Agrár és élelmiszeripari folyamat hálózatok szektorokon átívelő nyomkövetése a modell közvetlen számítógépi leképezésével Varga Mónika, Balogh Sándor, Csukás Béla Gazdaságtudományi Kar Informatika Tanszék
Az élelmiszerlánc hálózat szereplői • • • • • •
Növénytermesztés (egyetlen külső forrásból) Takarmányipar Állattenyésztés (bonyolult hálózat) Élelmiszeripar (bonyolult hálózat) Kereskedelem (bonyolult hálózat) Fogyasztók (növekvő népesség minden egyedének)
• Közegészségügy • Közigazgatás sok területe • Szerves hulladék hasznosítás
A többszintű folyamathálózat illusztrációja
Helyzetkép: ami történt • Kihívás: fusarium toxin, BSE, terrorizmus, GMO, melamin, stb.; • Válasz: törvényi szabályozás, nemzetközi szervezetek, projektek (FoodTrace, TRACE, TRUEFOOD), web site-ok, konferenciák; • Azonosítási módszerek (vonalkód, RFID, stb.) • Mérési módszerek (az analitika teljes tárháza) • Szabványok (ISO, HACCP, stb.) • Szabványos kommunikáció (GS1, TraceCore XML) • A TRU (Traceable Resource Unit) fogalma
Helyzetkép: a megoldandó feladat • A szereplők belső folyamatainak nyomkövetése: – részben a nagyon különböző vállalatirányítási rendszerekbe (CSB, SAP, NAVISON) integrálva; – részben nem megoldott (a kis szereplőknél).
• A szektorokon átívelő teljes nyomkövetés: – Scylla: szabványos azonosítók segítségével az egy lépés előre – egy lépés hátra elv korlátai között (a folyamat áttekintése lehetetlen); – Charybdis: részletes adatokat rögzítő nagy központi adatbázisok tervei (a heterogenitás és a méretek miatt nem reális). – A lehetséges út még nincs meg…
Egy lehetséges módszer körvonalai • Alapgondolat: induljunk ki egy látszólag bonyolultabb feladat megoldásából: a nyomkövetést alapozzuk a dinamikus tömegmérlegek követésére; • A TRU egységekben mért tömegek mozgása egységes elvek szerint lekérdezhető a különféle vállalatirányítási rendszerekből; • A központi adatbázisban tároljunk térben és időben skálázott egyszerű folyamatmodelleket; • A tömegmérlegek vázszerkezete tetszőleges intenzitásokat (koncentrációk, árak) hordozhat; • Ez segíti a folyamatlánc lényegének áttekintését.
A hálózat és a koordináló központ kapcsolata • A szereplők a központnak továbbítják: – a bemeneti és kimeneti TRU tárolásokat, – a TRU-k közötti (ismert vagy becsült) bruttó tömeg sztöchimetriákat, – az input és output TRU-k tömeg forgalmát, – valamint a speciális vizsgálatok során hasznosítható ismereteket és képességeket. • A központ a szereplőknek: - láncolatos elérhetőségeket szolgáltat, - illetve méréseket javasol és/vagy végez.
A központban megoldható feladatok - gazdasági szereplőknek és hatóságoknak - valós vagy szimulációs esettanulmányok • Komponensek időbeli terjedésének követése • Adott kimeneten jelentkező komponensek lehetséges forrásainak keresése • Felhasználható anyag tömegek keresése • Hulladék anyag tömegek keresése • Hozzáadott érték megoszlásának vizsgálat
Milyen IT megoldást igényel ez? • A folyamatok dinamikus modellje legyen elemekből felépíthető; • A térben és időben darabolható modell állományok legyenek adatbázisban tárolhatók; • Az egyszerűsített folyamatmodelleket a célirányos vizsgálatoknál lehessen bővíteni; • A megoldás támogassa a hatékony tracing és tracking kereséseket a multiscale modell rendszerben. • Egy lehetséges megoldás: a folyamat modellek közvetlen számítógépi leképezése.
A közvetlen számítógépi leképezés elve
Matematikai konstrukció
Lebontás Absztrakció Numerikus módszer Egyszerű formulák és szabályok
Megoldandó feladat
Végrehajtható program
A folyamat modellek természetét követő szoftver architektúra p1
p2
p3
p 4
Állapotok (mértékek, jelek) Módosító kapcsolatok
INP PROG (m) OUT
INP PROG (m) OUT
INP PROG (m) OUT
INP PROG (m) OUT
P
Leolvasó kapcsolatok
x y
Változások (szállítások, átalakítások, szabályok)
y INP PROG (v) OUT
A
INP PROG (v) OUT
a1
INP PROG (v) OUT
a3 a2
Számítógépi implementáció
• Platform független, nyílt forráskódú nyelvek (deklaratív logikai GNU-Prolog és C++) • Grafikus és program szerkesztési képességekkel rendelkező felhasználói és szakértői interfész - kiterjesztett GraphViz, - kifejlesztés alatt: új QT alapú rendszer; • Makrogranulárisan párhuzamosítható algoritmusok.
Egy példaképpeni struktúra részlet
a1 (állapot elem) prototype = „a_név" yn = "y" param = "[Pa1,Pa2,…]„ [==PL] initial = "[pa1,pa2,…]" input = inp* [==IL] inp = i(bemeneti_elem,típus,jellemző_lista,me)
a1 x
input = inp* [==IL] inp = i(bemeneti_elem,típus,jellemző_lista,me)
v1
program = " prog(IL,PL,OL)"
program = " prog(IL,PL,OL)" output = out* [==OL] out = o(kimeneti_elem,típus,jellemző_lista,me)
x (leolvasó kapcsolat) " a_név" -> " v_név" yn = "y" inpop = " read" inpnev = " konc" outop = " write" outnev = " i_slot" condition = cond* cond = cond(típus,elem,operátor,érték) idozit = t* t = t(tól,ig,[időpontok],_)
v1 (változás elem) prototype = „v_név" yn = "y" param = "[Pv1,Pv2,…] " [==PL] data = "[pv1,pv2,…]"
y a1
output = out* [==OL] out = o(kimeneti_elem,típus,jellemző_lista,me) condition = cond* cond = cond(típus,elem,operátor,érték) consequence = conseq* consequence = conseq(elem/folyamat,operátor,jel) y (módosító kapcsolat) " v_név" -> " a_név" yn = "y" inpop = „read" inpnev = „o_slot" outop = „add" outnev = „komp" idozit = t* t = t(tól,ig,[időpontok],_)
Példa: szántóföldi növénytermesztés Valós rendszer
egy valós tangazdaság
Állapot elemek
parcellák, felhasznált nyersanyagok és keletkező termékek tárolásai
Változás elemek
anyagmozgással járó mezőgazdasági, kereskedelmi műveletek
Adatforrások
Gazdálkodási Napló, Egységes Kérelem, MePAR
Adatszolgáltatás
a folyamatokkal összhangban 1-2 hetente
Problémák
parcellára vonatkozó összevonások, osztások, névváltozások
A struktúra egy kis részlete Kvantitatív követés dinamikus szimulációval Kvalitatív követés
honnan hova
Példa: zártkerti szarvastartás Valós rendszer
egy valós, zártkerti szarvastartást folytató vállalat
Állapot elemek
egyedileg nyilvántartott állatok, felhasznált takarmányok, gyógyszerek, takarmányozási stratégiák
Változás elemek
állatok bekerülése, növekedése, pusztulása, takarmányozás, kereskedelmi műveletek
Adatforrások
állatnyilvántartás, EcoStat, Gazdálkodási Napló
Adatszolgáltatás
a takarmányozásra vonatkozóan naponta, egyéb folyamatok esetében havi adatrögzítés
Problémák
időszak- és korcsoportfüggő takarmányozás, csoportok egyedeinek megkülönböztetése
A struktúra egy kis részlete Kvantitatív követés előre szimuláció dinamikus visszafelé szimuláció egy rögzített végállapotból szimulációval Kvalitatív követés
kvalitatív.txt
Példa: vágóhíd Valós rendszer
egy valós kis vágóhíd
Állapot elemek
egyedileg nyilvántartott állatok, meleg és hűtött vágott testek, vágási termékek, darabolt, csomagolt és lédig termékek
Változás elemek
vágás, hasítás, darabolás, hűtés, tárolás, kereskedelmi folyamatok
Adatforrások
célirányosan készített nyomkövetést támogató felhasználói program
Adatszolgáltatás
adatrögzítés napi rendszerességgel
Problémák
darabolások utáni állatcsoportra visszakövethető azonosíthatóság
A struktúra egy kis részlete Kvantitatív követés dinamikus szimulációval Kvalitatív követés
kvalitatív.txt
A szektorokon átívelő nyomkövetés illusztrációja Növénytermesztés
Vágóhíd
Zártkerti szarvastartás
Kereskedelmi művelet
Kereskedelmi művelet
A szektorokon átívelő nyomkövetés illusztrációja Növénytermesztés
Vágóhíd
Zártkerti szarvastartás
Kereskedelmi művelet
Kereskedelmi művelet
A szektorokon átívelő nyomkövetés illusztrációja Növénytermesztés
Vágóhíd
Zártkerti szarvastartás
Kereskedelmi művelet
Kereskedelmi művelet
A módszerre vonatkozó tapasztalatok • A feladatok megoldásához szükséges jellemzők jól leírhatók a folyamat modell elemeivel; • Célszerű az adatbázisban az egyes szereplők adott időszakra vonatkozó modell fájljait tárolni; • Egységesen kezelhető a nagyon különböző folyamatok egyszerűsített modellje; • A deklaratív, logikai programozás támogatja a térbeli és időbeli elérhetőségek algoritmizálását; • A dinamikus tömegmérleg vázszerkezetére könnyen ráépíthetők az aktuálisan szükséges intenzív jellemzők (koncentrációk, árak).
A példákra vonatkozó tapasztalatok • Gond, hogy az előírt adatszolgáltatások átfedő, de mégsem teljes, szövevényes, ráadásul változó rendszeréhez nehéz alkalmazkodni; • Gond, hogy egyes területeken a kialakult gyakorlat majdnem megfigyelhetetlenné (és irányíthatatlanná) teszi a folyamatokat; • Jó, hogy a kifejlesztés alatt álló megoldás a nyomkövetés mellett más feladatok megoldását is támogathatja (készletek áttekintése, értéklánc elemzése).
Elgondolkodtató kitekintés • Az élelmiszerlánc mérnöki kezelése a jövő gazdasági paradigmájának egyik előfutára, mert: - A globális rendszer egyetlen külső erőforrását hasznosítja; - Minden ember létszükségletét kell hogy biztosítsa; - Stratégiai és gazdaságossági szempontból is a lokális ellátás előmozdítása irányában hat. • Mindezt segíthetik a folyamatok logikáját követő, érdekcsoportokon kívüli koordináló központok.
