Кафедра "Автоматизированных систем и вычислительной техники" МГУПП более 30 лет занимается вопросами разработки и внедрения автоматизированных систем управления для предприятий агропромышленного комплекса. Специалисты кафедры в рамках хоздоговорных и госбюджетных НИР участвовали в разработке подсистем ОАСУ Минзага СССР, ГАСУ "Урожай", республиканских АСУ, систем автоматизированного проектирования для отраслевых институтов Промзернопроекта. По заказу Минхлебопродукта РСФСР авторским коллективом кафедры совместно с ведущими специалистами отрасли была разработана "Концепция развития АСУ и АСУ ТП на предприятиях отрасли хлебопродуктов" [1]. В качестве объекта исследования был выбран комбинат хлебопродуктов (КХП), типовая производственная структура которого включает элеваторно-складской комплекс, мельзавод и/или крупозавод и комбикормовый завод. Основными функциями КХП являются: приём зернового и незернового сырья от сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий, его обработка, хранениe, переработка в муку, крупу и комбикорм, отпуск готовой продукции потребителям.
Опираясь на результаты проведённого анализа отечественных и зарубежных разработок автоматизированных систем в отрасли хлебопродуктов и других отраслях, авторы сформулировали цели внедрения АСУ на предприятиях отрасли хлебопродуктов:
повышение оперативности и достоверности информации, необходимой для принятия эффективных управленческих решений;
повышение эффективности использования зерновых ресурсов за счёт автоматизации количественно-качественного учёта и оперативного планирования производства;
повышение производительности труда за счёт перераспределения функций и чёткого разграничения прав и обязанностей административно-управленческого и производственного персонала;
повышение эффективности использование финансовых ресурсов за счёт оперативного управления дебиторской и кредиторской задолженностью.
По результатам выполненных за последнее десятилетие на кафедре АСиВТ хоздоговорных и госбюджетных НИР получены следующие основные научные результаты по проблеме автоматизации управления хлебоприёмных и зерноперерабатывающих предприятий.
Разработана методика проектирования автоматизированных информационных систем (АИС) управления предприятиями [6]. Методика базируется на спиральной модели жизненного цикла программного обеспечения и включает следующие этапы: обследование объекта и определение требований пользователей; анализ существующих методов и средств проектирования АИС и формулирование общих принципов построения системы; разработка архитектуры системы - декомпозиция функциональной структуры; разработки инфологической модели функционирования объекта; разработка системы классификации объектов учёта и управления и идентификации их параметров; разработка информационной модели системы - проектирование структур баз данных; синтез структуры программного обеспечения - агрегирование системы; проектирование модулей; интеграция (сборка) системы и её тестирование; разработка методического обеспечения; внедрение АИС на объекте; сопровождение системы - устранение ошибок, модификация и функциональное расширение системы, консультирование пользователей.
Были выявлены следующие особенности типового объекта автоматизации:
основной вид сырья для предприятий отрасли - зерно, характеризуется четырьмя десятками показателей качества, требующими тщательного контроля в процессе приёма, хранения и производства готовой продукции;
сезонность заготовки зерна сочетается с непрерывностью производства и регулярностью поставок муки и крупы на хлебозаводы и в торговую сеть, а комбикормов на птицефабрики и фермы;
специфический отраслевой производственно-складской и количественно-качественный учёт хлебопродуктов учитывает изменение в процессе хранения и подработки массы хлебопродуктов;
нормирование ограничительных кондиций зернопродуктов региональными законодательствами сочетается с государственными стандартами и контролем со стороны государственной хлебной инспекции;
многопередельный характер производства, при котором продукция одного вида производства служит сырьём для других видов производств;
выработка нескольких потоков продукции из одного вида сырья при производстве муки и крупы сочетается с многокомпонентным составом сырья при производстве комбикормов;
отраслевые формы первичных учётных документов (товарно-транспортные накладные, удостоверения и сертификаты качества хлебопродуктов) являются номерными бланками строгой отчётности;
региональные предприятия отрасли, с одной стороны, являются градообразующими, а с другой стороны, на них ощущается острая нехватка квалифицированных кадров, особенно в сфере информационных технологий.
На основании проведённого анализа типовых объектов автоматизации сформулированы общие требования к автоматизированной информационной системе комбината хлебопродуктов (АИС КХП):
Юридические. Соответствие действующему законодательству Российской Федерации.
Комплексность. Отражение всех сфер производственно-хозяйственной деятельности предприятия
Тиражируемость. Система должна быть типовой, настраиваемой под конкретный объект внедрения.
Производственная. Система должна выполнять функции управления в темпе протекания технологического процесса (в реальном масштабе времени) и обеспечивать интеграцию с подсистемами АСУ ТП.
Отраслевая. Система должна учитывать все особенности предприятий отрасли хлебопродуктов, как объектов автоматизации.
Автоматизированная. Система должна обеспечивать максимальный уровень автоматизации для пользователей, устранять дублирование информации и дублирование функций пользователей.
Надёжность. Система должна обеспечивать высокий уровень надёжности при хранении и обработке информации, необходимый для функционирования в реальном времени.
Гибкость. Пользователям необходимо предоставить удобные средства конфигурирования и управления системой, позволяющие адаптировать её к условиям конкретного объекта.
Эргономика. Система должна обеспечивать пользователям единый входной интерфейс и единый стандарт оформления выходных документов.
Открытость. Система должна обеспечивать обмен данными с программным обеспечением других разработчиков в форматах: TXT, DBF, WORD, EXСEL.
Многоплатформенность. Система должна работать под управлением различных операционных систем. Клиент: DOS, WINDOWS, WINDOWS NT. Сервер: NOVELL, WINDOWS NT, ORAСLE.
Сформулированы общие принципы построения автоматизированных информационных систем управления предприятиями [5]:
Система управления современного зерноперерабатывающего предприятия должна быть комплексной, отражающей все сферы деятельности объекта автоматизации: складского учета сырья, материальных средств, продукции основного и вспомогательного производств, учета качества сырья и продукции, финансового учета и анализа, бухгалтерского и налогового учета, планирования производства и финансовых результатов деятельности предприятия.
Система должна быть многоуровневой, реализующей несколько моделей, отражающих разные уровни абстракции объекта автоматизации. Система должна быть иерархической по функциям управления, информационным моделям, структурам баз данных и архитектуре программного обеспечения.
Реализуемые информационной системой модели должны описывать статику и динамику объекта, отражающих его состояния и движение материальных, финансовых и информационных (управляющих) потоков. Модели должны быть многомерными, отражающими количественный, качественный, суммовой, многовалютный, партионный учёт в разрезе подразделений, партий, цен, фондов, клиентов, контрактов, статей затрат и счетов бухгалтерского учёта.
Комплексная система должна обеспечивать максимальный уровень автоматизации для пользователей, быть гибкой, предоставлять пользователям удобные инструменты конфигурирования и управления, позволяющие адаптировать систему к условиям конкретного предприятия.
Необходимо обеспечить высокий уровень надёжности функционирования системы за счёт разграничения прав доступа пользователей к отдельным функциям управления, записям и полям баз данных, регистрации всех модификаций данных, блокировки информации для закрытых рабочих периодов, разработки средств архивирования и восстановления данных.
Разработана архитектура автоматизированной информационной системы комбината хлебопродуктов. Проведена декомпозиция обобщенной функциональной модели для класса объектов - выделены уровни управления системой, подсистемы, комплексы задач, задачи и функции управления. Функциональная структура АИС КХП объединяет следующие уровни управления:
Системный уровень осуществляет общее управление и администрирование системой.
Уровень классификации обеспечивает кодирование и идентификацию параметров объектов учёта и управления и бизнес-процессов конкретного предприятия.
Уровень оперативного управления объединяет подсистемы, обеспечивающие информационное сопровождение производственных процессов в реальном времени и оформление первичных документов.
Уровень бухгалтерского учёта объединяет подсистемы, отображающие хозяйственную деятельность предприятия в разрезе плана счетов бухгалтерского учёта.
Уровень налогового учёта обеспечивает формирование внешней (налоговой) отчётности предприятия.
Разработана типовая инфологическая модель объекта автоматизации, объединяющая модели материальных, финансовых и информационных (управляющих) потоков и состояний объекта, описывающих, соответственно, динамику и статику структурных элементов предприятия [3]. Проведена классификация основных понятий предметной области, объектов учёта, типовых бизнес-процессов и идентификация параметров объектов учёта. На основании проведённой классификации разработаны словари системы - справочники, описывающие понятия предметной области, на которых базируются стандартные алгоритмы обработки данных. На основании типовой инфологической модели объекта и системы классификации разработана универсальная, для объектов данного класса, информационная модель АИС КХП.
Осуществлён синтез структуры программного обеспечения. В программные модули системы объединены строго определённые функции управления, выполняемые, как правило, одним пользователем системы на строго ограниченном подмножестве информационной модели системы. Разработано формальное определение типового программного компонента АИС КХП. Использование программных компонентов единой структуры, разработанных для конкретной предметной области, позволяет уменьшить трудоемкость создания программного обеспечения и повысить его надежность. Разработаны методы адаптации программных компонентов к изменению условий функционирования предприятия без внесения изменений в исходный код. Это позволяет использовать компоненты единой структуры на рабочих станциях различной конфигурации пользователям разной квалификации на объектах с разной организационной структурой.
Поставлена и решена задача автоматизации управления бизнес-процессами хлебоприёмных и зерноперерабатывающих предприятий, обеспечивающая повышение гибкости АИС за счёт предоставления пользователям системы инструмента для описания специфики функционирования собственного предприятия [7]. Для решения поставленной задачи в рамках АИС КХП были разработаны:
Язык описания пользовательских бизнес-функций, базирующийся на терминах предметной области объекта автоматизации и доступный неквалифицированному, с точки зрения программирования, пользователю.
Транслятор языка, обеспечивающий перевод пользовательских бизнес-функций на язык реализации системы.
Программный модуль, обеспечивающий построение алгоритмов пользовательских бизнес-функций, их трансляцию на язык реализации системы, централизованное хранение и обслуживание множества всех пользовательских бизнес-функций предприятия.
Процедуры выполнения пользовательских бизнес-функций, вызываемые прикладными задачами системы.
Протокол обмена данными между процедурами выполнения пользовательских бизнес - функций, программными модулями и базами данных АИС КХП.
На основе разработанных моделей и методов проектирования систем управления предприятиями кафедра АС и ВТ МГУПП совместно с АОЗТ "ИНФО" разработали типовую отраслевую автоматизированную информационную систему управления комбинатом хлебопродуктов - АИС КХП [2,3,4,8]. Комплексный подход, реализованный в системе, позволил на объектах внедрения устранить дублирование и повысить достоверность информации, обеспечить четкое разграничение обязанностей персонала, повысить ответственность за результаты своего труда. Модульная структура системы обеспечивает возможность конструировать и настраивать автоматизированные рабочие места пользователей в соответствии с изменением их функциональных обязанностей. Гибкие средства настройки позволяют описывать специфику функционирования предприятия, требования конкретного пользователя, оперативно учитывать изменения в законодательстве без привлечения специалистов разработчиков. Система обеспечивает уровень надежности, необходимый для работы в реальном масштабе времени. Общесистемный пользовательский интерфейс позволяет персоналу с минимальным уровнем подготовки освоить работу с системой в кратчайшие сроки, а с ростом квалификации использовать расширенный набор функций системы. Система внедрена и успешно эксплуатируется на следующих объектах: Мурманский КХП, Володарский КХП, ОАО "Жито" г. Тольятти, Усть-Лабинский КХП, Сибайский элеватор, Ялуторовский КХП, ОАО "Хакасхлебопродукт" г. Абакан и на десятках других предприятий отрасли хлебопродуктов.