淺談基于RFID 的中藥材可追溯系統設計論文
中藥材可追溯系統是基于中藥材從栽培到成品整個(gè)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(jìn)行追蹤。建立中藥材可追溯系統可解決中藥材的安全問(wèn)題、防止假冒，對提高我國藥材產(chǎn)品在國際市場(chǎng)上的競爭力具有重要意義。
1 基于RFID 的中藥材追溯系統分析
中藥材可追溯系統(traditional chinese medicines traceability system)是在中藥材的種植過(guò)程中、生產(chǎn)加工后、流通領(lǐng)域里、使用過(guò)程等環(huán)節中建立的一種安全保障體系，它利用先進(jìn)的信息技術(shù)給每種中藥材進(jìn)行編碼、存儲相關(guān)的管理記錄，從而進(jìn)行調查追蹤。
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(wú)接觸傳遞信息達到信息識別和數據交換的技術(shù)，它基本上由電子標簽、閱讀器、天線(xiàn)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(xiàn)發(fā)送到閱讀器工作區域的電子標簽，電子標簽芯片電路對該信號進(jìn)行解碼，最后對命令請求、密碼、權限等進(jìn)行判斷。
1.2 中藥材可追溯系統需求分析
1.2.1 系統邊界模型
系統有包含的功能與沒(méi)有的功能之間的分界線(xiàn)稱(chēng)為系統邊界。系統本身所包括的全部對象在界限之內， 在界限外的就是與系統進(jìn)行信息交換的各類(lèi)對象，比如某些設備、人員和外系統的一些參與者。通過(guò)了解中藥材可追溯過(guò)程情況，明確了系統的參與者。
1.2.2 中藥材可追溯系統對象
根據上述邊界圖分析，中藥材可追溯系統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(xiāo)售商、消費者、藥材質(zhì)量監管人員、藥材全過(guò)程追溯人員等。在這個(gè)可追溯的平臺中，各個(gè)環(huán)節上的各個(gè)人員都可對中藥材進(jìn)行跟蹤和追溯。如果某份中藥材出現了問(wèn)題，就可以追溯到出現問(wèn)題的藥材的包裝、炮制加工、運輸過(guò)程、倉儲條件或種植產(chǎn)地，甚至到具體的種植地，通過(guò)這些環(huán)節的監控流入市場(chǎng)的中藥材可靠性就更高了。另外，為避免中藥材在各個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題， 可以通過(guò)智能化監控和預警系統的建設在中藥材出現問(wèn)題之前進(jìn)行預警，同時(shí)加強中藥材生產(chǎn)加工的管理。
1.3 中藥材可追溯系統資源可行性分析
近年來(lái)，在寧夏、四川、甘肅等地建立了中藥材現代化科技產(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(kāi)發(fā)、配套服務(wù)等4 大體系組成�，F代化科技產(chǎn)業(yè)基地按良好的農業(yè)規范(GAP)標準種植中藥材，按藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范(GMP)標準建立藥材炮制加工廠(chǎng)，中藥研發(fā)按GLP、GCP 標準進(jìn)行，營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)網(wǎng)絡(luò )按照GSP 標準完善�，F代化的中藥材科技產(chǎn)業(yè)基地為可追溯系統的建設提供資源和實(shí)踐基礎。
1.4 中藥材可追溯系統技術(shù)可行性分析
中藥材可追溯系統主要包括中藥材的信息采集、發(fā)布、標識和流通環(huán)節上的信息繼承等。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的條碼技術(shù)，該技術(shù)在我國已應用成熟。針對一些生長(cháng)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)。在現有技術(shù)(包括網(wǎng)絡(luò )數據庫技術(shù))的支撐下是中藥材可追溯系統可以實(shí)現的。
2 中藥材追溯管理系統流程Petri 模型
Petri 網(wǎng)是一種基于狀態(tài)的建模方法，它對系統運行特點(diǎn)進(jìn)行分析，對業(yè)務(wù)流程建模聚焦在處理事件的過(guò)程上，通過(guò)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內部物流和信息流的并行運作情況。因此，中藥材可追溯系統適合采用Petri網(wǎng)的流程進(jìn)行設計。
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，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(kāi)始;S2 為下線(xiàn)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(xiāo)售企業(yè)到庫中藥材;S10 為銷(xiāo)售企業(yè)檢驗合格中藥材;S11 不合格中藥材;S12為銷(xiāo)售企業(yè)存儲中藥材;S13 為銷(xiāo)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(xiāo)售企業(yè)中轉運輸;T7 為銷(xiāo)售企業(yè)入庫檢測;T8 為銷(xiāo)售企業(yè)入庫;T9 為零售。以此建立中藥材供應管理系統業(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(jìn)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(jiǎn)、可達性樹(shù)和矩陣方程求解3 類(lèi)，本文通過(guò)關(guān)聯(lián)矩陣來(lái)進(jìn)行分析。Σ=(S，T;F，W，M0)是以N 為基網(wǎng)的網(wǎng)系統，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(shí)矩陣Cij 是Σ的關(guān)聯(lián)矩陣，。
根據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
根據以上的定義，中藥材供應系統業(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(shuō)此模型在實(shí)際操作過(guò)程中是可行的。
3 系統設計
3.1 體系層次設計
通過(guò)對中藥材流通過(guò)程的分析，系統由業(yè)務(wù)服務(wù)應用層、信息存儲數據層、數據處理服務(wù)層和數據采集服務(wù)硬件層組成。其中①業(yè)務(wù)服務(wù)應用層由一些服務(wù)管理組成，比如生產(chǎn)、流通、銷(xiāo)售等服務(wù)以及對藥品業(yè)務(wù)系統數據的交換;②數據層由計算機的一些數據庫組成，比如中藥材數據庫、業(yè)務(wù)數據庫、EPCIS 數據庫;③服務(wù)層包括WEB、EPC、EPCIS、RFID 服務(wù)等模塊;④硬件層在系統的底層，由一些硬件設備采集數據，并將采集的數據處理后傳輸給相關(guān)軟件。
3.2 中藥材可追溯系統流程
中藥材可追溯系統的信息流是各個(gè)節點(diǎn)通過(guò)產(chǎn)品標識(電子標簽)將信息上傳至數據庫，同時(shí)又可以從數據庫下傳信息， 消費者可通過(guò)多個(gè)平臺查詢(xún)到所購藥材的詳細信息。當發(fā)現藥材質(zhì)量有問(wèn)題時(shí)， 通過(guò)數據庫找到藥材的流通方向， 并召回這些問(wèn)題藥材，同時(shí)上傳相關(guān)信息至數據庫，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(mǎi)的中藥材進(jìn)行查詢(xún)，可通過(guò)手機APP 軟件、電話(huà)、網(wǎng)站、二維碼等輸入追溯碼，系統根據查詢(xún)表反饋給消費者情況。若產(chǎn)品已查詢(xún)過(guò)，系統會(huì )告知消費者此產(chǎn)品已查詢(xún)過(guò)，此時(shí)消費者所購買(mǎi)的藥材可能存在某些問(wèn)題;否則，追溯系統就會(huì )把消費者所購買(mǎi)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 中藥材可追溯系統體系結構
根據中藥材供應鏈的特點(diǎn)，中藥材可追溯系統包含5個(gè)子系統：種植生產(chǎn)環(huán)節、炮制加工環(huán)節、質(zhì)量監測預警、生產(chǎn)全過(guò)程監測和使用環(huán)節。
3.4.1 種植生產(chǎn)環(huán)節
該子系統實(shí)現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據庫，實(shí)現信息的標準化管理。
3.4.2 中藥材炮制加工環(huán)節
這個(gè)子系統將按照EAN-UCC 標準記錄中藥材采集后到中藥材進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售前的過(guò)程中的數據信息，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、并將所有數據上傳至中心數據庫，制定出EAN 標簽樣式和內容，接受中藥材可追溯系統的鏈接和調用，實(shí)現藥材炮制加工環(huán)節的數據追溯。
3.4.3 藥材全過(guò)程檢測環(huán)節
該子系統提供從生產(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。一方面供應方可以有效地對中藥材的生產(chǎn)進(jìn)行有效的監督，另一方面也為為消費者和監管部門(mén)提供詳細的藥品安全信息。
3.4.4 中藥材質(zhì)量監控預警環(huán)節
此子系統要完成監控的工作，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)中心數據庫，對各個(gè)環(huán)節采集和匯總有效信息進(jìn)行檢測，若追溯信息數據異常，即可確定原因以及確定是哪個(gè)環(huán)節的問(wèn)題而產(chǎn)生預警，讓檢測者對異常數據信息采取有效的措施。
3.4.5 中藥材使用環(huán)節
該系統主要功能是使消費者可以通過(guò)在中藥材上的標簽了解到中藥材的一些必要信息進(jìn)行驗收、匹配及反饋，還可以通過(guò)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(chēng)、重量、產(chǎn)地、用途等。
4 總結
目前，我國缺乏對中藥材信息的實(shí)時(shí)采集，跟蹤和追溯管理的缺乏問(wèn)題也存在于流通和消費過(guò)程中。通過(guò)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(diǎn)信息，以RFID 技術(shù)為基礎、以中藥材流通為研究對象，構建了一種實(shí)現中藥材從種植、炮制加工到流通、飲用的整個(gè)過(guò)程可視化可追溯系統。實(shí)現供應鏈中不同企業(yè)間信息公開(kāi)透明的交流，為實(shí)現中藥材的質(zhì)量穩定提供一種平臺。
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