АВТОМАТИЗАЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНОЙ ПРОДУКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИНЦИПА FEFO-ОПТИМИЗАЦИИ

Аннотация. В статье рассмотрена проблема автоматизации процесса планирования производства на предприятиях молочной промышленности. Проведен анализ потребностей конечных пользователей, включая планировщиков, технологов и начальников склада. Выявлены ключевые проблемы, связанные с ручным планированием и отсутствием оперативного контроля. Рассмотрены существующие подходы к решению данной проблемы, включая использование MES-систем. Обоснована целесообразность разработки кастомизированного программного решения для FEFO-оптимизации.

Ключевые слова: python, автоматизация, FEFO, планирование производства, молочная промышленность, автоматизация, MES.

Пищевая промышленность, в частности сектор производства молочной продукции, сталкивается с уникальными вызовами, связанными с короткими сроками годности сырья и готовой продукции. Неэффективное планирование производства приводит к значительным финансовым потерям из-за списания просроченных товаров и нерационального использования ресурсов. Традиционные подходы к планированию, основанные на ручном анализе и интуитивных решениях, не способны обеспечить необходимую точность и оперативность в условиях динамично меняющегося спроса и строгих требований к качеству. В связи с этим, разработка и внедрение специализированных информационных систем для автоматизации процесса планирования производства с учетом принципа FEFO (First-Expired, First-Out) является актуальной и практически значимой задачей.

Для определения требований к автоматизированной системе был проведен анализ потребностей ключевых стейкхолдеров на основе изучения научной литературы и отраслевых публикаций. Были выделены три основные группы пользователей, чьи проблемы и ожидания легли в основу функциональных требований к системе:

1. Планировщик производства: основная проблема этой группы пользователей заключается в высокой трудоемкости и низкой точности ручного планирования. Сотрудники планового отдела вынуждены вручную анализировать большие объемы данных о спросе, наличии сырья и сроках его годности, что приводит к ошибкам и задержкам в принятии решений. Пожелания планировщиков включают автоматизацию рутинных операций, получение точных рекомендаций по объему и ассортименту продукции, а также возможность оперативного перепланирования при изменении условий.
2. Технолог: технологи озабочены риском ухудшения качества продукции из-за использования сырья с истекающим сроком годности. Отсутствие надежной системы контроля приводит к возможности использования просроченного сырья, что нарушает требования нормативно-технической документации и может привести к выпуску некачественной продукции. Пожелания технологов включают обеспечение полной прослеживаемости партий сырья и готовой продукции, контроль за соблюдением рецептур и технологических процессов.
3. Начальник склада: Начальники складов сталкиваются с проблемой неэффективной организации хранения и расхождения в данных о запасах. Часто информация о наличии сырья, хранящейся в информационной системе, не совпадает с фактическим состоянием на складе, что приводит к ошибкам при планировании и потерям. Пожелания начальников складов включают получение актуальной информации о наличии и сроках годности сырья, автоматизацию процесса подбора партий по принципу FEFO, минимизацию ручных операций.

Анализ научной литературы показал, что проблемы, связанные с планированием производства скоропортящейся продукции, являются предметом многочисленных исследований. Так, в работах М. Л. Энтрупа [1] подчеркивается, что для пищевой промышленности характерны короткие жизненные циклы продукции и высокая волатильность спроса, что требует применения специализированных методов планирования. Исследования, проведенные в рамках проекта "TraceFood" [2], подтверждают, что внедрение систем прослеживаемости и управления запасами по принципу FEFO позволяет сократить потери на 30-40%.

В качестве технологической основы для решения данных проблем рассматриваются MES-системы (Manufacturing Execution System). Однако, как отмечают авторы статьи в журнале "Food Control" [3], внедрение стандартных MES-систем сопряжено с рядом трудностей, включая высокую стоимость, избыточную функциональность и сложность интеграции с существующими ERP-системами. В связи с этим, разработка кастомизированного программного решения, учитывающего специфику конкретного предприятия, представляется более целесообразным подходом.

На рынке IT-решений для пищевой промышленности представлены несколько типов систем:

1. Готовые MES-системы (Siemens, Wonderware) — обладают полным функционалом, но имеют высокую стоимость (от 500 тыс. руб.) и требуют длительного внедрения. Часто содержат избыточные функции, не требуемые для конкретного предприятия.
2. Модули на платформе 1С: Предприятие — хорошо интегрируются с существующей ERP-системой, но имеют ограниченные возможности по кастомизации и требуют специалистов по 1С.
3. Веб-приложения на основе современных фреймворков — позволяют создать решение, полностью соответствующее потребностям конкретного предприятия, имеют низкую стоимость разработки и хорошие перспективы масштабирования.

Исследование, проведенное в 2023 году компанией Shoplogix [4], показало, что внедрение специализированных систем управления производством позволяет молокоперерабатывающим предприятиям увеличить срок годности продукции на 3-4 дня и снизить потери на 40%. Это подтверждает высокую эффективность автоматизации в данной отрасли.

На основе проведенного анализа потребностей конечных пользователей были сформулированы следующие требования к автоматизированной системе:

Фунцкиональные требования:

• Интеграция с системой 1С: ERP для получения информации о спросе и наличии сырья
• Интеграция с системой управления складом (WMS) для получения актуальных данных о запасах
• Автоматическое формирование производственного плана на основе прогноза спроса и наличия сырья
• Применение алгоритма FEFO при подборе сырья для производства
• Возможность ручной корректировки плана пользователем
• Формирование отчетов о плане производства, использованном сырье, потерях
• Система уведомлений о критических ситуациях (истечение срока годности, дефицит сырья)

Нефункицональные требования:

• Надежность: коэффициент готовности системы не менее 0.99
• Производительность: время отклика на запросы не более 3 секунд
• Безопасность: использование HTTPS, ролевая модель доступа, защита от основных веб-уязвимостей
• Масштабируемость: возможность увеличения количества пользователей и объема обрабатываемых данных
• Удобство использования: интуитивный интерфейс, минимальное обучение пользователей

В заключение стоит сказать, что автоматизация процесса планирования производства молочной продукции с использованием принципа FEFO является ключевым фактором повышения эффективности и конкурентоспособности предприятия. Разработка специализированного программного обеспечения, учитывающего потребности конечных пользователей и интегрированного с существующей IT-инфраструктурой, позволяет решить комплекс проблем, связанных с потерями от списания продукции, неэффективным использованием ресурсов и отсутствием оперативного контроля. Дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку и апробацию математических моделей и алгоритмов для оптимизации производственного плана, а также на изучение влияния внедрения подобных систем на общие экономические показатели предприятия.