Проєкт інформаційної системи цифрового управління виробництвом
Автор: Бобиляк Микола Романович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Управління ІТ проектами
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерська кваліфікаційна робота присвячена розробленню та моделюванню цифрової системи управління виробництвом на основі інтеграції рівнів ERP, MES, IoT та BI. Робота виконується у межах об’єктно-орієнтованого підходу з використанням мови моделювання UML і сучасних технологій цифрової трансформації промисловості. Метою роботи є створення концептуальної та архітектурної моделі інформаційної системи, що забезпечує автоматизований обмін даними між управлінськими, виробничими, сенсорними та аналітичними рівнями підприємства, а також підвищення ефективності процесів планування, контролю і прийняття управлінських рішень. Дослідження виконано на прикладі реального підприємства ТОВ «Lemberg Battery», що здійснює виробництво і переробку свинцево-кислотних акумуляторів. Це підприємство характеризується складною структурою виробничих процесів, великою кількістю обладнання, наявністю технологічних ліній, які потребують координації в режимі реального часу, та потребою у централізованій системі моніторингу показників ефективності. Тому розроблена система має прикладний характер і спрямована на вирішення конкретних проблем управління технологічними процесами, що виникають у сучасних промислових підприємствах. У роботі проведено аналіз існуючих систем типу ERP та MES, визначено їхні недоліки в контексті інтеграції з IoT-пристроями та аналітичними платформами BI. Розглянуто основні протоколи обміну даними (OPC UA, MQTT, REST API) та способи організації взаємодії між підсистемами. На основі аналізу сформовано вимоги до нової системи: забезпечення наскрізного обміну інформацією, узгодженість форматів даних, підтримка телеметрії у реальному часі, можливість масштабування, інтеграція з існуючими обліковими системами та автоматизоване формування KPI-звітів. Для реалізації цих вимог спроєктовано архітектуру цифрової системи управління виробництвом, яка об’єднує чотири основні рівні: ERP-рівень — управління ресурсами, замовленнями, планами виробництва; MES-рівень — диспетчеризація операцій, контроль стану виробничих процесів, фіксація результатів; IoT-рівень — збір телеметрії з технологічного обладнання, реєстрація показників температури, напруги, продуктивності, аварійних подій; BI-рівень — аналітична обробка даних, формування дашбордів, побудова KPI, оцінка ефективності виробництва (OEE, scrap rate, energy consumption тощо). У межах проєкту розроблено комплекс UML-діаграм, що відображають різні аспекти функціонування системи. Use Case Diagram демонструє взаємодію користувачів із системою та окреслює функціональні можливості. Sequence Diagram описує порядок обміну повідомленнями між ERP, MES, IoT і BI. Class Diagram формує модель об’єктів, їх атрибутів і взаємозв’язків. Activity Diagram подає логіку процесу від створення замовлення в ERP до розрахунку KPI у BI. Component Diagram розкриває структуру архітектури системи та інтеграцію компонентів через API Gateway, MessageBus і сховища даних. Додатково створено дерево цілей, яке відображає логічну послідовність досягнення стратегічних і проміжних завдань у процесі розробки. Розроблена модель забезпечує прозорість і контроль за кожним етапом виробничого процесу, а також створює умови для запровадження принципів «цифрового двійника» виробництва. Інтеграція сенсорних пристроїв дозволяє автоматично реєструвати ключові параметри в реальному часі, що мінімізує людський фактор та підвищує точність управлінських даних. Аналітичний рівень BI формує інформаційну основу для прийняття рішень, надаючи користувачам зручні інтерфейси візуалізації та оцінки ефективності. Практична цінність роботи полягає у створенні універсальної архітектури, яку можна адаптувати до будь-якого виробничого підприємства. Запропонована система сприяє оптимізації використання ресурсів, зниженню простоїв обладнання, скороченню витрат часу на узгодження даних між відділами та підвищенню рівня контролю якості. Реалізація моделі можлива на базі сучасних інструментів: MQTT-брокера Mosquitto, бази даних PostgreSQL, платформи аналітики Power BI, серверів API Gateway (наприклад, Flask або Node.js) та промислових шлюзів IoT. Отримані результати мають теоретичне й практичне значення, оскільки демонструють ефективність інтеграції ERP–MES–IoT–BI у межах єдиної інформаційної екосистеми. Запропонована система може стати основою для впровадження концепцій Industry 4.0, Smart Factory та Digital Manufacturing. Матеріали роботи можуть бути використані при розробці аналогічних систем управління на українських підприємствах, а також у навчальному процесі під час вивчення дисциплін з інформаційних систем, цифрового виробництва та управління даними. Ключові слова: цифрова система управління виробництвом, ERP, MES, IoT, BI, UML, інтеграційна архітектура, KPI, цифровізація, Lemberg Battery, Industry 4.0, Smart Factory.