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 王繼鵬*，董飛龍，支寧博

  安陽師范學(xué)院計算機與信息工程學(xué)院(安陽455000)

摘要針對食品企業(yè)危害分析與關(guān)鍵控制點(HACCP)體系運行數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、流程柔性控制困難的問題，提出了一種適應(yīng)用戶記錄自定義和靈活流程控制環(huán)境的食品安全HACCP管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型方案。該方案針對HACCP體系管理記錄的穩(wěn)定性不同，設(shè)計預(yù)先定義與用戶自定義兩類模型實體，基于關(guān)鍵控制點狀態(tài)變換控制流程活動�；�于該柔性數(shù)據(jù)模型開發(fā)的HACCP信息系統(tǒng)在食品生產(chǎn)企業(yè)得到應(yīng)用，滿足了用戶對記錄自定義和流程靈活控制的需求，能夠支持HACCP體系高效運行。

關(guān)鍵詞食品質(zhì)量安全；工作流管理：數(shù)據(jù)模型：HACCP

 食品的生化屬性和經(jīng)營者的人為因素是我國食品安全問題頻發(fā)的重要原因，問題食品導(dǎo)致的食源性疾病嚴重威脅民眾身體健康。危害分析與關(guān)鍵控制點( HACCP,  Hazard analysis and critical control point) 體系作為一種預(yù)防性的食品安全質(zhì)量保證體系，全程控制食品生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，在國內(nèi)外食品生產(chǎn)企業(yè)中廣泛應(yīng)用。企業(yè)HACCP體系的實施與運行將產(chǎn)生大量的

文件、記錄，實現(xiàn)資料電子化管理的計算機信息系統(tǒng)得到實業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視。目前市場上有HACCP Documentation Software、HACCP NOW、do HACCP和Skill HACCP Pro等多種國外HACCP信息管理系統(tǒng)，國內(nèi)具有代表性的有上海交通大學(xué)數(shù)字農(nóng)業(yè)實驗室開發(fā)的出口蔬菜安全生產(chǎn)智能決策支持系統(tǒng)、國家農(nóng)業(yè)信息工程技術(shù)研究中心開發(fā)的easy HACCP以及南京農(nóng)業(yè)大學(xué)對HEAT HACCP的二次開發(fā)產(chǎn)品等系統(tǒng)。這些軟件實現(xiàn)了HACCP文檔電子化管理，能夠輔助進行危害分析、定義關(guān)鍵控制點，以圖形化方式建立工藝流程，在企業(yè)HACCP體系實施與運行中起到重要的支持作用；同時，存在系統(tǒng)功能不完善、適應(yīng)性差和智能控制能力不足等問題。完整、合理的數(shù)據(jù)模型是構(gòu)建高質(zhì)量信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。根據(jù)企業(yè)HACCP體系實施與運行的信息需求分析，基于關(guān)鍵控制點的控制邏輯，設(shè)計完成食品安全HACCP管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，并解決了數(shù)據(jù)模型的關(guān)鍵系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)。

1  HACCP體系管理功能分析

1.1功能目標

 HACCP管理系統(tǒng)的開發(fā)目標是輔助食品企業(yè)實施HACCP管理體系，有效管理體系計劃文件、運行記錄與報表，提供便捷的數(shù)據(jù)查詢，從而提高食品安全質(zhì)量管理效率和效益。要求系統(tǒng)能夠管理HACCP體系實施前提條件狀況及其日常檢測數(shù)據(jù)，對食品生產(chǎn)過程可能發(fā)生的生物、化學(xué)和物理因素進行危害分析，針對顯著危害在對應(yīng)的環(huán)節(jié)建立關(guān)鍵控制點，制定并有效執(zhí)行相應(yīng)控制措施，提供預(yù)警信息和生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量報表。為實現(xiàn)體系的功能目標，該系統(tǒng)設(shè)計遵循以下原則：

 (1)功能模塊完備。HACCP計劃制定和執(zhí)行是HACCP體系管理的核心，同時，HACCP體系的順利實施以良好生產(chǎn)規(guī)范( GMP)和衛(wèi)生標準操作程序( SSOP)為前提，其運行過程鏈接供應(yīng)鏈上下游環(huán)節(jié)。因此，系統(tǒng)模塊設(shè)計包括常見計劃模塊之外的標準程序、衛(wèi)生記錄，以及關(guān)鍵供應(yīng)商、客戶信息。

 (2)良好適應(yīng)能力。不同企業(yè)、不同產(chǎn)品HACCP計劃各異，同一產(chǎn)品HACCP計劃可能發(fā)生變化，導(dǎo)致關(guān)鍵控制點監(jiān)控對象不同，要求系統(tǒng)能夠靈活定義記錄種類、記錄的數(shù)據(jù)對象和數(shù)據(jù)對象特征，自動或半自動生成用戶交互界面。

 (3)合理的流程控制。產(chǎn)品HACCP計劃包含多個關(guān)鍵控制點，每個關(guān)鍵控制點有其監(jiān)控、糾偏、驗證和記錄保持環(huán)節(jié)，一個關(guān)鍵控制點的各環(huán)節(jié)處理完成后進人下一個關(guān)鍵控制點。每個關(guān)鍵控制點的多個監(jiān)控對象與其糾偏、驗證措施又有復(fù)雜關(guān)系，因此，根據(jù)活動關(guān)系設(shè)計出合理的活動控制邏輯是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。

1.2總體功能

 根據(jù)食品企業(yè)HACCP體系實施和運行的目標定位，主要包括四項功能：

 (1) HACCP前提方案管理。HACCP前提方案中GMP是為保障食品質(zhì)量安全而制定的食品生產(chǎn)全過程技術(shù)規(guī)范；SSOP是食品企業(yè)為保障食品衛(wèi)生質(zhì)量，在食品加工過程中應(yīng)遵守的衛(wèi)生操作規(guī)范。前提方案管理實現(xiàn)食品生產(chǎn)加工工藝、廠房衛(wèi)生設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)備保養(yǎng)、原輔料安全控制、回收程序和人員衛(wèi)生等計劃的制定與運行控制。

 ( 2) HACCP計劃制定。支持企業(yè)HACCP小組繪制、編輯產(chǎn)品工藝流程圖，記錄流程圖各環(huán)節(jié)生物、化學(xué)、物理危害及預(yù)防措施，在判斷樹方法支持下定義關(guān)鍵控制點及其關(guān)鍵限值，制定關(guān)鍵控制點的監(jiān)控方法、糾偏措施、驗證程序以及記錄保持程序。

 ( 3) HACCP計劃執(zhí)行。依據(jù)各監(jiān)控對象的監(jiān)控方法記錄其運行數(shù)據(jù)，比對關(guān)鍵限值判斷偏差以產(chǎn)生報警信息，記錄糾偏情況以及常規(guī)驗證數(shù)據(jù)，保證HACCP體系規(guī)范運行。

 (4)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。該功能實現(xiàn)人員、供應(yīng)商、客戶、自定義記錄和權(quán)限管理功能，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支持作用。

2  系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計

2.1  ER數(shù)據(jù)模型的實體分析

 對HACCP系統(tǒng)功能輸入、輸出數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)進行設(shè)計是HACCP系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵。依據(jù)數(shù)據(jù)模型抽象程度可分為概念模型、邏輯模型和物理模型三個層次，相對于邏輯模型的數(shù)據(jù)規(guī)范化工作和物理模型的數(shù)據(jù)物理定義，概念模型設(shè)計是一個調(diào)查和建立數(shù)據(jù)間聯(lián)系的基礎(chǔ)性關(guān)鍵過程。該研究采用實體一關(guān)系數(shù)據(jù)模型(ER數(shù)據(jù)模型，Entity-Relation data model)作為HACCP管理系統(tǒng)概念模型方案，完成從現(xiàn)實HACCP體系實施、運行中事物及其聯(lián)系到其信息世界的抽象。實體是對現(xiàn)實業(yè)務(wù)中事物或抽象概念的表示，食品HACCP體系管理復(fù)雜，涉及事物及過程眾多，根據(jù)事物及過程的重要性不同，分為關(guān)鍵事物及過程和支持型事物及過程兩類。關(guān)鍵事物及過程包括產(chǎn)品、原輔料、產(chǎn)品工藝、危害分析、關(guān)鍵控制點定義、關(guān)鍵限值定義、監(jiān)控、糾偏和驗證等；支持型事物及過程則包括生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、各類SSOP計劃、計劃運行控制，以及人員、供應(yīng)商、客戶、采購和銷售等。ER數(shù)據(jù)模型建立過程首先需要根據(jù)現(xiàn)實中的事物及過程抽象出實體，HACCP管理系統(tǒng)實體也包括關(guān)鍵型實體和支持型實體兩大類，其主實體為產(chǎn)品，產(chǎn)品這一主實體與關(guān)鍵控制點等多個關(guān)鍵型實體存在緊密聯(lián)系。

 HACCP體系管理系統(tǒng)重點處理產(chǎn)品生產(chǎn)過程中關(guān)鍵控制點的監(jiān)控、糾偏和驗證事務(wù)，以產(chǎn)品為主實體，關(guān)鍵控制點、監(jiān)控記錄、糾偏記錄和驗證記錄共同構(gòu)成HACCP管理系統(tǒng)主檔案，原輔料、產(chǎn)品批次、產(chǎn)品工藝、危害分析、關(guān)鍵限值、監(jiān)控對象、監(jiān)控方法、糾偏措施和驗證措施等作為一般檔案數(shù)據(jù)。產(chǎn)品編號、關(guān)鍵控制點編號、監(jiān)控記錄編號、糾偏記錄編號和驗證記錄編號共同作為關(guān)鍵屬性，對產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量追溯時，以產(chǎn)品的批次號為主鍵，找到某批次產(chǎn)品的質(zhì)量控制記錄。作為HACCP體系運行前提的各種技術(shù)文件、操作程序、檢測記錄以及體系運行時同時產(chǎn)生的供應(yīng)鏈記錄，與關(guān)鍵型實體聯(lián)系較弱，能夠使用產(chǎn)品批次號等主鍵來建立關(guān)聯(lián)。

2.2規(guī)范化數(shù)據(jù)模型構(gòu)建

  HACCP管理體系運行會產(chǎn)生大量的計劃、運行記錄數(shù)據(jù)，不同食品企業(yè)、同一企業(yè)不同時間的計劃和運行記錄內(nèi)容不同，因此，預(yù)先完全定義數(shù)據(jù)模型中的實體及其聯(lián)系將限制軟件系統(tǒng)的通用性。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型設(shè)計時，項目組將所有實體分為相對穩(wěn)定實體和用戶自定義實體兩部分。企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范、各種SSOP計劃、HACCP計劃、供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)所含實體相

對穩(wěn)定，將這些實體及其關(guān)系預(yù)先完全定義；前提方案運行記錄、HACCP運行記錄的記錄類別和所含屬性在HACCP計劃制定之前難以準確定義、HACCP體系運行時會發(fā)生變化，這些實體及其關(guān)系由食品企業(yè)用戶在系統(tǒng)使用時通過用戶輸入接口自定義完成，保證了該系統(tǒng)的適應(yīng)性。因此，在數(shù)據(jù)模型設(shè)計階段主要對相對穩(wěn)定實體及其關(guān)系進行設(shè)計，HACCP管理

系統(tǒng)全局模型中HACCP計劃所含實體及其關(guān)系如圖1所示。該模型參考數(shù)據(jù)關(guān)系規(guī)范化范式，數(shù)據(jù)冗余度小，保證了數(shù)據(jù)的一致性，同時，用戶自定義數(shù)據(jù)表時不影響現(xiàn)有數(shù)據(jù)關(guān)系。

3數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)技術(shù)

 系統(tǒng)采用Client/Server( C/S)結(jié)構(gòu)，選用SQLSERVER 2008作為數(shù)據(jù)庫軟件，適用于企業(yè)局域網(wǎng)環(huán)境，數(shù)據(jù)集中存儲，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，運行安全性好，方便各個部門對數(shù)據(jù)的需求。系統(tǒng)實現(xiàn)了HACCP前提方案管理、HACCP計劃制定、HACCP計劃執(zhí)行、生產(chǎn)檔案管理和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理五大功能模塊，基本滿足中小型食品企業(yè)HACCP體系實施與日常管理需求，用戶自定義記錄數(shù)據(jù)、基于關(guān)鍵控制點狀態(tài)表的HACCP體系運行流程控制是該系統(tǒng)兩項關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)。

3.1記錄數(shù)據(jù)的用戶自定義功能

 HACCP管理系統(tǒng)開發(fā)階段難以預(yù)先設(shè)定不同食品生產(chǎn)企業(yè)前提方案運行記錄、HACCP運行記錄的名稱與記錄屬性，這些易變實體可以通過系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的用戶自定義模塊由企業(yè)用戶根據(jù)企業(yè)計劃靈活定義。需要保存的前提方案運行記錄在數(shù)據(jù)庫的前提方案文件表中定義，HACCP運行記錄在數(shù)據(jù)庫的記錄表中定義。用戶需要創(chuàng)建一個記錄實體時，通過記錄自定義窗口，首先選擇前提方案記錄類別或者HACCP記錄類別，對應(yīng)地選擇從數(shù)據(jù)庫前提方案文件表或者記錄表中讀取的記錄名稱，作為新創(chuàng)建的記錄實體名稱。新記錄實體的屬性名稱、數(shù)據(jù)類型和字段長度特征可以通過記錄自定義窗口設(shè)計，也可以按需求對窗口上讀取的現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的一張或多張表的字段進行選擇，兩種方式也可同時運用，例如在創(chuàng)建肉雞宰后檢驗情況表這個新記錄實體時，通過記錄自定義窗口添加了肉雞宰后檢驗記錄編號、檢驗日期、產(chǎn)品編號、產(chǎn)品批號、檢驗人和復(fù)核人六個屬性，同時使用了監(jiān)控對象表中胴體污染字段定義。選擇數(shù)據(jù)庫用戶自定義記錄表，在記錄操作窗體使用data Grid View顯示，編輯用戶自定義記錄數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)操作界面的自動生成，不需要對系統(tǒng)程序進行修改。

3.2  HACCP體系運行流程控制實現(xiàn)

 HACCP體系運行是執(zhí)行HACCP計劃的過程，一種食品生產(chǎn)過程經(jīng)常存在多個有邏輯次序的關(guān)鍵控制點，每個關(guān)鍵控制點都具有監(jiān)控、糾偏、驗證活動并產(chǎn)生相應(yīng)的三類記錄。當(dāng)一個關(guān)鍵控制點的監(jiān)控對象的運行值與計劃關(guān)鍵限值存在偏差時，需要執(zhí)行監(jiān)控對象相應(yīng)的糾偏措施，再進行驗證直至符合限值或者廢棄產(chǎn)品，所有活動完成后，將進入下一個關(guān)鍵控制點活動，直到最后一個關(guān)鍵控制點的活動完成，使用UML活動圖描述的HACCP體系運行流程如圖2所示。

 為保證HACCP體系正常運行，該系統(tǒng)利用工作流管理技術(shù)將食品生產(chǎn)過程中各關(guān)鍵控制點的監(jiān)控、糾偏和驗證等傳統(tǒng)人工活動轉(zhuǎn)化為計算機處理功能。每種食品的多個關(guān)鍵控制點基于邏輯關(guān)系構(gòu)成一個工作流程，關(guān)鍵控制點作為工作流程的生產(chǎn)執(zhí)行單元，每個關(guān)鍵控制點又是一個包含監(jiān)控、糾偏、驗證活動的子流程。在系統(tǒng)設(shè)計時，使用關(guān)鍵控制點狀態(tài)表控制關(guān)鍵控制點之間的遷移，該表由關(guān)鍵控制點ID、關(guān)鍵控制點名稱、狀態(tài)、工藝ID、工藝序號、產(chǎn)品ID以及產(chǎn)品批次ID字段組成；其中狀態(tài)值有未開始、監(jiān)控、糾偏、驗證和已完成五個選項，工藝序號值用于控制當(dāng)前關(guān)鍵控制點活動完成后需要開始的下一個關(guān)鍵控制點，產(chǎn)品批次ID提供按產(chǎn)品批次號查詢當(dāng)前食品生產(chǎn)關(guān)鍵控制點運行狀態(tài)的功能。食品生產(chǎn)總體流程控制與關(guān)鍵控制點子流程控制邏輯相分離，子流程控制邏輯不受用戶自定義記錄數(shù)量的影響，兼顧整體嚴謹與局部靈活需求。

4結(jié)語

 HACCP體系計劃與運行的大量復(fù)雜數(shù)據(jù)產(chǎn)生了對計算機自動化管理需求，抽象HACCP體系計劃與運行記錄之間關(guān)系建立數(shù)據(jù)模型是管理復(fù)雜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，該數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)過程中解決了用戶記錄自定義和流程控制技術(shù)問題，可作為食品安全HACCP管理信息系統(tǒng)構(gòu)建的參考。多家肉雞養(yǎng)殖企業(yè)、冷凍肉加工企業(yè)成為該系統(tǒng)的用戶，運行結(jié)果表明系統(tǒng)能夠有效提高企業(yè)的食品質(zhì)量水平和質(zhì)量管理效率，降低了HACCP體系實施與運行成本，對于中小型企業(yè)實施HACCP體系信息化管理具有參考支持意義。