Свежий номер журнала

 

№7 2020 (423)

 

Журнал

подписка.

Популярные статьи


Отрасль

Разработка системы комплексной автоматизации предприятия пищевой промышленности


Введение

На многих предприятиях пищевой промышленности России до сих пор применяются разрозненные автономные информационные системы, решающие, в большинстве случаев, локальные задачи учета. Несмотря на то, что технологические процессы при этом могут быть автоматизированы, предприятие в таких условиях работает недостаточно эффективно. Одним из способов повышения эффективности является разработка и внедрение системы комплексной автоматизации. При таком подходе все процессы предприятия автоматизируются системно и полностью. Фундаментальной частью системы комплексной автоматизации является интегрированная информационная система управления (ИИСУ).
Системы комплексной автоматизации для предприятий пищевой промышленности представлены на рынке как зарубежными, так и отечественными производителями. Они, как правило, реализуются на базе промышленных платформ ERP – SAP R/3, Microsoft Dynamics, 1С:Предприятие и др. Системы отечественной разработки все равно так или иначе изначально создаются с применением коммерческого зарубежного программного обеспечения. Более того, для их работы необходимы коммерческие серверные операционные системы и системы управления базами данных зарубежного производства. Архитектура всего этого программного обеспечения является закрытой. Высокая стоимость таких систем и политика импортозамещения значительно усложняют внедрение систем класса ИИСУ на предприятиях пищевой промышленности. Речь идет именно о системах класса ИИСУ уровня предприятия, которые не могут быть развернуты на пользовательских операционных системах, маломощных СУБД, таких как Microsoft Access, MySQL Server и др.
Однако на данный момент в этом направлении намечаются и положительные тенденции. Например, система комплексной автоматизации на базе платформы 1С:Предприятие может быть развернута на промышленной серверной операционной системе Linux и промышленной СУБД PostrgeSQL, которые обладают открытой архитектурой. При таком варианте необходимо приобретение только самой платформы 1С:Предприятие, стоимость которой является сравнительно доступной для большинства предприятий.
На многих предприятиях пищевой промышленности системы на базе платформы 1С:Предприятие уже применяются, прежде всего при управлении финансово-бухгалтерскими процессами, а также процессами управления кадрами. На данный момент количество инсталляций подобных решений в России превысило 1 млн., и это позволяет говорить о том, что платформа 1С:Предприятие стала, по факту, естественной монополией в данных областях деятельности.
Для предприятий пищевой промышленности представляется целесообразным использовать существующую развернутую инфраструктуру на базе платформы 1С:Предприятие для разработки и внедрения системы комплексной автоматизации класса ИИСУ. Это даст возможность сосредоточиться на решении задач, связанных с предметной областью, не занимаясь при этом низкоуровневыми проблемами взаимодействия с СУБД, разработкой подсистемы контроля прав доступа, собственного сервера приложений в случае применения трехзвенной архитектуры и пр.
Применение систем комплексной автоматизации актуально не только для крупных предприятий, малые предприятия за счет этого также могут значительно повысить свою эффективность (в случае доступной стоимости решений). В любом случае, решение комплексной автоматизации для предприятия – это большая, сложная организационно-техническая система, оперирующая полным циклом выпускаемой продукции, для чего осуществляется управление соответствующими технологическими и обеспечивающими процессами. Это подразумевает необходимость системного подхода к разработке и внедрению, а также соответствующие технологические и финансовые возможности. Иначе говоря, комплексная автоматизация может оказаться неприемлема на конкретном предприятии, например, по причинам его технологической либо финансовой неготовности.

Комплексная автоматизация ООО «РИФ»

ООО «РИФ» является территориально-распределенным рыбоперерабатывающим предприятием. Управление предприятием осуществляется централизовано, и в связи с расширением предприятия, для обоснованности принимаемых управленческих решений и уменьшения времени их принятия возникла необходимость в применении системы комплексной автоматизации. Очевидно, что ИИСУ, как платформа комплексной автоматизации, должна оперировать полной, достоверной и актуальной информацией. Однако исторически на ООО «РИФ» сложилось так, что качество информации было недостаточным. Информация об основных процессах предприятия – технологических – вводилась в систему опосредовано, в ручном режиме, в рамках необходимости применения ее при, опять же, ручном расчете экономических показателей. На выполнение регистрации фактов уходило много времени, работники производства отвлекались от непосредственно технологических процессов, в результате чего вследствие ошибок информация попадала в существующую учетно-статистическую систему в искаженном виде. Существующая информационная система разрабатывалась на базе платформы 1С:Предприятие с фокусом на обеспечивающие (административно-хозяйственные) процессы.

В настоящее время на рынке присутствуют и успешно продаются готовые решения для комплексной автоматизации предприятия, разработанные на базе платформы 1С:Предприятие. Это доказывает, что данная платформа может быть применена для реализации таких систем.

Одним из таких решений является система «1С: Рыбопереработка», разработанная фирмами 1С и «Палтусов». Необходимо отметить, что система является достаточно мощной, учитывает отраслевую специфику, имеет успешные внедрения [1].

Однако в случае ООО «РИФ» функционал системы на первом этапе оказался избыточным, более того, возникла задача интеграции с существующей учетно-статистической системой предприятия, уже вышедшей по своему функционалу за рамки бухгалтерии и отдела кадров. Стоимость такой интеграции в несколько раз превышала стоимость самой системы «1С:Рыбопереработка». В этой связи необходимо отметить, что, к сожалению, подобные отраслевые решения разрабатываются в первую очередь с целью их продажи как можно более широкому кругу предприятий, на первое место ставятся универсальность и тиражируемость, а необходимость доработки под специфику конкретного предприятия даже приветствуется и специально несколько усложняется и бюрократизируется, опять же, для получения дополнительной прибыли. Также серьезным недостатком таких тиражируемых решений на данный момент является отсутствие в их составе ПАК автоматизации процессов.
В связи с этим было принято решение разработать для ООО «РИФ» ИИСУ с учетом того, что управление многими, прежде всего, обеспечивающими процессами уже реализовано в имеющейся на предприятии учетно-статистической системе. Для обеспечения преемственности систем был разработан ряд модулей интеграции в режиме реального времени. Например, система контроля и управления доступом (СКУД), являющаяся компонентой ИИСУ, при принятии решения о допуске в режиме реального времени использует кадровую информацию из существующей на предприятии информационной системы [2].

Продолжительность технологических процессов рыбопереработки может составлять от нескольких часов до нескольких суток. Во время протекания процессов стандартными параметрами управления являются температура, влажность, содержание соли и др. Подобные процессы сравнительно просты в управлении, и уже частично были локально автоматизированы при помощи соответствующих программно-аппаратных комплексов. За основу в данной статье принято ранее разработанное авторами решение, уже успешно примененное при автоматизации обеспечивающих и технологических процессов предприятий пищевой промышленности [3]. Однако комплексная автоматизация в сочетании со спецификой рыбопереработки как профиля пищевой промышленности имеет свои особенности, которые делают полное управление всеми процессами предприятия достаточно сложной задачей. Прежде всего, необходимо отметить большое разнообразие видов сырья, которое нельзя объединять, что усложняет выращивание рыб, их транспортировку и хранение, при этом возникают соответствующие задачи оптимизации, для решения которых необходима полная, достоверная и актуальная информация в ИИСУ. Многие продукты рыбопереработки весьма нежные и деликатные, в связи с чем большое количество операций технологического процесса выполняется вручную, что значительно усложняет управление процессом и учет результатов.

Большинство востребованных на рынке продуктов рыбопереработки имеют малые сроки хранения, в связи с чем работа предприятия «про запас» недопустима, необходим постоянный контроль наличия готовой продукции на складах и в розничных сетях, при этом план производства требуется соотносить с потребительским спросом на данный момент времени. По этой же причине производство должно располагаться как можно ближе к потребителям продукции – розничным сетям, при этом возникают сложные логистические задачи большой размерности.

Возможен разброс качества сырья и готовой продукции, как сезонный, так и незапланированный. Необходимо контролировать качество не только на этапе производства готовой продукции, а применять сквозной контроль по методике «от фермы до прилавка», с персонификацией ответственности, возможностью регистрации фактов отклонения, что необходимо для анализа этих причин в системе HACCP. В данном случае ИИСУ является платформой, интегрирующей в себе все эти процессы.

В связи с этим при интеграции ИИСУ с экземплярами ПАК автоматизации были подробно проработаны механизмы сбора необходимой информации в режиме реального времени. Это позволило значительно повысить эффективность процессов и качество управленческих решений, принимаемых на основании агрегированной в ИИСУ информации с различных участков (и территорий) производства.

Экземпляры ПАК параллельно с управлением процессами предоставляют ИИСУ связанную с ними информацию. Информация журналируется, при этом соответствующие операции рассматриваются как цепочки регистрации фактов. Помимо этого, информация, обработанная в ИИСУ, возвращается на ПАК в виде дополнительных сигналов управления, позволяя реализовать принцип нечеткого регулирования, при котором управление становится более плавным и точным во времени.

Например, при управлении процессом копчения рыбы ПАК и ИИСУ оперируют следующими параметрами: температура и влажность воздуха в камерах размораживания (или доведения до необходимой температуры); контроль металлических примесей в сырье; масса брутто и нетто при взвешивании на различных этапах; концентрация рассола при посоле; температура и оптическая плотность дыма при копчении; температура внутри рыбы при копчении; температура и влажность воздуха в сушильных камерах. Низкая стоимость аппаратного обеспечения [5] позволила повысить надежность ПАК путем дублирования датчиков влажности и температуры, соответствующие изменения были внесены в программное обеспечение. Также на различных этапах процесса применяются автоматизированные средства контроля временных интервалов (таймеры). В случае выхода измеряемых параметров за пределы допустимых значений предусмотрена звуковая сигнализация, в том числе на рабочем месте оператора. Для учета и контроля перемещения готовой продукции применяются идентификаторы стандарта UHF-RFID, стоимость которых на данный момент значительно снизилась и составляет 15-20 руб. за один экземпляр. Соответствующая структурно-логическая схема представлена на рис.1.

Рисунок 1. Структурно-логическая схема комплексной автоматизации на примере процесса горячего копчения рыбы.

Технологические процессы, безусловно, являются основными для предприятия пищевой промышленности, однако для его эффективного функционирования при разработке и внедрении системы комплексной автоматизации должны также быть детально проработаны и обеспечивающие (административно-хозяйственные) процессы. Отдельного внимания заслуживает задача учета расхода воды, которая требуется на технологические, санитарные и бытовые нужды. Разработанный ПАК одновременно с управлением технологическими процессами считывает показания с соответствующих импульсных счетчиков воды, что в дальнейшем позволяет учесть эти цифры при расчете эффективности того или иного технологического процесса. Необходимо отметить, что процессы посола рыбы являются весьма затратными в части потребления воды, и без должного контроля за ее расходом персонал сложно будет поставить в рамки необходимой экономии. ИИСУ при расчете эффективности оперирует расходом воды в кубических метрах за одну смену в разрезе технологических нужд, мойки оборудования, полов и др. В результате в качестве показателя стратегической карты используется критерий, соответствующий расходу воды на единицу конкретной продукции.

Данная статья не является экономической, однако при комплексной автоматизации взаимосвязанность процессов становится видна «как на ладони», то же касается их критериев управления. Технологические и обеспечивающие процессы очень сильно связаны именно с экономическими показателями. Один из первых вопросов, который задает руководство предприятия касательно ПАК и ИИСУ, является вопрос о функционале и стоимости. Наиболее распространенной целью предприятия пищевой промышленности, помимо социальных функций, обеспечения продовольственной безопасности и пр., является задача получения прибыли.


Методика разработки ИИСУ предприятия пищевой промышленности

Создание и внедрение ИИСУ на предприятии неэффективно или даже невозможно без применения апробированной методики, которая при должной формализации и декомпозиции делится на соответствующие алгоритмы. Методика системного проектирования сформулирована на основании методологии общесистемного проектирования [6]. Согласно предложенной методике (рис. 2) создание ИИСУ начинается с изучения предметной области, построения диаграмм вариантов использования Use Case, построения функциональных диаграмм в нотации IDEF0 («as is»).

Рисунок 2. Методика системного проектирования ИИСУ.

Система сбалансированных показателей (ССП) [4] оперирует конкретными, измеряемыми задачами и показателями, сгруппированными по четырем областям, или аспектам: финансы, взаимоотношения с клиентами, внутренние бизнес-процессы, обучение и развитие. С одной стороны, ССП позволяет руководству в режиме реального времени получать обратную связь для получения актуальных текущих данных о положении дел на предприятии. С другой стороны, показатели, задачи и цели часто противоречат друг другу и даже являются взаимоисключающими. Иначе говоря, между отдельными ветвями дерева целей предприятия пищевой промышленности происходит борьба за ресурсы. Стратегическая карта призвана расставить точные веса и акценты соответствующих показателей, учесть влияние одних показателей на другие и принадлежность к четырем аспектам. Такой функционал особенно актуален при централизованном управлении территориально-распределенным предприятием пищевой промышленности. Разработанные стратегические карты ИИСУ предприятия пищевой промышленности эшелонированы по компонентам (ИИСУ предприятия, система контроля доступа и др.). В качестве примера на рис. 3 представлена разработанная стратегическая карта ССП предприятия пищевой промышленности – ООО «РИФ».

Рисунок 3. Стратегическая карта системы сбалансированных показателей ООО «РИФ».

Каждый эшелон содержит компоненты со своим уровнем абстрагирования, соответствующим расставленным в стратегической карте фокусам и приоритетам. 

Все операции, связанные с управлением предприятием пищевой промышленности, могут быть описаны соответствующими бизнес-процессами. Под бизнес-процессом предприятия понимается обычный процесс (например, выпуск продукции, перемещение объектов материального учета, прием на работу), с добавлением стоимостной составляющей. 

При рассмотрении бизнес-процессов, для их проектирования удобно пользоваться нотацией BPMN, как наиболее современной. В качестве системы проектирования в работе использован программный продукт Business Studio

 При инициировании процессов разработки и внедрения ИИСУ необходимы координация и управление, так как в них участвуют специалисты различных областей деятельностей. Также необходимо задать на первых этапах хотя бы в общем виде направления развития ИИСУ и ее горизонты. Для этого необходимо разработать архитектуру ИИСУ.

Под архитектурой ИИСУ понимается совокупность основных программно-аппаратных решений, примененных в ней. Разработанная и внедренная ИИСУ является трехзвенной, сервис-ориентированной системой. Помимо классических масштабируемых серверов приложений используются web-сервисы и прямые SQL-запросы (только на чтение, для формирования отчетов, работы системы контроля доступа, вывода информации на web-портал предприятия и др.). ИИСУ в качестве источника информации используется ПАК, СКУД, web-порталом и др. Эта связь является двунаправленной, т.е. эти компоненты также представлены в ИИСУ в виде внешних источников данных для получения распределенных отчетов и других задач.

Разработанная информационная модель ИИСУ как единого информационного пространства технологических и обеспечивающих производственных процессов предприятия является основой для проектирования на уровне СУБД.

ИИСУ является неотъемлемой частью единого информационного пространства (ЕИП) предприятия, участники которого при взаимодействии с ИИСУ и друг с другом имеют доступ к достоверной, полной и актуальной информации. ИИСУ как часть ЕИП спроектирована по принципу взаимосвязи объектов и вспомогательных регистров, которые не являются локальными и автономными, а пересекают границы бизнес-процессов, подразделений, и соответствующих областей деятельности предприятия. В качестве СУБД при промышленной эксплуатации ИИСУ в настоящее время используются MS SQL Server и MySQL Server, реализованы функции, хранимые процедуры, триггеры.

На рис. 4 представлена архитектура ИИСУ, как части единого информационного пространства предприятия пищевой промышленности. 

Рисунок 4. Архитектура ИИСУ ООО «РИФ».

Реализация и внедрение ИИСУ представляют собой итерационный процесс, который, при всех попытках его формализовать и регламентировать, подвержен влиянию большого количества активных элементов системы. Понимание необходимости внесения определенных изменений в существующие бизнес-процессы часто приходит не в процессе их анализа, а именно при внедрении ИИСУ, что ведет к необходимости внесения доработок в ее программный код, а иногда и в архитектуру. Так или иначе, но это необходимо принимать как должное, закладывая в проектах внедрения необходимый запас ресурсов.

Заключение

Внедрение разработанной авторами системы комплексной автоматизации на ООО «РИФ» позволили этому рыбоперерабатывающему предприятию применить концепцию «от фермы до прилавка» при управлении бизнес-процессами полного цикла переработки продукции – от инкубации икры рыб ценных пород до продажи готовой продукции в собственном магазине и розничных сетях.

Себестоимость разработанного решения в среднем в два раза ниже аналогов, присутствующих на рынке, при этом оно не уступает им в универсальности, технологичности, надежности, производительности. При разработке был сделан фокус на применение программного и аппаратного обеспечения отечественной разработки, и также разработки КНР.

По результатам опытной эксплуатации решения руководством предприятия было отмечено повышение эффективности работы в области интеграции бизнес-процессов, кадровой и производственной дисциплины, экономии времени за счет удобства использования.

Литература

1. 1С:Предприятие. Рыбопереработка. URL: https://solutions.1c.ru/catalog/fish-plant

2. Аитов В. Г., Новицкий В.О., Чекин И.И. Система контроля доступа в высшем учебном заведении / Прикладная информатика. 2017. Т. 12. № 4 С. 81-99.

3. Аитов В.Г., Благовещенская М.М., Красинский А.Я., Чекин И.И., Шипарева М.Г., Колесникова К.А. Разработка универсального программно-аппаратного комплекса автоматизации технологических и обеспечивающих процессов в составе интегрированной информационной системы управления предприятием пищевой промышленности / Пищевая промышленность. 2018. №6.

4. Д. Нортон, Р. Каплан. Система сбалансированных показателей / Пер. с англ. — М.: ЗАО «Олимп—Бизнес», 2003, 304 с.

5. Датчик температуры и влажности DHT22. URL: https://tpai.ru/datchiki-okruzhaiushchej-sredy/610-datchiki-okruzhayushchey-sredy-datchik-temperatury-vlazhnosti-dht22-kupit-moskva-sankt-peterburg.html

6. Новицкий В.О. Модели и методы оптимального управления производством для зерновых и зерноперерабатывающих предприятий: дис. доктора техн. наук: 05.13.06 / Новицкий Владимир Олегович. – Москва, 2010. – 450 c. 

  






Журнал


Поделиться с друзьями:



Cмотрите также





Задать вопрос



 
 
Картинка