用控制论的观点

1感谢国家认监委的领导，照顾西部不发达地区，给我这个机会，向在座的各专家学习。我不是学食品的，是真正的半路出家。因在局里从事卫生注册登记管理工作，就利用工作之便，从外行的角度来发表一点学习体会。不妥之处，请各位专家斧正。21引言2HACCP体系的控制模型及重要特点3HACCP各原理中包含的控制原理及方法4看HACCP体系的应用逻辑顺序5看HACCP体系应用中的几个具体问题5.1可调节变量和不可调节变量5.2结果控制和过程控制5.3监控与操作读数5.4关键限值CL和操作限值OL5.5CCP和特殊过程31引言41引言控制论即Cybernetics，来自希腊语，原意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义。控制论使用系统和过程的方法研究和解决问题。在对被控对象进行分析了解的基础上，根据预定要求，通过调整被控对象特性、增加控制环节、调节参数、使用信号反馈等方法，得到稳定和合格的输出。51引言经过半个多世纪的发展，控制论已经相当成熟，广泛应用于各个领域之中。无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以至经济系统、社会系统、管理体系、HACCP体系，撇开各自的形态特点，都可以看作是一个控制系统。本文尝试以控制论的观点和方法，探讨和理解HACCP体系的特点及应用。62HACCP体系的控制模型及重要特点72HACCP体系的控制模型及重要特点HACCP体系本身是一个完整的控制系统。具备给定、检测、比较和调节等环节。但正如HACCP体系又称为食品安全体系，它除了具备常规控制系统的特点外，更强调输出的无害化——即保护环节。如图：8被控对象输出监控输出屏蔽开关给定限值根据误差调节变量输出反馈给定目标值Y输入输出保护环节是否超限闭环控制系统计算误差图1闭环控制系统及保护环节93HACCP各原理中包含的控制原理及方法103HACCP各原理中包含的控制原理及方法HACCP体系全面地应用了控制论的系统分析（辨识）方法、信息方法和反馈方法等。HACCP七大原中，都应用了一定的控制原理和方法，现分述如下：113HACCP各原理中包含的控制原理及方法“原理1进行危害分析。”——也就是信号分析，针对系统的各个环节，就特定有害分量的来源、输入输出的变化等进行的分析。123HACCP各原理中包含的控制原理及方法“原理2确定关键控制点。”——选择适宜的环节或增加专门环节对各有害分量实施有效控制，使有害分量降低到可以接受的范围。为保证效果，通常采用有反馈的闭环节控制。133HACCP各原理中包含的控制原理及方法本原理确定了HACCP计划的实际执行环节，CCP设立是否科学、操作是否合理，是否导致保护环节经常动作，直接决定了HACCP计划的实用性。虽然HACCP应用规则和指南中，没有对各CCP的控制作具体要求，但并不影响这部分实际应用的重点。143HACCP各原理中包含的控制原理及方法“原理3建立关键限值。”——基于危害控制的目的，CCP内通常采用保守控制规律，并且设立限值CL来保证控制的有效性。CL值既是CCP操作人员的控制底限，也是保护环节启动的临界值。153HACCP各原理中包含的控制原理及方法“原理4建立CCP的监控体系；原理5建立纠偏行动，以便当监控表明某个特定的CCP失控时采用。”——根据关键限值为各CCP输出设立保护环节，一旦超限立即屏蔽输出。如图1。163HACCP各原理中包含的控制原理及方法“原理6建立验证程序，以确认HACCP体系运行的有效性；原理7建立有关上述原理及其在应用中的所有程序和记录的文件系统。”——这是将控制系统设计固化下来，按需验证其有效性，并记录其运行参数，这是对控制系统设计和运行效果评价的要求。174HACCP体系的应用逻辑顺序与控制系统建立的对比184HACCP体系的应用逻辑顺序与控制系统的建立控制系统的建立与“HACCP体系的应用逻辑顺序”，具有较强的一致性。通过与HACCP应用逻辑流程图的对照分析，可以更好地帮助我们从系统的角度认识和理解HACCP体系应用中的许多问题。19这是前提准备进行系统辨识识别设计要求信号分析设立（选择）控制环节，确定控制规律和参数设立保护环节测试验证设计效果将控制系统设计固化下来，按需验证其有效性，并记录其运行参数，以评价系统的设计和运行效果组成HACCP小组描述产品识别预期用途制作流程图流程图的现场确认列出所有潜在危害，进行危害分析，考虑控制措施确定CCPs对各个CCP建立关键限值对各个CCP建立监控系统建立纠偏行动建立验证程序建立文件和记录保持系统图2HACCP应用逻辑流程图的分析205HACCP体系的应用中的几个具体问题215HACCP体系的应用中的几个具体问题5.1可调节变量和不可调节变量5.2结果控制和过程控制5.3监控与操作读数5.4关键限值CL和操作限值OL5.5CCP和特殊过程225HACCP体系的应用中的几个具体问题5.1可调节变量和不可调节变量跟所有控制系统一样，HACCP体系内也存在着两类变量：一类是可以调节的，另一类是不可调节的。不可调节的变量又分为“可以转换后间接调节的”和“无法调节”的两种。这直接决定了可在CCP上采用何种控制模式。235HACCP体系的应用中的几个具体问题如电压、电流、pH值等是可以直接调节的量；加工过程中微生物的滋生速度不可直接调节，需要转化为温度、湿度等滋生环境变量来实现调节；原料中的农兽药残留，是不可调节的，也不能转化为其他变量来实现调节，只能对产品筛选剔除。245HACCP体系的应用中的几个具体问题5.2结果控制和过程控制如果一个环节要控制的目标变量便于及时测量，就可依据测得的目标变量值和要求值的差，及时进行调节操作，这是直接针对结果（输出）的控制，我们把它叫做结果控制。255HACCP体系的应用中的几个具体问题对可调节变量的结果控制，仅需根据要求值设定调节的规律和参数即可；对于不可调节变量的结果控制，只能根据测量值是否在要求限值的范围内，做出是否提交输出（产品）的选择，是最无奈控制模式，这种筛选型控制也叫做0-1控制。265HACCP体系的应用中的几个具体问题比如稳压系统的输出电压是便于测量的，只要监视输出电压，跟给定值进行比较，并据此进行调节即可，是典型的结果控制。对于野生菌原料中超过2mm金属异物的控制，虽能测量，但无法调节，只能采用筛选型控制。275HACCP体系的应用中的几个具体问题当我们对不能或不便及时检测的目标变量实施控制时，就不能采用直接的结果控制了。需要将对目标变量的要求，转化为它形成的生产条件来进行控制。285HACCP体系的应用中的几个具体问题由于不是直接针对结果（输出），而是针对生产过程中的生产条件（过程变量）进行的控制，所以叫做过程控制。过程控制是间接控制，严格地说，过程控制系统只是局部闭环系统。295HACCP体系的应用中的几个具体问题比如罐头食品的热力杀菌，由于不能及时检测目标变量的商业无菌，就根据产品的特性转化为中心温度和持续时间；但中心温度仍不便检测，再次通过热穿透和热分布实验，转化为杀菌锅的温度、蒸汽量、持续时间和罐头的最大装罐量4个过程参数来加以控制，是典型的过程控制。305HACCP体系的应用中的几个具体问题相对于结果控制而言，过程控制较难实现、更难管理。工业制成品质量均匀、便于检测是否合格，通常能采用结果控制法。而食品危害的发生具有很大的个体差异性，抽样风险不易控制，检测周期长，通常只能采用过程控制法。315HACCP体系的应用中的几个具体问题5.3监控与操作读数每个CCP都是一个小的控制系统，为了控制危害水平，通常CCP内都采用闭环的过程控制。即不但要操作调节控制变量，还要对受控变量进行监测读数，并根据读数和预定操作参数的差，决定调节的方向和幅度。32被控对象—加工环节应急处理：纠正和纠正措施操作读数操作调节监控CCP失控纠偏行动CCP受控预防措施防止偏离CCP运行良好，记录即可是否存在偏离趋势保护环节CCPY物料输入物品输出是否超限N对体系对产品对体系独立监控设备共用监控设备Y是否放行超限产品NYN图3HACCP体系中的CCP及保护环节示意12335HACCP体系的应用中的几个具体问题但这个读数是为操作服务的，是操作的一部分，是CCP的内部环节，而不是整体意义上的HACCP监控。体系所讲的“监控”，应该是对CCP的运行状况和运行输出的监控，是保护环节的重要组成部分。345HACCP体系的应用中的几个具体问题因此，一旦操作读数出现偏差，只要操作人员按计划采取纠正和纠正措施，并没有提交有疑问的产品，那么CCP仍然处于受控状态。只有当CCP提交了超限的产品，才视为出现偏离，构成CCP失控。355HACCP体系的应用中的几个具体问题以食品中的金属危害控制为例，对于不能用高磁通去除金属杂质的食品，金探环节就是专为控制金属危害而设立的CCP，利用金探仪来防止产品中的超限金属杂质。由于金属杂质含量是不可调节的量，CCP只能采用最无奈的0-1筛选控制。365HACCP体系的应用中的几个具体问题在实际应用中，这个CCP经常被误当作为保护环节。以对照上面的示意图（图3），可以很容易看出：真正的监控，应该是对金探环节人员操作状况以及金探仪运行状态的监督。375HACCP体系的应用中的几个具体问题如果操作人员正常检查中，仪器出现报警，操作人员将相关产品隔离并交加工人员反工，这是CCP正常运行中的纠正行为，不表示CCP失控。385HACCP体系的应用中的几个具体问题如果监控人员检查时发现操作人员没有按时校准金探仪，且在现场校准发现仪器灵敏度降低，这就表示可能已经放行了超限产品、出现偏离，这是CCP失控，应该启动纠偏计划，将上次设备校准之后的全部产品重新处置。395HACCP体系的应用中的几个具体问题5.4关键限值CL和操作限值OL为了操作的规范，生产中经常需要对某些岗位确定一些操作调节参数，习惯上将其称为操作限值OL。对于CCP上的操作人员，只要按照操作指南上既定的调节参数操作，一般情况下就可以保证变量不会超过CL值。405HACCP体系的应用中的几个具体问题但由于OL不限于设在CCP上，也不一定是为了食品安全目的，通常也不是产品可否接收的临界值。为了正确贯彻HACCP计划，CL应该是为操作人员、监控人员和管理人员共同认知的、统一的限值指标。OL最好不要以限值的方式出现，以免混淆。415HACCP体系的应用中的几个具体问题2004年5月美国农业部食品安全检验局FSIS官员考察我国肉类卫生控制体系时，就引起误解，提出CL值只能有一个，应该按照HACCP文件实施，无需人为调高（认证认可工作简报2004第9期）。425HACCP体系的应用中的几个具体问题5.5CCP和特殊过程从控制论的角度看，ISO9000的特殊过程，与CCP在不能或不便采用结果控制时、转而采用的过程控制法是基本相同的。435HACCP体系的应用中的几个具体问题差别在于CCP点上还要建立保护环节（设定CL值，设立监控程序，如上图3），这也是HACCP体系的重点和特点所在。因此，虽然二者是相容的，但再完备的ISO9000管理体系也不能取代HACCP体系。