ВЛИЯНИЕ ЦИФРОВИЗАЦИИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СОВРЕМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

48 МЕНЕДЖМЕНТ

Компетентность / Competency (Russia) 8/2021

DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

Влияние цифровизации на эффективность технологических процессов современного производства

Изучается влияние цифровизации на эффективность технологических процессов современного производства. Исследования проводились на предприятии, выпускающем мясную продукцию. Показано, что внедрение цифровых технологий позволяет повысить производительность труда, заложить фундамент дальнейшего развития предприятия, обеспечив его устойчивость и конкурентоспособность

П.В. Голиницкий1

Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К.А. Тимирязева (РГАУ — МСХА им. К.А. Тимирязева), канд. техн. наук, gpv@rgau-msha.ru

Э.И. Черкасова1

РГАУ — МСХА им. К.А. Тимирязева, канд. с.-х. наук

Ю.Г. Вергазова1

РГАУ — МСХА им. К.А. Тимирязева, канд. техн. наук

У.Ю. Антонова1

РГАУ — МСХА им. К.А. Тимирязева, канд. техн. наук

1 доцент кафедры метрологии, стандартизации и управления качеством, Москва, Россия

Для цитирования: Голиницкий П.В., Черкасова Э.И., Вергазова Ю.Г., Антонова У.Ю. Влияние цифровизации на эффективность технологических процессов современного производства // Компетентность / Competency (Russia). — 2021. — № 8. DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

ключевые слова

принципы ХАССП, критические контрольные точки, рабочий лист, цифровой двойник, цифровизация

беспечение населения Российской Федерации качественными продуктами питания является важной составляющей программы национальной безопасности, о чем свидетельствует Указ Президента РФ от 21.01.2020 № 20 «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации».

Еще 9 декабря 2011 года Комиссия Таможенного союза приняла решение № 880 об утверждении Технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции». Согласно этому документу все предприятия, выпускающие пищевую продукцию, обязаны разработать, внедрить и поддерживать процедуры, основанные на принципах ХАССП, системы управления безопасностью пищевых продуктов, принятой мировым сообществом. Предприятия могут выполнять эти требования несколькими способами: разрабатывая систему в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51705.1-20011 или систему менеджмента безопасности пищевой продукции в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 22000-20192. В то же время необходимо учитывать требования к качеству продуктов питания, предъявляемые потребителями, и современную тенденцию развития технологий пищевых продуктов [1], поэтому многие предприятия интегрируют систему качества на основе принципов ХАССП, систему менеджмента (СМ) безопасности пищевой продукции в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 22000-2019 и систему менеджмента качества (СМК) в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 9001-2015, что позволяет получить дополнительный экономический эффект [2].

К сожалению, многие предприятия под внедрением системы пищевой безопасности на производстве понимают лишь разработку документации, необходимой для предоставления в Роспотребнадзор [3]. Не все стремятся внедрить систему ХАССП, прежде всего это касается малых предприятий и предприятий общественного питания. Основные причины: дополнительные материальные затраты, большой объем документации, ведение которой требует значительного времени, нехватка компетентного персонала [4].

После разработки документации ключевым этапом становится обучение персонала. О системе ХАССП и ее принципах должны знать все, начиная от рядового сотрудника и заканчивая высшим руководством. Персонал обязан понимать цели и задачи ХАССП, как выполнять разработанные процедуры, что такое критические контрольные точки производства, как исправлять ошибки (проводить корректирующие действия), выявлять возможные риски для потребителя.

В качестве примера рассмотрим разработки в области мясного производства, где особое внимание уделяется анализу качества процесса контроля [5] и метрологического обеспечения [6, 7].

Колбасные изделия занимают одно из ведущих мест в структуре питания населения. Это обусловлено их высокой пищевой ценностью, калорийностью, потребительскими достоинствами: они не требуют варки либо длительной термической обработки. Поэтому обеспечение безопасности данной продукции является первостепенной задачей.

Основное сырье для производства вареных колбасных изделий, соси-

Компетентность / Competency (Russia) 8/2021

DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

МЕНЕДЖМЕНТ 49

сок и сарделек — говядина, свинина и свиной жир как в охлажденном, так и замороженном виде. Применение многофункциональных добавок, включающих фосфаты, загустители, стабилизаторы цвета и др., позволяет получать продукты улучшенной консистенции с хорошими органолептическими свойствами и увеличить выход готовой продукции.

Основными процессами производства вареных колбас являются обвалка отрубов (отделение мяса от костей), жиловка мяса (отделение от мышечной ткани хрящей, сухожилий), сортировка, предварительное измельчение и посол, подготовка шпика, вторичное измельчение, приготовление фарша в соответствии с рецептурой, наполнение оболочек, термическая обработка (обжарка), варка и охлаждение.

Из-за нарушений технологических процессов возникают различные дефекты (табл. 1).

Ответственность за выпуск безопасной и качественной продукции лежит на производителях. Поэтому предприятия, существующие в условиях жесткой конкуренции, стремят-

ся производить продукцию, соответствующую требованиям нормативных документов, запросам потребителей, что позволяет им получать максимальную прибыль. Для этого необходимо сокращать затраты, связанные с возникновением бракованной продукции, основной причиной которой зачастую оказывается нарушение технологических режимов производства, то есть человеческий фактор.

Контроль качества продукции во время производства осуществляют в контрольных точках, особенно важные из них называются критическими (ККТ). В них опасные факторы могут превысить допустимые значения риска и привести к производству небезопасной продукции, а также тяжелым последствиям для потребителей. При производстве вареных колбасных изделий ККТ являются:

► контроль отсутствия металлических примесей в отжимах;

► контроль режима термообработки;

► контроль режима доохлаждения;

► контроль остаточного кислорода.

Важный этап разработки и внедрения системы ХАССП — определение

справка

ERP (Enterprise Resource Planning — планирование ресурсов предприятия)— программное обеспечение для автоматизации бизнеспроцессов компании. Системы ERP работают на основе единой базы данных и помогают управлять компанией более эффективно

1 Системы качества. Управление качеством пищевых продуктов

на основе принципов ХАССП. Общие требования

2 Системы менеджмента безопасности пищевой продукции. Требования

к организациям, участвующим в цепи создания пищевой продукции

Таблица 1

Дефекты и причины их возникновения [Defects and causes of their occurrence]

Дефект [Defect] Описание [Description] Причина возникновения [Cause of occurrence]

Слипы Сероватые пятна на оболочке батонов, которые ослизняются при хранении Образуются вследствие соприкосновения батонов в процессе обжарки или варки

Пустоты Наличие в фарше воздушных полостей Образуются при недостаточно плотном шприцевании

Недостаточная плотность колбас при нарезании Результат использования мяса утомленных или выпущенно-забитых животных Образуется из-за мяса недостаточно охлажденного и созревшего, мягкого и плохо охлажденного шпика, перегрева фарша при измельчении

Посторонний привкус Использование сырья с признаками порчи; низкая температура при варке; хранение в теплом помещении; хранение сырья или готовой колбасы совместно с сильно пахнущими веществами Наличие кусочков желтого шпика в колбасе высшего сорта, отсутствие оболочки, сломанные батоны

Недостаточно яркий цвет фарша Цвет фарша зависит от многих факторов Образуется при применении мяса молодняка, при малом количестве нитритов, при длительном хранении колбас в условиях повышенной влажности

Прогорклость Является результатом размножения в продукте микроорганизмов, обладающих липолитическими свойствами Основная причина прогорклости заключается в продолжительном воздействии на колбасные изделия солнечных лучей и кислорода воздуха

Чужеродный предмет в фарше Могут попасть различные предметы Образуется из-за обломков пластиковых ящиков, кусков оболочки и клипс от переработки брака, листов маркировки сырья и ингредиентов

Морщинистость колбас Образование складок на колбасе Образуется при слишком высокой температуре или очень низкой относительной влажности воздуха при сушке

50 МЕНЕДЖМЕНТ

Компетентность / Competency (Russia) 8/2021

DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

справка

BPMN (нотация моделирования бизнес-процессов) — метод составления блок-схем, отображающий этапы выполнения бизнес-процесса от начала до конца.

BPMN-схемы наглядно демонстрируют последовательность рабочих действий и перемещение информационных потоков, необходимых для выполнения процесса, а потому являются одним из ключевых инструментов управления бизнесом

пределов контролируемых параметров в критических контрольных точках [8] и создание системы их мониторинга [9, 10]. Для каждой критической контрольной точки разрабатывается рабочий лист, содержащий информацию об этапе процесса, опасном факторе, его источнике, о контролируемых параметрах, критических пределах, сотруднике, ответственном за контроль данной ККТ, корректирующих действиях и документе, где зафиксирован факт осуществления контроля. Совокупность рабочих листов называется планом ХАССП. Действующую систему необходимо поддерживать в рабочем состоянии, постоянно актуализируя документацию.

В качестве примера мы выбрали контрольную критическую точку на этапе режима термообработки производственного процесса.

Несмотря на использование современных технологических линий

с высокой степенью автоматизации, многие предприятия с недоверием относятся к цифровым двойникам производственных процессов, предпочитая вести документацию в таблично-текстовой форме (табл. 2), иногда дополняя ее блок-схемами.

При данном способе описания производственный процесс получается статичным, его трудно корректировать в режиме реального времени. Допустим, в нашей ККТ произошло серьезное отклонение температуры от заданного параметра и необходим ремонт, возможно продолжительный. В то же время на соседней линии процесс стабилен и есть возможность использовать ее оборудование. Для этого нужно сравнить режимы температурной обработки, проанализировать загрузку и в случае положительного решения перестроить технологический процесс под новые условия без ущерба качеству производимой продукции. При ис-

Таблица 2

Рабочий лист [Worksheet]

ККТ № 2 Контроль режима термообработки [Critical control point N 2 Control of the heat treatment mode]

Технологический процесс: Производство вареных колбасных изделий Название операции: термическая обработка — варка

Опасные факторы: рост и развитие микроорганизмов — КМАФАнМ, БГКП, Listeria monocytogenes, патогенные, в том числе сальмонелла Источник: рост и развитие нежелательных микроорганизмов при несоблюдении температурно-временных режимов термообработки, несоответствии температуры в толще продукта

Объект контроля [Control object] Способы мониторинга [Methods of monitoring] Коррекция/Корректирующие действия [Correction/Corrective actions]

Операция [Operation] Продукт [Product] Контролируемый параметр [Controlled parameter] Предельное значение [Limit value] Процедура [Procedure] Периодичность [Frequency] Ответственный [Responsible] Документ для фиксации [Document for fixing] Процедура [Procedure] Ответственный [Responsible] Документ для фиксации [Document for fixing]

Термическая обработка Колбасы Температура в камере на этапе варки не ниже 75 °С Визуальный контроль температуры Каждая партия Аппаратчик термической обработки Журнал по контролю температуры и времени Корректирующие действия: 1. Информировать начальника цеха и специалиста по качеству 2. Извлечь партию потенциально небезопасной продукции 3. Вызвать специалистов технической службы 4. Направить несоответствующий продукт на доработку/переработку Корректирующие действия: 1. Проведение ТО камеры 2. Обучение персонала, ответственного за мониторинг и выполнение процедур в данной ККТ 1. Аппаратчик термической обработки 2. Мастер/ специалист по качеству 3. Аппаратчик термической обработки 4. Начальник службы качества 1.2. Начальник цеха Акт о выявлении несоответствия

Время варки не менее 17 мин Визуальный контроль времени варки

Температура в продукте на этапе варки не ниже 74 °С Визуальный контроль температуры в продукте

Компетентность / Competency (Russia) 8/2021

DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

МЕНЕДЖМЕНТ 51

пользовании статичной системы такие изменения потребуют больших временных затрат и поэтому часто не рассматриваются. Но если производство было заранее оцифровано, то изменения можно провести за несколько часов, включая имитационное моделирование перестроенных процессов.

Для оптимизации затрат разработку ХАССП и цифровых двойников целесообразно проводить в среде BPM-программ. Они позволяют не только создавать процессы и актуализировать их, основываясь на принятых стандартах безопасности, но и моделировать различные ситуации, интегрируясь с ERP-системами. Данные действия можно считать начальным этапом циф-ровизации производства.

Создание цифрового двойника производственной линии хотя и требует специфических прикладных знаний, но не является невыполнимой задачей, особенно для сотрудников, ответственных за управление качеством. С использованием специализированного

программного обеспечения нам удалось построить часть технологического процесса, непосредственно связанную с ККТ в нотации BPMN (рис. 1).

Использование данной блок-схемы повышает восприятие персоналом параметров технологического процесса, что позволяет максимально доступно донести информацию при обучении, а при возникновении нештатных ситуаций повысить скорость реакции. Данное построение требует детальной проработки рассматриваемого процесса, поскольку именно от этого этапа зависит корректность дальнейших шагов по цифровизации производства.

Следующий этап цифровизации — имитационное моделирование процессов, позволяющее выявить используемые временные и материальные ресурсы, а также постоянные расходы.

В настоящее время многие руководители перерабатывающих предприятий считают, что цифровизация может быть полезна только при полностью автоматизированном процессе, где прак-

Рис. 1. Часть технологического процесса в нотации BPMN [Part of the technological process in BPMN notation]

Информация для отдела качества

Информация для отдела качества

52 МЕНЕДЖМЕНТ

Компетентность / Competency (Russia) 8/2021

DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

625

680 680

125

90—

an

25

5

1

Контроль Контроль

температуры времени варки

Ш Базовый ш Полуавтоматизированный

Остановка производства Вызов технической партии службы

Автоматизированный

Общее затраченное Общее затраченное время время

при последовательном при параллельном выполнении выполнении

Рис. 2. Время, затрачиваемое на часть процесса при разных способах управления производством [Time spent on a part of the process with different methods of production management]

тически исключен человеческий фактор. Поэтому для моделирования нами были выбраны следующие варианты:

► базовый — используются статичные процессы, контроль осуществляет технолог по рабочим листам с отображением всего процесса в виде блок-схемы.

► полуавтоматизированный — процесс контролируется технологом согласно модели, построенной в нотации BPMN.

► автоматизированный — процесс контролируется оборудованием согласно загруженной модели BPMN.

Исходные данные для моделирования были взяты из реального производства, на котором последовательно применялись различные способы управления. Первоначально проводилось моделирование стабильного процесса, без учета затрат на корректирующие действия, связанные с появлением забракованной продукции (рис. 2).

В результате выяснилось, что наибольшие затраты времени обусловлены

человеческим фактором и промедление может принести как значительные финансовые потери, так и негативные последствия, связанные с рисками для здоровья потребителя.

Ни один производственный процесс не проходит бездефектно, то есть без бракованной продукции, поэтому цифровая модель всегда должна предусматривать корректирующие действия. В табл. 3 представлен процент забракованной продукции и время, затраченное на исправление ситуации.

Полуавтоматизированные системы в первую очередь направлены на предупреждение возникновения отклонений, благодаря чему удается своевременно, в рамках планового технического обслуживания, снизить процент брака и достичь показателей, сопоставимых с полностью автоматизированными системами.

На протяжении последних десятилетий многие отрасли промышлен-

Таблица 3

Объем забракованной продукции и время, затрачиваемое на осуществление корректирующих действий [Rejected products volume and time spent on implementing corrective actions]

Процессы Объем забракованной продукции Время, затраченное на осуществление

[Processes] [Rejected products volume], % корректирующих действий, мин [Time spent on implementing corrective actions, min]

Процесс при базовом варианте до 10 Не менее 10

Процесс при полуавтоматизированной системе до 5 Не менее 4

Процесс при полностью автоматизированной системе до 1 до 1

Компетентность / Competency (Russia) 8/2021

DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

МЕНЕДЖМЕНТ 53

ности активно развивают цифровые технологии с целью сокращения расходов и получения прибыли. Если до недавнего времени IT-технологии использовали в основном в сфере управления персоналом, финансами, то сегодня цифровые технологии применяются в проектировании, производстве и обслуживании продукции для оптимизации процессов, снижения затрат, сокращения дефектной продукции. Однако внедрение цифровых технологий требует определенного уровня знаний специалистов-технологов, которых на рынке труда все еще не хватает.

В настоящее время сформировался устойчивый тренд на цифровизацию всех сфер деятельности, в том числе в производстве (Индустрия 4.0), хотя бытует мнение, что это сложный и дорогостоящий процесс, выгоду от которого можно получить только в отдаленном будущем, когда накопится большой массив данных, и только при наличии дорогостоящего оборудования. Но даже без серьезных вложений, эволюционным путем можно значительно приблизиться к желаемым результатам. Как видно из наших исследований, целесообразно начать с уже имеющихся наработок, создать цифровые копии процессов системы ХАССП, снизить благодаря этому трудоем-

кость, а в освободившееся время совершенствовать технологии производства. Важно помнить, что полуавтоматизированные системы при должной проработке процессов по своим возможностям могут вплотную приблизиться к автоматизированным, тем самым обеспечив повышение производительности труда на предприятии и заложив фундамент для дальнейшего развития в виде накопленных данных и высокоэффективных процессов. ■

Термическое отделение цеха по производству колбас

[Thermal department

of the workshop

for sausages production]

Статья поступила в редакцию 18.07.2021

Список литературы

1. Дунченко Н.И. Научные и методологические подходы к управлению качеством пищевых продуктов // Техника и технология пищевых производств. — 2012. — Т. 3. — № 26.

2. Леонов О.А. Методика расчета эффективности функционирования системы менеджмента качества / О.А. Леонов,

Г.Н. Темасова, Н.Ж. Шкаруба, Ю.Г. Вергазова // Компетентность / Competency (Russia). — 2020. — № 3.

3. Черкасова Э.И. Влияние термического обеззараживания на комплекс микроорганизмов и качество многокомпонентных смесей растительного происхождения: дис... канд. с.-х. наук. — Красноярск, 2006.

4. Черкасова Э.И., Голиницкий П.В. Современные методы маркировки кондитерских изделий // Компетентность / Competency (Russia). — 2020. — № 2.

5. Волошина Е.С. Управление качеством колбасных изделий с использованием процессного подхода / Е.С. Волошина,

Н.И. Дунченко // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Василия Матвеевича Горбатова. — 2016. — № 1.

6. Леонов О.А. Элементы системы ХАССП при производстве варено-копченых колбас / О.А. Леонов, Н.Ж. Шкаруба // Пищевая промышленность: наука и технологии. — 2018. — Т. 11. — № 2(40).

7. Леонов О.А. Оценка качества измерительных процессов при производстве полуфабрикатов мяса птиц / О.А. Леонов,

Н.Ж. Шкаруба, А.А. Одинцова // Международный технико-экономический журнал. — 2019. — № 2.

8. Leonov O.A., Shkaruba N.Zh., Cherkasova E.I., Odintsova A.A. Quality assessment of temperature measurements in incoming inspection of raw meat // JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. — 2020.

9. Leonov O.A. Quality and safety monitoring production of boiled-smoked sausages / O.A. Leonov, N.Zh. Shkaruba //

IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. — 2021.

10. Леонов О.А. Мониторинг критических контрольных точек при производстве полуфабрикатов мяса птиц / О.А. Леонов,

Н.Ж. Шкаруба / В сборнике: Доклады ТСХА. Материалы международной научной конференции. — 2018.

54 MANAGEMENT

Kompetentnost / Competency (Russia) 8/2021

ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

Impact of Digitalization on Technological Processes Efficiency in Modern Production

P.V. Golinitskiy1, Russian State Agrarian University — K.A. Timiryazev Moscow Agricultural Academy (RSAU —

K.A. Timiryazev MAA), PhD, gpv@rgau-msha.ru E.I. Cherkasova1, RSAU — K.A. Timiryazev MAA, PhD Yu.G. Vergazova1, RSAU — K.A. Timiryazev MAA, PhD U.Yu. Antonova1, RSAU — K.A. Timiryazev MAA, PhD

1 Associate Professor of Department, Moscow, Russia

Citation: Golinitskiy P.V., Cherkasova E.I., Vergazova Yu.G., Antonova U.Yu. Impact of Digitalization on Technological Processes Efficiency in Modern Production, Kompetentnost’ / Competency (Russia), 2021, no. 8, pp. 48-54. DOI: 10.24412/1993-8780-2021-8-48-54

We have studied the impact of digitalization on the efficiency of technological processes of modern production. The research was carried out at a specific enterprise that produces meat products. It turned out that despite the fact that many enterprises currently use modern technological lines with a high degree of automation, they still distrust the digital counterparts of production processes. Creating a digital double of a production line, although it requires specific applied knowledge, is not an impossible task. The next stage of digitalization is the simulation of processes that allows you to identify the time and material resources used, as well as fixed costs.

We conducted basic, semi-automated and automated modeling options. Research has shown that semi-automated systems can come close to automated ones in terms of their capabilities, thereby ensuring an increase in labor productivity and laying the foundation for further development in the form of accumulated data and highly efficient processes.

References

1. Dunchenko N.I. Scientific and methodological approaches to food quality management, Equipment and technology of food production, 2012, vol. 3, no. 26, pp. 29-33.

2. Leonov O.A. Methodology for calculating the effectiveness of the quality management system, Kompetentnost' / Competency (Russia), 2020, no. 3, pp. 26-31.

3. Cherkasova E.I. The effect of thermal disinfection on the complex of microorganisms and the quality of multicomponent mixtures of plant origin. Dis ... Candidate of Agricultural Sciences, Krasnoyarsk, 2006.

4. Cherkasova E.I., Golinitskiy P.V. Modern methods of labeling confectionery products, Kompetentnost' / Competency (Russia), 2020, no. 2, pp. 34-38.

5. Voloshina E.S. Quality management of sausage products using a process approach, Int. scientific and practical conf. dedicated to the memory of Vasiliy Matveevich Gorbatov, 2016, no. 1, pp. 76-77.

6. Leonov O.A. Elements of the HACCP system in the production of boiled and smoked sausages, Food industry: science and technology, 2018, vol. 11, no. 2(40), pp. 44-52.

7. Leonov O.A. Assessment of the quality of measuring processes in the production of semi-finished poultry meat, International technical and economic journal, 2019, no. 2, pp. 33-40.

8. Leonov O.A., Shkaruba N.Zh., Cherkasova E.I., Odintsova A.A. Quality assessment of temperature measurements in incoming inspection of raw meat, JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations, 2020, p. 32030.

9. Leonov O.A. Quality and safety monitoring production of boiled-smoked sausages / O.A. Leonov, N.Zh. Shkaruba, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, p. 22089.

10. Leonov O.A. Monitoring of critical control points in the production of semi-finished poultry meat, In the coll.: Reports of the TAA. Materials of Int. sc. conf., 2018, pp. 91-93.

key words

HACCP principles, critical control points, worksheet, digital double, digitalization

ПОЛИГРАФИЯ (499) 175 42 91

АСМС верстка и дизайн полиграфических изделий, полноценная цифровая печать,

ч/б копирование