刘 瑞，杨 燕，李盛辉，许金辉，丁 剑，王何佳

（1.云南蓝典科技股份有限公司，云南昆明 650031；2.云南省科学技术院，云南 昆明 650051）

0 引言

中医药越来越受到国际社会认可，其中道地药材享有很高的声誉，具有很高的药用功效［1］。云南作为三七、灯盏花、天麻等道地药材主要分布地，中药材资源丰富，共有中药材6 559 种，占全国中药材资源的51.2%，其种植面积居于全国第一。但是，国内的中药材市场却存在诸多问题：①人工种植中药材逐渐成为可持续发展主流，但在种植过程中，由于种植方法不当，导致药材产量不高、容易受到金属污染、药材质量无法达标等问题［2-3］；②药材加工规范不明确，导致中药材生产存在加工不规范、有害物质超标等问题［4］；③市场监管不力，导致中医药企业和终端销售商虚抬药品价格等。因此，建设云南省中药材追溯体系势在必行，这是贯彻落实“健康中国”战略的重要措施，对促进规范管理中药材质量，传播云南省中医药文化具有重大意义。

由于中药材具有农副产品特性，因此在追溯体系建设中基本采用和借鉴了畜牧产品追溯体系和流程。近年来，国家对中药材追溯体系建设高度重视，《中华人民共和国中医药法》《中医药发展战略规划纲要（2016-2030 年）》《国务院关于促进中医药传承创新发展的意见》等政策文件指出，中药材追溯要求做到来源可查、去向可追、责任可究［5］。

国内中药材追溯体系建设研究取得了诸多进展：肖丽等［6］将区块链技术应用到中药材追溯体系中，既能杜绝虚假数据流入追溯平台，又能保障追溯平台的安全性；施明毅等［7］将区块链和基于蜂窝的窄带物联网技术（NB-IOT）相结合，用于设计和研发中药材追溯系统，区块链用于构建数据库，NB-IOT 物联网实现信息通信和共享；唐瑞弦等［8］采用全链多级的中药材溯源方法，建立交易账户并实时监控，发现异常交易行为时冻结账户，达到维持市场秩序的目的；杨文涛等［9］将栽培管理技术和中药材质量追溯技术相融合，从中药材种植阶段开始采集数据，通过构建匹配系统选出该地区适宜种植的中药材品种和最佳培育方法；张博等［10］基于可信物联网架构，采用无线射频技术（RFID）建立身份认证系统，在实现数据资源共享的同时确保数据的安全性。

以上研究表明，中药材追溯体系建设需要借助物联网和信息技术等手段对中药材流通过程进行实时追踪。本文从中药材种植、原料加工和生产、市场经营、药品终端销售和个人用户查询等方面入手，基于大数据挖掘和分析技术构建云南省中药材流通追溯体系应用平台，从国家层面、地方层面、企业层面和个人用户层面提供公共服务。对云南省中药材种植、生产和销售进行信息采集和分析，使用无线追溯一体机和移动终端进行信息上报，实现云南省中药材流通过程数字化监管及服务。该平台还拥有可视化看板，各个追溯环节的数据实时更新，实现动态监控和追溯。

1 平台建设目标

为了加强对中药材市场各个环节的监管，构建中药材流通追溯体系是行之有效的手段。信息追溯最早应用于食品安全监管，构建中药材流通追溯体系同样是为了实现对中药材质量和药品安全的有效监管。如今科技发展步入大数据时代，为中药材追溯体系建设提供了良好契机。中药材从选种、育苗开始，直到成品出售，期间每个环节都会产生大量的数据，这些数据就是构建中药材流通追溯体系的基础。如何充分利用好这些数据是构建追溯体系的关键。

2013 年，云南省进行中药材流通追溯体系建设试点，云南省商务厅力求将中药材流通追溯体系与信息技术相结合，打造具有云南特色的追溯模式。该平台从政府需求、企业及用户需求、中药材种植户需求3 个角度设立平台目标。

（1）政府需求角度。随着大数据技术的发展，利用该技术构建数据互联共享平台，打通政府部门之间的数据壁垒［11］。云南省中药材流通追溯体系应用平台旨在加强政府部门之间、各地方区域之间中药材业务的协同办理，以及对资源的合理调配和整合，提高工作效率。充分挖掘和利用追溯数据的价值，提升政府部门对中药材的监管效能。

（2）企业及用户需求角度。数据已成为一种资产，对数据进行搜集和分析可为决策者提供准确的情报［12］。因此，该平台建设为消费者查询中药材信息提供了官方途径，有助于政府和制药企业发现问题、解决问题和追究责任。同时，企业通过中药材流通追溯体系应用平台，做到中药材加工和销售各项信息公开，有助于获取消费者信任，提升企业销量与知名度。

（3）中药材种植户需求角度。该平台可以提供历史种植数据和销售数据，避免种植户盲目种植产生经济损失，有利于种植户改良种植方法，提高中药材质量和产量。

2 系统设计与实现

2.1 总体框架

如图1 所示，该系统将云南省中药材流通追溯体系分为产地、生产、经销、终端销售和用户查询5 个环节。以这5个环节为基础构建追溯系统数据库，储存中药材种苗和种植等产地信息、中药材加工和饮片生产等产品制造信息、市场经营情况等经销信息、医院药店销售信息以及用户查询信息。

Fig.1 General framework of circulation traceability system of Chinese herbal medicines in Yunnan province图1 云南省中药材流通追溯系统总体框架

2.2 产地环节

产地环节是中药材流通追溯体系第一个环节，包含中药材种苗和中药材种植两个部分，每个数据库所包含的数据信息见表1。表1 将种子来源信息、种子检验信息、播种信息、种植信息、田间管理信息、用工信息、药材收货信息、药材检验信息、药材分包信息和药材出库信息等进行采集，筛选有用的数据收入数据库中，并上报到追溯系统形成追溯码，用户可以通过扫描追溯码获取所需信息。该环节是整个追溯系统的源头，是中药材质量保证的首关。种子质量好才能使中药材质量得到保障。将以上信息纳入追溯体系，从播种到收货透明化管理，有助于发现种植过程中的问题，促使相关部门督促中药材种植户改进种子质量，改良种植方法。

Table 1 Database information表1 数据库信息

表2 展示了部分中药材种植信息，包含种苗名称、种植批次码、种植面积、种子来源、种子重量、种植周期和种植时间等，以及种植地所属企业名称、备案人及备案人详细地址信息。

Table 2 Planting information of traditional chinese medicine（partial）表2 中药材种植信息（部分）

表3 展示的是中药材种植田间管理信息，记录了种植批次码、管理类型、施肥/农药名称、用量和操作时间等信息。表4 列出中药材部分收获信息，包含药材名称、药材批次码、收获时间和药材产量等信息。此外，还有药材检验信息，包含检验方法、质量级别、粗加工方法、贮藏条件、检验人员和检验时间等；药材分包信息，包含分包规格、包数、入库时间、是否检验等；药材出库信息，包含出库时间、新货主企业名称、出库总重量、合计金额、商品编码等信息。

除了上述表格展示形式外，该平台还具有可视化功能。以药材种植面积和种子来源为例，如图2 所示，中药材种子来源中培育的种子所占比例为58.02%，自购的种子占41.85%，另外还有0.13%的种子来源于野外；如图3 所示，2020 年1-3 月份所有药材种植总面积较小，从4 月份开始数值有所上升，并在6 月份达到顶峰，种植总面积约为34 222 亩，之后7-9 月又呈现回落趋势。

Table 3 Field management information of Chinese herbal medicine planting（partial）表3 中药材种植田间管理信息（部分）

Table 4 Harvest information of Chinese herbal medicines（partial）表4 中药材收获信息（部分）

Fig.2 Source distribution of Chinese herbal medicine seeds图2 中药材种子来源分布

Fig.3 Change curve of planting area of medicinal materials in 2020图3 2020年药材种植面积变化曲线

2.3 生产环节

生产环节是中药材从收货到销售的中间环节，该环节主要是将收获的中药材原料加工为饮片制剂和生物药品。云南省共有中药材6 559 种，不同的中药材所要求的加工工艺亦有所不同，部分中药材只需要晒干或阴干，部分中药材需要高温蒸煮［13］。工作人员在该环节中采集原料入库信息、入库检验信息、生产计划信息、成品检验信息、成品赋码信息和仓储信息，用户可扫描追溯码查询上述数据。该环节信息的采集旨在保证每一批药品制剂的唯一性，有助于加强政府和用户对药品生产者的监管，防止在生产过程中掺入残次品等行为发生，最大限度保证中药材药品生产安全。

表5 列出中药材原料部分入库信息，记录入库药材的药品名称、入库企业名称、商品编码等信息。表6 列出中药材部分入库检验信息，记录内容包括药品名称、饮片批次码、企业名称、检验方法、质量级别、粗加工方法、贮藏条件、检验人员、检验时间、检验报告等内容。此外，还有生产计划信息，包含饮片名称、生产规格、执行标准、生产流程、工艺员、部门经理、QA 负责人、生产日期、商品编码等信息；成品检验信息，包括检验方法、检验人员、检验时间和检验报告内容；出库信息，包括药品名称、出库总重量、出库时间、批次号和单价等信息。通过系统可视化看板可以看到品种交易量走势、企业产量和云南省中医药企业分布信息。

图4 为2020 年每月中药材检验率分布，可以看到2 月检验率较低，仅有不到20%，而6 月中药材检验率最高，达到了100%。

Table 5 Warehousing information of Chinese medicinal materials（partial）表5 中药材原料入库信息（部分）

Table 6 Inspection information of Chinese herbal medicine warehousing（partial）表6 中药材入库检验信息（部分）

2.4 经销环节

中药材经销信息包括产品入库信息、产品赋码信息、仓储信息以及产品出库信息等。这些经销信息经过采集和上报，用户通过扫描追溯码可以得知该批中医药制剂何时入库，何时流入销售市场以及是否符合药品存放标准。该环节是对药品制剂保质期和存放环境的监管，防止过期药品和由于存放不当导致的有害药品流入市场，危害人民身体健康。图5 展现的是2020 年中药材交易量变化情况，两条曲线分别表示交易次数和交易量，其中六月中药材交易量达到最高峰，交易次数总计493 次，交易量总计912.391t。

Fig.4 Histogram of inspection rate of Chinese herbal medicines in 2020图4 2020 年中药材检验率柱状图

Fig.5 Changes in the trading volume of Chinese herbal medicines in 2020图5 2020 年中药材交易量变化情况

2.5 终端销售

中药材制剂终端销售指成品中药材制剂最终通过药店和医院向用户进行销售。该环节中工作人员将产品入库信息、处方信息和出库信息采集和上报。用户通过扫描追溯码可得知该批产品何时入库、何时出库以及存放仓库位置等信息，防止药店通过不正当途径进货，销售劣质药品等，扰乱市场秩序。

2.6 用户查询

云南省中药材追溯体系最后一个环节是用户查询环节。每一个中药制剂都会附上追溯码，用户扫描追溯码可以查询产地环节、生产环节、经销环节和终端销售4 个环节所有信息。当该产品为过期药品或是问题批次产品时，用户会收到安全提示信息，提示该药品已经过期或需要召回，防止部分药店为了节约成本出售问题药品等不良行为发生。

2.7 信息上报

数据采集是建立数据库的基础，数据信息上报是填充数据库的重要手段。云南中药材产业流通数据库包括产地信息数据库、生产信息数据库、经销信息数据库、终端销售信息数据库、用户查询信息数据库，每个数据库又拥有若干子库，如何保证数据信息准确上报到每个数据库是构建追溯体系的重要环节。该平台支持多元化信息上报方式，包括无线追溯一体机和移动终端上报方式。

2.7.1 无线追溯一体机

通过搭建内部无线传感网，使用无线追溯一体机将采集到的信息由互联网上传至中药材流通追溯平台。无线追溯一体机涵盖使用者身份认证、GIS 产地认证、种植生产检验信息记录、电子交易记录等方面。使用者身份认证可防止他人轻易篡改上报信息，导致上报信息虚假；地理信息系统（Geo-Information System，GIS）认证可以保证地理信息上报的真实性。在中药材流通各个环节产生的种植、生产、检验、销售等信息记录也可通过无线追溯一体机进行信息上报，使信息上报更加方便快捷。

2.7.2 移动终端追溯上报

移动终端在生活中随处可见，如手机、笔记本电脑、平板电脑等，用户可以通过移动终端扫描追溯码进行信息查询，工作人员同样可以通过移动终端上报追溯信息。移动终端可实现定位、指纹扫描、身份认证、条形码扫描等功能。将移动终端加入到信息上报方式中，在一定程度上打破了追溯信息上报的地理局限性和设备局限性，通过定位、指纹扫描和身份认证等措施设定上报权限，保证了上报信息的真实有效，信息上报更加灵活高效。

3 平台实现及应用

目前，云南省中药材流通追溯体系备案主体376 家，赋码量约1181 万个，主要覆盖品种有三七、天麻、丹参、黄芪、西洋参、石斛、人参、红参、当归、山药、灵芝、山楂、党参、红芪、川贝母、葛根、茯苓、重楼等100 余种。

该平台可以实现数据可视化，数据输入支持多种数据源，包括本地CSV 上传、在线API 接入及动态请求接入等。输入数据采用ETL 清洗工具将数据清洗为可被阅读的结构化信息，并利用Power BI 进行可视化原型搭建。可视化输出采用业务模块代替图表组件工具，通过拖拽模块的方式可创造出专业的可视化应用。图6 为云南省中药材流通追溯体系应用平台的可视化看板截图。

云南省中药材流通追溯体系应用平台的建立，为改善云南中药材市场存在的诸多问题发挥了一定的作用。但是大多数中药材没有固定标识和统一仓储、缺乏权威的质检机构以及企业对建立可追溯体系积极性不高［14-16］等现象依然存在。

Fig.6 Visualized Kanban of Chinese herbal medicine traceability platform图6 中药材追溯平台可视化看板

4 结语

中药材在制药行业作用越来越重要，但是国内中药材市场较为混乱，药材质量不能得到保障，整个中药材行业缺乏有效监管。云南省作为中药材资源大省，如何规范中药材流通市场、保证中药材原料质量、改善中药材市场乱象等都是急切需要解决的问题。本文通过建设云南省中药材追溯体系应用平台，从5 个环节入手建立中药材种植、加工和销售信息数据库，采用多元化信息上报方式对数据信息进行实时监测和分析。用户可通过该平台查询中药材各项详细信息，帮助公民和政府部门对中药材市场进行监督，改善中药材市场流通体系混乱状况。另外，笔者认为需要政府出台权威性的中药材质量检测标准，加强中药材溯源知识宣传，提高民众中药材溯源意识，才能更好地实现云南省中药材行业持续健康发展。