1 引言
近年來，各種食品安全問題的爆發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定、經濟發展的需求，通過一個可視化的食品供應鏈管理系統來進行食品安全監控的重要性日益突出。隨著信息技術的發展，人們通過建立EDI平臺實現了電子數據的交換，無線射頻識別技術(RFID)作為一項新的識別技術，使食品安全監控更趨成熟。
2 RFID技術及其在食品行業的應用現狀
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(靜止、移動甚至惡劣環境)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，在食品安全質量管理方面有著極大的應用潛力。
瘋牛病、口蹄疫的爆發使西方發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展。
美國食品藥品監督管理局(FDA)建議制藥企業從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公司已經完成低溫儲運系統的RFID和傳感系統測試，證明了RFID在食品運輸過程中監控溫度和環境條件的能力很強，可以有效保證食品品質和質量安全。在國內的食品安全領域，RFID產品也已經正式應用。基于RFID技術的“安全豬肉監控追溯系統”2005年在上海正式投入使用，該系統將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，目前該系統已經在上海市及華東地區57家大型豬場運行使用。
3 建立基于RFID的供應鏈管理系統
3.1 基于RFID的跟蹤與追溯系統模型
基于RFID的跟蹤與追溯系統模型包括RFID數據采集系統、RFID信息服務系統和應用軟件(如物流決策系統等)。
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據被傳送給讀寫器；(2)讀寫器采集的數據經過中間件過濾掉重復的數據后，生成事件序列，傳送給企業應用軟件；(3)企業應用軟件通過互聯網或者局域網訪問由電子標簽信息指示的信息服務器，獲取產品的相關信息。這一模型的信息服務系統相對集中，由產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，主要針對單個企業產品的跟蹤與追溯。這與國內追溯系統現階段的發展情況相適應。
3.2 食品供應鏈管理系統
與上述模型相對應，RFID食品供應鏈管理系統總體上由RFID標簽/閱讀器、RFID中間件和RFID應用系統構成。
(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數據。它具有數據的搜集、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，進而減輕架構與維護的復雜性。
(3)RFID應用系統。RFID應用系統是RFID數據與食品供應鏈中業務邏輯相集成的信息管理系統。它能對RFID中間件傳來的虛擬數據對象執行預先建立的業務邏輯。我們將這一模型應用于食品行業中形成整合食品供應鏈的工具。
RFID系統主要有三個功能：信息采集、信息傳遞和信息管理。信息采集是實現信息流的前提條件，信息傳遞實現了信息流的連貫性，對信息的有效管理和應用實現了信息流的價值所在。這些功能貫穿于生產、倉儲、運輸及銷售各個環節，可以全面實現對食品供應鏈的監控管理。在這個食品供應鏈系統中，原料基地、加工廠、食品倉庫、銷售網點等各個環節之間都設有RFID讀寫器，進行信息采集。經過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中的公共信息服務子系統，對系統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節以完成適當的操作。
針對食品供應鏈系統中各個環節的功能和特征，我們應當選擇不同的RFID標簽形式：
(1)在生產加工環節，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養殖的相關信息，如養殖場編號、運出時間、運送批次等，這些信息與生產企業自身的內部信息系統數據庫相聯系。生產加工結束后，在該標簽上還應當寫入該節點的加工信息，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)在食品倉儲環節，入庫、出庫時通過掃描粘貼在托盤上的RFID標簽，系統能夠清楚地獲知托盤上貨箱甚至單件貨品的標記、發出地、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控。當庫存量接近或小于安全庫存量時，系統將自動做出提示，并根據訂貨模型迅速制定訂貨計劃，經庫存管理人員確認后，發向加工工廠。
(3)在食品配送調度環節，系統按照各個銷售網點的歷史銷售數據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點后經掃描進入銷售倉庫，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點發出信息，調配多余存貨。
(4)在食品銷售環節，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據聯系，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技術的系統優勢和問題分析
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，傳統的技術很難對整個系統進行實時監控。條碼技術在食品行業中得到廣泛應用，而且在過去的幾十年間條碼技術發展得也很迅速，并已經在原有一維條碼的基礎上開發出了二維條碼。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量信息，而且其在流通環節上也無法提供食品所處環境信息的實時記錄。
就其本身而言，RFID在很多方面都具有明顯的優勢。讀取數量上，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，在養殖階段采用RFID標識，能夠保證在惡劣環境下，數據的實時、自動采集，同時提高準確性；在屠宰加工環節，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、加工、儲藏運輸、零售等環節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 系統優勢分析
基于RFID的食品供應鏈管理系統具有如下優勢：利用RFID的特性，該系統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、監控與追溯。不僅相關的工作人員可以了解到食品“從農田到餐桌”的全過程，通過網絡，消費者也可以查詢所購買食品的完整追蹤信息。
該系統可以全面監控種植、養殖源頭污染，也能及時、真實、準確地反映生產加工過程的添加劑，一旦食品中摻入了有害物質或者在流通環節中存在安全隱患，都能夠在第一時間傳輸到控制中心，及時得到反應，采取適當的措施來排除安全隱患。
利用RFID跟蹤與追溯系統，經過采集、整合后的數據能夠通過網絡實現實時、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，該系統不僅能夠迅速對事故做出反應，還可以利用歷史數據，對有可能出現的食品安全隱患進行有效評估，并為科學預警提供依據，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能夠使食品“從農田到餐桌”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中存在的問題
RFID技術在食品供應鏈管理系統中應用可以帶來許多優勢，但是由于一些內在的原因，仍然存在如下一些問題：
(1)成本問題。價格是影響RFID大規模應用的一個關鍵因素。真的做到單件產品不論蔬菜、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品上，以備下一個加工者或消費者使用。這好比一個環環相扣的鏈條，任何一個環節斷了，整個鏈條就脫節了，而供應鏈中跨環節之間的聯系比較脆弱，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。由于食品生產周期不長、消費時限短、品種繁雜、生產單位眾多等因素，食品的供應鏈中必然產生大量的信息，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)經濟效益問題。在RFID發展的早期，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業界對市場的價值觀理解有偏差，RFID廠商總是單純強調RFID標簽的成本問題，業內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。現在RFID標簽的成本早已下降到這個水平，然而期望中RFID技術大規模應用與推廣的情景并沒有到來。實際上，由于RFID系統包括標簽、讀寫器和軟件三個部件，通常一個作業系統(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廠商如不在經濟效益這方面增加砝碼，企業心中的天平對RFID的評價肯定永遠是成本高于經濟效益。所以只有令市場清楚明白RFID所能帶來的經濟效益，這個產業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。系統也存在不足之處，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文獻報道可以用同位素、礦物元素、虹膜等檢測技術進行監督和支撐。但總的來說，RFID是目前最適合應用于食品安令監控全過程的技術，基于RFID的食品供應鏈管理系統具有進一步優化的價值。
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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
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