Інтегрування систем керування АСУТП-МЕS-ERP: роль стандартів IEC-61512 IEC-62264. Семінар 11.10

1. Інтегрування систем
керування АСУТП-МЕS-ERP:
роль стандартів IEC-61512
IEC-62264
Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net)
доц. ІАСУ, Національний університет харчових технологій
1
tk185

2. Промислове виробництво
• розумна виробнича екосистема
• навіщо інтегрувати?
• проблеми інтегрування
• стандарти інтегрування
• основні ідеї стандартів
• інтегрування L2<->L3
• стандарти в індустрії 4.0
• навчання

3. Виробнича екосистема

4. Тривіальне! Але не треба про це забувати!
http://www.control.lth.se/course/FRTN20/
Будь-яке промислове виробництво має одну загальну ціль: заробляти
гроші!
перетворення сировини в продукти шляхом використання матеріалів,
енергії, обладнання, персоналу/робочої сили.
• мінімізуючи CAPEX та OPEX
• CAPEX – Capital expenses
• фінанси на придбання/модернізацію фізичних активів: таких як
обладнання, будівлі .
• OPEX – Operating expenses
• поточні витрати на матеріали, зарплати, обслуговування

5. Життєвий цикл продукту

6. Життєвий цикл виробничої системи

7. Життєвий цикл ланцюжка постачань (бізнес)

8. Розумна виробнича екосистема
Керування досягненням цілі – керування підприємством як єдиним цілим
У RAMI4.0 - вже не піраміда

9. Такі різні системи … як єдине ціле?
MES = Manufacturing Execution System, EBRS = Electronic Batch Record System, LIMS = Labratory Information Management System, ELN = Electronic
Laboratory Notebook, CDS = Chromatography Data System (or Network Data System), SCADA = Supervisory Control And Data Acquisition, DCS =
Distributed Control System, EAM = Enterprise Asset Management, CMS = Calibration Management System, FMS = Facilities Management System, ECMS =
Electronic Content Management System, EDMS = Electronic Document Management System, EQMS = Electronic Quality Management System, HCM =
Human Capital Management (System), LMS = Learning Management System, L&D = Learning & Development (System), PPS = Production Planning
System, Talent Mgt = Talent Management (System), WMS = Warehouse Management System, MRP = Material Requirements Planning, ERP = Enterprise
Resource Planning
Bench = lab bench-top equipment proprietary software & firmware …

10. Навіщо інтегрувати?

11. Інтегрування систем керування впливає на
бізнес драйвери
Якість та простежуваність - відповідність нормативним вимогам, визначення
затрат на обслуговування для покращення продукту, безпечність для клієнтів та
відстеження впливу небезпечних предметів на персонал (біля 90-100% опитуваних
вважають показник важливим, оцінка 4-5 в діапазоні 0..5)
Вдосконалене планування є ключовим бізнес-драйвером для компаній з
дорогими запасами, трудомістким виробництвом, але швидкими змінами клієнтів та
змінним попитом (біля 90-100%)
Автоматизована доступність прогнозування – швидко реагувати на
замовлення відповідно до стану виробництва (60-70%)
Ефективність активів - орієнтація на максимізацію ефективного та економічного
використання активів у виробництві продукції (60-70%)
Скорочений час циклу - час, який необхідний для виготовлення продукту з
моменту розміщення замовлення (біля 50%)
Оптимізація ланцюжка постачань - ведення бізнесу кожним учасником
ланцюжку з використанням останньої і якісної інформації від інших учасників, щоб
якнайкраще збалансувати попит і пропозицію (біля 50%)
Гнучке виробництво –можливість змінювати налаштування виробничих активів для
швидкого задоволення попиту на ринку (біля 40%)
IEC 62264-1 Додаток С

12. Означення продукту
(П->В):
Вказує як (роботи), з чого
(матеріали) на чому
(обладнання, ресурси)
виготовити продукт
Доступні ресурси
(В->П):
Що є для виготовлення продукту (в
т.ч. обладнання)?
Виробничий план
(П->В):
Коли і з якими ресурсами (в т.ч.
обладнання) планується
виробляти продукт
Фактичні показники
виробництва
(В->П):
Як проходить/відбулося
виготовлення продукту?
Виготовлення
Для основного виробництва: треба зробити "стільки то" "такого то"
продукту з використанням "таких то" ресурсів.
Інтегрування: що передавати?
Виробництво - Підприємство

13. Інтегрування: що передавати?
системи керування рівня виробництва
• системи MES, EAM, LIMS, Batch …
• MES->EAM: фактичний стан виробництва, KPI
• якщо дані SCADA через MES, то MES -> усі необхідні дані
• LIMS<->MES: лабораторні дані, виробничі показники …
одні і ті самі дані в різних
системах (дублювання),
інколи з різних джерел

14. Інтегрування АСУТП – MES, ТОіР…
• робочий центр (Work Center) <–> технологічна одиниця (Work Unit)
• WC -> запуск/пауза/зупин потрібної установки, частини або машини
• WU -> відслідковування стану для корегування планів (робота,
простоювання, поломка і т.п.)
• устатковання (Equipment/Asset) -> ТОіР (технічне обслуговування та
ремонт)
• EQ -> стан устатковання (кількість спрацювань)
• EQ -> тривоги (кількість, тип)
• EQ -> споживання (лічильники електроенергії ….)
• АСУТП <-> ЛІС (лабораторна інформаційна система)
• дані автоматичних вимірювань -> ЛІС
• ЛІС -> дані лабораторних вимірювань (значення, час заміру)
• ЛІС -> рецепт
• стан виконання рецепту -> ЛІС
• дані історії відповідно до партії (тренди, тривоги) ->ЛІС (для
прослідковування)

15. Проблеми інтегрування без стандартів
• дорого (індивідуальні рішення, відсутність єдиних підходів,
новий велосипед)
• довго (індивідуальні рішення, відсутність єдиних підходів, новий
велосипед)
• не завжди успішно (50%, інф. від Dennis Brandl )
• не завжди з повним функціоналом
• складність розширення
інф. від Dennis Brandl

16. Стандарти інтегрування систем керування підприємством
Level 4
Level 0
Level 1
Level 2
Level 3
Business Logistics
Plant Production Scheduling, Shipping,
Receiving, Inventory, etc
Manufacturing
Operations Management
Dispatching, Detailed Production
Scheduling, Production Tracking, ...
Batch
Production
Control
Discrete
Production
Control
Continuous
Production
Control
The production processes
IEC 62264/ISA-95
(parts 1,2), B2MML
IEC 62264/ISA-95 (3,4)
IEC 61512/
ISA-88
ISA-
TR88.02
ISA-
106
ISO 22400

17. Як говорять про стандарти …
• «це теорія, вона не працює»
• «чужі практики не поможуть в
наших умовах»
• «це спосіб примушувати купляти
чиїсь продукти»
• «зарубіжні стандарти не для
наших реалій»
• …

18. А по факту…
Думка автора презентації:
«Навіть якщо не використовуєте стандарти у своїх проектах, ви
повинні їх знати, так як це частина ваших компетенцій»
стандарти просто не знають, а інколи і про їх існування

19. Основні ідеї стандартів

20. IEC-62264 - MOM
MOM (Manufacturing Operation Management)
• не тільки про основне виробництво (Production)
• 4-ри категорії операцій (але не обмежено ними):Production, Maintenance,
Quality, Inventory

21. Означення продукту
(L4->MOC->…):
Вказує як (роботи), з чого
(матеріали) на чому
(обладнання, ресурси)
виготовити продукт
Доступні ресурси
(…->MOC->L4):
Що є для виготовлення продукту (в
т.ч. обладнання)?
Виробничий план
(L4->MOC->…):
Коли і з якими ресурсами (в т.ч.
обладнання) планується
виробляти продукт
Фактичні показники
виробництва
(…->MOC->L4):
Як проходить/відбулося
виготовлення продукту?
Моделі L4<->L3
Виготовлення
• Однакові основні ідеї для всіх стандартів ISA-88/95/106
• ISA-88 – основи для періодичного виробництва (АСУТП + частково АСУВ)
• ISA-95 – на базі ідей ISA-88
• ISA-106 (в роботі) – ідеї ISA-88/95 …
Категорія Production: Треба зробити "стільки то" "такого то" продукту з
використанням "таких то" ресурсів.

22. Модель ресурсів в IEC-62264
Цифрова модель виробництва – все представлено як взаємопов'язані в систему
ресурси: устатковання (Equipment + Asset), матеріали (Materials), персонал
(Personnel), поєднання ресурсів (Process Segments)

23. технологія - послідовність та
технологічні параметри
приготування конкретного
типу продукту і конкретної
партії:
"нагріти до 50 °С" але не
"відкрити клапан пари TV1 на
100%"
керування устаткованням
(конкретним):
"відкрити клапан TV2" але
не "приготувати кефір"
RECIPE (рецепт) EQUIPMENT
(устатковання)
Моделі ресурсів в IEC-61512
Цифрова модель порційного виробництва (нижній рівень) :
• устатковання (Equipment)
• технологія (Process)

24. Обмін інформацією IEC-61512
Обмін даними між рівнями – на базі ресурсів

25. Устатковання (Equipment) IEC-62264/IEC-61512
L4
L3
L2
IEC-61512
IEC-62264

26. Equipment & Asset (для Maintenance)

27. Ресурси - Material

28. Ресурси - Process Segments

29. Модель діяльностей MOM

30. Модель діяльностей MOM

31. Приклад: Production capability
(Виробнича продуктивність)

32. Приклад: детальне планування

33. B2MML: IEC 62264 на XML

34. Інтегрування L2<->L3

35. Стани та режими
• характеризує устатковання в кінцеву кількість орієнтованих на процес позицій
• добре прослідковується
• ідеально для розрахунку KPI для устатковання
• ідеально для керування (переведення зі стану в стан)

36. Похідні специфікації: Pack ML
Про Pack ML Виступ на ТДА

37. …та ми інтегруємоз MESбудь-яке залізо
37
Варто розробляти АСКТПз передбаченням їхінтегрування!
Інтегрування АСУТП – MES, ТОіР…

38. Приклад: архітектура Equipment нижнього рівня
PAC Framework
До стандартних
Equipment можна
привести більшість
існуючих рішень
шляхом Mapping

39. Місце ISA 88/95 в INDUSTRIE 4.0 (RAMI)
11.10.2019 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 39
IEC 62264 - ISA95, IEC 61512 - ISA88
RAMI - Reference Architecture Model Industrie 4.0
Про Industrie 4.0
Ще про Industrie 4.0
Якщо попередніх двох посилань було мало

40. Але тільки якщо ви знаєте як їх застосовувати!
Це потребує ретельного
вивчення!
Традиційні підходи
працюють
Тим не менше, концепції
ISA88 є кращими
• Курс основи рецептурного керування
• Готується курс по IEC 62264

41. Питання?