淺談基于RFID 的中藥材可追溯系統(tǒng)設(shè)計論文

　　中藥材可追溯系統(tǒng)是基于中藥材從栽培到成品整個生命周期的安全保障體系，它利用信息技術(shù)給每件商品標上編碼，可以進行追蹤。建立中藥材可追溯系統(tǒng)可解決中藥材的安全問題、防止假冒，對提高我國藥材產(chǎn)品在國際市場上的競爭力具有重要意義。

　　1 基于RFID 的中藥材追溯系統(tǒng)分析

　　中藥材可追溯系統(tǒng)(traditional chinese medicines traceability system)是在中藥材的種植過程中、生產(chǎn)加工后、流通領(lǐng)域里、使用過程等環(huán)節(jié)中建立的一種安全保障體系，它利用先進的信息技術(shù)給每種中藥材進行編碼、存儲相關(guān)的管理記錄，從而進行調(diào)查追蹤。

　　1.1 RFID 技術(shù)及工作原理

　　射頻識別技術(shù)(RFID)是20 世紀90 年代興起的一種無接觸傳遞信息達到信息識別和數(shù)據(jù)交換的技術(shù)，它基本上由電子標簽、閱讀器、天線3 部分組成。其工作原理是指閱讀器將編碼后信息加載到某一頻率的載波信號上，經(jīng)天線發(fā)送到閱讀器工作區(qū)域的電子標簽，電子標簽芯片電路對該信號進行解碼，最后對命令請求、密碼、權(quán)限等進行判斷。

　　1.2 中藥材可追溯系統(tǒng)需求分析

　　1.2.1 系統(tǒng)邊界模型

　　系統(tǒng)有包含的功能與沒有的功能之間的分界線稱為系統(tǒng)邊界。系統(tǒng)本身所包括的全部對象在界限之內(nèi)， 在界限外的就是與系統(tǒng)進行信息交換的各類對象，比如某些設(shè)備、人員和外系統(tǒng)的一些參與者。通過了解中藥材可追溯過程情況，明確了系統(tǒng)的參與者。

　　1.2.2 中藥材可追溯系統(tǒng)對象

　　根據(jù)上述邊界圖分析，中藥材可追溯系統(tǒng)的使用對象主要有種植員、藥材采購員、炮制加工人員、藥材銷售商、消費者、藥材質(zhì)量監(jiān)管人員、藥材全過程追溯人員等。在這個可追溯的平臺中，各個環(huán)節(jié)上的各個人員都可對中藥材進行跟蹤和追溯。如果某份中藥材出現(xiàn)了問題，就可以追溯到出現(xiàn)問題的藥材的包裝、炮制加工、運輸過程、倉儲條件或種植產(chǎn)地，甚至到具體的種植地，通過這些環(huán)節(jié)的監(jiān)控流入市場的中藥材可靠性就更高了。另外，為避免中藥材在各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題， 可以通過智能化監(jiān)控和預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)在中藥材出現(xiàn)問題之前進行預(yù)警，同時加強中藥材生產(chǎn)加工的管理。

　　1.3 中藥材可追溯系統(tǒng)資源可行性分析

　　近年來，在寧夏、四川、甘肅等地建立了中藥材現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)基地，這些科技產(chǎn)業(yè)基地主要由中藥材的種植、炮制、研究開發(fā)、配套服務(wù)等4 大體系組成�，F(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)基地按良好的農(nóng)業(yè)規(guī)范(GAP)標準種植中藥材，按藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GMP)標準建立藥材炮制加工廠，中藥研發(fā)按GLP、GCP 標準進行，營銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)按照GSP 標準完善�，F(xiàn)代化的中藥材科技產(chǎn)業(yè)基地為可追溯系統(tǒng)的建設(shè)提供資源和實踐基礎(chǔ)。

　　1.4 中藥材可追溯系統(tǒng)技術(shù)可行性分析

　　中藥材可追溯系統(tǒng)主要包括中藥材的信息采集、發(fā)布、標識和流通環(huán)節(jié)上的信息繼承等。在產(chǎn)品標識和采集方面，可以采用成本低、易識別及易將標識信息錄入系統(tǒng)的條碼技術(shù)，該技術(shù)在我國已應(yīng)用成熟。針對一些生長環(huán)境差的、信息難以采集的中藥材，則使用RFID 技術(shù)中能穿透冰、霧、雪、涂料、塵垢等的技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)(包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù))的支撐下是中藥材可追溯系統(tǒng)可以實現(xiàn)的。

　　2 中藥材追溯管理系統(tǒng)流程Petri 模型

　　Petri 網(wǎng)是一種基于狀態(tài)的建模方法，它對系統(tǒng)運行特點進行分析，對業(yè)務(wù)流程建模聚焦在處理事件的過程上，通過Petri 模型能夠合理地描述中藥材生命周期中上下游企業(yè)間的協(xié)作情況，又可以比較準確地描述系統(tǒng)內(nèi)部物流和信息流的并行運作情況。因此，中藥材可追溯系統(tǒng)適合采用Petri網(wǎng)的流程進行設(shè)計。

　　2.1 業(yè)務(wù)流程建模

　　假定N=(S, T; F)是Petri 網(wǎng)，Σ=(S, T; F，W，M0)是以N 為基網(wǎng)的網(wǎng)系統(tǒng)，其中F 為S 和T的流關(guān)系，S 表示為庫所代表的流程條件，T 為變遷集代表流程事件， W 為權(quán)重默認為1，M0 為初始標識。業(yè)務(wù)流程中條件描述：S1 為開始;S2 為下線中藥材;S3 為合格貼標中藥材;S4 為不合格中藥材;S5 為流通企業(yè)到庫中藥材;S6 為流通企業(yè)檢驗合格中藥材;S7 為不合格中藥材;S8 為流通企業(yè)存儲中藥材;S9 為銷售企業(yè)到庫中藥材;S10 為銷售企業(yè)檢驗合格中藥材;S11 不合格中藥材;S12為銷售企業(yè)存儲中藥材;S13 為銷售企業(yè)零售中藥材。

　　業(yè)務(wù)流程中事件描述：T1 為中藥材制造;T2 為檢測貼標;T3 為流通企業(yè)中轉(zhuǎn)運輸;T4 為流通企業(yè)入庫檢測;T5 為流通企業(yè)入庫;T6 為銷售企業(yè)中轉(zhuǎn)運輸;T7 為銷售企業(yè)入庫檢測;T8 為銷售企業(yè)入庫;T9 為零售。以此建立中藥材供應(yīng)管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的Petri 網(wǎng)模型。

　　2.2 Petri 網(wǎng)模型分析

　　對Petri 網(wǎng)模型進行性能分析和檢測主要包括活性檢測、有界性檢測、可達性檢測。Petri 網(wǎng)的分析方法主要有分層或化簡、可達性樹和矩陣方程求解3 類，本文通過關(guān)聯(lián)矩陣來進行分析。Σ=(S，T;F，W，M0)是以N 為基網(wǎng)的網(wǎng)系統(tǒng)，使Cij+= W(tj，si );Cij-=W(si，tj);其中I=1,2,3，…，n。n=|S|;j=1,2,3，…，m。m=|T|;當且僅當Cij= W(tj，si )-Wsi，tj)即Cij= Cij+- Cij-時矩陣Cij 是Σ的關(guān)聯(lián)矩陣，。

　　根據(jù)Petri 理論由公式CX=0 解出S 不變量為：

　　X1=(1，1，1，0，1，1，0，1，1，1，0，1，1)T

　　X2=(1，1，1，0，1，1，0，1，1，0，1，0，0)T

　　X3=(1，1，1，0，1，0，1，0，0，0，0，0，0)T

　　X4=(1，1，0，1，0，0，0，0，0，0，0，0，0)T

　　根據(jù)以上的定義，中藥材供應(yīng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的Petri 網(wǎng)模型是符合活性、有界性、可達性，也就是說此模型在實際操作過程中是可行的。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計

　　3.1 體系層次設(shè)計

　　通過對中藥材流通過程的分析，系統(tǒng)由業(yè)務(wù)服務(wù)應(yīng)用層、信息存儲數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)處理服務(wù)層和數(shù)據(jù)采集服務(wù)硬件層組成。其中①業(yè)務(wù)服務(wù)應(yīng)用層由一些服務(wù)管理組成，比如生產(chǎn)、流通、銷售等服務(wù)以及對藥品業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的交換;②數(shù)據(jù)層由計算機的一些數(shù)據(jù)庫組成，比如中藥材數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、EPCIS 數(shù)據(jù)庫;③服務(wù)層包括WEB、EPC、EPCIS、RFID 服務(wù)等模塊;④硬件層在系統(tǒng)的底層，由一些硬件設(shè)備采集數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)處理后傳輸給相關(guān)軟件。

　　3.2 中藥材可追溯系統(tǒng)流程

　　中藥材可追溯系統(tǒng)的信息流是各個節(jié)點通過產(chǎn)品標識(電子標簽)將信息上傳至數(shù)據(jù)庫，同時又可以從數(shù)據(jù)庫下傳信息， 消費者可通過多個平臺查詢到所購藥材的詳細信息。當發(fā)現(xiàn)藥材質(zhì)量有問題時， 通過數(shù)據(jù)庫找到藥材的流通方向， 并召回這些問題藥材，同時上傳相關(guān)信息至數(shù)據(jù)庫，讓零售商和消費者可以獲得信息。

　　3.3 多平臺追溯流程

　　消費者如果需要對購買的中藥材進行查詢，可通過手機APP 軟件、電話、網(wǎng)站、二維碼等輸入追溯碼，系統(tǒng)根據(jù)查詢表反饋給消費者情況。若產(chǎn)品已查詢過，系統(tǒng)會告知消費者此產(chǎn)品已查詢過，此時消費者所購買的藥材可能存在某些問題;否則，追溯系統(tǒng)就會把消費者所購買的中藥材相關(guān)信息反饋給消費者。這樣中藥材的防偽功能也得到了保障。

　　3.4 中藥材可追溯系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)中藥材供應(yīng)鏈的特點，中藥材可追溯系統(tǒng)包含5個子系統(tǒng)：種植生產(chǎn)環(huán)節(jié)、炮制加工環(huán)節(jié)、質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警、生產(chǎn)全過程監(jiān)測和使用環(huán)節(jié)。

　　3.4.1 種植生產(chǎn)環(huán)節(jié)

　　該子系統(tǒng)實現(xiàn)了中藥材種植信息的初始化，記錄藥材的種植相關(guān)信息，包括：檢驗登記信息、產(chǎn)地證明信息、交易憑證信息，完成初始化后將所有信息上傳至中心數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的標準化管理。

　　3.4.2 中藥材炮制加工環(huán)節(jié)

　　這個子系統(tǒng)將按照EAN-UCC 標準記錄中藥材采集后到中藥材進入市場銷售前的過程中的數(shù)據(jù)信息，包括在炮制加工成登記信息、入庫登記信息、批次信息、中藥材檢驗證明信息、并將所有數(shù)據(jù)上傳至中心數(shù)據(jù)庫，制定出EAN 標簽樣式和內(nèi)容，接受中藥材可追溯系統(tǒng)的鏈接和調(diào)用，實現(xiàn)藥材炮制加工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)追溯。

　　3.4.3 藥材全過程檢測環(huán)節(jié)

　　該子系統(tǒng)提供從生產(chǎn)基地到流通領(lǐng)域的信息， 包括中藥材指標采集信息、中藥材庫存管理信息、批次信息等。一方面供應(yīng)方可以有效地對中藥材的生產(chǎn)進行有效的監(jiān)督，另一方面也為為消費者和監(jiān)管部門提供詳細的藥品安全信息。

　　3.4.4 中藥材質(zhì)量監(jiān)控預(yù)警環(huán)節(jié)

　　此子系統(tǒng)要完成監(jiān)控的工作，通過訪問中心數(shù)據(jù)庫，對各個環(huán)節(jié)采集和匯總有效信息進行檢測，若追溯信息數(shù)據(jù)異常，即可確定原因以及確定是哪個環(huán)節(jié)的問題而產(chǎn)生預(yù)警，讓檢測者對異常數(shù)據(jù)信息采取有效的措施。

　　3.4.5 中藥材使用環(huán)節(jié)

　　該系統(tǒng)主要功能是使消費者可以通過在中藥材上的標簽了解到中藥材的一些必要信息進行驗收、匹配及反饋，還可以通過網(wǎng)站、手機、觸摸屏掃描端輸入追溯碼，了解中藥材更詳細的信息。如：中藥材的名稱、重量、產(chǎn)地、用途等。

　　4 總結(jié)

　　目前，我國缺乏對中藥材信息的實時采集，跟蹤和追溯管理的缺乏問題也存在于流通和消費過程中。通過研究中藥材的生命周期，找出影響中藥材質(zhì)量的關(guān)鍵點信息，以RFID 技術(shù)為基礎(chǔ)、以中藥材流通為研究對象，構(gòu)建了一種實現(xiàn)中藥材從種植、炮制加工到流通、飲用的整個過程可視化可追溯系統(tǒng)。實現(xiàn)供應(yīng)鏈中不同企業(yè)間信息公開透明的交流，為實現(xiàn)中藥材的質(zhì)量穩(wěn)定提供一種平臺。

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