Agrár és élelmiszeripari folyamat hálózatok szektorokon átívelő nyomkövetése a modell közvetlen számítógépi leképezésével

Átírás

1 Agrár és élelmiszeripari folyamat hálózatok szektorokon átívelő nyomkövetése a modell közvetlen számítógépi leképezésével Varga Mónika, Balogh Sándor, Csukás Béla Gazdaságtudományi Kar Informatika Tanszék

2 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

3 A többszintű folyamathálózat illusztrációja

4 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

5 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

6 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.

7 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.

8 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

9 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.

10 A közvetlen számítógépi leképezés elve Matematikai konstrukció Lebontás Absztrakció Numerikus módszer Egyszerű formulák és szabályok Megoldandó feladat Végrehajtható program

11 A folyamat modellek természetét követő szoftver architektúra p 1 p 2 p 3 p 4 Állapotok (mértékek, jelek) P INP PROG (m) OUT INP PROG (m) OUT INP PROG (m) OUT INP PROG (m) OUT Módosító kapcsolatok Leolvasó kapcsolatok Változások (szállítások, átalakítások, szabályok) A y INP PROG (v) OUT x INP PROG (v) OUT INP PROG (v) OUT y a 1 a 3 a 2

12 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.

13 Egy példaképpeni struktúra részlet

14 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) 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],_) a 1 x v 1 a 1 y v1 (változás elem) prototype = v_név" yn = "y" param = "[Pv1,Pv2, ] " [==PL] data = "[pv1,pv2, ]" input = inp* [==IL] inp = i(bemeneti_elem,típus,jellemző_lista,me) program = " prog(il,pl,ol)" 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],_)

15 Példa: szántóföldi növénytermesztés Valós rendszer egy valós tangazdaság Állapot elemek Változás elemek Adatforrások Adatszolgáltatás Problémák A struktúra egy kis részlete Kvantitatív követés dinamikus szimulációval Kvalitatív követés parcellák, felhasznált nyersanyagok és keletkező termékek tárolásai anyagmozgással járó mezőgazdasági, kereskedelmi műveletek Gazdálkodási Napló, Egységes Kérelem, MePAR a folyamatokkal összhangban 1-2 hetente parcellára vonatkozó összevonások, osztások, névváltozások honnan hova

16 Példa: zártkerti szarvastartás Valós rendszer Állapot elemek Változás elemek Adatforrások Adatszolgáltatás Problémák A struktúra egy kis részlete Kvantitatív követés dinamikus szimulációval Kvalitatív követés egy valós, zártkerti szarvastartást folytató vállalat egyedileg nyilvántartott állatok, felhasznált takarmányok, gyógyszerek, takarmányozási stratégiák állatok bekerülése, növekedése, pusztulása, takarmányozás, kereskedelmi műveletek állatnyilvántartás, EcoStat, Gazdálkodási Napló a takarmányozásra vonatkozóan naponta, egyéb folyamatok esetében havi adatrögzítés időszak- és korcsoportfüggő takarmányozás, csoportok egyedeinek megkülönböztetése előre szimuláció visszafelé szimuláció egy rögzített végállapotból kvalitatív.txt

17 Példa: vágóhíd Valós rendszer Állapot elemek Változás elemek Adatforrások Adatszolgáltatás Problémák egy valós kis vágóhíd egyedileg nyilvántartott állatok, meleg és hűtött vágott testek, vágási termékek, darabolt, csomagolt és lédig termékek vágás, hasítás, darabolás, hűtés, tárolás, kereskedelmi folyamatok célirányosan készített nyomkövetést támogató felhasználói program adatrögzítés napi rendszerességgel darabolások utáni állatcsoportra visszakövethető azonosíthatóság A struktúra egy kis részlete Kvantitatív követés dinamikus szimulációval Kvalitatív követés kvalitatív.txt

18 A szektorokon átívelő nyomkövetés illusztrációja Növénytermesztés Vágóhíd Zártkerti szarvastartás Kereskedelmi művelet Kereskedelmi művelet

19 A szektorokon átívelő nyomkövetés illusztrációja Növénytermesztés Vágóhíd Zártkerti szarvastartás Kereskedelmi művelet Kereskedelmi művelet

20 A szektorokon átívelő nyomkövetés illusztrációja Növénytermesztés Vágóhíd Zártkerti szarvastartás Kereskedelmi művelet Kereskedelmi művelet

21 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).

22 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).

23 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.