Информационные технологии в науке и производстве Дисциплина для

Информационные технологии в науке и производстве Дисциплина для магистерской подготовки по направлению 36. 04. 02 «Зоотехния» Автор: Исаев Владимир Александрович, к. т. н. , профессор Великий Новгород, 2016

Занятие 3 Информационные системы поддержки принятия управленческих решений Информационные системы управления технологическими процессами в животноводстве «КОРАЛЛ — Кормление молочного скота» (оптимизируется рацион для молочных коров и нетелей)

Системы поддержки принятия управленческих решений (СППР) СППР - основная категория управленческих информационных систем (ИС), которые поддерживают менеджеров в процессе принятия неструктурированных и полуструктурированных решений

ФЗ РФ № 149 от 27 июля 2006 г. (Статья 2) В настоящем Федеральном законе используются следующие основные понятия: 1) информация - сведения (сообщения, данные), независимо от формы их представления; 2) информационные технологии - процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов; 3) информационная система - совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств; 4) информационно-телекоммуникационная сеть - технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники; 5) ……

Понятие информационного менеджмента В соответствии с кибернетическим подходом система управления экономическим объектом может быть рассмотрена как совокупность объекта управления и субъекта управления. В качестве объекта управления может выступать деятельность предприятия, а в качестве субъекта управления - управленческий аппарат предприятия.

Понятие системы поддержки принятия управленческих решений Системы поддержки принятия решений (СППР) – это человеко-машинные информационные системы, которые позволяют лицам, принимающим решения (ЛПР), использовать данные, знания, объективные и субъективные модели для анализа и решения слабоструктурированных и неструктурированных проблем. К слабоструктурированным задачам относятся задачи, которые содержат как количественные, так и качественные переменные, причем качественные аспекты проблемы имеют тенденцию доминировать. Неструктурированные проблемы имеют лишь качественное описание.

Архитектуры систем поддержки принятия решений Функциональная СППР Независимые витрины данных

Архитектуры систем поддержки принятия решений Двухуровневое хранилище данных Трёхуровневое хранилище данных

Информационная технология поддержки принятия решений Информационная технология принятия решения – итерационный процесс взаимодействия человека и компьютера, основной целью которого является выработка решения

Функции систем поддержки принятия решений 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Оценка ситуаций, выбор критериев и оценка их относительной важности; Генерация возможных решений; Оценка решений и выбор лучшего; Обеспечение постоянного обмена информацией об обстановке принимаемых решений и согласование групповых решений; Моделирование принимаемых решений, когда это возможно; Динамический компьютерный анализ возможных последствий принимаемых решений; Сбор данных о результатах реализации принятых решений и оценка результатов.

Роль новых информационных технологий в СППР • • Важным элементом информационного обеспечения является организация технологического процесса переработки информации с помощью новых информационных технологий (НИТ). НИТ включают в себя: новые технологии коммуникаций на основе локальных и распределительных сетей ЭВМ; новые технологии обработки информации на основе ПК и специализированных рабочих мест; технологии, исключающие бумагу как основной носитель информации; новые технологии принятия решений на основе средств искусственного интеллекта – баз знаний, экспертных систем, систем моделирования и т. п.

Основные компоненты информационной технологии поддержки принятия решений • База данных; • База моделей; • Система управления базой данных; • Система управления базой моделей; • Система управления интерфейсом.

BSC (Balanced Scorecard) Designer BSC Designer – это программа для управления бизнес-производительностью (business performance management). Она поддерживает структуру Сбалансированной Системы Показателей (ССП или в оригинале Balanced Scorecard)

BSC Designer – это инструмент для работы со сбалансированными системами показателей (balanced scorecard), который включает в себя: • BSC Designer (Desktop) – версия для установки на компьютеры с операционной системой Windows; • BSC Designer Online – Saa. S версия, предоставляет пользователю возможность работать с системой из любой точки мира, используя лишь веб-браузер; В свою очередь BSC Designer (Desktop) делится на три версии, которые различаются по функционалу: • BSC Designer Freeware – бесплатный инструмент, идеален для новичков и домашних пользователей; • BSC Designer Standard – мощный инструмент, подходит для компаний, а также для людей занимающихся сбором и анализом данных для сбалансированный систем показателей; • BSС Designer PRO – профессиональная версия, включающая полный набор функций, в том числе обеспечивающих создания Стратегических Карт, использование данных из бизнес систем.

Структура системы сбалансированных показателей – BSC

Концептуальная схема разработки системы сбалансированных показателей – BSC

Главное окно BSC (Balanced Scorecard) Designer

Концепция управления KPI в BSC Designer

Информационные системы управления технологическими процессами в животноводстве Технология оптимизации рационов для сельскохозяйственных животных на примере программы «КОРАЛЛ – Кормление молочного скота»

Лукьянов Б. В. , Лукьянов П. Б. Компьютерная технология управления содержанием скота // Эффективное животноводство. - 2015. - № 3. - С. 28 -31.

Традиционный подход расчета рациона • На мировом рынке программных продуктов предлагаются десятки программ для расчета рационов, базирующихся на общем методическом принципе, сформулированном в середине прошлого столетия: «Добиться минимальной стоимости рациона при обеспечении заданной питательности» , где заданная питательность устанавливается через задание интервалов допустимых значений компонентов и учитываемых соотношений. • Прогрессивный в свое время методический подход к расчету рационов на сегодняшний день не обеспечивает требований современной науки по кормлению животных, так как не позволяет выполнить экономический анализ издержек и потерь, вызываемых несбалансированностью рационов.

Решения КОРАЛЛ • С целью устранения противоречий между традиционной методикой оптимизации рационов и современной теорией кормления животных, учитывающей экономические критерии при оценке качества кормления, авторами программ КОРАЛЛ разработана методика оптимизации рационов и кормосмесей, при которой решаемая задача формулируется так: «Из заданного набора кормов и кормовых добавок составить рацион, обеспечивающий наибольшую экономическую эффективность при текущих (прогнозируемых) ценах на продукцию, корма и животных» . • На основе новой модели рациона и алгоритма оптимизации рационов разработан комплекс компьютерных программ КОРАЛЛ – Кормление

Взаимосвязи программного комплекса «КОРАЛЛ»

КОРАЛЛ-Кормление

Особенности программ КОРАЛЛ • • Программы по кормлению характеризуются следующими принципиально новыми качествами: Использование новой модели рациона, учитывающей потери по дисбалансу рациона Расчет и учет потерь, вызываемых дисбалансом Общая оценка сбалансированности рациона Критерии оптимизации (без ограничений и с ограничениями на компоненты питания): – максимальная прибыль – максимальная сбалансированность – максимальная рентабельность – максимальная продуктивность – минимальная стоимость рациона при заданной сбалансированности – ……

Классификация задач планирования рационов по видам планирования

Классическое решение задачи составление рациона «Задача о рационе» относится к классическим задачам оптимизации. Её общая математическая постановка выражается следующим образом: Пусть имеется N продуктов (зерно, сенаж и т. п. ) и M веществ (жиры, белки, углеводы и пр. ). Допустим, что для полноценного питания необходимо bj единиц j-го вещества. При этом aij есть содержание j-го вещества в единице i-го продукта, а ci – цена единицы i-го продукта. Обозначив через xi потребление i-го продукта, получаем задачу: Планирование рационов – многофакторная оптимизационная задача, и ее решение требует применения специальных математических методов (методы линейного программирования) и компьютерной техники.

Линейное программирование • Общей (стандартной) задачей линейного программирования называется задача нахождения минимума линейной целевой функции (линейной формы) вида: • Задача, в которой фигурируют ограничения в форме неравенств, называется основной задачей линейного программирования (ОЗЛП)

Отображение в модели рациона цели производства • В общем случае целью товарного производства является получение прибыли. Именно этой цели подчинено ведение всех технологических процессов на рационально организованном производстве. • Одним из главных технологических процессов в животноводстве, от которого зависит прибыльность и рентабельность всего производства в целом, является кормление животных. • Рассматривая процесс планирования рациона как один из центров формирования прибыли, опишем прибыль, обеспечиваемую рационом, следующим математическим выражением: ПР = СБпрод – Срац – Пдисб (руб. )

Зависимость каждого вида потерь, вызываемых отклонением содержания в рационе компонента питания (КП) от нормы, выражается монотонной кривой f(КП)

Диалоговое окно ввода исходных данных

Переходное диалоговое окно

Задание кормов для расчёта рациона

Окно с результатами расчета рациона

Сбалансированность рациона по компонентам питания

Потери, вызываемые дисбалансом рациона по компонентам питания

Сбалансированность рациона по соотношениям

Потери, вызываемые дисбалансом рациона по соотношениям

Показатели экономической эффективности рациона

Структура стоимостных показателей рациона

Структура стоимости рациона

КОРАЛЛ – Кормовая база

Патенты РФ (класс МПК: A 01 K 67/02 - разведение позвоночных (животных)) Некрасов Р. В. и др. Способ содержания и кормления молочных коров // Патент РФ № 2531229. Найденко В. К. и др. Способ выращивания свиней и устройство для его осуществления // Патент РФ № 2506745.

Патент РФ № 2531229

Патент РФ № 2506745

Приложение 1 Задача о диете является одной из первых задач линейного программирования

Задача о диете • Постановка задачи - первый и наиболее важный этап построения модели, способный обеспечить правильное решение проблемы. Даме необходимо похудеть, за помощью обратилась к подруге. • Построение модели - рассмотрение этого этапа и является главной целью. Подруга посоветовала перейти на рациональное питание, состоящее из двух продуктов P и Q. • • Суточное питание этими продуктами должно давать не более 14 единиц жира (чтобы похудеть), но не менее 300 калорий. На упаковке продукта Р написано, что в одном килограмме этого продукта содержится 15 единиц жира и 150 калорий, а на упаковке с продуктом Q - 4 единицы жира и 200 калорий соответственно. При этом цена 1 килограмма продукта Р равна 15 руб. , а 1 кг продукта Q - 25 руб. Так как дама была стеснена в средствах, но ее интересовал вопрос: в какой пропорции нужно брать эти продукты для того, чтобы выдержать условия диеты и истратить как можно меньше денег?

Формализации ситуации на языке математических символов • Обозначим через х количество продукта Р и через у количество продукта Q, требуемые для выполнения условий диеты. • Количество единиц жира, содержащегося в х кг продукта Р и в у кг продукта Q, равно 15 х + 4 у и по условию диеты не должно превосходить 14: • В свою очередь, количество калорий, содержащихся в х кг продукта Р и в у кг продукта Q, равно 150 х + 200 у и по условию диеты должно быть не меньше 300:

Формализации ситуации на языке математических символов • Теперь о стоимости z продуктов. Она равна и в соответствии с высказанными пожеланиями должна быть минимальной. Последнее записывается так: • Тем самым мы получили систему формул:

Графическое решение задачи • Нас интересует только та ее часть, которая лежит над треугольником BDE. Вычисляя значения z во всех трех вершинах этого треугольника и сравнивая полученные результаты, замечаем, что наименьшее значение (35) достигается в вершине Е. Таким образом и искомая пропорция - 2 : 3.

Приложение 2 ГОСТ Р ИСО 22005 -2009 Прослеживаемость в цепочке производства кормов и пищевых продуктов. Общие принципы и основные требования к проектированию и внедрению системы

ГОСТ Р ИСО 22005 -2009

ГОСТ Р ИСО 22005 -2009

Приложение 3 ГОСТ ISO 6497 -2014 Корма. Отбор проб

ГОСТ ISO 6497 -2014 Корма. Отбор проб

Учебное задание • Изучить содержание раздела 1 «Экономические показатели рациона» учебного пособия: Лукьянов Б. В. , Лукьянов П. Б. Новая информационная технология оптимизации рационов для сельскохозяйственных животных (компьютерные программы «КОРАЛЛ» ). – М. : Изд-во РГАУ - МСХА имени К. А. Тимирязева, 2009. – 119 с. • Используя демонстрационную версию «КОРАЛЛ – кормление молочного стада» (размещена на сайте www. korall-agro. ru ) освоить процесс расчета и оптимизации рациона и кормосмеси для коров и нетелей. Примечание: учебные материалы размещены на портале Нов. ГУ (Исаев Владимир Александрович > ИТ в науке и производстве > …)

Список литературы 1. Фридаг Хервиг Р. Сбалансированная система показателей = Balanced Scorecard : рук. по внедрению / Пер. с нем. М. Реш. - М. : Омега-Л, 2006. – 266 с. 2. Захарова И. Г. Информационные технологии в образовании. - М. : Академия, 2003. - 192 с. 3. Тоискин В. С. . Информационные и коммуникационные технологии в образовании: Учебное пособие. / В. С. Тоискин, В. В. Красильников. – Ставрополь: Изд-во СГПИ, 2008. – 140 с. 4. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие для вузов/ Е. С. Полат, М. Ю. Бухаркина, М. В. Моисеева, А. Е. Петров; Под ред. Е. С. Полат. ─ 4 -е изд. , стер. ─ М. : Академия, 2009. ─ 268 с. 5. Кревский И. Г. Инновационные модели организации обучения с использованием дистанционных образовательных технологий // Менеджмент инноваций. - 2008. - № 3. - С. 222 -230.

Список литературы (продолжение) 6. Информационные технологии в науке, технике и образовании: Сб. науч. тр. / Под ред. О. Л. Коневского; Нов. ГУ им. Ярослава Мудрого. - Великий Новгород, 2005. - 84 с. 7. Семакин И. Г. Информационные системы и модели: Учеб. пособие / И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер. – 2 -е изд. – М. : БИНОМ. – 2007. – 303 с. 8. Тюрин Ю. Н. , Макаров А. А. Анализ данных на компьютере. – М. : Изд-во «ИНФРА-М » , 2002. – 528 с. 9. Казанцев А. К. , Мешкис Д. К. Моделирование бизнес-процессов современного ВУЗа на основе информационных технологий // Инновации. -2006. -№ 2. 10. Ибрагимов И. М. Информационные технологии и средства дистанционного обучения: Учеб. Пособие для вузов. - М. : Академия, 2005. - 330 с.

Список литературы (продолжение) 11. Майстренко А. В. Информационные технологии в науке, образовании и инженерной практике. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009. – 96 с. 12. Тюренкова Е. Н. , Мороз М. Т. Управление молочным животноводством с применением информационных технологий. – СПб. : РЦ «ПЛИНОР» , 2010 г. 13. Мороз М. Т. , Тюренкова Е. Н. Оценка экономических потерь в животноводстве на основе баз данных системы «СЕЛЭКС» . - СПб. : РЦ «ПЛИНОР» , 2010 г. 14. Лукьянов Б. В. , Лукьянов П. Б. Новая информационная технология оптимизации рационов для сельскохозяйственных животных (компьютерные программы «КОРАЛЛ» ). – М. : Изд-во РГАУ - МСХА имени К. А. Тимирязева, 2009. – 119 с.

Список литературы (продолжение) 19. Кузнецов А. Ф. , Михайлов Н. А. , Карцев П. С. Современные производственные технологии содержания сельскохозяйственных животных: Учебное пособие. - СПб. : Издательство «Лань» , 2013. - 464 с. 20. Лукьянов Б. В. , Лукьянов П. Б. Компьютерная технология управления содержанием скота // Эффективное животноводство. - 2015. - № 3. - С. 28 -31. 21. ГОСТ 32855 -2014 Требования при выращивании и откорме молодняка крупного рогатого скота на мясо для выработки продуктов детского питания. Типовой технологический процесс. 22. ГОСТ ISO 6497 -2014 Корма. Отбор проб. 23. Некрасов Р. В. , Аникин А. С. , Первов Н. Г. , Чабаев М. Г. , Павлов А. М. Способ содержания и кормления молочных коров // Патент РФ № 2531229.

Список литературы (продолжение) 24. Найденко В. К. , Нефедов В. В. , Трифанов А. В. Способ выращивания свиней и устройство для его осуществления // Патент РФ № 2506745. 25. Вяйзенен Г. Н. , Большаков Д. Б. , Токарь А. И. , Вяйзенен А. Г. Рост и развитие телят при скармливании кормовой добавки «Витаминол» // Вестник Нов. ГУ. Сер. : Сельскохозяйственные науки. - 2015. - № 3(86), часть 1. - С. 43– 47.

Спасибо за внимание! E-mail: vladimir. isaev@novsu. ru