CC BY
44
Кориков Анатолий Михайлович
Д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизированных систем управления ТУСУРа Телефон (служебный): (3822) 41 42 79 Эл. почта: [email protected]
Сонькин Михаил Аркадьевич
Канд. техн. наук, директор Отдела проблем информатизации ТНЦ СО РАН Телефон (служебный): (3822) 42 12 80 Эл. почта: [email protected]
Поздняков Андрей Александрович
Vise President Research & Development «Moonlight Cordless LTD» Телефон (служебный): (3822) 49 22 14 Эл. почта: [email protected]
A.M. Korikov, M.A. Son'kin, A.A. Pozdnakov
Problems of distributed informational telecommunicational systems creation for monitoring and control tasks solving
Development of geographically-distributed informational telecommunicational control systems (DITCS) for monitoring and control tasks meets a different type of problems. The four groups of these problems are marked out and some different approaches of its solving are considered.
УДК 658.012.011.56:061.14 Е.В. Корниенко
Проблемы описания производственного процесса в информационных системах управления предприятием пищевой промышленности
В статье рассматриваются проблемы, которые могут возникнуть при описании производственного процесса в информационных системах управления промышленным предприятием в рамках управленческого учета. Предложен один из возможных вариантов решения для кондитерского производства.
Современные информационные системы управления предприятием в настоящее время переживают новый качественный этап своего развития. Это связано с рядом причин, наиболее значимыми из которых являются следующие:
— достаточно хорошая проработка вопросов описания и моделирования основных бизнес-процессов управления современным предприятием на основе стандартных, хорошо зарекомендовавших себя методик, поддерживаемых специализированными программными продуктами известных производителей;
— развитие рынка консалтинговых услуг как следствие роста спроса на организацию системного управления предприятием и оптимизацию бизнес-процессов;
— общедоступность широкого ряда современных высокопроизводительных программно-аппаратных платформ обработки данных, позиционируемых для использования в разных сегментах бизнеса: от малого до крупного;
— качественный скачок в развитии рынка телекоммуникационных услуг;
— отчасти определившаяся правовая база защиты интеллектуальной собственности в области развития и использования информационных технологий;
— появление на рынке корпоративных информационных технологий нескольких крупных разработчиков, технологии которых, по сути, стали стандартом, описывающим большинство типовых бизнес-процессов в бухгалтерском, управленческом, финансовом и других видах учета;
— общее повышение культуры учета и управления, ведения делопроизводства за счет использования современных информационных технологий практически на всех отечественных предприятиях.
Если несколько лет назад за счет информационных технологий, главным образом, решались задачи повышения производительности при выписке первичных документов, составления простейших отчетов, обмена данными, то некоторые современные информационные системы, в прямом смысле слова, управляют большинством бизнес-процессов современного предприятия, подчас регламентируя их протекание. При этом менеджеру-аналитику предоставляется широкий выбор инструментария анализа данных, начиная от интерактивных отчетов и заканчивая специализированными аналитическими надстройками. Кроме того, большую роль в качественном представлении данных сыграло дальнейшее развитие и применение ОЬЛР-технологий, являющихся в настоящее время неотъемлемой частью аналитического блока информационной системы управления предприятием.
С течением времени и развитием научно-технического прогресса меняются требования к автоматизированным информационным системам, которые на современном этапе должны учитывать все особенности деятельности предприятия.
Предлагаемые решения в области программных систем управления предприятием способны покрыть далеко не все информационные потребности современного предприятия. Наравне с качественным представлением готовых решений для отдельных видов бизнес-процессов в информационных системах управления предприятием практически в любой из них остаются ряд непроработанных или слабопроработанных вопросов. Все эти вопросы связаны с описанием и формализацией тех или иных бизнес-процессов, имеющих определенную специфику для данного вида деятельности предприятия, и отражением этих бизнес-процессов в используемых информационных технологиях.
Как правило, современные автоматизированные системы управления предприятием имеют развитые средства настройки функциональных блоков под определенные особенности при помощи опциональных настроек, либо при помощи встроенных языков программирования. Таким образом, реализуется возможность доработки готовых решений под особенности протекания специфических бизнес-процессов.
Для предприятия пищевой промышленности, выпускающего кондитерские изделия, к таким бизнес-процессам можно отнести производственный процесс выпуска готовой продукции.
К основным проблемам, возникающим при решении задачи описания производственного процесса в кондитерском производстве, можно отнести:
— проблемы учета множества значимых параметров, подчас уникальных, имеющих различные шкалы измерения;
— построение однофазных и многофазных моделей производственного процесса;
— построение функциональной модели.
Для решения поставленных задач рассмотрим подробнее производственный цикл выпуска кондитерских изделий.
В кондитерском производстве исходное сырье делится на группы [1]:
— основное;
— дополнительное;
— вспомогательное;
— тароупаковочные материалы.
К основному сырью относится сахар и сахаристые вещества, растительные жиры, мука различных сортов, крахмал, патока, мед, фруктово-ягодные заготовки, какао-продукты, молоко и молочные продукты, жиросодержащие бобы и семена, яйца и яйцепродукты.
К дополнительному сырью относятся ароматические вещества, пищевые добавки, кислоты, разрыхлители, пенообразователи, студнеобразователи, консерванты, эмульгаторы и прочее сырье.
Вспомогательными материалами являются тальк, воск, парафин, силиконы.
В составе готового изделия в среднем соблюдается соотношение дополнительных видов сырья к основным, как 1:10. Доля вспомогательного сырья по отношению к объему основного и вспомогательного сырья незначительная и составляет менее 0,1 % от массы готового изделия.
Каждый вид сырья имеет свои свойства. Например, муку (основной вид сырья для мучных кондитерских изделий) подразделяют на виды, типы, сорта. Вид обусловлен культурой
зерна (пшеница, рожь, кукуруза, соя и т.д.). Тип муки различают в зависимости от ее назначения: хлебопекарная, кондитерская и т. д. Сорт муки определяют в зависимости от ее химического состава и соотношения вошедших в нее частей зерна, внешнего вида, цвета и т. п.
Таким образом, каждому виду сырья может соответствовать множество различных специфичных для этого вида параметров. Подробно характеристики и параметры применяемого в кондитерском производстве сырья, описаны в специализированных справочниках по производству кондитерских изделий и учебных пособиях [1,2].
Наряду с особенностями присущими каждому виду сырья, имеется несколько параметров, относящихся ко всем видам сырья. К таким параметрам можно отнести показатель жирности, содержания углеводов, значение энергетической ценности и др. Значения всех этих параметров известны и указаны в соответствующих ГОСТах и технических условиях (ТУ). Такие параметры будем называть постоянными. Однако, существует еще один очень значимый для производства параметр — влажность исходного сырья. В отличие от других характеристик, которые должны удовлетворять требованиям ГОСТ или ТУ, параметр влажности сырья может изменяться от партии к партии. Его величина, как правило, близка к нормативному значению и измеряется при помощи специального оборудования, находящегося в распоряжении сотрудников центральной лаборатории производственного предприятия. Постоянные параметры, в основном, используются при разработке новых видов кондитерских изделий и никоим образом не влияют на производственный цикл.
В процессе протекания производственного процесса исходное сырье подвергается ряду преобразований, в итоге, приводимых к получению упакованного готового продукта. В общем случае производственный цикл представляет собой упорядоченную последовательность технологических стадий, упрощенный вид которого представлен на рис. 1. При этом, протекание всех производственных стадий регламентируется особенностями использования производственного оборудования и технологическими инструкциями.
Рис. 1. Упрощенная схема производственного цикла в кондитерском производстве
Производство любого кондитерского изделия состоит из нескольких стадий. Разные виды кондитерских изделий, в зависимости от сложности изготовления, имеют свою, четко определенную последовательность фаз и стадий.
Для описания производственного цикла используется рецептура и технологическая инструкция. Как правило, технологическая инструкция описывает последовательность и параметры производственного процесса, такие как порядок приготовления исходных масс, способы формования изделий и т. д. Рецептура же описывает компонентный состав конкретного наименования и входящих в него полуфабрикатов.
Рецептура, как правило, содержит пофазный и сводный состав/расход сырья на определенный объем выпускаемой готовой продукции. При этом, иногда в рецептуре указывается расход сырья в натуральном выражении и пересчете сырья на содержание в нем сухих веществ. Влажность сырья указывается нормативная (справочная, однажды установленная). Такая рецептура чаще всего называется унифицированной.
Как правило, унифицированная рецептура используется для планирования расхода сырья на производство, расчета плановой себестоимости и, непосредственно, не применяется для закладки исходного сырья и подготовки исходных масс. По имеющимся унифицированным рецептурам рассчитываются рабочие рецептуры, получаемые путем пересчета унифицированной рецептуры с учетом текущих значений влажности каждого вида сырья и учетом
загрузки машин, аппаратов, линий применительно к конкретным условиям производственного процесса. При этом, объем сырья пересчитанного на сухие вещества, в унифицированной и рабочей рецептурах должен быть одинаков для объема загрузки аппарата. Если сырье имеет влажность больше, чем нормативная влажность для этого вида сырья, соответственно, его расход в натуральном выражении в рабочей рецептуре будет больше, а воды добавляться меньше. И наоборот, если сырье имеет влажность меньше, чем нормативная влажность для этого вида сырья, его расход в натуральном выражении в рабочей рецептуре будет меньше, а содержание воды больше.
Построим модель формирования рабочей рецептуры для однофазного производственного цикла.
При однофазном производственном цикле приготовленная из исходных компонентов исходная масса подвергается технологическому преобразованию (формование, термическая обработка и т. д.). После этого происходит завертка и упаковка полученных изделий.
Модель формирования рабочей рецептуры для однофазного производственного цикла может быть построена с учетом схемы, представленной на рис. 2.
Пусть Ж = } — множество видов сырья, используемых для выпуска некоторого вида кондитерского изделия;
V — нормативная влажность г-го вида сырья, выраженная в процентах;
Ц — норма расхода г-го вида сырья в натуральном выражении при влажности для получения готовой продукции объемом g;
рг — производственные потери г-го вида сырья в рамках производственного цикла, выраженные в процентах;
V — текущая влажность г-го вида сырья;
Ц — норма расхода г-го вида сырья в натуральном выражении при влажности для получения неупакованной готовой продукции объемом g.
Упаковочные материалы <и; 5
Сырье
1К Рг)
Рис. 2. Схема производства кондитерского изделия с однофазным производственным циклом
Требуется рассчитать рабочую рецептуру для выпуска готовой продукции объемом О.
При расчете рабочей рецептуры, при необходимости выпуска готовой продукции в объеме О требуется определить значение загрузки для каждого вида сырья, участвующего в производственном процессе, учитывая следующее:
— унифицированная рецептура определяет расход сырья для неупакованного объема готовой продукции g с учетом возможных потерь 1 (ю1, р1), 1 I на стадиях приготовления исходных масс и формования изделий;
— потери неупакованной готовой продукции 1 (О) на этапе ее упаковки не учтены в унифицированной рецептуре, задаются нормативно по документации к упаковочному оборудованию, либо определяются эмпирически;
— объем неупакованной готовой продукции g для получения упакованной продукции объема О определяется выражением
g = 1 (О) + О. (1)
Вначале определим значение объема Ц0 как расход г-го вида сырья, выраженного в сухих веществах,
hv = hi (1 -_vL_ 100 г ^ 100
где величина
hv
h0 = h —— = h I 1--— I (2)
(3)
100
определяет объем влаги, содержащейся в сырье.
Так как объем расхода сырья, выраженного в сухих веществах, одинаков для унифицированной и рабочей рецептуры, используя выражение (2), можно записать:
h0=ц (1 - Юс)=4 - 4) • (4)
где Ц — объем расхода сырья в натуральном выражении при фактической влажности сырья v't .
Выразив из (4) Ц , получим
hi (1'1001 = hi (100 - vi). (5) г f1 О 100 - v[ 1 J
I 100 J
Выражение (5) определяет расход i-го компонента для получения неупакованного продукта объемом g (упакованного — объемом G).
Таким образом, для составления рабочей рецептуры для выпуска готовой продукции объемом G необходимо рассчитать для каждого i-го вида сырья значение h[.
В приведенных выше рассуждениях рабочая рецептура рассчитывалась на объем G готовой упакованной продукции. Унифицированная рецептура давалась на объем g (упакованный G, выражение (1)). Очевидно, что для расчета рабочей рецептуры на некоторый объем упакованной готовой продукции G' с учетом влажности сырья v't необходимо использовать выражение
%(G) + G)= 'i(100 - vi)(f (G' + G) (6)
gVW ' g (100 - vi) • |6J
На рис. 2 приведена схема однофазного производственного цикла, при котором все сырье в рамках данного цикла преобразуется в готовую продукцию. Однако при производстве некоторых видов кондитерских изделий, таких, как глазированные помадные и прали-новые конфеты, вафли, бисквитные пирожные и др., могут использоваться полуфабрикаты, произведенные не в рамках рассматриваемого цикла, либо производственный процесс имеет вид сходящегося потока нескольких производственных фаз.
На рис. 3 приведена схема производства трехкомпонентного кондитерского изделия.
По такой схеме выпускаются пирожные, состоящие, например, из темного коржа (первый компонент), светлого коржа (второй компонент), крема-пропитки (третий компонент). На последующих стадиях происходит соединение всех трех компонент, нарезка и упаковка. Как видно из рисунка, каждая производственная стадия имеет дополнительные выходы, называемые потерями. Как правило, объем допустимых потерь для каждой фазы оговорен в унифицированной рецептуре и не может превышать установленные нормы. В некоторых случаях объем потерь зависит от характеристик используемого в производстве оборудования и износа отдельных его узлов. В этом случае при значительном отклонении от нормативного объема потерь, при планировании затрат сырья необходимо учитывать эти факторы. Данное утверждение справедливо и при однофазном производственном процессе.
Из рис. 3 видно, что производство (протекание фаз) компонентов g1, g2 и g3 происходит параллельно. Однако, при выпуске некоторых видов кондитерских изделий производственный процесс может иметь более сложную схему, при которой могут присутствовать как параллельные фазы, так и последовательные. В этом случае, расчет рабочих рецептур более продолжительный и трудоемкий.
При определении расходов сырья для получения исходных компонентоа объемом g1, g2 и g3 стадии формования изделий (см. рис. 3) можно использовать формулы (2)-(5), учитывая
прямопропорциональную зависимость между объемом исходных компонент и объемом получаемой продукции на отдельной производственной стадии.
На рис. 4 приведен фрагмент функциональной схемы информационной системы, отражающей взаимосвязь подсистемы расчета рабочих рецептур с другими подсистемами.
Как видно из рис. 4, подсистема расчета рабочих рецептур на основе справочника унифицированных рецептур, справочника сырья, значений текущей влажности сырья (журнал текущей влажности сырья) и сменного производственного задания с использованием описаний (1)-(4) формирует рабочие рецептуры. В дальнейшем эти рецептуры используются цеховыми мастерами для закладки сырья и отражения объемов списанного сырья в первичной отчетности.
Рабочие рецептуры используются при оперативном планировании производства, когда необходимо, учитывая параметр влажности, определить объемы закладки сырья для выпуска того или иного вида продукции. В свою очередь, унифицированные рецептуры не пригодны для оперативного планирования, т. к. не учитывают особенности конкретной партии сырья. Однако, на основе унифицированных рецептур осуществляется сводное планирование на достаточно долгосрочные периоды времени.
Разработанные модели использованы в рамках создания системы управления предприятием «Снабжение-Производство-Сбыт» и успешно эксплуатируется на пищевых комбинатах в Кемеровской области, г. Минусинска, кондитерских фабриках в Абакане и Нижнем Тагиле.
Сырье {м1г} Сырье {ю2г} Сырье
Товарная продукция
Рис. 3. Схема производства трехкомпонентного кондитерского изделия
Рис. 4. Фрагмент функциональной схемы информационной системы
Литература
1. Драгилев А.И. Производство конфет и ириса: Учеб. пособие. М.: АО «Московские учебники»,2003.
2. Драгилев А.И., Сезанаев Я.М. Производство мучных кондитерских изделий: Учеб. пособие. М.: ДеЛи, 2000.
Корниенко Евгений Викторович
Инженер 1 кат. кафедры автоматизации обработки информации ТУСУРа Телефон (служебный): (3822) 65 26 72 Эл. почта: [email protected]
E.V. Kornienko
PROBLEMS OF PRODUCTION PROCESS SPECIFICATION IN INFORMATION CONTROL SYSTEMS OF MANAGEMENT IN FOOD-PROCESSING INDUSTRIAL COMPANIES
The problems that can arise while making specification of production process in information control systems of management in the frameworks of managerial account are examined in the article. One of probable solutions of this problem is suggested for confectionery production.
