用控制论的观点看HACCP体系

张壮耘

（云南出入境检验检疫局）

 

摘 要：撇开各自的形态特点，HACCP体系与自动机器、生命和社会等系统一样，都可以看作是一个控制系统。它全面地应用了给定、检测、比较、调节的闭环反馈控制，还着重强调了防止有害输出的保护环节，这正是食品安全体系不同于一般管理体系的重点所在。

关键词：HACCP体系；控制论；原理；应用；保护

 

1 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。

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。

 

2 HACCP体系的特点和原理

 

HACCP各原理都分别体现了一定的控制原理和方法，分述如下。

“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。控制系统中的变量通常分为可调节和不可调节两类，有害分量也是这样的。

“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。由于有害分量往往是不可直接调节的，经常还是不能或不便于直接测量的，需要转化为一个或几个过程变量来加以监测和调节。为保证效果，通常采用有反馈的闭环节控制。

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。不同产品在不同生产环境下，危害的来源及发展变化规律都不尽相同，应该采用什么控制方法、控制什么变量、如何设定调节规律和调节参数等，都有很大的差异。因此HACCP应用规则和指南中，只重点陈述了如何判定一个步骤是否为CCP，而没有对各CCP的控制和操作规程作具体要求。这就象ISO9000对于生产和服务提供过程的控制，只用了7.5.1和7.5.2两个条款一样。但并不影响这部分内容成为实际应用的重点。

“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。

“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。

“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。

3 HACCP体系的应用

控制系统的设计通常包括以下几个步骤：确定设计要求；进行系统辨识；进行信号分析；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。

这与“HACCP体系的应用逻辑顺序”具有较强的一致性。通过对HACCP应用逻辑流程图的分析，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（图2）。

 

4 HACCP体系的应用中的几个具体问题

4.1 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。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。

4.2 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。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。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。

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。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。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、蒸气量、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。

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。

4.3 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。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。根据HACCP应用准则和指南对监控的定义，“监控是为了评估CCP是否处于受控状态而对被控参数所做的有计划的观察或测量活动”，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（见图3）。

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。基于这样的认识，才能解释FDA的21 CRF PART 120和123法规中，要求“纠偏行动的法规计划”对HACCP计划进行重新评估以确定是否需要修改的规定。

在实际应用中，将监控理解为操作读数是一个比较常见的问题。由于用操作来代替监控，实际上并未真正设立保护环节，将HACCP变成了一个常规的控制系统，没有体现食品安全体系的特点和HACCP的精神。尽管所有的文件都齐全，总归不是一个完整的HACCP系统。而且由于将任何情况下的参数超限理解为偏离，频繁启动纠偏行动，也会干扰了HACCP体系的正常运行。

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，操作人员的日常工作就是用金探仪探测产品中是否混有超限的金属杂质。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。操作人员的工作是以检测为主，常常被天经地义地理解为HACCP的监控行为。只要对照上面的图3，很容易识别这只是一个CCP控制活动。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。

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。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。

4.4 关键限值CL和操作限值OL

操作是每个控制环节（不论是否CCP）调节变量的活动。为了操作的规范，经常需要制定岗位操作指南，预先确定变量的调节规律和一组调节参数，习惯上人们会将这些参数叫做操作限值OL。对于CCP上的操作人员，只要按照操作指南上既定的调节规律和参数操作，一般情况下就可以保证变量不会超过CL值，二者存在一定的联系。由于OL不限于设立在CCP上，而且不一定是为了食品安全目的设定，通常也不是产品可否接收的临界值，二者的区别也是明显的，不能混淆起来。

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在HACCP计划中，以其本来面目——过程参数的方式出现操作指南中较为合适。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）。

4.5 CCP和特殊过程

从控制论的角度看，ISO9000的特殊过程与CCP在控制上是基本相同的。ISO9000管理体系中，对于形成的产品是否合格不易或不能经济地进行验证的过程，通常称为“特殊过程”。采用对特殊过程（包括设备、人员、操作规程、工艺参数、记录等）进行确认的方法，来确保输出能持续稳定满足要求。换句话说，跟CCP一样在不能或不便采用结果控制时，都转而采用过程控制法。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。

参 考 文 献

[1] CAC: HAZARD ANALYSIS AND CRITICAL CONTROL POINT SYSTEM AND GUIDELINES FOR ITS APPLICATION, Annex to CAC/PCP1-1069,Rev.3(1997)

[2] FDA/USDA/NACMCF: HAZARD ANALYSIS AND CRITICAL CONTROL POINT PRINCIPLES AND APPLICATION GUIDELINES, Adopted August 14, 1997

[3] FDA: HAZARD ANALYSIS AND CRITICAL CONTROL POINT (HACCP):Procedures for the Safe and Sanitary Processing and Importing of Juice, 21 CFR Part 120, April 24, 1998

[4] FDA: FISH AND FISHERIES PRODUCTS HAZARDS AND CONTROLS GUIDANCE, 21 CFR Part 123, Third Edition June 2001

[5] CNCA. 食品安全控制与卫生注册评审, 知识产权出版社, 2002

[6] 李怀林. ISO9000质量管理体系国家注册审核员培训教程, 2004

[7] CNCA. 认证认可工作简报, 2004第9期

 

原文下载： 《用控制论的观点看HACCP体系》