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淺談基于RFID 的中藥材可追溯系統(tǒng)設計論文
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、生產加工后、流通領域里、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給每種中藥材進行編碼、存儲相關的管理記錄，從而進行調查追蹤。
1.1 RFID 技術及工作原理
射頻識別技術(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據交換的技術，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， 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了問題，就可以追溯到出現問題的藥材的包裝、炮制加工、運輸過程、倉儲條件或種植產地，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)出現問題， 可以通過智能化監(jiān)控和預警系統(tǒng)的建設在中藥材出現問題之前進行預警，同時加強中藥材生產加工的管理。
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代化科技產業(yè)基地，這些科技產業(yè)基地主要由中藥材的種植、炮制、研究開發(fā)、配套服務等4 大體系組成�，F代化科技產業(yè)基地按良好的農業(yè)規(guī)范(GAP)標準種植中藥材，按藥品生產質量管理規(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，營銷服務網絡按照GSP 標準完善。現代化的中藥材科技產業(yè)基地為可追溯系統(tǒng)的建設提供資源和實踐基礎。
1.4 中藥材可追溯系統(tǒng)技術可行性分析
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，該技術在我國已應用成熟。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 技術中能穿透冰、霧、雪、涂料、塵垢等的技術。在現有技術(包括網絡數據庫技術)的支撐下是中藥材可追溯系統(tǒng)可以實現的。
2 中藥材追溯管理系統(tǒng)流程Petri 模型
Petri 網是一種基于狀態(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網的流程進行設計。
2.1 業(yè)務流程建模
假定N=(S, T; F)是Petri 網，Σ=(S, T; F，W，M0)是以N 為基網的網系統(tǒng)，其中F 為S 和T的流關系，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 為銷售企業(yè)中轉運輸;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管理系統(tǒng)業(yè)務流程的Petri 網模型。
2.2 Petri 網模型分析
對Petri 網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，本文通過關聯矩陣來進行分析。Σ=(S，T;F，W，M0)是以N 為基網的網系統(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的關聯矩陣，。
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(tǒng)業(yè)務流程的Petri 網模型是符合活性、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)設計
3.1 體系層次設計
通過對中藥材流通過程的分析，系統(tǒng)由業(yè)務服務應用層、信息存儲數據層、數據處理服務層和數據采集服務硬件層組成。其中①業(yè)務服務應用層由一些服務管理組成，比如生產、流通、銷售等服務以及對藥品業(yè)務系統(tǒng)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)務數據庫、EPCIS 數據庫;③服務層包括WEB、EPC、EPCIS、RFID 服務等模塊;④硬件層在系統(tǒng)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)點通過產品標識(電子標簽)將信息上傳至數據庫，同時又可以從數據庫下傳信息， 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)現藥材質量有問題時， 通過數據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的中藥材進行查詢，可通過手機APP 軟件、電話、網站、二維碼等輸入追溯碼，系統(tǒng)根據查詢表反饋給消費者情況。若產品已查詢過，系統(tǒng)會告知消費者此產品已查詢過，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)體系結構
根據中藥材供應鏈的特點，中藥材可追溯系統(tǒng)包含5個子系統(tǒng)：種植生產環(huán)節(jié)、炮制加工環(huán)節(jié)、質量監(jiān)測預警、生產全過程監(jiān)測和使用環(huán)節(jié)。
3.4.1 種植生產環(huán)節(jié)
該子系統(tǒng)實現了中藥材種植信息的初始化，記錄藥材的種植相關信息，包括：檢驗登記信息、產地證明信息、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，實現信息的標準化管理。
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(tǒng)的鏈接和調用，實現藥材炮制加工環(huán)節(jié)的數據追溯。
3.4.3 藥材全過程檢測環(huán)節(jié)
該子系統(tǒng)提供從生產基地到流通領域的信息， 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 中藥材質量監(jiān)控預警環(huán)節(jié)
此子系統(tǒng)要完成監(jiān)控的工作，通過訪問中心數據庫，對各個環(huán)節(jié)采集和匯總有效信息進行檢測，若追溯信息數據異常，即可確定原因以及確定是哪個環(huán)節(jié)的問題而產生預警，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(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、產地、用途等。
4 總結
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，找出影響中藥材質量的關鍵點信息，以RFID 技術為基礎、以中藥材流通為研究對象，構建了一種實現中藥材從種植、炮制加工到流通、飲用的整個過程可視化可追溯系統(tǒng)。實現供應鏈中不同企業(yè)間信息公開透明的交流，為實現中藥材的質量穩(wěn)定提供一種平臺。
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