Введение к работе
Актуальность темы исследования. Проблема обеспечения населения нашей страны сельскохозяйственной продукцией была и остается актуальной. Особую остроту она приобрела в последние годы, когда вследствие резкого спада производства отечественные товары уступили место импортным. Для выведения сельского хозяйства из создавшейся ситуации необходимо коренное совершенствование устоявшихся форм и методов ведения производства. При этом одним из приоритетных направлений является отрасль молочного скотоводства, отставание которой от мирового уровня на сегодняшний день можно оценить как катастрофическое. К примеру, генетический прогресс в странах Западной Европы и Северной Америки в среднем составляет более 100 кг молока на корову в год /51/, в то время как в нашей стране соответствующий показатель никогда не превышал 20 кг /64/. Для того чтобы разведение КРС стало экономически выгодным, необходимо значительно увеличить объемы производства продукции животноводства при одновременном снижении материально-денежных и трудовых затрат. По мнению академика Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) Л.К.Эрнста, одним из важнейших факторов, определяющих темпы роста производства продукции животноводства, является повышение эффективности селекционно-племенной работы /112/. Данная проблема должна решаться комплексно, затрагивая все уровни управления племенным делом, с использованием новых технологий, на основе достижений научно-технического прогресса и прежде всего возможностей вычислительной техники и современных информационных технологий, что подтверждают ведущие специалисты в области животноводства. Например, профессор Всероссийского НИИ племенного дела (ВНИИплем) И.М.Дунин считает, что селекционная работа "немыслима без широкого применения информационно- управляющих систем и должна быть переведена на современную научно-техническую базу" /31/.
В РФ вычислительная техника для обработки данных племенного учета впервые была применена в начале 60-х годов. Быстрыми темпами автоматизированные системы (АС) в селекции и разведении КРС внедрялись в 80-е годы в прибалтийских республиках, впоследствии этот процесс охватил некоторые области Украины, Белоруссии и Молдавии. В регионах нашей страны, где широко использовалась вычислительная техника в селекционно-племенной работе, темпы генетического улучшения скота были в 2-3 раза выше и составляли 30-35 кг молока в год в расчете на одну корову /9/. Это дало основание для дальнейшего развития и использования информационных технологий в племенном деле. В этот период обсуждалась проблема проектирования многоуровневой информационной системы, что нашло отражение в /68, ПО/. Однако подобные разработки по ряду причин не нашли поддержки. С распадом СССР и разрывом существовавших связей работа по автоматизации молочного скотоводства в Российской Федерации оказалась практически свернутой. Конец 80-х годов, ознаменованный переходом пользователей электронно-вычислительных машин (ЭВМ) на персональные компьютеры, совпал в нашей стране с экономическим кризисом, в результате чего от разработки АС в области селекции и разведения КРС отошло большинство разработчиков программных продуктов, а имеющиеся к тому времени информационные системы так и не были адаптированы для работы на персональных ЭВМ (ПЭВМ).
На сегодняшний день в РФ наблюдается неравномерность охвата автоматизацией племенного учета КРС: в центральных областях (Московской и Ленинградской) число хозяйств, вовлеченных в этот процесс, приближается к 100%, на периферии же этот показатель незначителен. Например, в Калининградской области автоматизированным учетом в селекции и разведении КРС охвачены хозяйства одного района из тринадцати (что составляет около 12%).
Современная ситуация на рынке программных продуктов по селекционно-племенной работе с КРС молочного направления продуктивности такова, что многие эксплуатируемые на ПЭВМ информационные системы по сути являются повторением ранее разработанных программ для ЕС ЭВМ, При этом единственным крупным производителем АС является ВНИИплем, ведущий свои разработки в рамках проекта СЕЛЭКС-РОССИЯ. Однако, как отмечает профессор Всероссийского института разведения и генетики сельскохозяйственных животных (ВНИИРГЖ) В.М. Кузнецов, "основное внимание в такой информационной системе по молочному скотоводству концентрируется на компьютеризации ведения учета продуктивности и воспроизводства, а селекционным задачам уделяется значительно меньше внимания" /51/. Другие учреждения, в частности, Всероссийский НИИ животноводства (ВИЖ), ВНИИРГЖ, как правило, разрабатывают программные средства как инструментарий для своих научных исследований, не предназначенный для массового внедрения в сельскохозяйственных предприятиях (СХІЇ). В то же время для СХП большинства регионов РФ актуальная проблема автоматизации управления селекционно-племенной работой не принята к разрешению: с одной стороны, сказываются известные экономические трудности, а с другой - преимущества автоматизации все еще до конца не осознаны. Отсутствие спроса и конкуренции не стимулируют разработку высококачественных АС по молочному скотоводству, удовлетворяющих современным требованиям.
Использование вычислительной техники и информационных технологий в племенной работе, осуществляемой на федеральном, областном, районном и местном уровнях управления селекцией и разведением КРС, дает ощутимый эффект. Так, в результате комплексной автоматизации племенного учета в регионах повысилось его качество и по различным оценкам в 15-30 раз сократились сроки составления отчетных документов /77,79/. Однако селекционно-племенная работа не ограничивается решением только учетных задач. Эффективность управления племенным делом во многом зависит от своевременного и качественного анализа, умения с достаточной степенью достоверности прогнозировать результаты селекции и выбирать наилучшие решения при их планировании. В решении селекционных задач принимают участие высококвалифицированные специалисты всех уровней. Однако в последние годы в силу причин экономического характера связи между селекционными центрами и региональными племенными службами ослабли, поэтому нагрузка по селекционно-племенной работе сместилась в областные племобъединения, которые на сегодняшний день не располагают инструментарием для полноценного управления племенным делом. В частности, отсутствует необходимая информационная база и программные средства, реализующие задачи анализа, прогнозирования и планирования результатов селекции на основе современных математических методов и новейших достижений в племенном деле. Поэтому процесс подготовки и принятия некоторых решений по селекционно-племенной работе с КРС на нижних уровнях управления необоснованно упрощен. В то же время многоуровневый процесс подготовки и принятия решений базируется на обработке значительных объемов сложно структурированной информации, которая должна быть своевременной, непротиворечивой и полной. Данные племенного учета используются не только в структуре управления селекционно-племенной работой, в частности, научно-исследовательскими учреждениями и некоторыми другими организациями, поэтому необходимо организовать оперативный обмен информацией между ними как в областном масштабе, так и за пределами региона. Анализ работ по применению вычислительной техники и построению на ее базе информационной системы по селекции и разведению КРС в СССР и РФ /6, 9, 13, 19-20, 25, 51, 53, 63, 68, 82, 92-94, 96/ показывает, что практически неисследованными в рамках методологии автоматизации управления племенной работой являются функции анализа, прогнозирования и планирования. Не проработаны вопросы, связанные с автоматизацией многоуровневого процесса подготовки и принятия решений. При этом остается актуальной проблема оперативного межуровневого обмена данными и информацией, подготавливаемыми при помощи существующих АС племенного учета. Отмечая назревшую необходимость коренного улучшения племенной работы, член-корреспондент РАСХН Ю.Н.Григорьев указывает на целесообразность "обеспечения централизованного управления селекционным процессом с помощью ЭВМ" /24/. Решение проблемы может быть найдено в создании многоуровневой ИВ С по селекционно-племенной работе, которая позволит в комплексе на всех уровнях управления вести племенной и зоотехнический учет, осуществлять контроль, анализ, прогнозирование результатов племенной работы, ее планирование, регулирование и, кроме того, обеспечит оперативную связь между всеми заинтересованными организациями, в том числе в цепочке "наука-производство".
Вышеизложенное послужило основанием для выбора темы диссертационной работы и обусловило ее актуальность.
Цель и задачи исследования. Цель диссертации - повышение эффективности управления племенным делом в регионе посредством разработки и внедрения многоуровневой ИВС, обеспечивающей решение селекционных задач, а также оперативный межуровневый обмен данными и управляющей информацией с использованием информационных технологий для подготовки и принятия решений по селекции и разведению КРС.
Научная задача диссертационной работы - разработка методологии построения многоуровневой ИВС по селекционно-племенной работе с КРС молочного направления, которая предопределила необходимость: - исследования организации и управления процессом селекции и разведения молочного скота в РФ; - оценки состояния автоматизации управления селекционно-племенной работой в РФ и за рубежом; - научного анализа существующей системы обработки данных по племенному делу с точки зрения многоуровневой организации процесса управления; - обоснования состава и структуры информационного и технического обеспечения для организации многоуровневого процесса управления селекционно-племенной работой с КРС молочного направления в регионе; - разработки алгоритмов реализации процессов подготовки и принятия решений по селекции и разведению КРС на районном и местном уровнях управления и соответствующего программного обеспечения, а также системы показателей для оценки качества функционирования многоуровневой ИВС. Методологическая и информационная база исследования. В качестве объекта исследования выбрана система обработки данных по селекционно-племенной работе с КРС черно-пестрой породы в Калининградской области. Теоретической и методологической базой для разработки концептуальных основ многоуровневой ИВС послужили положения раздела общей теории систем - теории многоуровневых иерархических систем, развитой в трудах Д.Мако, М.Месаровича, П.П.Пастернака, Т.Саати, ИТокахары /61, 73, 91/, а также теории экономических информационных систем, развитой в работах Е.С.Барановского, Н.Т.Барановского, М.А.Королева, А.И.Мишенина, Э.Н.Хотяшова /8, 45-46, 108/ и других ученых. В исследовании использованы методологические основы автоматизации селекционно-племенной работы с КРС молочного направления, заложенные в трудах А.П.Баниса, Н.З. Басовского, В.И.Власова, В.П.Горяшина, Ю.Н.Григорьева, А.Г.Жирнова, В.ИЛлунге, А.А.Цалитиса, С.Л.Федорова, Л.К.Эрнста и ряда других авторов, Ими были разработаны основы организации информационного обеспечения племенной работы, методики машинной обработки данных племенного учета, сформулированы общие принципы построения информационных систем по селекции и разведению КРС, намечены пути развития автоматизации в молочном скотоводстве /9-10, 13,19,25-26,79,96,112/. Информационную основу исследования составили нормативные документы по племенному делу, компьютерным и информационным технологиям и средствам, данные первичного племенного учета по КРС молочного направления в СХП Гурьевского района Калининградской области, годовые зоотехнические отчеты племенной службы областного, районного и местного уровней управления, планы селекционно-племенной работы, статистическая отчетность и др.
В работе использованы следующие методы и приемы исследования: сравнение, системный анализ, дискриптивно-статистический, корреляционно-регрессионный анализ, статистические группировки, экспертные опросы и др.
Научная новизна диссертации заключается:
- в исследовании и теоретической разработке основ построения многоуровневой ИВС по селекционно-племенной работе с КРС в регионе как многоуровневой иерархической системы, в ходе которых определены, классифицированы по уровням и функциям управления и систематизированы по используемым математическим методам задачи племенного дела;
- в научном анализе отечественного и зарубежного опыта автоматизации управления селекцией и разведением молочного скота, базирующегося на существующих информационных системах;
- в методологии построения многоуровневой ИВС по селекционно-племенной работе с КРС молочного направления, обосновании состава и структуры информационного обеспечения полнофункциональной автоматизации управления племенным делом на областном, районном и местном уровнях, комплекса технических средств (КТС) многоуровневой ИВС, программного обеспечения, разработке алгоритмов и программ по анализу результатов скрещивания молочного скота на районном и местном уровнях, а также схемы оперативного межуровневого обмена данными и управляющей информацией посредством глобальной вычислительной сети Internet;
- в методике оценки качества функционирования многоуровневой ИВС и получении на ее основе количественных оценок эффективности системы.
Практическая значимость и апробация результатов исследования. Сформулированная выше научная задача исследования имеет практическую значимость, которая подтверждается тем, что ее решение выполнялось в 1996 - 1998 гг. в рамках договоров о научно-техническом сотрудничестве между СПГАУ, государственным СХП "Калининградское" по племенной работе (ГСХП) и Калининградским институтом переподготовки кадров и агробизнеса (КИПКА). Практическая ценность работы заключается в разработке методических и организационных основ построения многоуровневой ИВС, которые были использованы при комплексной автоматизации селекционно племенной работы с КРС молочного направления. При этом алгоритмы, программное обеспечение и соответствующие методики можно использовать в управлении селекцией и разведением молочного скота в тех регионах, в которых ведется аналогичная с Калининградской областью племенная работа. Результаты исследования апробировались в работе ГСХП, научно-исследовательском и учебном процессах КИПКА. Материалы диссертации докладывались на 2-й Научно-практической конференции "Проблемы активизации научно-технической деятельности в анклавном регионе России" (г.Калининград, 1996), Научно-практической конференции "О результатах научно-исследовательских работ в животноводстве и ветеринарии и их внедрение в практику сельскохозяйственного производства по итогам 1996 года и о задачах на 1997 год" (г.Калининград, Агропромышленный комитет администрации области, 1997), VI Международной конференции "Знание-Диалог-Решение" (гЛлта, 1997), Научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПГАУ (гЛушкин, 1998). Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ общим объемом 1,3 п. л. Структура работы. Сформулированные выше задачи исследования обусловили структуру настоящей работы, состоящей из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников и приложения. Б первом разделе исследованы организация селекционно-племенной работы с КРС и процесс управления ею (в частности, систематизированы задачи племенной работы и выявлены актуальные задачи для автоматизации на уровнях области, района, СХП), проведен научный анализ состояния автоматизации селекционно-племенной работы (в рамках которого проанализированы АС, используемые в племенном деле в РФ и за рубежом), приведена расширенная постановка задачи исследования. Во втором разделе предложена информационная модель системы обработки данных племенного учета, проведена структуризация процесса обработки данных с учетом многоуровневой организации племенного дела в РФ, поставлена задача создания многоуровневой ИБС по селекционно-племенной работе с КРС молочного направления, а также сформулированы основные принципы ее построения. В третьем разделе рассмотрены организационные основы создания многоуровневой ИВС по селекционно-племенной работе с КРС молочного направления. Сформулированы основные требования к информационному обеспечению (ИО) системы, обоснован его состав и структура, описаны процедуры межуровневого информационного обмена в рамках многоуровневой ИВС. Рассмотрено математическое обеспечение системы. Обоснован состав и структура КТС многоуровневой ИВС. На основе проведенного анализа операционных систем (ОС), систем управления базами данных (СУБД), программного обеспечения (ПО) удаленного доступа предложен состав системного ПО. Описаны основные функции, реализуемые прикладным ПО многоуровневой ИВС. В четвертом разделе приведена краткая природно-экономическая характеристика Гурьевского района Калининградской области. Рассмотрены процедуры адаптации системы обработки данных по селекционно-племенной работе на примере задачи анализа результатов скрещивания молочного скота по популяции КРС Гурьевского района на местном и районном уровнях управления селекцией. В пятом разделе проанализированы существующие методики оценки эффективности АС. Определена эффективность функционирования интегрированной базы данных многоуровневой ИВС. Предложена методика оценки работы системы и на ее основе получены количественные характеристики для подсистемы анализа результатов скрещивания КРС молочного направления. В этой связи на защиту выносятся: - принципы построения многоуровневой ИВС по селекционно-племенной работе и структурная схема КТС; - структура информационного обеспечения многоуровневой ИВС, а также схема организации межуровневого обмена данными и управляющей информацией в рамках разрабатываемой системы; - состав системного программного обеспечения многоуровневой ИВС, алгоритмы и программное обеспечение, реализующие процессы решения задачи анализа результатов скрещивания КРС на районном и местном уровнях, а также задачи межуровневого обмена данными; - методика оценки качества функционирования многоуровневой ИВС.
Похожие диссертации на Организационные основы построения многоуровневой информационно-вычислительной системы по селекционно-племенной работе (На прим. племенной работы с круп. рогатым скотом Калинингр. обл)
