Разработка функциональных алгоритмов и концептуальной модели информационно-аналитической системы поддержки управления региональным агропромышленным комплексом

В современных условиях степень цифровизации различных областей экономики в нашей стране достаточно разнородна. При этом даже в одной отрасли могут встречаться предприятия с абсолютно разным уровнем модернизации и цифровизации производства. Так, например, в агропромышленной отрасли имеются крупные хозяйства и агрохолдинги, обладающие достаточно высоким уровнем технологической оснащенности и роботизации даже по меркам мировых стандартов. Однако, кроме таких организаций в нашей стране существует значительное количество фермерских хозяйств, которые ограничены в возможности масштабного применения передовых технологий.

Несмотря на это, согласно исследованиям, даже среди небольших фермерских хозяйств интерес к цифровым инструментам достаточно высок и с каждым годом продолжает расти. Подобная тенденция объясняется тем фактом, что новые технологии включают в себя необязательно полную трансформацию производства, но также внедрение элементов системы автоматизации, мониторинга разнообразных показателей, осуществления видео-надзора и контроля, в том числе с использованием беспилотных летательных аппаратов, и даже привычный нам высокоскоростной доступ в Интернет.

С помощью таких инструментов довольно легко и быстро можно снизить расходы на управление и поддержку предприятия, а также издержки производства, за счёт чего увеличивается доход, и, соответственно, чистая прибыль. Отдельные исследования приводят значение до 53% увеличения рентабельности производства при внедрении такого рода систем.

Вместе с тем производственным предприятиям приходится сталкиваться с проблемой увеличения поступления разнородной, неупорядоченной информации к определённым органам управления и непосредственно к руководителям предприятий. Вследствие этого задачи по структуризации получаемых данных, обработке весомой части связанного материала, принятию решений и прогнозированию событий в динамично изменяющихся условиях заметно усложняются. Наличие данных задач в рамках цифровизации сельского хозяйства стимулирует создание и внедрение специализированного информационного обеспечения управления, т.е. систем, связывающих информацию и управленческий процесс, охватывающих как отдельные функции, например сбор, учёт и анализ информации, планирование работ и прогнозирование ситуаций, так и всю управленческую деятельность в целом.

Информационные ресурсы в отрасли сельского хозяйства, как и в любой другой сфере деятельности, неизменно увеличиваются, вследствие этого процесс управления агропромышленным комплексом в современном мире характеризуется необходимостью учитывать обилие разнородных экономических, социальных и прочих факторов, а также высокими требованиями к обоснованию и принятию управленческих решений.

Несмотря на реальную необходимость развития подобных систем остаётся немало сдерживающих факторов. Одна из главных задач, требующих решения для внедрения систем поддержки принятия решений с инструментами интеллектуального анализа, состоит в сложности выявления и подготовки первичных данных, без которых система не сможет функционировать в полном объёме. Для этого необходимо создание и развитие полноценной системы наблюдения, сбора и обработки разнородных данных, которая сможет фиксировать все различные изменения в региональном агропромышленном комплексе, а постепенное внедрение системы может обеспечить сглаживание некоторых конфликтов, связанных с организационными различиями существующей системы управления в сельскохозяйственных предприятиях. Одним из важнейших направлений развития подобных систем поддержки принятия решения является построение информационно-логических моделей для их дальнейшей реализации на физическом уровне. При этом возникает необходимость учета многих факторов и решения сложных задач синхронизации данных, обусловленных спецификой отрасли агропромышленного производства, такими как территориальная распределённость земельных участков, удалённость структурных подразделений друг от друга и от центрального управления, затраты на их взаимодействие и коммуникации, использование различных программных ресурсов, которые должны обеспечивать единообразие поступающих данных.

Материалы и методы

Объектом исследования в данной работе является разрабатываемая концептуальная модель информационной системы поддержки управления региональным агропромышленным комплексом. Цель ее проектирования заключается в построении логики структурно-функциональной организации системы поддержки принятия решений, а также осуществлении решения задач автоматизации сбора и обработки разнородных данных и формировании отчётов по результатам анализа полученных значений. В дальнейшем она будет использоваться как модель верхнего уровня для построения диаграмм декомпозиции, отражающих основные элементы разрабатываемой системы. Разработка модели выполнялась на основе объектно-ориентированного метода. При разработке функциональных алгоритмов проводился системный анализ на уровне изучения структуры агропромышленного комплекса, определения основных задач и целей системы поддержки управления. На основе анализа и синтеза проводилась оценка результатов работы модулей, определение их преимуществ и недостатков, а также возможностей для улучшения и оптимизации управления предприятием.

Результаты и обсуждение

Нами была определена следующая структурно-функциональная организация информационно-аналитической системы для ее последующего проектирования и разработки прототипа:

• 1.    выявление пользователей и функций системы;

• 2.    выделение ролей пользователей;

• 3.    проектирование общих модулей, необходимых для полноценной работы системы;

  • 3.1.    модули регистрации и авторизации пользователей;

  • 3.2.    модули взаимодействия с базой данных (добавление/изменение/удаление информации);

  • 3.3.    модуль формирования отчёта на основе разнородных данных;

• 3.    проектирование базы данных;

• 4.    выбор и определение инструментов реализации;

• 5.    реализация визуального представления системы;

• 6.    реализация спроектированных модулей и базы данных.

При определении функционала системы нами учитывалось, что существующая управленческая система регионального агропромышленного комплекса выстраивается на различных уровнях. В современных условиях она представляет собой комплекс подразделений, отвечающих за различные направления и находящихся в непосредственном управлении административными органами на уровне муниципалитетов (рисунок 1):

Руководитель управления сельского хозяйства

Заместитель руководите ля управления сельского хозяйства района

Подразделения

По земельно му контр ОЛЕО

По ветерина рному контролю

Агроном ичесютй

Произволе твенно-технологич ескнй

Экономическ ого анализа и прогнозиров

Бухгалтере кого учета отчетности

Рыночной И информационно -технологической инфраструктуры

Рисунок 1. Структура управления региональным АПК Figure 1. Management structure of regional agroindustrial complex

Однако эта система несовершенна и недостатки могут быть найдены на любых из ступеней и звеньев: сегодня в агропромышленном комплексе недостаточно развита вертикальная цепочка управления - государственные органы управления не всегда учитывают интересы аграрных предприятий, недостаточно эффективно наложено горизонтальное взаимодействие.

Тогда общий алгоритм принятия решения (рисунок 2) можно представить следующим образом:

Анализ ситуации Analysis of the situation

Постановка задачи Problem definition

Поиск альтернатив Search for alternatives

Сравнение и оценка альтернатив Comparing and evaluating alternatives

Выбор альтернативы Selecting an alternative

Согласование и внедрение решения Agreement and implementation of the solution

Сопрово ждение Support

Контроль и оценка рузультатов Monitoring and evaluation of results

Рисунок 2. Алгоритм принятия решения

• Figure 2. Decision making algorithm

На начальном этапе проектирования информационно-аналитической системы на основе объектно-ориентированного подхода в нотации UML 2.0 была спроектирована диаграмма прецедентов (Use Case), которая позволяет установить сценарий взаимодействия пользователей с программным продуктом (рисунок 3).

Нами было выделено четыре роли пользователей с разным уровнем прав доступа:

Первая группа пользователей - Viewers. К данной группе относятся зарегистрированные пользователи, имеющие доступ только к просмотру, поиску и сортировке информации.

Ко второй группе (Creators/Editors) относятся пользователи, имеющие доступ не только на просмотр определённой информации, но и на её дополнение и редактирование.

К третьей группе можно отнести пользователя с ролью администрирования - Admins. Права администратора в реализуемой системе заключаются в управлении и поддержании её работоспособности, а также в управлении аккаунтами других пользователей.

Admins

Войти в систему

Регистрация

Создать БД

Консультация

Редактировать БД

Manager администратор]

Отсортировать информацию

Восстановить учетную запись вменить роль/naponi права любого

1 редоставление прав новому пользователю ,

Просмотреть данные

Проверка \ товарности данны)

Сформировать отчет

Creators. Editors

Viewers

Рисунок 3. Диаграмма Use Case

Figure 3. Use Case diagram

Четвёртая группа пользователей системы – это группа специалистов, которые осуществляют процесс хранения и обработки данных пользователей и предприятий, т. е. рассматривают заявки на регистрацию пользователей, проверяют достоверность данных, а также осуществляют консультирование пользователей по вопросам взаимодействия с системой и решения возможных технических проблем путём формирования заявок к администраторам.

Дальнейшим логичным шагом в проектировании, после определения списка реализуемых функций, является построение конкретных моделей, описывающих реальные алгоритмы взаимодействия пользователей и информационной системы. Для реализации системы необходимо создать модули регистрации, входа и взаимодействия с базами данных. Для создания и наполнения баз данных пользователь должен иметь соответствующие права. При отсутствии необходимых прав пользователь не будет видеть в своей учётной записи возможность создания, наполнения и редактирования. При наличии прав на создание, наполнение и редактирование баз данных необходимо реализовать соответствующие вкладки в профиле пользователя для создания возможности выбора действия.

Модуль наполнения базы данных представлен на рисунке 4.

Еще одним проектируемым нами модулем является модуль формирования отчетности. Было предусмотрено, что в система должна позволять формировать документы, определённые приказом Министерства сельского хозяйства № 132 от 17.03.2021 [2].

Планируемые виды отчётов представлены в таблице 1.

Рисунок 4. Схема работы модуля наполнения БД

Figure 4. Scheme of operation of the database filling module

Таблица 1.

Виды отчётов, формируемые проектируемой системой

В разрабатываемой системе права для формирования отчётов имеют пользователи с ролями Viewer и Creator/Editor. В первую очередь для формирования отчёта пользователю необходимо выбрать вид отчёта, т.е. какой шаблон будет заполнятся и выводиться системой. После того, как пользователь выбрал вид отчёта, информация об этом событии сохраняется, и система выполняет соединение с БД. Модуль формирования отчёта представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема работы модуля формирования отчёта

Figure 5. Scheme of operation of the report generation module

На этом этапе разработка функциональных алгоритмов и информационной модели проектируемой аналитической системы завершается и в дальнейшем выполняется построение структурных и поведенческих моделей системы в нотации UML для детального построения информационной и логической моделей проектируемой системы управления поддержки принятия решений в региональном агропромышленном комплексе.

Заключение

Таким образом, в данной работе были раскрыты основные этапы построения концептуальной модели разрабатываемой информационноаналитической системы. В дальнейшем эта работа продолжает выполняться на основе декомпозиции и проектирования различных диаграмм, позволяющих описывать основные элементы будущей вычислительной системы. В целом, можно отметить важность данного этапа для обеспечения цифровой трансформации отечественного сельского хозяйства. Как уже было отмечено нами ранее, вследствие разнородного уровня обеспечения информационно-техническими средствами в отрасли АПК, наблюдается дисбаланс эффективности производства между крупными и мелкими сельхозтоваропроизводителями. Однако, внедрение предложенной нами системы может существенно помочь в решении проблем автоматизации и оптимизации существующей структуры управления, а также позволяет сократить издержки производства, минимизировать использование трудовых ресурсов и в конечном счете способствует обеспечению выполнения мероприятий, заявленных в Национальной программе «Цифровая экономика Российской Федерации» в части выполнения ведомственного проекта «Цифровое сельское хозяйство».

Статья публикуется при грантовой поддержке Федерального агентства по делам молодёжи (Росмолодёжь) Соглашение № 091–10–2023–069 от 23.05.2023 г. проект «Наука рядом».

Table 1.

Types of reports generated by the designed system

Наименование | Name	Расшифровка | Value
5-АПК	отчет о численности и заработной плате работников; | report on the number and salary of employees;
6-АПК	отчет об отраслевых показателях деятельности; | report on sectoral performance indicators;
7-АПК	отчет об ожидаемых результатах деятельности; | report on expected performance results;
8-АПК	отчет о затратах на основное производство; | report on costs of main production;
9-АПК	отчет о производстве, затратах, себестоимости и реализации продукции растениеводства; report on production, costs, production value and sales of crop production;
10-АПК	отчет о средствах целевого финансирования; | report on targeted financing;
11-АПК	отчет о производственных мощностях (объектах АПК); | report on production capacities (AIC facilities);
12-АПК	отчет о затратах на выполнение работ и оказание услуг; | a report on the costs of work and services;
13-АПК	отчет о численности и заработной плате работников; | report on the number and salary of employees;
14-АПК	отчет об отраслевых показателях деятельности; | report on sectoral performance indicators;
15-АПК	отчет об ожидаемых результатах деятельности; | report on expected performance results;
16-АПК	отчет о затратах на основное производство; | report on costs of main production;
17-АПК	отчет о производстве, затратах, себестоимости и реализации продукции растениеводства; report on production, costs, production value and sales of crop production;
1-СПРК	отчет о средствах целевого финансирования; | report on targeted financing;
1-СПР	отчет о производственных мощностях (объектах АПК); | report on production capacities (AIC facilities);
1-КФХ	отчет о затратах на выполнение работ и оказание услуг; | a report on the costs of work and services;
1-ИП	отчет о численности и заработной плате работников; | report on the number and salary of employees;