Информационные системы управления производственными процессами

Применение информационных технологий в аграрной сфере напрямую связано с общим уровнем состояния экономики страны. Создание системы государственного информационного обеспечения в сфере сельского хозяйства является одной из приоритетных целей Концепции социально-экономического развития Иркутской области на период до 2020 года [15].

Рассмотрим структуру информационного обеспечения сельскохозяйственного производства региона. В источнике [5] встречается трехуровневая схема иерархии информационных систем сельского хозяйства региона. На рисунке 1.4 показана преобразованная схема применительно к Иркутской области.

Рисунок 1.4 – Структура информационного обеспечения сельскохозяйственного производства региона

Первый уровень представляет собой информационные системы (ИС) области. Здесь содержатся базы данных по площади и составу почв сельскохозяйственных угодий, специализации сельскохозяйственных предприятий, по формам и параметрам этих предприятий, сведениям о наличии и потребности в кадрах, ресурсах и т.п. Эти системы должны иметь выход на информационно-маркетинговые системы области, региона, России.

Второй уровень – это ИС для районных управлений сельского хозяйства. Они служат для размещения сельскохозяйственных производств по хозяйствам районов.

Последний уровень иерархической схемы - ИС по отраслям сельского хозяйства. Для предприятий агропромышленного комплекса (АПК) в качестве функциональных отраслей выступают, как правило, растениеводство, животноводство, переработка, снабжение и сбыт. Отраслевые ИС включают в себя базы данных и знаний, формируемые по типовым и разрабатываемым технологиям. Например, в ИС по животноводству входят блоки по содержанию и кормлению животных, селекции, ветеринарному обеспечению, механизации и автоматизации технологических процессов, переработке, транспортировки и хранении продукции животноводства. Аналогичные информационные системы создаются по растениеводству [7]. В областях переработки и сбыта используются ИС управления переработкой и ИС анализа снабжения и сбыта сельскохозяйственной продукции.

Существует множество классификаций информационных систем управления предприятием. В соответствии с уровнями управления предприятием можно привести следующую их классификацию (рисунок 1.5).

Системы стратегического управления обеспечивают поддержку функций управления на стратегическом уровне (в большей части — анализ, планирование и контроль). Примерами информационных систем стратегического управления являются системы CORPORATE PLANNER, системы Balanced Scorecard различных производителей и др. Разбиение систем данной категории на классы осуществляется в зависимости от глубины реализации в системах указанных функций управления: анализа, планирования, контроля.

Рисунок 1.5 – Классификация информационных систем управления

Системы среднесрочного управления еще называются системами управления эффективностью бизнеса (BPM — Business Performance Management, или Corporate Performance Management). К ним относятся как специализированные системы бюджетного планирования, контроля и управления по отклонениям, так и инструменты класса «Инталев-бюджетирование». Эти системы обеспечивают создание многомерных взаимосвязанных бюджетов (операционных и финансовых), анализ, планирование, привязку стратегических показателей к операционным, контроль, факторный анализ отклонений. Системы управления реального времени являются узко специализированными и, как правило, включают в себя некоторую аппаратную составляющую (датчики и устройства передачи данных) и аналитическое программное обеспечение, позволяющее задавать параметры и допустимые отклонения управляемого процесса, контролировать его ход, анализировать отклонения и выполнять управляющее воздействие при отклонении процесса от заданных параметров.

Системы операционного управления предназначены поддерживать операционное и оперативное управление предприятием. К ним относится большинство представленных на рынке России информационных систем — как западных разработок (SAP R/3, Oracle Applications, BAAN, SyteLine ERP, MFG PRO, IRenaissance, IFS и др.), так и систем российских («Галактика», «Парус» и др.) и отечественных разработчиков («ИТ-Предприятие», BS Intergator, «Программные системы развития» и др.). Сюда же входят программы бухгалтерского учета (1С и т. д.).

Планирование агротехнологических операций относится к оперативному (операционному) уровню управления, так как охватывает ближайший производственный цикл производства продукции растениеводства - от весенних подготовительных операций перед посевом до получения урожая. Именно на этот период рассчитывается технологическая карта.

Ранее рассмотрено управление как универсальная задача любого бизнеса, состоящая из функций анализа, планирования, организации выполнения, учета и контроля. Аналогично категориям стратегического и среднесрочного управления, одной из характеристик для классификации систем операционного управления является реализация или нереализация в системах тех или иных функций управления.

Помимо иерархии уровней управления, рассмотренной выше, бизнес-задачи предприятия могут быть классифицированы в зависимости от функциональных областей управления. К таким функциональным областям относятся управление маркетингом, продажами, закупками, финансами, производством, материальными и людскими ресурсами, разработкой продукта/услуги, сервисным обслуживанием, информационными ресурсами.

В зависимости от вида бизнеса комбинации функциональных областей управления могут варьироваться. Для производственной компании в обязательном порядке будет управление производством — в то время как для торговых компаний или компаний обслуживающих (телекоммуникационных, энергетических, тепло- и газоснабжения) область управления производством предусмотрена не будет, зато может присутствовать, к примеру, управление дистрибуцией для торговых компаний или управление техническим обслуживанием и ремонтами собственного оборудования для телекоммуникационных, энергетических и т.п. В зависимости от типа продукции, производимой компанией, также будет присутствовать или отсутствовать функциональная область управления сервисным обслуживанием. Собственно сформированные комбинации функциональных областей определяют дальнейшее деление классов на виды.

Для решения задачи классификации все поле управления предприятием, образованное функциональными областями управления, следует разбить на функции управления: анализ, планирование, организация выполнения, учета и контроля (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 – Функции управления и функциональные области

Полученная «матрица» позволит любому предприятию четко провести классификацию систем с позиции собственного бизнеса и собственных бизнес-задач.

Применительно к управлению агротехнологическими операциями растениеводческой отрасли можно выделить следующие основные функциональные области: управление производством, управление материальными ресурсами и управление человеческими ресурсами.

Информационные системы бухгалтерского учета реализуют функции учета в области управления финансами и, частично, в области управления материальными ресурсами, делая при этом акцент на финансовой стороне факта хозяйственной деятельности. Для реализации учета материальных ресурсов в натуральных показателях в бухгалтерских системах требуется выполнение дополнительных манипуляций: введение внебалансовых счетов и т. д.

Системы управленческого учета обеспечивают реализацию функции учета в остальных функциональных областях, причем существенным их отличием от бухгалтерских систем является учет фактов хозяйственной деятельности, в первую очередь, в натуральных показателях и, там где это необходимо, также в финансовых.

Поддержка полностью всех функций управления во всех функциональных областях управления возможна только в системах ERP, и это должна быть действительно реализованная функция планирования, контроля, анализа [56].

Существует класс специализированных информационных систем, которые выполняют различный набор функций в зависимости от поставленных целей.

Для управления агротехнологическими операциями (расчета технологических карт растениеводства), в соответствии с выше предложенной классификацией, необходимо использование информационных систем с функцией планирования в области управления производством, материальными и человеческими ресурсами.

Для расчета технологических карт производства растениеводческой продукции используются множество информационных систем. Все они обладают различными функциональными возможностями. Выделим некоторые из них.

Среди современных отечественных разработок выделим конфигурацию «АдептИС: Сводное планирование в сельском хозяйстве» для «1С: Предприятие 8.0». Система предназначена для автоматизации работы агротехнологов и экономистов сельскохозяйственных организаций. Конфигурация «АдептИС: Сводное планирование в сельском хозяйстве» позволяет осуществлять агротехническое планирование, рассчитывать плановую себестоимость продукции сельского хозяйства и анализировать структуры возникающих затрат. Она содержит в себе справочник агротехнолога, обеспечивающий информационную поддержку деятельности агрономов и зоотехников. Основой планирования себестоимости продукции является заполнение технологических карт. Кроме того, с помощью конфигурации решаются сопутствующие задачи планирования (оптимальный подбор состава удобрений для внесения в почвы указанных типов, расчет рациона кормления животных или состава комбикорма и др.).

Среди программных комплексов в области растениеводства также можно выделить географическую информационную систему (ГИС) «Панорама АГРО». ГИС «Панорама АГРО» предназначена для автоматизации управления сельскохозяйственным предприятием в отрасли растениеводства и является одним из составляющих элементов комплексной технологии производства сельскохозяйственной продукции на основе GPS навигации технических средств.

Система состоит из трех блоков аппаратно-программных средств:

- мобильный блок (бортовое оборудование объектов мониторинга);

- серверный блок (центр сбора данных);

- клиентский блок (рабочее место оператора системы).

Геоинформационная система «Панорама АГРО» позволяет вести базы нормативно-справочной документации, осуществлять учет сельскохозяйственных угодий с привязкой к карте, вести агрохимический мониторинг сельскохозяйственных угодий, обрабатывать навигационные данные и контролировать перемещение техники, осуществлять планирование и учет фактических работ.

Ученые Сибирского региона также внесли свой вклад в разработку и внедрение новых информационных технологий в процессы селекции и производство продукции растениеводства.

Из современных разработок сибирского региона можно выделить ИС «АРМ Агронома-Землеустроителя», созданную в ГНУ СибФТИ СО РАСХН. Система позволяет оценивать продуктивность почв и рабочих участков, осуществлять типизацию земель, рассчитывать оптимальное размещение культуры на основе оценки рабочих участков, формировать севообороты и размещать их на территории землепользования, рассчитывать продуктивность севооборотов и их эффективности с учетом технологических затрат, создавать севооборот с учетом заказа на производство продукции для животноводства. Особенности «АРМ Агронома-Землеустроителя» заключаются в автоматизации подбора оптимального севооборота по типам земель и разработке адаптивно-ландшафтной системы земледелия для конкретного хозяйства.

Предназначение АРМ с использованием ГИС-технологий - разработка адаптивно-ландшафтной системы земледелия для конкретного хозяйства.

Адаптивно-ландшафтная система земледелия — представляет собой сложный комплекс экологически безопасных технологий производства растениеводческой продукции и воспроизводства плодородия почвы, обеспечивающих агрономическую и экономическую эффективность использования агроландшафтов конкретного хозяйства на основе агроэкологической группировки земель.

Из ИС, разрабатываемых в Иркутской области, выделим автоматизированную информационную систему по первичному производственному учету в растениеводстве на основе использования геоинформационных технологий «Хозяйство». Разработка данной системы ведется Министерством сельского хозяйства Иркутской области. Система предназначена для использования в работе учетчика работ (диспетчера), агронома, инженера, экономиста и руководителя. ИС «Хозяйство» позволяет: 1) распределять технику и персонал для выполнения работ, предусмотренных технологическими картами или рабочим планом; 2) выполнять фактический учет объемов работ, использования рабочего времени, фактических временных затрат, сроков выполнения работ, начисления заработной платы; 3) осуществлять анализ и устранение причин неэффективного использования техники и рабочего времени; 4) производить фактическое нормирование работ; 5) использовать элементы точного земледелия и т.д. Особенностью данного программного комплекса является комплексный подход к процессу производства сельскохозяйственной продукции [11].

Описанные выше информационные системы позволяют рассчитывать технологические карты для каждой культуры (или группы культур) в соответствии с принятой на предприятии технологии возделывания. В качестве показателей использующихся для расчета параметров технологических используются в основном справочная информация и усредненные данные за многолетний период. Между тем, интерес вызывает возможность оценки и прогнозирования этих параметров на текущий год, в зависимости от почвенно-климатических условий конкретного года. Одними из наиболее значимых параметров в планировании растениеводческой продукции являются сроки проведения технологических операций. Однако рассмотренные информационные системы не позволяют производить оценку и прогнозирование таких сроков, поэтому целесообразно создание алгоритма прогнозирования сроков агротехнологических операций на основе рассмотренных выше методов математического моделирования. Основой для алгоритма прогнозирования этих показателей будут являться однофакторные и многофакторные линейные и нелинейные регрессионные модели зависимости дат посева от различных агроклиматических показателей, влияющих на возделывание сельскохозяйственных культур.

Технологические карты являются основой планирования сельскохозяйственного производства, определение которого можно строить на основе моделей математического программирования. Для решения задач оптимизации применимы различные программные продукты: MATLAB, GAMS, MS Excel и др. Программа MATLAB является мощным инструментом для математического моделирования и реализует большое количество функций для анализа данных и решения задач математического программирования.

Система GAMS предназначена для моделирования и решения линейных, нелинейных задач оптимизации и задач целочисленного программирования. Система спроектирована для сложных, крупномасштабных приложений моделирования и позволяет пользователю строить большие базовые модели, которые могут быть приспособлены к новым ситуациям [112].

Кроме того, задачи математического программирования можно решать с помощью MS Excel, которое имеет широкое распространение и отличается простотой и удобством использования, поэтому для решения задач оптимизации агротехнологических операций использован этот программный продукт.

Разработка программного комплекса, основанного на описанных моделях прогнозирования сроков возделывания сельскохозяйственных культур и планирования агротехнологических операций, позволит автоматизировать процесс получения дат начала работ по технологической карте, на основе фактических данных о параметрах производства и условий окружающей среды, и составлять оптимальные планы производства для различных ситуаций посева. Результаты прогнозирования можно передавать в другие программные комплексы для составления технологических карт и карт пространственного распределения дат начала операций.