制度會使處于供應(yīng)鏈同一環(huán)節(jié)的企業(yè)在信息采集和錄入上保持一致性，準(zhǔn)確高效地匯成報表并上傳到中心管控系統(tǒng)，便于政府監(jiān)督部門比對及發(fā)現(xiàn)問題，從而提高對問題牛肉產(chǎn)品進行追溯的時效性。

（2）重視牛肉產(chǎn)品安全的源頭管理，把握肉牛養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，精進養(yǎng)殖技術(shù)。通過本文對牛肉生產(chǎn)供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)及溯源信息的分析，不難發(fā)現(xiàn)，肉牛養(yǎng)殖階段是實現(xiàn)牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全溯源管理最為重要的環(huán)節(jié)之一。該階段肉牛最易出現(xiàn)問題，而且很容易成批出現(xiàn)問題，一旦出現(xiàn)問題，對企業(yè)的損失是難以估量的。因此，對于肉牛養(yǎng)殖企業(yè)來說，要時刻保障肉牛的品種優(yōu)良，并及時監(jiān)控肉牛的飼養(yǎng)狀況。牛仔出生即佩戴RFID電子標(biāo)簽，進入養(yǎng)殖階段后，飼料、檢疫、獸藥、免疫等每個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，要精心做好飼養(yǎng)管理，以免出現(xiàn)問題。相關(guān)政府監(jiān)管部門尤其是衛(wèi)生防疫部門也要做好跟蹤服務(wù)，發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題做到及時處置。

（3）促進RFID技術(shù)的普及應(yīng)用。牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)的有效運轉(zhuǎn)，離不開RFID等現(xiàn)代信息手段技術(shù)的支持。傳統(tǒng)的識別技術(shù)如條碼、磁卡等雖然在一定程度上可以解決肉牛養(yǎng)殖企業(yè)在智能化管理及生產(chǎn)經(jīng)營中的實際問題，但難以實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈信息化的需要。RFID技術(shù)的出現(xiàn)提供了一種新的技術(shù)支持，它可以解決肉牛身份認證及牛肉安全追蹤問題，是一種較理想的溯源技術(shù)手段。但是，目前我國RFID技術(shù)的應(yīng)用還未完全普及，一些企業(yè)對RFID技術(shù)的應(yīng)用還缺乏足夠的重視。這就需要政府監(jiān)管部門對相關(guān)企業(yè)加強引導(dǎo)和規(guī)范管理，切實將RFID技術(shù)應(yīng)用到追溯系統(tǒng)中，對養(yǎng)殖環(huán)節(jié)的肉?；铙w、屠宰環(huán)節(jié)的肉牛胴體、物流配送及分割銷售環(huán)節(jié)的牛肉產(chǎn)品進行標(biāo)簽標(biāo)識，方便追蹤溯源。通過RFID技術(shù)記載牛肉從源頭生產(chǎn)到加工銷售的供應(yīng)鏈全程有關(guān)信息，可以有效地對牛肉產(chǎn)品來源和加工運輸過程等進行跟蹤，使牛肉產(chǎn)品的生產(chǎn)流程更加透明化和可監(jiān)督化，對問題產(chǎn)品實施快速處理。

（三）研究局限與展望

本研究雖然在牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯領(lǐng)域具有一定的理論和技術(shù)創(chuàng)新，但由于牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)涉及供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)眾多且技術(shù)復(fù)雜，相關(guān)信息處理也存在一定的滯后性等突出問題，因此未來研究有必要在以下方面進行改進。

（1）提升牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全監(jiān)控問題處理的前瞻性。在目前的牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯體系中，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題，需要通過溯源信息層層向上追溯，直至查到問題產(chǎn)品的根源，這種追溯就其本質(zhì)而言仍屬于事后處理。如何實現(xiàn)對問題產(chǎn)品的有效預(yù)警，是對供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)進一步完善應(yīng)考慮的方向。

（2）進一步提高牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯信息采集的效率。在牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)中，涉及的信息采集工程龐大，如果能夠開發(fā)信息自動識別及采集的功能系統(tǒng)，則對數(shù)據(jù)信息采集的準(zhǔn)確性和時效性會有很大的幫助。這也是未來食品供應(yīng)鏈安全追溯領(lǐng)域研究亟待探索的方向。

（3）將區(qū)塊鏈技術(shù)引入牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)。牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯涉及供應(yīng)鏈節(jié)點多，數(shù)據(jù)信息量大，僅依靠傳統(tǒng)信息技術(shù)難以實現(xiàn)有效監(jiān)控。區(qū)塊鏈采用分布式數(shù)據(jù)庫，將存儲數(shù)據(jù)按照產(chǎn)生時間以鏈條形式進行連接，所有節(jié)點均擁有并管理鏈上全部數(shù)據(jù)，保證了信息流通和交易數(shù)據(jù)的公開透明[17]。因此，未來研究可將區(qū)塊鏈技術(shù)引入牛肉產(chǎn)品供應(yīng)鏈安全追溯系統(tǒng)，使追溯系統(tǒng)中各主體的每條數(shù)據(jù)都可以追溯，便于追責(zé)和監(jiān)管。

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