数据化管理??可追溯系统在养猪业中的应用研究

　　改革开放以来，我国养猪业取得了举世瞩目的辉煌成就，猪的存栏量、出栏量、屠宰量和猪肉总产量均居世界首位，已经成为世界第一养猪大国。

 

　　养猪业在我国畜牧业中所占比重很大，猪肉消费是我国居民消费的主要肉类食品，占60%以上。随着饲料、人工、防疫和物流成本的提高，养猪业已经进入了高投入、高成本、高风险的发展时期。

 

　　养猪业面临外部环境和内部环境两方面的挑战，内部环境是指养猪场内部人才流失严重，管理粗放，发展后劲不稳定；外部环境是指养猪场外部猪肉安全事件发生和价格波动对养猪业整体的冲击。

 

　　为此，本文研究的可追溯系统分为场内养猪管理的可追溯和场外流通销售的可追溯。

 

　　1　标识技术

 

　　可靠的猪只标识方法是养猪可追溯体系建立的关键，分为耳缺标识、颜料数字标识、塑料悬挂耳牌、塑料钮扣耳标、电子耳标和条形码等；按识别方式可分为人工识别方式、半自动识别方式和全自动识别方式。

 

　　1.1　人工识别方式

 

　　人工识别方式是指饲养员肉眼识别标识的编号，以区分不同的猪只。常用的标识方法包括耳缺标识、颜料数字标识、塑料耳标或耳牌。

 

　　耳缺标识是利用耳缺钳在猪耳上截出不同的缺口，通过这些缺口可以读出相应的编号。颜料数字标识是使用彩色油漆在猪身上写数字，数字就是猪只编号。

 

　　耳牌或耳标是圆形或方形的塑料片，耳牌悬挂在猪耳上，耳标扣在猪耳上，耳牌或耳标的编号可以是印刷的或手写的。

 

　　人工识别方式识别效率较低、识别错误率高，仅适用于较粗放的管理模式。

 

　　1.2　半自动识别方式

 

　　半自动识别方式是指饲养员使用手持设备读取标识的编号或有关信息。常用的标识方法有条形码或电子标签。

 

　　条形码（barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，可分为一维条形码和二维条形码。

 

　　一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。

 

　　二维条形码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。

 

　　一维条形码一次可携带几十位字符的信息，而二维条形码可以携带数千个字符的信息，并有一定的自动纠错能力。

 

　　当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条码扫描器内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。

 

　　条形码是迄今为止最经济和实用的一种自动识别技术，手机二维条形码已经在很多领域得到了应用。生猪标识信息以条形码形式印刷在塑料耳标上，使用手持设备扫描读取编号或信息。

 

　　RFID（Radio Frequency Identification，无线射频识别）使用无线射频技术在开放系统环境中进行对象识别，无需物理接触，使用RFID标签做成的电子耳标可高效地实现生猪个体的标识。饲养员使用手持阅读器（Reader）获取猪只的标识信息。

 

　　半自动识别方式提高了标识信息的识别准确率，数据采集效率也得到了提高，有利于较精细的管理，但还不能实现不间断精细管理、实时分析、控制与决策。

 

　　1.3　全自动识别方式

 

　　全自动识别方式是指利用近场通信实现电子标签信息的自动获取，再通过网络（有线、无线或移动网络）将获取到的信息传输到后台进行处理。这种方式有助于实现24h不间断的精细化管理。

 

　　依据操作方便和使用经济，应用于生猪标识的电子耳标是工作在低频或中频的无源RFID标签。当佩戴RFID电子标签的猪只接近RFID阅读器时，阅读器发出的电磁波信号使得电子标签中的线圈发生感应产生电能，标签将其全球唯一的ID发送给阅读器，这样阅读器就获得了电子标签的标识，再通过后台实现信息管理。

 

　　2　可追溯系统应用

 

　　2.1　养猪场内可追溯系统

 

　　养猪场内可追溯系统其实就是养猪管理系统，其发展经历了早期的手工管理、计算机辅助管理阶段，目前正处在现代化养猪管理的初期探索阶段。

 

　　2.1.1　手工管理阶段

 

　　上个世纪90年代以前，个人计算机的硬件价格昂贵，会使用计算机的人比较少，所以养猪管理普遍采用手工填写表格、卡片或牌的方式。

 

　　以种母猪档案管理为例，档案分为母猪终生档案卡和母猪流动牌。档案卡记录母猪的基本信息、生产明细信息和防疫登记信息，这些信息都手写记录在卡片上。

 

　　流动牌记录母猪在配种舍、妊娠舍、分娩舍等环节上流动，牌上的逐项数据手写填满就完成了一个繁殖周期，当母猪断奶后，把流动牌上的数据收集整理后手工填写到档案卡上进行归档。

 

　　手工管理阶段人员流动较少，饲养员管理尽心尽责，对养猪流程熟悉，使用卡片进行管理能满足养猪管理的基本要求，通过查阅卡片能追溯到各个阶段信息，但效率不高，数据量也很少。如果信息有误，追溯到出错源头非常困难。

 

　　2.1.2　计算机辅助管理阶段

 

　　早在上个世纪80年代初期，研究人员开始研究计算机在养猪业上的应用，使用BASIC语言编制程序解决遗传育种和饲料配方的科学计算问题，DBAS II引入并汉化为推动我国计算机在养猪业上应用创造了条件。

 

　　计算机在养猪业上的应用包括生产管理系统、种猪饲料自动测定系统、种猪的遗传评定系统、决策支持系统、专家系统、养猪ERP系统和生产动态模拟系统等。

 

　　这个阶段工厂化养猪场一般采用计算机进行管理，数据采集一般有两种方式。

 

　　第一种，手工填写与录入方式。饲养员手工记录相关数据，再由录入员将数据录入计算机系统，最后通过系统生成报表、图表或分析结果等。

 

　　第二种，数据导入方式。饲养员手持采集设备，譬如条形码扫描器或RFID阅读器，获取生猪标识并输入有关数据，之后通过数据导入功能将采集到的数据导入计算机系统，最后也是通过系统生成报表、图表或分析结果等。

 

　　计算机辅助管理同手工管理相比，数据量大、管理更细，统计分析更加及时，基本上能够及时追溯到每头种猪，但并不能够追溯到每头商品猪。

 

　　因此，这个阶段管理还是比较粗放的，尤其是饲养员下班后管理工作就基本停止。此外，人员素质和责任心会直接影响数据质量及管理水平。

 

　　2.1.3　现代化管理阶段

 

　　近年来，养猪人工成本迅速上升，使得机械对劳动的替代更显经济，用现代科学技术改造养猪业、用现代物质条件装备养猪业，是养猪业现代化的重要标志。1999年麻省理工学院Ashton教授在研究RFID时提出物联网，物联网技术作为信息产业的第三次浪潮，也必将在养猪业产生重大应用，引领养猪业的未来发展。

 

　　养猪业的物联网应用是指利用感知技术与智能设备对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现生猪与设备、设备与设备信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制，精确管理和科学决策。具体包括对养猪环境信息的实时在线监测与智能控制、健康养殖过程精细投喂、生猪个体行为监测、疾病诊断与预警、育种繁育管理等。

 

　　这一阶段能够实现对每头猪只的可追溯，数据采集全自动化，数据分析与决策实时化，管理水平更加专业化，彻底摆脱传统养猪业对人员管理的高度依赖，实现24h不间断的精细管理，最终实现养猪业集约、高产、高效、优质、健康、生态和安全。

 

　　2.2　养猪场外可追溯系统

 

　　生猪离开养猪场，经过屠宰、储存、运输和销售等多个环节进到消费者的餐桌。养猪场外可追溯系统包括两项主要功能：追踪和溯源。

 

　　追踪功能是指从养猪场向消费者，获取生猪或猪肉的去向；溯源功能是指从消费者向养猪场，获取生猪或猪肉的来源。为了确保猪肉安全，建立从养猪场到消费者餐桌的全程可追溯系统在不久的将来是必须的，也是食品安全法的基本要求。

 

　　2.2.1　追踪

 

　　养猪场、屠宰检疫或食品安全监管部门发现生猪或猪肉存在安全风险，需要及时将此信息传递给消费者，即需要从源头追踪到消费者，必要时需要进行召回或赔偿。由于生猪离开养猪场，经历了屠宰、储存、运输和销售等多个环节，目前一般采用传统的凭证、签章方式，常常难以实现全程可追踪。

 

　　难以追踪的?-因：一方面每个环节的数据关联不紧密、不能杜绝弄虚作假行为；另一方面缺乏消费者的有关信息。

 

　　为了实现全程可追踪，管理将进一步细化，每头生猪或每块白条猪肉在系统中都有唯一的标识码，每个环节的管理数据都需要与标识码进行准确关联，追踪档案数据安全存储在可追溯系统中。

 

　　消费者对购买的猪肉可以通过手机或网络进行查询，当出现猪肉安全风险时，可追溯系统通过手机或网络及时追踪到消费者。如果消费者没有进行查询，就只能通过广播、报纸或电视媒体等进行大范围覆盖，显然缺乏针对性。

 

　　2.2.2　溯源

 

　　当发生食用猪肉“瘦肉精”中毒事件或发生传染性疾病，消费者需要查询自己购买的猪肉是否安全，政府监管部门需要查找有病生猪或有毒猪肉的来源，为此需要从消费者或事件发生节点向养猪场方向追查。

 

　　溯源功能的实现有助于精确定位源头，避免事件波及更大范围而造成更大的影响。溯源与追踪功能相辅相成实现全程可追溯系统，如果全程各个环节数据混乱，那么不仅影响追踪，还影响溯源。

 

　　随着互联网、移动互联网和云计算技术的飞速发展，可追溯系统不再局限于某个企业、某个部门，而是从全省、全国、甚至全产业实现顶层设计，每头生猪都要进行全国唯一标识，建立从出生到消费的全程可追溯，消费者或政府部门能够随时通过计算机或手持终端免费查询猪肉或生猪的来源。

 

　　消费者甚至可以对消费的猪肉质量进行反馈评价，养猪场或养猪产业可以通过对这些数据进行分析发现存在的问题，选育市场前景好的猪种，促进养猪产业进入生产与消费的良性互动发展阶段。

 

　　3　结语

 

　　随着计算机、通信、网络、物联网和云计算技术的发展和应用，传统养猪业将改造为“专业化生产、标准化管理和规模化经营”的现代养猪业，从猪只出生到猪肉消费将实现全程可追溯。

 

　　目前养猪场内和场外可追溯被割裂为两段，养猪企业和消费者之间存在信息不对称的问题，很多有益的反馈信息没有被利用。随着信息化水平的提高与普及、标识成本下降，未来更加完整、可靠的可追溯系统一定会建立起来。