郑元坤， 程卫东， 邓玉全， 刘建彪， 韩 飞

（山东理工大学，山东淄博 255000）

随着人们生活水平的不断提高，水产食品在人们饮食结构中的比例越来越大。近年，水产食品安全问题频频发生。从多起水产食品安全事故的成因追溯分析可以看出，饲料安全问题是导致水产食品安全问题的原因之一。（1）原料管控：原料标识不完整或不规范，不同批次原料混合使用，产品质量不稳定。（2）领料流程：手工记录和盘点使得“先进先出”原则操作难度大，部分原料因贮存时间过长出现霉变、污染等现象。（3）投料流程：现在的投料流程主要靠双人复核保证投料准确性，使得投料流程易受人为因素影响造成错投现象。（4）质量追溯：水产饲料出现质量问题难以有效监控和追溯。

目前我国的饲料产业已由快速发展阶段向整合提升阶段进行转变，要适应新的形势，在激烈的竞争中生存、发展，我国饲料产业必须优化产业结构，调整战略布局，转变发展方式，从量的扩张为主向质的提升转变，从外延式发展向内涵式发展转变，从粗放经营向科学发展转变，提高企业核心竞争力，保持发展的协调性、全面性和可持续性（宇凌等，2011）。利用物联网技术来建立水产饲料全流程追溯系统将是提高我国水产饲料整体发展水平的重要手段之一。

1 水产饲料追溯流程分析

依据国际对农产品追溯的定义：通过对水产饲料原料的生产厂家、采购日期、批次、品质等信息的记录，以及在饲料生产过程中对各节点进行实时数据采集，建立水产饲料全流程追溯系统的信息库，以二维码为载体对生产信息记录并将生产全流程各环节紧密相连，最终形成水产饲料全流程追溯系统（李圣军，2014）。考虑到水产饲料生产厂家现有工作模式，分别以原料采购、原料初检、原料入库、领料、投料、成品包装等环节作为信息溯源点。水产饲料追溯流程图如图1所示。

2 系统开发环境

系统基于B/S（Browser/Server）三层结构开发，如图2所示。前端开发使用HTML+CSS+JavaScript+JQuery技术框架，后台开发使用SSH集成框架，JDK1.8（Java Development Kit）作为应用支撑环境，使用eclipse作为软件集成开发工具，Java语言作为后台开发语言，Tomcat 7.0作为应用服务器，系统数据库使用MySQL。

图1 水产饲料追溯流程图

图2 B/S结构示意图

3 系统设计与实现

3.1 系统总体框架设计 系统采用集成SSH（struts+spring+hibernate）框架，SSH是目前应用比较广泛的一种Web应用程序开源框架。集成SSH框架从职能上分为四层：表示层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层，其中表示层使用Struts框架，业务层使用Spring框架，数据持久层使用Hibernate框架实现，域模块层就像实体层一样贯穿整个框架（史晓宏，2009）。

系统将Struts作为整体的基础架构，采用拦截器的机制来处理用户的请求，以便于MVC结构的分离。在Struts框架的模型部分，控制业务跳转。Spring作为一个控制反转（IoC）和面向切面（AOP）的容器框架，负责业务逻辑层的事务处理（黄敬海，2010）。Hibernate作为对象关系映射框架，通过对JDBC进行轻量级的对象封装，使得开发者可以更加灵活地操纵数据库。这种框架结构的优点在于系统各层之间具有低耦合度的特性，具有很好的可复用性，后期维护工作量小。系统总体框架如图3所示。

图3 系统总体框架图

3.2 系统功能模块设计 水产饲料全流程追溯系统设计为六个模块：原料管理模块、生产管理模块、销售管理模块、人事管理模块、追溯查询模块和系统管理模块。系统功能结构图如图4所示。

图4 系统功能结构图

3.2.1 原料管理模块 饲料原料品质优劣直接影响饲料质量，系统将其作为生产全流程控制的第一关。原料管理流程如图5所示，从原料的采购开始，首先根据生产计划确定原料采购计划，制订原料质量企业控制标准和检验项目。原料入库以后，要按照统一的原料条码编码方案（图 6）对原料进行标记，实现原料的批次管理。原料管理模块包括原料采购单管理、供应商信息、初检信息、库存管理。采购管理主要是包括实现对采购订单的添加、修改、删除和査询等功能，同时，还可以将这些基本信息导出为Excel文件进行保存。供应商信息主要记录原料供应商基本信息，初检信息主要包括对原料初检的信息记录。库存管理主要包括原料入库时间、库存数量、入库人等信息。通过原料编号、原料批次或者供应商的基础信息便可查询出原料来源的详细记录。

3.2.2 生产管理模块 水产饲料产品的生产管理控制，是水产饲料产品品质的重要保证。本系统基于福州海力鑫机电有限公司的鳗鱼粉状饲料生产线开发，可根据配方的不同来控制配料和称重过程，避免了人工误差。本系统的生产控制模块主要包括对原料领料、投料过程的控制以及对饲料配方的管理。生产管理流程如图7所示。投料控制主要是为了防止人为因素造成的错投、漏投等问题的发生。投料前，工人通过扫码枪识别原料的名称和原料批次，当原料信息与配方内容相符时，方可进行投料操作，并且扫码信息记录会立即上传云端服务器，当原料的类型或者批次不正确时，系统会给予警示，并且提示工人当前应投放的原料，只有扫码信息核对无误后，工人才能进行投料操作。饲料配方是饲料产品质量的基础，是饲料生产企业的核心竞争力，更是产品生产和监督的最重要依据。对饲料配方进行管理既可以防止配方信息泄露，又可以为领料单的生成提供数据支持。

图5 原料管理流程图

图6 饲料原料条形码编码规则

图7 生产管理流程图

3.2.3 销售管理模块 销售管理主要包括对销售订单的添加、修改、删除和査询等功能。根据国务院发布的《饲料和饲料添加剂管理条例》的要求，饲料生产企业要在完善进货查验制度的基础上建立产品追溯制度，能够追踪到饲料产品的来源与去向，当生产企业发现某一生产批次的产品出现质量问题时，能够立即查询到该批次饲料的销售去向并立即召回。

3.2.4 追溯查询模块 为方便企业具体实施可追溯体系，参照国外已经实施或者较为成熟的标准法规，主要把追溯信息分为基本追溯信息与扩展追溯信息：基本追溯信息是为了确保产品的可追溯性，能够实现组织间和组织内各环节间有效链接的必需信息；除基本追溯信息外，与食品追溯相关的其他信息称之为扩展追溯信息，可以是产品质量或用于商业目的的信息（刘丽梅等，2009）。通过对水产饲料追溯信息的分析，本系统将追溯查询模块分为浅层追溯查询和深层追溯查询两个部分。

3.2.4.1 浅层追溯查询 浅层追溯查询面向的用户为消费者，消费者通过扫描产品包装上面的二维码即可获取水产饲料产品的基本追溯信息，主要包括产品的生产批次、饲料配方组成、生产日期、保质期、原料批次与原料进货商等。

3.2.4.2 深层追溯查询 深层追溯查询面向的用户为饲料生产厂家。深层追溯查询是指在获取基本追溯信息的基础上还会获取有利于加强企业管理与内部沟通的扩展追溯信息。当水产饲料产品出现质量问题时，生产厂家可根据产品二维码查询到此产品的原料的批次信息和供货商信息，饲料生产过程中的领料信息与投料信息。一方面可以避免问题原料继续用于生产；另一方面可以从饲料生产全流程中找出问题环节所在并进行整改，有效地保证水产饲料安全高效生产。

3.2.5 人事管理模块 人事管理主要是对部门信息与人员信息的管理，不同的部门工作分工不同，负责的系统模块也不同。通过对部门和员工信息的管理可更加方便地对系统权限进行分配。

3.2.6 系统管理模块 系统管理包括对用户的管理、权限分配等功能。在用户管理上，系统采用基于角色的管理模式（王晓超等，2012）。水产饲料全流程追溯系统的主要面向人员为系统管理员和饲料生产企业员工。系统最高的管理权限归系统管理员所有，饲料生产企业员工只拥有基本的办公模块操作权限。系统可以根据工作需要为不同用户分配不同的权限，保证了数据的安全可靠。

3.3 系统数据库设计 系统采用MySQL数据库，通过对水产饲料追溯流程和系统功能模块的分析，得出数据库表单的流程图，如图8所示。系统数据库包含采购订单表、原料库存表、供应商表、领料表、投料表、加工信息表、配方信息表、产品信息表、部门信息表、人员信息表、销售订单表。

图8 表单流程图

4 结语

水产饲料全流程追溯系统的开发，响应了国务院发布的《饲料和饲料添加剂管理条例》的政策号召（马修国，2013）。通过利用先进的物联网技术并依托Java软件开发技术及数据库技术，将原料管理、生产流程控制和销售管理等模块融为一体，从水产饲料生产源头上强化和提高了饲料产品的质量和安全性，有效地避免了人为因素对生产过程的影响，保证水产饲料产品优质、安全、高效生产，实现水产饲料的生产全流程可追溯。