刘继芳研究员报告现场
一、背景介绍
大家应该都还记得山东疫苗事件，该事件涉24个省份80余县市，涉案人300余人。由于信息不完整，追溯系统不完善，导致调查人员花费了非常大的精力与时间调查此事。“兽药鱼”事件与长春疫苗事件说明加强医药管理与信息追溯非常重要。
我国是畜牧大国，兽药是保障重大动物疫病安全的重要技术手段，也是危害畜产品质量安全的重要因素。长期以来，兽药呈现来源不明、去向不清、真假难辨、追溯困难的局面，假兽药和不合格兽药屡禁不止，严重威胁畜禽养殖安全与畜产品质量安全。建立兽药生产、经营、使用环节的全程可追溯体系，强化兽药产品追溯管理，是保障“两个安全”的关键。
我国兽药信息化建设起步较晚、发展迅速。在兽药审批、基础信息管理、监督抽检数据统计、生产和流通信息查询等方面均实现了电子化，数据管理从单一信息库转变为综合信息数据库，系统建设实现了从单机版向网络版、移动客户端的转变。但是与欧美国家相比，我国的兽药信息存在碎片化、孤岛化、不连贯，信息监管不实时、不智慧，信息利用不充分等问题，难以形成有效的系统。
二、总体设计
基于以上存在的问题，我们设计了全过程的兽药追溯体系。
设计依据一：现有的法律法规、标准规范。
兽药全过程追溯设计以兽药全过程各阶段规范标准为依据，如《兽药管理条例》、生产过程的《兽药生产质量管理规范GMP》、流通过程的《兽药经营质量管理规范GSP》等。
设计依据二：兽药产业亟需日新月异的现代信息技术实现融合。
充分运用物联网、大数据、云计算、移动互联等现代信息技术，按照“一药一码、一畜一码、一一对应、实时监测、智慧决策、全程溯源”的基本思路，开展兽药全过程正向跟踪、反向溯源关键技术突破和集成创新。
希望通过实现兽药全过程信息实时监测与智慧监管，确保兽药用药安全，防控兽药残留风险，保障畜产品质量安全。通过兽药生产、流通和使用过程的实时监测与智能感知，实现兽药全过程关键信息的实时动态感知；构建兽药大数据与信息管理平台，实现兽药全过程信息的多维检索、跟踪追溯、统计分析、模型预测和决策支持，为兽药智慧监管提供技术支撑；利用数据挖掘和智能分析，实现动物疫病和畜产品质量安全的动态分析和早期预警；开展应用示范，增强智慧兽药全过程追溯体系的辐射带动效应。
我们的项目预期成果是通过5个兽药厂家的示范应用，对全国1874家兽药厂产生辐射带动效应，从而形成巨大的生态效益、社会效益和经济效益。并且项目形成的理论方法与技术体系，可以直接应用到农药、化肥、种子、饲料、农产品、加工食品，以及人药生产、加工、流通和消费的全程监管与溯源。
刘继芳研究员
三、系统研发
（一）基于云平台的智慧兽药系统架构设计
该系统采用经典的“五横两纵”设计思路，建立了基于云平台的智慧兽药系统架构。“五横”为感知服务层、数据服务层、平台服务层、服务接口层和应用系统层，实现兽药大数据智慧监管。“两纵”为标准规范体系和安全保障体系，确保兽药大数据的无缝对接和信息安全。
（二）模块化设计
采用模块化设计方法，将“智慧兽药系统”建设划分为生产过程监控、流通与使用过程监控、可追溯、大数据分析和可视化展示五大模块。
（三）生产全过程信息监管系统研发
这部分包括生产关键控制点识别、关键点动态实时感知和生产操作视频监控。其中生产关键控制点识别是筛选兽药生产全过程中影响兽药质量水平的关键环节，明确各环节存在的风险因子及危害程度，建立兽药生产过程的风险因子指标体系。关键点动态实时感知通过测试不同传感器在生产车间和设备等应用环境条件下的性能指标，筛选满足需要的关键控制点感知传感器；针对兽药厂的地理位置、气候条件、厂房布局、网络环境及仪器设备摆放情况，仿真与测试兽药生产环境感知节点，设计最佳布局方案。生产操作视频监视是针对传感器无法感知的关键控制点（设备运转情况、影响兽药质量安全的关键操作节点等），依据兽药生产质量管理规范（兽药GMP），分析确定生产操作视频监测内容，监控生产操作是否符合标准化操作规程。
山东某公司为“智慧兽药生产全过程信息监管系统”应用示范厂，结合兽药生产工艺、兽药GMP、HACCP关键控制点（危害分析的临界控制点）和专家咨询结果，综合考虑系统实际应用需求、系统可操作性和界面友好性，研发兽药生产全过程信息监管系统。该系统包含生产监控、仪器操作、物流仓储、统计查询和系统管理5大功能。
（四）经营全过程信息监管系统
一是研究制定兽用生物制品存储环境因子控制标准。从兽用生物制品在流通过程中的环境条件出发，基于确保兽用生物制品质量视角，研究不同温度、湿度、光照、气压等环境因子对兽用生物制品质量安全的影响，划分兽用生物制品环境适应等级，制定相应存储环境因子控制标准。
二是研建流通环节关键信息采集目录。基于GSP药品经营质量管理规范，明确兽药流通过程中运输、仓储、检测、经销分配等多个环节所涉及的关键信息，建立流通环节关键信息采集目录。
该系统包含了基础信息管理、经营过程信息管理、入库信息管理、出库信息管理、经营追溯、不合格与报废信息管理6大功能。
（五）使用全过程信息监管系统
使用全过程信息往往是监管系统的短板。我们的监管系统应对方法是：一是构建猪牛羊标识与兽药标识“一对一”关联匹配模型。针对猪牛羊等具有唯一RFID标识特征，建立猪牛羊与兽药最小单元标识载体编码匹配模型，确保猪牛羊标识与兽药标识“一对一”关联。二是研究栋舍群体标识与兽药标识的关联匹配方法。针对家禽、蜜蜂等具有栋舍群体标识特征，构建栋舍群体标识与兽药标识的关联匹配模型，确保一栋或一舍禽蜂群体与兽药标识“一对一”对应关系。三是构建兽药使用视频监测网络。针对畜禽养殖休药期规定以及违禁药物使用问题，基于远程红外摄像机，构建兽药使用视频监测网络，对畜禽用药状况进行全方位视频监控。该系统包含兽药购入管理、使用管理、退货管理和兽药验真4大功能，10个关键页面。
（六）构建全过程信息追溯系统
一是构建兽药物流包装标识聚合拆分转换方法。针对兽药大小包装间的聚合拆分过程，根据兽药二维码，分别构建多对一聚合关联模型和一对多拆分关联模型，建立不同包装之间的多级关联关系；二是构建基于兽药最小单元的追溯关联模型。根据“一药一码，全程追溯”思路，结合流通环节关键信息采集目录，建立兽药追溯标识与流通过程环节关键信息映射关系，形成基于兽药最小单元的追溯关联模型。
（七）构建大数据决策分析平台
最后，我们汇集兽药生产、流通、使用全过程多元异构海量数据，规划兽药大数据决策分析平台功能（包含5大主要功能模块，35个关键页面）。一是研建兽药大数据信息处理方法，以兽药生命周期为主线，汇集兽药生产、流通、使用和监管等过程获取的感知数据，结合畜牧养殖、饲料生产、牲畜屠宰以及网络热点等配套信息，形成贯穿兽药全链条的综合数据资源池。二是研建兽药流量流向多时空粒度可视化模拟算法，从时空、品种、销售链等多维度出发，构建不同时间和空间兽药流通演化的网络拓扑图，构建不同时间和空间维度的兽药空间分布格局展示模型，分析兽药流量和流向等关键信息的时空演变过程。三是研建基于兽药大数据的动物疫病时空分布预测方法，结合动物疫病时空大数据，基于事例推理、决策树、规则推理、人工神经网络等数据挖掘理论，构建基于兽药大数据的动物疫病分析预测模型，实现动物疫病的早预警、早防治。四是研建基于大数据的畜产品质量安全分析预测技术，结合兽药流量流向空间分布模式和区域养殖状况，探索畜产品兽药残留与兽药流量流向的相关关系，研判某种特定兽药在畜产品中的残留风险，构建基于兽药大数据的畜产品质量安全分析预测模型。
四、技术展望
第一，利用区块链技术打造“牢不可破”的追溯防伪链条。将区块链技术应用于产品生产、检测、流通、销售全流程，可有效避免传统溯源认证采用中心式记账模式的缺陷，解决溯源信息人为篡改问题。
第二，通过量子云码技术，实现“一物一码”高效防伪。量子云码是以最小可达微米级的图像单位，在平方毫米级的印刷面积内生成的具有海量信息的随机纹理图像。量子云码与二维码高度融合形成防伪码标签。
第三，量子通信为产品追溯信息保驾护航。量子通讯具有高效率和绝对安全等特点，是利用量子效应加密并进行信息传输的一种通讯方式。
第四，全空间信息系统是产品追溯的大脑。将空间数据扩展到了时空大数据，将空间分析扩展到了大数据空间解析，是一个构建无所不在的空间信息系统世界的框架。
第五，产品追溯是一个科技集成创新过程。产品追溯是一个涉及全过程全要素全系统的过程，使物质流变成信息流，通过信息流反映物质流，需要多种科技成果集成创新。
（本文为录音整理节选稿，经本人确认发表）
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编委会主任简介
刘继芳，男，博士，研究员。现任中国农业科学院农业信息研究所党委书记兼任副所长，中国农学会计算机应用分会副理事长，中国农村专业技术协会常务理事兼副秘书长，《智慧农业》期刊编委会主任等职务。长期从事可持续发展与信息技术研究工作。主持和参加了国家科技重点攻关、国家自然科学基金、国家行业科技、北京自然科学基金、中国农业科学院等20余项科研项目的研究工作。发表论文60多篇，出版专著3部，曾获国家科学技术进步二等奖、新疆自治区科技进步三等奖、农业部科技进步三等奖、国家教育部科技进步二等奖、中国农学会计算机农业应用分会优秀青年科技工作者等重要奖励。
