SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 32
Downloaden Sie, um offline zu lesen
S88.01 Tutorial
Неофіційний переклад українською мовою
Оригінал посібника http://www.batchcontrol.com/s88/01_tutorial/index.shtml
Автори: Jim Parshall, Larry Lamb
Переклад: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net), доц. каф. ІАСУ, Національний
університет харчових технологій
Глосарій
Українська Англійська Визначення
керування
періодичними
процесами
batch control керування періодичними процесами
апарат unit представляє фундаментальну сутність обладнання, яке виробляє
партію або частину партії
набір пов'язаних модулів керування та/або технологічних
модулів(агрегатів) та іншого технологічного обладнання, в яких
можуть бути проведені один або більше основних процесів обробки *
вимоги до
обладнання рецепту
Equipment
Requirements
інформація про конкретне обладнання, необхідне для створення
партії або про частини партії
виробнича площадка Site компонент підприємства з періодичним виробництвом, що
визначається фізичним, географічним, або логічним виділенням
всередині підприємства *
дискретні процеси Discrete processes передбачають виробництво предметів
ділянка, дільниця Area елемент періодичної виробничої площадки, що визначається
фізичним, географічним, або логічним розміщенням в межах
площадки*
дозволи модулів
керування
Permissives запобігання пристрою виконувати дії, якщо немає дозволу або
виконуються умови обмеження
етап phase це найменший елемент процедурного керування, який може
виконати процес-орієнтована задача; виконують унікальні і зазвичай
незалежні, базові процес-орієнтовані функції, такі як завантаження
інгредієнта або перемішуання в танку
низько-рівневий процедурний елемент в процедурній керувальній
моделі*
етап обладнання equipment phase етап, який є частиною функції керування обладнання*
етап апарату unit phase етап обладнання, що виконуватися апаратом
загальний рецепт general recipe використовується на рівні компанії і є основою для рецептів нижчого
рівня; він визначає сировину, її кількість і необхідну обробку для
створення продукту
тип рецепту, який виражає вимоги до обробки незалежні від
обладнання та місця виробництва*
заголовок рецепту Header адміністративна інформація (ідентифікатор рецепту, ім’я автору,
номер версії, історія редакцій, дозволи) і короткий огляд процесу
керувальний рецепт control recipe використовується для створення єдиної конкретної партії;
починається як копія майстер рецепту і змін, необхідних для
створення конкретної партії
керування control діяльність, що примушує обладнання робити речі
кінцевий елемент
керування
Final Control
Element
фізичний елемент процесу або обладнання; приводи і датчики, такі як
клапани, насоси, безконтактні вимикачі і прилади
логіка виявлення
помилок та відмов
модуля керування
Error detection and
failure logic
забезпечує зворотній зв'язок по експлуатації пристрою
логіка зміни станів
модуля керування
State transition
logic
логіка модуля керування, що базується на станах
майстер рецепт master recipe призначений для області технологічного процесу і являється похідним
від загального або місцевого рецепту; майстер-рецепти залежать від
типів або класів обладнання; можуть вміщувати інформацію по
конкретному продукту необхідну для детального планування, такі як
вимоги до обладнання
місцевий рецепт site recipe є конкретним для виробничої площадки (заводу, фабрики); як
правило походить від загального рецепту для задоволення
конкретних умов або обмежень місця виробництва продукту;
забезпечує рівень деталізації, який необхідний для довготривалого
планування виробництва на конкретній ділянці
модуль module є частиною або групою обладнання з чітко визначеною функцією, яка
включає в себе вбудовані елементи керування для виконання
обладнанням своїх функцій
модуль керування Control Module зазвичай набір датчиків, виконавчих механізмів, інших модулів
керування і обладнання зв’язаного з ним, які з точки зору керування,
функціонують як єдине ціле
модульність modularization можливість сегментації процесу
неперервні процеси Continuous
processes
передбачає неперервний потік матеріалу через різні технологічне
обладнання
операція operation впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в єдиному
апараті; як правило включають набір матеріалу, обробку його через
деякий тип фізичних, хімічних або біологічних змін
процедурний елемент визначений незалежною оброблювальною
діяльністю, що складається з алгоритму, необхідного для ініціювання,
організації та керування етапами*
партія batch 1) матеріал, який виробляється в результаті одної стадії періодичного
процесу; 2) деяка сутність, що визначає виробництво матеріалу на
будь якій стадії процесу *
періодичний процес batch process процес, результатом якого є виробництво кінцевої кількості продукту
шляхом виконання над деякою кількістю вихідного матеріалу
(сировини) упорядкованої послідовності дій за обмежений період
часу з використанням однієї або більше одиниць обладнання
підприємство Enterprise організація, що координує роботу однієї або більше виробничих
площадок*
підсистема
керування партіями
batch engine
процедура Procedure є найвищим рівнем у ієрархії процедурного керування; визначає
загальну стратегію для створення партії; складається із
упорядкованого набору процедур апарату
процедура апарату unit procedure упорядкований набір операцій, що здійснюється до завершення в
єдиному апараті; являє собою неперервну послідовність дій в одному
і тільки одному апараті; тільки одна процедура апарату може бути
активною в одному апараті в один момент часу
стратегія виконання суміжних процесів в одному апараті; складається
з суміжних операцій і алгоритму, необхідних для ініціювання,
організації та керування цими операціями *
процедура рецепту Procedure визначає стратегію для проведення процесу; є кроками рецепту або
"інструкціями" що надається системі керування або оператору
Процедурна
керувальна модель
(майстер рецепту і
керувального
рецепту)
Procedural Control
Model
модель фокусується на описі процесу по відношенню до фізичного
обладнання
процедурне
керування
procedural control направляє на обладнання дії, які відбуваються в заданій
послідовності в порядку їх виконання в процес-орієнтованому
завданні
процесна модель
(загального і
місцевого рецепту)
Process Model модель, зосереджена на описі функціональності процесу замість
опису обладнання
режими модулів
керування
Modes три загальні режими: автоматичне керування, ручний режим,
імітаційний режим,
ресурс з
ексклюзивним
використанням
exclusive-use
resource
загальний ресурс, що може використовувати тільки один користувач
в усі моменти часу*
ресурс з загальним
користуванням
shared-use
resource
загальний ресурс, який може бути використаний більше ніж одним
користувачем в один момент часу *
рецепт recipe необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі
вимоги для конкретного продукту
система керування
партіями
batch management
system
спеціалізоване ПЗ для керування рецептами та партіями
технологічна комірка process cell вміщує в собі обладнання, яке необхідне для створення партій
логічно згруповане обладнання, що включає обладнання, необхідне
для виробництва одного або кількох партій; визначає проміжок
логічного керування одного комплекту технологічного обладнання в
межах дільниці*
технологічна лінія train ланцюжок зв’язаного обладнання, що використовується для
створення партії
технологічний
модуль
Equipment Module функціональна група обладнання, яка може виконувати кінцеве число
конкретних незначних дій по обробці
фізична модель Physical Model 7-рівнева модель обладнання на підприємстві
формула рецепту Formula описує входи процесу рецепту (наприклад інгредієнти, кількість),
параметри процесу (наприклад температуру процесу, швидкість
передачі інгредієнту, швидкість змішування) і виходи (продукт і його
кількість, що отримується з однієї партії)
шлях path обладнання, що використовується для кожної лінії при приготуванні
конкретної партії
* - визначення взяте з ISA S88.01
1. Вступ
Ласкаво просимо!
Після випуску першої частини стандарту S88, біля десяти років тому (1995 рік, примітка
перекладача), багато вже було сказано про нього. Статті, документи, презентації, навіть
декілька книжок розказують про його історію і заслуги.
Але ми практично не бачили он-лайн матеріалу, який дійсно пояснює основи цього
стандарту. Тому ми задумали спробувати наші сили в створенні посібника по першій частині
стандарту.
Що ви дізнаєтесь з цього посібника?
Цей посібник буде охоплювати багато аспектів S88.01, але не буде сильно заглиблюватися
в пояснення чи приклади. Для деталей, які вас можуть зацікавити є наш надрукований посібник
Як працює цей посібник?
Оскільки S88.01 складається з декількох тісно пов’язаних логічних частин, немає одного
найкращого шляху пояснити стандарт від одного кінця до іншого. Тому ми вибрали шлях
пояснення, який на нашу думку найбільш підходить для даного онлайн-посібника.
Для кого цей посібник?
Цей посібник призначений для людей, які хочуть дізнатися про основи стандарту S88.
Якщо Ви трохи знайомі з S88, можливо посібник пояснить деякі речі дещо по-іншому, ніж так, як
Ви читали раніше. Це може допомогти прояснити деяку плутанину, або дати Вам деякі ідеї про
те, як краще пояснити стандарт іншим.
Далі
Ми почнемо з короткого огляду передумов (і історії) появи стандарту. Поїхали!
2. Передумови та історія
Виробничі операції можуть бути класифіковані як правило як
дискретні, неперервні або періодичні
Дискретні процеси (Discrete processes) передбачають виробництво предметів. Деталь
або певна кількість деталей в групі рухаються з однієї робочої станції до іншої, отримують певну
цінність в кожному місці відповідно до виконаної роботи. У дискретному процесі кожен
предмет або його деталь зберігає свою унікальну ідентифікацію. Чудовим прикладом
дискретного виробничого процесу є виробництво автомобілів.
Неперервні процеси (Continuous processes) передбачають неперервний потік матеріалу
через різне технологічне обладнання. Як тільки неперервний процес переходить в усталений
режим, його ціллю є виробництво продукту заданої якості незалежно від тривалості виконання
операції. Типовим прикладом неперервного процесу є виробництво бензину.
У відповідності зі стандартом S88, періодичний процес(batch process) визначається як
процес, результатом якого є виробництво кінцевої кількості продукту шляхом виконання
над деякою кількістю вихідного матеріалу (сировини) упорядкованої послідовності дій за
обмежений період часу, з використанням однієї або більше одиниць обладнання
Замість неперервного потоку, що може йти дні або тижні, періодичні процеси включають
обмежену кількість матеріалу під назвою (Ви готові до цього?) партія (batch).
По характеру процесу, періодичне виробництво не є неперервним. Тобто Ви берете деяку
кількість сировини, щось робите з нею, відправляєте її далі по шляху, і знову берете деяку
кількість нової сировини.
Періодичне виробництво також не є дискретним. Немає предметів, які ви можете легко
відокремити і ідентифікувати. Звичайно, Ви можете розмістити частину партії в деяких
конкретних контейнерах, наприклад, розлити соєвий соус по пляшкам. Але це не робить
процес дискретним. Скажімо, Ви об’єднаєте цілу купу унікально проштампованих ковпачків в
коробці і перемішаєте їх, після цього, звісно, Ви зможете визначити кожну з них окремо. Ви
можете також окремо промаркувати пляшки соєвого соусу, але соус всередині пляшки все ще є
частиною тієї ж самої партії, і не відрізняється від однієї пляшки до іншої. Характерною
особливістю такого продукту, як соєвий соус є партія або лот, з якої він був розлитий по
пляшкам. Ось чому Ви будете бачити надрукованим на пляшці або ковпачку якийсь
ідентифікатор партії або лота.
Чому стандарт для керування періодичним процесом?
Вироблення продукту по чітким правилам завжди являється головним пріоритетом. Після
того, як процес повторюється, Ви можете працювати над питаннями зменшення собівартості
або/та відходів. У періодичному виробництві особливо складно постійно забезпечувати
правильне виконання процесу. На відміну від неперервних процесів, які можуть виконуватися
довгий час, тут часто створюються абсолютно нові типи партій. І на відміну від дискретних і
неперервних процесів, не завжди можна визначити під час вироблення партії, чи робиться вона
правильно. Можливо, перед перевіркою Вам прийдеться дочекатися повного завершення
виробництва партії. Якщо партія буде поганою, це можна буде виправити, а можливо
прийдеться її утилізувати. Ідея в тому, щоб зробити партію правильно в перший же раз.
Таким чином, керування періодичними процесами (або як ми, інженери з автоматизації,
називаємо його "беч керування" (batch control)) є дуже важливим аспектом для цього типу
виробництва. Роками, компанії зіштовхувалися з 4-ма проблемами в керуванні періодичними
процесами:
1. Не було універсальної моделі для керування
2. Користувачі витрачали багато часу на розуміння вимог до процесу приготування
конкретної партії
3. Інженерам тяжко було знайти способи інтеграції рішень від різних постачальників
4. Інженери і користувачі витрачали багато часу на конфігурування рішення по керуванню
Усі ці проблеми привели до подорожчання систем керування періодичними процесами,
які нерідко не відповідали усім потребам користувачів, а їх супроводження було
проблематичним. Тому в 1988 році, ISA сформувала комітет S88 (немає зв’язку між роком і
номером комітету) для роботи над керуванням періодичними процесами
Далі
І так, тепер ви знаєте, як все це почалося. Давайте рухатись вперед, виясняти, що в
дійсності представляє собою S88.
3. Так що в дійсності таке S88?
Нижче наведене визначення з 2-х речень яке Ви можете дати своїм колегам або
керівництву:
S88 визначає основу ієрархічного керування рецептами і сегментації процесу, яка розділяє
продукти від того процесу, що роблять їх. Стандарт дозволяє повторне і гнучке використання
обладнання, і забезпечує структуру для координації і інтеграції рецептурно-пов’язаної
інформації через області ERP, MES та систем керування технологічним процесом.
S88 – це стандарт не тільки для розробників програмного забезпечення, обладнання чи
процедур, - це спосіб мислення, філософія розробки. Розуміння S88 допомагає краще
розробити процеси та виробити продукти. Використовуючи знання та досвід, що містяться в
стандарті можна краще визначити потреби клієнта, спростити створення рецепту, і зменшити
час що потребується для досягнення повного рівня виробництва на новій системі або нової
продукції. Слідуючи концепції, поясненій в S88, можна покращити надійність операцій та
зменшити вартість життєвого циклу систем автоматизованого керування періодичними
процесами, включаючи зниження початкової вартості автоматизації операцій.
Не дивлячись на те, що написано в самому S88.01, який був виданий в 1995 році, після
цього було пророблено багато роботи по уточненню і розвитку стандарту, так що це був тільки
початок. Деякі люди в промисловості виділили декілька основних правил або принципів
призначення стандарту (або принаймні цілей комітету, що написав його). Так що перш ніж ми
будемо заглиблюватися в даному посібнику в деякі деталі, ми подумали, що було би корисно
навести ці принципи.
На сьогоднішній день кількість частин стандарту не обмежений 3-ма
(http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=258&t=1110) а перша частина має редакцію 2010 року
(https://www.isa.org/store/ansi/isa-880001-2010-batch-control-part-1-models-and-
terminology/116311) (примітка перекладача)
Принцип 1: Концепція керування має конкретний зміст
Визначимо керування (control) як діяльність, що примушує обладнання робити речі.
Керування мусить відбутися, і це не має значення яким чином:
- керування може бути повністю ручним (проводиться оператором)
- керування може бути повністю автоматичним (проводиться комп’ютером)
- керування може бути комбінованим (десь між повністю автоматичним та ручним)
Рис.1.Концепція керування.
Іншими совами, треба мати на увазі, що S88 був розроблений з урахуванням всіх рівнів
автоматизації. Тобто стандарт може застосовуватися для повністю автоматичної системи або
повністю ручної системи …, або якої-небудь змішаної.
Принцип 2: Відокремлення рецептів від функцій керування
обладнанням
Значним технічним потенціалом стандарту є здатність S88 у відокремленні рецептів від
функцій керування обладнанням. Рецепт визначає процес для виготовлення продукту (або для
невиробничого застосування - це послідовність дій). Керування, як ми вже коротко визначили
вище, визначає поведінку обладнання. Це дві зовсім різні діяльності і концепції, і не треба
думати про них як про єдине ціле.
Рис.2. Відокремлення рецептів від функцій керування обладнанням
У традиційних системах керування, доволі просто зробити програмне забезпечення (ПЗ)
для визначення продукту і для роботи обладнання в одному і тому самому пристрої, наприклад
ПЛК або DCS. Проблема виникає, коли обидві частини ПЗ в тому ж самому пристрої, тобто два
різні набори кодів стають нерозрізненими а в деяких випадках і нероздільними. Це робить
керування рецептами і керування обладнанням важким, і навіть неможливим для
супроводження. Для кожного нового продукту, добавлення чи зміна інгредієнтів або
покращення технологічного процесу може потребувати сильно багато людино-годин для
модифікації програмного забезпечення.
Коли рецепти знаходяться окремо від функцій керування обладнанням, виробничий
процес є більш гнучким і може представляти більш привабливі сценарії: інженери можуть
спроектувати та розробити функції керування обладнанням що базуються на вимогах до повних
можливостей і продуктивності обладнання, а не вимог до продукту або продуктів. Аналогічним
чином, особа що керує рецептами – вчений, спеціаліст по продуктам, або технолог – може
створювати його і безпосередньо вносити в нього зміни. Якщо потрібен новий продукт або
рецепт продукту потребує змін, чому технолог повинен іти до інженера-автоматника для
внесення змін в програму, якщо не потребується використання нового обладнання?
Принцип 3. Все розбивається на частини
Один з ключових аспектів S88 є можливість сегментації процесу. Ми можемо також
називати це модульністю процесу. Рецепти і процеси складаються з менших частин. Перший
рівень рецептів називається Процедурами Апарату (Unit Procedures). Процес (або обладнання)
складається з модулів (блоків, Modules), де перший рівень називають Апаратами (Units)
Саме ця модульність і дозволяє гнучко і повторно використовувати компоненти рецептів і
функцій керування обладнанням (часто реалізовується через системи керування і програмне
забезпечення).
Рис.3. Все розбивається на частини
Далі
Те, що Вам так просто пояснили на трьох ключових принципах про S88, також стосується і
на глибині 20000 футів. Тепер давайте занурюватися глибше.
Щоб правильно розробити успішну систему керування періодичним процесом, необхідно
визначити три важливих елементи:
- як розробити продукт (рецепти)
- які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання)
- як запустити це обладнання (керуючі дії)
Далі ми дізнаємося про перший: рецепти.
4. Рецепти
Періодичні процеси потребують виконання дій обладнання у визначеній послідовності. У
тій чи іншій мірі визначення конкретної послідовності і є основною функцією рецепту.
Згідно S88.01, рецепт (recipe) визначається як:
необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі вимоги для конкретного
продукту
Іншими словами рецепт говорить нам, яким чином для створення продукту з
використанням обладнання необхідно змішувати інгредієнти (сировину).
Перш ніж створити смачні речі, такі як маринади чи десерти ми усі використовували
рецепти. Звичайно ж не всі продукти, виготовлені на базі рецептів, є їстівні. Останнього разу
коли ми перевіряли, шампунь була не дуже смачною. Або вживання його не дуже поживне. З
іншої токи зору, якщо Ви мали проекти подібні до наших, то мали рецепти навіть для катастроф.
Типи рецептів
Різні частини компанії можуть потребувати різний тип інформації про продукт або про
процес його виробництва. Розглянемо наступний сценарій.
- науково-дослідницька група очевидно причетна до властивостей продукту і необхідної
загальної процедури обробки для його створення, але не може піклуватися про те, яке
обладнання для цього використовується
- корпоративна інженерна група, що працює над створенням процесу для виробництва
продукції, може більше фокусуватися на типі необхідного обладнання, але не на
конкретному обладнанні, що використовується для партії на конкретному заводі
- заводська виробнича команда дуже зацікавлена в тому, яке конкретно обладнання
доступне в конкретний час для створення партії
Для кожної з трьох груп, наведених вище, необхідні різні типи і кількість інформації.
Використовувати тільки один рецепт для збереження необхідної інформації для всіх трьох груп
буде складно і громіздко. Тому S88 визначає чотири типи рецептів, фокусуючись на різних
рівнях конкретної інформації. Рисунок 4 показує ці чотири типи рецепти.
Рис.4. Рецептна Модель
Чому так дивно виглядають лінії в Рецептній Моделі?
Рецептна модель використовує метод опису, відомий як діаграма сутність зв'язок. Це був
загальний інструмент в традиційному IT проектуванні та моделюванні. Ви можете більше
почитати про ці E-R діаграми тут
Загальний рецепт (general recipe) використовується на рівні компанії і є основою для
рецептів нижчого рівня. Він визначає сировину, її кількість і необхідну обробку для створення
продукту. Однак загальний рецепт, як правило, створюється без знань про конкретну
виробничу площадку (завод), або обладнання, що буде виробляти продукт; передбачається
довести вимоги до технологічного процесу в декілька місць виробництва. Цей тип рецепту
створюють люди зі знаннями характеристик продукту і вимог до процесу – таких як група по
питанням розробки.
Як передбачає сама назва, місцевий рецепт (site recipe) стосується виробничої площадки
(заводу, фабрики). Як правило, він походить від загального рецепту для задоволення
конкретних умов або обмежень місця виробництва продукту. Місцевий рецепт забезпечує
рівень деталізації, який необхідний для довготривалого планування виробництва на конкретній
ділянці. Місцеві рецепти можуть відрізнятися мовами, якими вони написані, або специфікацій
для місцевої сировини. Хоч вони можуть бути ще не визначені для конкретного набору
обладнання, місцеві рецепти можуть мати конкретизовані можливості та обмеження для
переробки та збереження.
Майстер рецепт (master recipe) призначений для області технологічного процесу і
являється похідним від загального або місцевого рецепту. Майстер-рецепти залежать від типів
або класів обладнання, наприклад емальований реактор або змішувач. Ці рецепти можуть
вміщувати інформацію для конкретного продукту необхідного для детального планування, такі
як вимоги до обладнання. Але на відміну від загального і місцевого рецепту, згідно S88
наявність майстер-рецепту є обов’язковим для реалізації керувального рецепту. Майстер
рецепт являється шаблоном для рецептів, що використовуються для створення окремих партій.
Без цього шаблону не можуть бути створені конкретні рецепти партій, і тому партії не можуть
бути вироблені.
Керувальний рецепт (control recipe) використовується для створення єдиної конкретної
партії. Він починається як копія майстер рецепту і змін, необхідних для створення конкретної
партії. Зміни можуть проводитися для об’єму партії, характеристик сировини по місцю
(наприклад потенціал) або фактичного обладнання, що використовується. Хоч декілька
(десятки, сотні, тисячі) партій можуть використовувати один майстер-рецепт, кожна партія має
єдиний керувальний рецепт унікальний для цієї партії і тільки для неї. Два керувальні рецепти
можуть бути ідентичними в інгредієнтах і їх кількості, у використаному обладнанні, але вони,
тим не менше, індивідуально визначені. Унікальні керувальні рецепти для кожної партії
дозволяють відслідкувати продукт або проводити генеалогію.
Наприклад, компанія по виробництву морозива може мати майстер рецепти, що
враховують потенціал жиру і нежирних твердих речовин які є у вершках та молоці. Однак
оскільки деякі молочні компанії не замовляють молочних продуктів, кожний танк збереження
молочної сировини скоріш за все буде мати різні значення потенціалу. Це значить, що кількість
сировини в керувальному рецепті буде відрізнятися від кількості в майстер рецепті, якщо
сировина в молочних танках має інший потенціал ніж вказана в майстер рецепті (як це нерідко
буває). Крім того, майстер рецепта не турбує з якого танку (молока чи вершків) йде сировина.
Однак, з причин відслідковування продукту і мінливості процесу, номера танків сирого молока
які використовуються мають бути записані. Це відображається в керувальному рецепті.
Компанії також записують іншу важливу інформацію, наприклад, я кому танку проводиться
збереження суміші для партії і бажана швидкість мішалки в танці.
Рис.5 показує в розібраному вигляді рецепт, керований компанією з двома виробничими
ділянками. Зверніть увагу, що завод 2 має тільки одну технологічну комірку (Cell). У цьому
випадку формальна потреба для місцевого рецепту може не знадобитися, але може
підтримуватися для забезпечення узгодженості з іншою виробничою площадкою.
Рис.5.Вибух рецепту
Тепер реальність така, що сьогодні на ринку є багато S88-сумісних рішень керування
періодичними процесами починають керувати рецептами на рівні майстер-рецептів. Інженери і
вчені можуть визначити майстер рецепти. Коли партії заплановані на виробництво, підсистема
керування партіями (batch engine) S88 створює в пам’яті керувальний рецепт і завантажує
інформацію про партію в DCS або один чи декілька ПЛК. Далі підсистема керування партіями
створює запис партії для кожного керувального рецепту, зберігає штамп часу і визначені
користувачем дані про партію яка була створена. По закінченню партії, керувальний рецепт
більше не існує, але дані зібрані з рецепту і партії залишаються в базі даних.
Інформація в Рецепті.
За отців-засновників (і матерів) стандарту S88.01 рецепт вміщує 5 категорій інформації:
1. Заголовок (Header) – адміністративна інформація (ідентифікатор рецепту, ім’я автору,
номер версії, історія редакцій, дозволи) і короткий огляд процесу.
2.Вимоги до обладнання (Equipment Requirements) – інформація про конкретне
обладнання, необхідне для створення партії або про частини партії
3.Процедура (Procedure) – визначає стратегію для проведення процесу. Тобто процедура
в дійсності є кроками рецепту або "інструкціями" що надається системі керування або
оператору.
4.Формула (Formula) – описує входи процесу рецепту (наприклад інгредієнти, кількість),
параметри процесу (наприклад температуру процесу, швидкість передачі інгредієнту, швидкість
змішування) і виходи (продукт і його кількість, що отримується з однієї партії). Формули можуть
використовуватися для відмінності між різними продуктами або різними "сортами" продукту в
тій же процедурі.
5. Інша інформація – все, що не вписується в інших категоріях (це може бути різні
операторські інструкції, коментарі щодо безпеки)
У наступних секціях цього розділу буде пояснені процедури рецептів, так як вони
являються найбільш складними із п’яти категорій, наведених вище.
Процедура Рецепту
У процедурі пояснюється, як інгредієнти (сировина) повинні бути об’єднані, вступити в
реакцію або іншим чином оброблені для створення партії. S88.01 визначає дві моделі для
представлення процедур рецептів
1. Процесна модель (Process Model) для загального та місцевого рецепту. Ця модель
зосереджена на описі функціональності процесу замість опису обладнання.
2. Процедурна керувальна модель (Procedural Control Model) для майстер рецепту та
керувального рецепту. Ця модель фокусується на описі процесу по відношенню до фізичного
обладнання.
Як ми вже говорили вище, область дії сьогоднішніх S88-підсистем керування рецептами
починається з рівня майстер-рецептів. І так, для збереження короткості (але солодкості) цього
посібнику, ми збираємося пропустити Процесну Модель і перейти прямо до процедурної
керувальної моделі.
Рисунок 6 показує Процедурну керувальну модель
Рис.6. Процедурна керувальна модель
Процедура (procedure) є найвищим рівнем у ієрархії процедурного керування. Вона
визначає загальну стратегію для створення партії. Вона складається із упорядкованого набору
апаратних процедур.
Що таке апарат (unit)?
Апарат (unit) є терміном S88, що представляє фундаментальну сутність обладнання, яке
виробляє партію або частину партії. Хоч апарат часто зосереджений навколо основних частин
обладнання, таких як змішувальний танк або реактор, декілька невеликих частин обладнання
можуть теж сумісно складати апарат. Наступний розділ посібника пояснює більше про апарати.
Процедура апарату (unit procedure) – це упорядкований набір операцій (operation), що
здійснюється в єдиному апараті до їх повного завершення. Тобто процедура апарату являє
собою неперервну послідовність дій в одному і тільки одному апараті. Тільки одна процедура
апарату може бути активною в одному апараті в один момент часу. Декілька процедур апарату
можуть виконуватися одночасно як частини тієї самої процедури (верхнього рівня) до тих пір,
поки вони виконуютья в різних апаратах.
Операція (operation) – це впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в
єдиному апараті. Операції як правило включають набір матеріалу, обробку його через деякий
тип фізичних, хімічних або біологічних змін. Подібно процедурі апарату, стандарт передбачає,
що тільки одна операція є активною в конкретному апараті в один і той же час.
Етап (phase) – це найменший елемент процедурного керування, який може виконати
процес-орієнтована задача. Етапи виконують унікальні і зазвичай незалежні, базові процес-
орієнтовані функції, такі як завантаження інгредієнта або перемішування в танку. Простіше
кажучи, етапи є робочими конячками рецептів. Всі інші елементи (процедури, процедури
апаратів і операції) - це прості групи, що організовують і направляють на виконання етапи.
Приклад рецепту
На рисунку 7 показана процедура рецепту для приготування морозива. Існує чотири
апаратні процедури, зв’язані з цією процедурою: зробити суміш (Make Mix), ароматизувати
суміш (Flavor Mix), заповнити пінту (Fill Pints) і упакувати (Package).
Рис.7. Процедура рецепту для приготування морозива
На Рисунку 8 видно середину процедури апарату "зробити суміш" (Make Mix), де показано
дві операції, асоційовані зі створенням суміші: "змішати інгредієнти" (Blend Ingredients) і
"пастеризувати" (Pasteurize).
Рис.8. Середину процедури "зробити суміш" апарату
Зверніть увагу, що дві операції йдуть послідовно. Це слідує правилу, що не дозволяє більш
ніж одній операції виконуватися одночасно в одному апараті в один і той же час.
Рисунок 9 показує нам середину операції "Змішати інгредієнти" (Blend Ingredients), який
складається з 8-ми етапів, асоційованих зі змішуванням інгредієнтів:
Рис.9. Операція "змішати інгредієнти"
Як бачите, немає правила запуску тільки одного етапу в одному апараті. Дійсно, дуже
часто декілька етапів можуть виконуватися одночасно.
Далі
Добре, досить про рецепти (принаймні поки що). Пам'ятаєте три важливих елементи для
визначення системи керування періодичними процесами:
- як розробити продукт (рецепти)
- які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання)
- як запустити це обладнання (керуючі дії)
Тепер прийшов час дізнатися про другий елемент: обладнання.
5. Обладнання
У останньому розділі ми побачили, що рецепти сегментуються і організовуються в
процедурну керувальну модель. Подібно до цього сегментуються (або модуляризуються) і
обладнання, але використовуючи інший інструмент S88, відомий як Фізична Модель (Physical
Model). Модель складається з семи рівнів (див. рис. 10). Як і в процедурній керувальній моделі
для опису фізичної моделі в S88 теж використовується діаграма сутність-відношення.
Рис.10. Фізична Модель
Давайте розглянемо рівні фізичної моделі, починаючи з верхнього.
Підприємство (Enterprise) в дійсності є причудливою назвою для "компанії". У дуже
великих компаніях, підприємство могло б поділитися на відділи або бізнес-підрозділи. S88
заявляє, що діяльність і рішення корпорації, відділу або бізнес-підрозділу виконуються на рівні
підприємства. Це включає в себе рішення як, де і коли вироби будуть зроблені.
Аналогічним чином, виробнича площадка (Site) – це інша назва для заводу. Ймовірно,
найбільш поширеним методом для визначення виробничих площадок базуються на
географічному розташуванні, однак це не значить що дві виробничі площадки не можуть бути
фізично суміжними. Різні виробничі площадки можуть створювати різні продукти, але це не
обов’язково. Аналогічно різні виробничі площадки можуть мати різні виробничі процеси, але
вони можуть бути однаковими.
Ділянки (дільниці, Areas) – є секціями виробничих площадок. Подібно до виробничих
площадок, ділянки можуть бути організовані різними способами, включаючи фізичне
розташування або за бізнес функціями. Згідно S88, не кожна секція заводу повинна бути
ділянкою, особливо якщо вона не має нічого спільного з керуванням періодичним процесом.
У той час, як S88 визначає усі 7 рівнів і вважає кожен з них важливим, реально
приділяється значення тільки нижнім 4-рьом рівням. Ці 4-ри рівні показані на рис.10 трохи
темнішим кольором. Причина цієї важливості в тому, що партії як правило створюють і
містяться в середині рівня з назвою "технологічна комірка" (process cell), яка складається з
компонентів нижніх трьох рівнів.
Технологічна комірка (process cell) вміщує в собі обладнання, яке необхідне для
створення партій. Інколи для опису обладнання, що використовується для створення партії,
використовують термін технологічна лінія (train). Технологічні комірки можуть мати більше ніж
одну лінію, тому обладнання, що використовується для кожної окремо називають шляхом
(path).
Іншими словами технологічна комірка як правило являє собою межі обладнання,
необхідного для створення партії. Хоч це не заборонено, шляхи (path) як правило не
пересікають меж технологічної комірки. Технологічна комірка може обробляти більше однієї
партії в один момент часу (поки доступне обладнання).
Такий важливий Апарат
Діяльність періодичного процесу сфокусована на сутності, що називається Апарат (unit).
Іншими словами, періодичні процеси проходять в апаратах. У апаратах змішуються інгредієнти,
виконуються реакції або інші діяльності, що приводить до добавлення нових властивостей
продукту або напівпродукту. Апарати зазвичай є посудинами такими як танк для змішування
або реактор, але не звужують це поняття до них.
Хороший спосіб виділення апарату є визначення того, чи повинна ця частина обладнання у
своїй діяльності виконувати рецепт. Якщо так, то це апарат. Якщо ні - то це використовується
апаратом. У наведеній нижче таблиці показано декілька прикладів того, що ми вважаємо
апаратами, а що ні:
Приклад Є апаратом Не є апаратом
Mixing Tank (бак для змішування) √
Reactor (реактор) √
Pump (насос) √
Ingredient Storage Tank (ємність збереження інгредієнтів) √
Washing Machine (миюча машина) √
Refrigerator (холодильник) √
Dishwasher (посудомийна машина) √
Насоси не є апаратами самі по собі, вони просто качають продукти, і зазвичай немає
потреби в цілому рецепті для роботи насосу. Як ми вже обговорювали вище, насос може бути
включений як частина апарату.
Ми не вважаємо, що ємності для збереження відносяться до апаратів. Адже апарати
виконують дії основної обробки, а ємність збереження не робить цього.
Миючі та посудомийні машини є апаратами, так як вони більш менш працюють за
рецептом.
Ми не думаємо, що холодильники є апаратами. Хоч деякі продукти харчування, як пудинг,
можуть використовувати холодильники для реакції, холодильник на самому ділі не більше ніж
місце збереження.
Нарешті, ось декілька припущень від S88, щодо виділення апарату:
- Апарат часто вміщує або оперує з матеріалом для всієї партії. Тобто апарат утримує всю
партію одночасно. Хоч часто це далеко не так.
- Апарат може вміщувати або оперувати тільки однією порцією партії. Для партії є
нормальним поділ на дві або більше частин, які можуть оброблюватися паралельно в
декількох апаратах або послідовно проходити через один і той самий апарат.
- Апарат не працює з більш ніж однією партією одночасно. З точки зору обліку в цьому є
сенс. Буде важко відслідкувати партію, якщо ви об’єднаєте дві чи більше партій в одному
апараті.
Далі
Окрім основного обладнання апарату (наприклад ємність), апарат складається з набору
обладнання останніх двох підлеглих рівнів фізичної моделі: технологічних модулів (агрегатів) та
модулів керування. Ці два останні рівні такі важливі для застосування S88, що потребують свого
окремого навчального розділу. Це ми і будемо обговорювати далі.
6. Модулі
У останньому розділі ми ознайомилися з фізичною моделлю і обговорили верхні 5-ть
рівнів (Enterprise – підприємство, Site – виробнича площадка, Area - ділянка, Process Cell -
технологічна комірка, Unit - апарат). Цей розділ присвячений останнім двом рівням -
технологічним модулям та модулям керування, а також обговоренню того як ці модулі
об’єднуються для створення функціонального обладнання.
У дійсності існує ще один рівень, що знаходиться "нижче" рівня модуля керування (див.
рис.11). На цьому рівні знаходяться кінцеві елементи керування (Final Control Element) – це
фізичні елементи процесу або обладнання такі як приводи і датчики, зокрема клапани, насоси,
безконтактні вимикачі і прилади.
Рис.11. Фізична модель з кінцевим елементом керування
Модуль (module) – є частиною або групою обладнання з чітко визначеною функцією, яка
включає в себе вбудовані елементи керування для виконання обладнанням своїх функцій.
Модулі керування
Модуль керування (Control Module) – є самим базовим елементом фізичної моделі.
стандарт дає наступні визначення модулю керування:
зазвичай набір датчиків, виконавчих механізмів, інших модулів керування і обладнання
зв’язаного з ним, які з точки зору керування, функціонують як єдине ціле.
Кожний модуль керування забезпечує пряме "підключення" процесу через виконавчі
механізми та датчики. Модулі керування зазвичай:
- отримують команди (наприклад відкрити, закрити, запустити, зупинити або крутити
насос з частотою 40 галонів/хв): command
- переводять обладнання в стан (такі як відкривання, закривання, виконання, зупинка або
набір швидкості)
- можуть надавати інформацію (наприклад, плинний стан або умова тривоги): status
Модуль може бути як простим так і складним за необхідністю. Нижче приведені приклади
модулів:
- клапан
- група клапанів розміщених на колекторі
- насос
- насос зі змінною швидкістю та витратоміром, який забезпечує необхідну витрату
Нижче наведені приклади, які послідовно надбудовуються над попередніми, показуючи
як прості модулі можуть об’єднуватися в більш складні. Це не суперечить стандарту, з рис.11
видно як модулі керування та технологічні модулі посилаються (можуть містити, may contain)
самі на себе.
Припустимо, ви хочете регулювати витрату рідини. Для цього використовується насос, що
приводиться в рух двигуном зі змінною швидкістю, а також витратомір. ПІД-регулятор регулює
швидкість обертів насосу по відхиленню від заданої витрати. Процедурна частина системи
керування (тобто логіка послідовності верхнього рівня) хоче тільки забезпечити необхідну
витрату, тому вважає, що комбінація з насосу, витратоміра і ПІД-регулятору – є єдиним
модулем керування. На рис.12 показано, що ми маємо на увазі.
Рис.12. Модуль керування насосом зі змінною швидкістю
Зверніть увагу, що, не дивлячись на те, що модуль керування існує в фізичній моделі, не
всі елементи повинні бути фізичними. У нашому прикладі ПІД-регулятор може бути інструкцією
ПЛК або об’єктом DCS а не автономним пристроєм, який фізично зв’язує витратомір з насосом.
У якості другого прикладу модуля керування розглянемо групу клапанів, розміщених в
колекторі для вибору матеріалу що передається. Процедурна частина системи керування
тільки хоче вибрати матеріал для передачі і розглядає декілька клапанів як один модуль
керування. На рис.13 показано, що саме ми маємо на увазі.
Рис.13.Модуль керування клапанами колектору
Це не рідкість, що модулі керування у свою чергу вбудовані в інші модулі керування.
Наприклад, якщо кожний клапан на рис.13 буде мати свій власний модуль керування, тоді
модуль керування вибору матеріалу (Material Selection Control Module) буде інкапсулювати 4
модулі керування клапанами.
У найпростішій формі модулі керування можуть представляти собою виконавчі пристрої ,
але вони можуть мати набагато більше функцій. Модулі керування повинні забезпечувати
надійний метод керування пристроєм, включаючи наступні функції
- Режими (Modes) – три загальні режими повинні бути доступними:
o автоматичне керування, де станом пристрою керує певна логічна послідовність;
o ручний режим, де станом пристрою керує оператор
o імітаційний режим, дозволяючи оператору або інженеру тестувати програмне
забезпечення без дійсної зміни стану обладнання
- Дозволи (Permissives) – це запобігання пристрою виконувати дії, якщо немає дозволу
або виконуються умови обмеження. Наприклад, випускний клапан не вдасться
відкрити, якщо колектор миється.
- Логіка зміни станів (State transition logic) – модуль керування базується на станах, який
не просто керується примітивною послідовністю типу (вкл./відкл., відкрити/закрити).
Наприклад, може бути декілька клапанів, що необхідно відкрити або закрити для
створення шляху для потоку.
- Логіка виявлення помилок та відмов (тривоги) (Error detection and failure logic (alarms))
– забезпечує зворотній зв'язок по експлуатації пристрою. Наприклад, може бути
встановлена тривога на умову, що клапан відкритий, але при цьому не спрацював датчик
відкритого положення.
З точки зору керування модулями є два особливо важливі питання:
1. Прилади є "глобальними" (можуть обслуговувати більше ніж один модуль) –
Наприклад, один і той самий витратомір може використовуватися модулем
керування завантаження води в танк, або іншим модулем керування, таким як
завантаження вершків.
2. Пристрій керується одним (і тільки одним) модулем керування – Тут може бути
декілька логічних подій які примушують модулі керування впливати на
обладнання. Наприклад , насос може бути запущений логікою виробництва або
мийки.
Технологічний модуль
S88 визначає технологічний модуль (Equipment Module) як:
- функціональна група обладнання, яка може виконувати кінцеве число конкретних незначних
дій по обробці
Іншими словами, технологічні модулі – це згруповані фізичні пристрої для виконання
однієї або декількох конкретних функцій. Цей тип модуля може складатися з модулів керування
або інших технологічних модулів.
На відміну від модулів керування, які переводять обладнання в певний стан, технологічні
модулі завжди мають певне процедурне керування. Тобто, технологічний модуль має доволі
складний набір логічних функцій, який реалізовує послідовності. На рис.14 показаний
технологічний модуль, який вибирає матеріал з колектору і перекачує певну його кількість.
Зверніть увагу, що модулі керування вбудовані в технологічний модуль.
На рис.14 один клапан виглядає так, наче висить у повітрі сам по собі. Технологічний
модуль завантаження матеріалу (Material Charging Equipment Module) може керувати ним і
безпосередньо. Але кращим рішенням буде, якщо він буде керуватися спеціальним модулем
керування 2-позиційним клапаном. У цьому випадку технологічний модуль вже буде віддавати
команди цьому модулю керування а не самому клапану.
Рис.14.Технологічний модуль завантаження матеріалу.
Технологічні модулі, як правило, є робочими конячками автоматичного керування
процесом. Вони зазвичай виконують одне (і тільки одне) завдання процесу, яке не залежить від
продукту. Однак вони достатньо складні, щоб операторам виконувати ті самі функції вручну,
оскільки необхідно виконувати типовий порядок дій (standard operating procedure (SOP))
Технологічні модулі можуть працювати автономно, але найбільш часто вони пов’язані з
забезпеченням процесу функціонування для конкретних апаратів. Якщо модуль асоційований з
апаратом, він може постійно бути приєднаний до нього або приєднуватися на певний час. Якщо
технологічний модуль може бути приєднаний тільки до одного апарату в один момент часу, він
називається ресурсом з ексклюзивним використанням (exclusive-use resource). Якщо він може
використовуватися декількома апаратами одночасно, він називається ресурсом з загальним
користуванням (shared-use resource).
Наприклад, завод може мати контур рециркуляції (технологічний модуль "рециркуляція"),
який являється загальним для двох резервуарів приготування партій. Контур може бути
активним поки рецепт виконується, або запущений оператором "вручну" як незалежна функція.
Якщо завод хоче робити рециркуляцію тільки в контексті одного апарату в один час (оператори
не хочуть змішувати вміст двох танків), технологічний модуль "рециркуляція" являється
ресурсом з ексклюзивним використанням.
У наведеній нижче таблиці порівнюються можливості і поведінка технологічних модулів і
модулів керування.
Equipment Module Control Module
Виконує процедурну (послідовну) логіку Забезпечує тільки базові функції керування
(оперує станами)
Підключається до обладнання через
модулі керування
Безпосередньо з’єднаний з обладнанням
Зазвичай використовується для
загального доступу
Не часто використовується для загального
доступу
Може вміщувати модулі керування та інші
технологічні модулі
Може вміщувати тільки інші модулі
керування
Збираємо все разом
Модулі керування і технологічні модулі об’єднуються разом з іншим обладнанням у
вигляді апарату для забезпечення функціональності, необхідної для виконання процесу. На
рис.15 показаний один простий приклад.
Рис.15.Технологічна комірка
У межах технологічної комірки з апаратом може асоціюватися тільки танк. Однак, якщо ми
думаємо про всі показані на рисунку модулі керування та технологічні модулі, які постійно
прикріплені до танку, дійсні межі апарату розширюються на весь рисунок. У наведеній нижче
таблиці показана додаткова інформація про апарати і технологічні модулі, порівнюючи їх між
собою.
Апарат Технологічний модуль
Розміщується як основне обладнання Розміщується як додаткове обладнання
Може бути запущено декілька процедур
(виконання етапів) одночасно
Як правило виконується тільки одна
процедура (етап)
Може отримати різні рецепти для кожного
продукту
Ті ж команди незалежно від продукту
Самодостатній Як правило пов'язаний з апаратом
Може спілкуватися з іншими апаратами і
загальними ресурсами
Отримує запити і команди, тільки
відповідає
Далі
Пам'ятаєте три важливих елементи для визначення системи керування періодичними
процесами:
- як розробити продукт (рецепти)
- які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання)
- як запустити це обладнання (керуючі дії)
Ми дізналися про рецепти і обладнання. Тепер прийшов час дізнатися про третій елемент
- керуючі дії – показуючи яким чином рецепти поєднуються з функціями керування
обладнанням.
7. Зв'язування рецептів з обладнанням.
До сих пір ми обговорювали обладнання і рецепти, використовуючи фізичну і процедурну
керувальну модель. У розділі 4 показано, як для періодичного процесу визначаються рецепти з
використанням процедур, а в розділі 5 та 6 - все про обладнання, включно модулі.
Очевидно, що процедури рецепту кимось чином повинні бути зв’язані з функціями
керування обладнанням. Оператор може зробити всю партію керуючи однією функцією
обладнання в один момент часу, але бере на себе відповідальність за усі види керування, такі
як координаційне керування обладнанням і послідовністю функцій. Якщо Ви хочете зробити
продукт, який потребує комплексної обробки і ви хочете уникнути істотного втручання
оператору, тоді Вам дійсно слід використати системи керування партіями (batch management
system) або підсистемами.
Процедурне керування
Формально, процедурне керування (procedural control) направляє на обладнання дії, які
відбуваються в заданій послідовності в порядку їх виконання в процес-орієнтованому завданні.
Це по суті є виконання процедури рецепту, яка використовується для опису дій, необхідних для
обладнання, щоб зробити свою річ.
На Рис.16 показана матриця елементів процедурного керування, яка може виконуватися
на різних рівнях обладнання. Оскільки S88 була розроблена для реалізації будь-якого рівня
автоматизації, ми не робимо ніяких припущень, чи буде виконання процедурного керування
оброблятися в електронному вигляді. Більш ніж ймовірно, Ви будете використовувати S88-
сумісне програмне забезпечення для запуску вашого процесу, але оператор також зможе
виконувати ручні процедури.
Рис.16. Виконання процедурного керування обладнанням
Процедура рецепту (procedure) використовується для керування одним або більше
апаратами в створенні продукту (або інакше кажучи в послідовності обладнання). Оскільки
процедура охоплює декілька апаратів, її може виконати тільки технологічна комірка (process
cell).
Апарат (Unit) має найбільше можливостей для виконання процедурного керування, так як
там можна запустити процедури апарату (unit procedures), операції (operations) і етапи(phases).
Технологічний модуль (Equipment Module) обмежується тільки виконанням етапу, а
модулю керування не дозволяється взагалі виконання будь-якого процедурного керування. Це
дозволяє чітко розрізняти технологічні модулі і модулі керування: технологічний модуль має
процедурне керування, зв’язане з ним (у вигляді етапу), а модуль керування - ні. Якщо у Вас є
модуль керування, який являється достатньо складним, що на ньому мають запускатися деякі
процедури (окрім базової послідовності станів), більш ніж ймовірно, що Вам необхідно
переглянути його і оформити у вигляді технологічного модулю.
Зв'язування рецептів з функціями керування обладнанням
Для того, щоб зробити партію, інструкції з рецепту якимось чином повинні передаватися в
систему керування роботою обладнання. S88 пропонує, щоб підсистема (або система)
керування партіями і система керування обладнанням існували окремо. Однак процедури,
апаратні процедури, операції і етапи повинні існувати в обох системах – хоч не одночасно – в
залежності від того, як ви запустите ваші операції. (Будьте обережні вставляючи інструкції для
виконання в код управління рецептами і обладнанням в тій самій системі. Щоб дізнатися
більше, див. пункт 1 в http://www.batchcontrol.com/s88/selling/merits.shtml )
У той час, коли S88 точно не визначає, де проходить зв'язок між процедурою
керувального рецепту і функцією керування обладнанням, він потребує щоб процедура рецепту
(recipe procedure) зажди існувала в системі керування партіями (batch management system), а
етап (phase) завжди існував в системі керування обладнанням (equipment control system). Це
показано на рис.17.
Рис.17. Зв’язування рецепту і функції керування обладнанням
Апаратні процедури і операції можуть підпадати як в зону діяльності керувального
рецепту так і в зону керування обладнанням.
На рис.18 показаний найбільш поширений зв'язок на рівні етапів. У керувальному рецепті
на рівні етапу створюється посилання на етап обладнання, що виконується в системі керування.
Це посилання обробляється шляхом відправки параметрів від етапу рецепту до етапу
обладнання. Коли етап обладнання виконується, або по закінченню виконання, він відправляє
результати назад до етапу рецепта. Ці результати будуть записані в базу даних партії або
включені в звіт партії чи виконавчий звіт.
Рис.18. Загальний метод зв’язування
Зв'язування на рівні етапів значить, що:
- система (підсистема) керування партіями вміщує процедуру, апаратні процедури,
операції і етапи всередині рецепту;
- а система керування обладнанням вміщує тільки логіку етапу. Логіка етапу як правило
існує в обладнанні системи керування, таких як ПЛК або DCS.
Рис.18 конкретизує, що етап рецепту зв’язується з етапом, що виконується в
технологічному модулі. Етап технологічного модуля (або етап обладнання, equipment phase)
далі підключається до модуля керування для управління виконавчими механізмами або
опитування датчиків.
Як Ви пам’ятаєте, етап обладнання може виконуватися апаратом або технологічним
модулем. Якщо він виконується апаратом його також називають етапом апарату (unit phase).
Далі етап апарату може з’єднуватися з етапом обладнання, який являється частиною
технологічного модуля. Технологічний модуль в свою чергу передає команду модулю
керування, якщо в цьому є потреба. Це показано на рис.19.
Рис.19. Етап апарату зі з’єднаннями
Далі
Тепер ми дізналися про усі три важливі моменти, що визначають систему керування
періодичними процесами: рецепти, обладнання і керуючі дії.
8. І що тепер?
Поздоровляємо, ви закінчили наш онлайн підручник S88.01! А ви кажете, "Супер! А тепер
що мені робити?". Ну ось деякі думки для вас:
Продовжувати вивчати наш світ S88
Якщо ви ще не розглянули статті журналу або "білі книги" WBF що ми привели в нашому
Acquiring S88 Intelligence, тепер настав саме той час, щоб зробити це.
Є інші хороші джерела інформації в промисловості:
Ми представляємо доволі великий список посилань в нашому розділі Beyond, включаючи
інші інформаційні сайти. Ми також дуже рекомендуємо дві професійні спільноти, які мають
багато справ з S88: ISA і World Batch Forum (WBF)
Зверніться до кращого постачальника рішень по автоматизації
S88 дійсно набирає оберти в промисловості, і є хороший шанс, що ваш постачальник
засобів автоматизації, системний інтегратор, або постачальник обладнання обізнаний в
стандарті і зможе навіть розробити для Вас рішення. Так, що постукайте в їх двері.
Ну і звісно, якщо Ви хочете посилання для домашнього читання…
ми можемо запропонувати вам тільки цей посібник!
Від перекладача
Шановні колеги!
Даний посібник перекладений зусиллями однієї людини. Якщо Вам дійсно цікава тема
стандартів ISA, і Ви вважаєте що вони допоможуть в розвитку автоматизації в Україні,
приєднуйтесь до перекладів, формування професійного словника і взагалі до розвитку
професійної спільноти. Тільки разом це можливо зробити!
Ми можемо поспілкуватися з Вами:
- на форумі www.asu.in.ua
- в групі Фейсбук https://www.facebook.com/groups/asu.in.ua/ .
Також ви можете приєднатися до спільноти АППАУ (http://appau.org.ua):
- https://www.facebook.com/groups/appau/
- https://www.linkedin.com/grp/home?gid=3914892
Олександр Пупена

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada
1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada
1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scadaПупена Александр
 
Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...
Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...
Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...Пупена Александр
 
Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...
Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...
Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...Пупена Александр
 
Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16
Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16
Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16Пупена Александр
 
Анімовані компоненти та навігація
Анімовані компоненти та навігаціяАнімовані компоненти та навігація
Анімовані компоненти та навігаціяПупена Александр
 
5 Підсистема введення/виведення. OPC
5 Підсистема введення/виведення. OPC5 Підсистема введення/виведення. OPC
5 Підсистема введення/виведення. OPCПупена Александр
 
Розроблення дисплеїв та анімованих елементів
Розроблення дисплеїв та анімованих елементівРозроблення дисплеїв та анімованих елементів
Розроблення дисплеїв та анімованих елементівПупена Александр
 

Was ist angesagt? (20)

Інші підсистеми
Інші підсистемиІнші підсистеми
Інші підсистеми
 
1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada
1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada
1 1 призначення засобів людино машинного інтерфейсу та scada
 
лр7 ethernet
лр7 ethernet лр7 ethernet
лр7 ethernet
 
Isa 106 tr1_інфографіка_укр
Isa 106 tr1_інфографіка_укрIsa 106 tr1_інфографіка_укр
Isa 106 tr1_інфографіка_укр
 
Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...
Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...
Використання віртуальних лабораторних робіт з дисципліни «Промислові мережі т...
 
KPI та OEE
KPI та OEEKPI та OEE
KPI та OEE
 
Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...
Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...
Концепція розробки програмного забезпечення для програмованих логічних контро...
 
лр6 використання modbus для scada
лр6 використання modbus для scada лр6 використання modbus для scada
лр6 використання modbus для scada
 
Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16
Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16
Презентація на конференції в Славутичі 2016 INUDECO'16
 
тда16 2 4 intro_isa88
тда16 2 4 intro_isa88тда16 2 4 intro_isa88
тда16 2 4 intro_isa88
 
Анімовані компоненти та навігація
Анімовані компоненти та навігаціяАнімовані компоненти та навігація
Анімовані компоненти та навігація
 
тда16 1 isa 88 в0
тда16 1 isa 88 в0тда16 1 isa 88 в0
тда16 1 isa 88 в0
 
філософія Isa88
філософія Isa88філософія Isa88
філософія Isa88
 
UNITY PRO – ШВИДКИЙ СТАРТ
UNITY PRO – ШВИДКИЙ СТАРТUNITY PRO – ШВИДКИЙ СТАРТ
UNITY PRO – ШВИДКИЙ СТАРТ
 
тда16 2 2 periodical
тда16 2 2 periodicalтда16 2 2 periodical
тда16 2 2 periodical
 
тда16 2 6 recipe pfc
тда16 2 6 recipe pfcтда16 2 6 recipe pfc
тда16 2 6 recipe pfc
 
тда16 2 8 control actions
тда16 2 8 control actionsтда16 2 8 control actions
тда16 2 8 control actions
 
5 Підсистема введення/виведення. OPC
5 Підсистема введення/виведення. OPC5 Підсистема введення/виведення. OPC
5 Підсистема введення/виведення. OPC
 
11 Підсистеми захисту
11 Підсистеми захисту11 Підсистеми захисту
11 Підсистеми захисту
 
Розроблення дисплеїв та анімованих елементів
Розроблення дисплеїв та анімованих елементівРозроблення дисплеїв та анімованих елементів
Розроблення дисплеїв та анімованих елементів
 

Ähnlich wie S88.01 tutorial (укр мова)

що таке ISA 88
що таке ISA 88що таке ISA 88
що таке ISA 88APPAU_Ukraine
 
СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...
СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...
СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...GoQA
 
Життєвий цикл інформаційної системи.pptx
Життєвий цикл інформаційної системи.pptxЖиттєвий цикл інформаційної системи.pptx
Життєвий цикл інформаційної системи.pptxManagement department, SSU
 
креслення3
креслення3креслення3
креслення3cdecit
 
принципи побудови і функціонування сапр
принципи побудови і функціонування сапрпринципи побудови і функціонування сапр
принципи побудови і функціонування сапрIrina Semenova
 
Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій
Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій   Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій
Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій Victor Step
 
Principles of operation of computer-integrated control systems
Principles of operation of computer-integrated control systemsPrinciples of operation of computer-integrated control systems
Principles of operation of computer-integrated control systemsGennadyManko1
 
Oleksij burdin, baq
Oleksij burdin, baqOleksij burdin, baq
Oleksij burdin, baqDakiry
 
Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)
Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)
Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)Victor Step
 
експертні системи в сільському господарстві
експертні системи в сільському господарствіекспертні системи в сільському господарстві
експертні системи в сільському господарствіAlena Nelepova
 
Тема 7. Оперативне планування у виробничих системах
Тема 7. Оперативне планування у виробничих системахТема 7. Оперативне планування у виробничих системах
Тема 7. Оперативне планування у виробничих системахVictor Step
 
Система Just in-time
Система Just in-timeСистема Just in-time
Система Just in-timeVlad Humenchuk
 
тема 3 лекція
тема 3 лекціятема 3 лекція
тема 3 лекціяcdecit
 
Загальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMI
Загальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMIЗагальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMI
Загальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMIПупена Александр
 
Рекомендації з формування технічного файлу
Рекомендації з формування технічного файлуРекомендації з формування технічного файлу
Рекомендації з формування технічного файлуImprove Medical LLC
 
Anton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQ
Anton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQAnton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQ
Anton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQDakiry
 

Ähnlich wie S88.01 tutorial (укр мова) (20)

що таке ISA 88
що таке ISA 88що таке ISA 88
що таке ISA 88
 
СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...
СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...
СВІТЛАНА ПРИШЛЯК «Тестування управління процесами на різних рівнях в компанія...
 
Життєвий цикл інформаційної системи.pptx
Життєвий цикл інформаційної системи.pptxЖиттєвий цикл інформаційної системи.pptx
Життєвий цикл інформаційної системи.pptx
 
cpp-2013 #16 Automated testing
cpp-2013 #16 Automated testingcpp-2013 #16 Automated testing
cpp-2013 #16 Automated testing
 
креслення3
креслення3креслення3
креслення3
 
принципи побудови і функціонування сапр
принципи побудови і функціонування сапрпринципи побудови і функціонування сапр
принципи побудови і функціонування сапр
 
Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій
Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій   Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій
Тема 6. Короткострокове тактичне планування виробництва й операцій
 
Principles of operation of computer-integrated control systems
Principles of operation of computer-integrated control systemsPrinciples of operation of computer-integrated control systems
Principles of operation of computer-integrated control systems
 
тема 3
тема 3тема 3
тема 3
 
Oleksij burdin, baq
Oleksij burdin, baqOleksij burdin, baq
Oleksij burdin, baq
 
опер менедж (1)
опер менедж (1)опер менедж (1)
опер менедж (1)
 
Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)
Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)
Тема 13. Управління якістю продукції (послуг)
 
експертні системи в сільському господарстві
експертні системи в сільському господарствіекспертні системи в сільському господарстві
експертні системи в сільському господарстві
 
Тема 7. Оперативне планування у виробничих системах
Тема 7. Оперативне планування у виробничих системахТема 7. Оперативне планування у виробничих системах
Тема 7. Оперативне планування у виробничих системах
 
Система Just in-time
Система Just in-timeСистема Just in-time
Система Just in-time
 
тема 3 лекція
тема 3 лекціятема 3 лекція
тема 3 лекція
 
Presentation 111019 1
Presentation 111019 1Presentation 111019 1
Presentation 111019 1
 
Загальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMI
Загальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMIЗагальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMI
Загальні принципи розроблення АРМ оператора на базі SCADA/HMI
 
Рекомендації з формування технічного файлу
Рекомендації з формування технічного файлуРекомендації з формування технічного файлу
Рекомендації з формування технічного файлу
 
Anton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQ
Anton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQAnton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQ
Anton Serputko Start performance-testing-from-scratch, BAQ
 

Mehr von Пупена Александр

Розроблення підсистеми трендів
Розроблення підсистеми трендівРозроблення підсистеми трендів
Розроблення підсистеми трендівПупена Александр
 
9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon
9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon
9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenonПупена Александр
 
8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації
8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації
8 Розробка підсистеми тривожної сигналізаціїПупена Александр
 
Підсистема введення/виведення SCADA/HMI. Modbus
Підсистема введення/виведення SCADA/HMI. ModbusПідсистема введення/виведення SCADA/HMI. Modbus
Підсистема введення/виведення SCADA/HMI. ModbusПупена Александр
 
Підсистема керування збором та обробкою даних в реальному часі
Підсистема керування збором та обробкою даних в реальному часіПідсистема керування збором та обробкою даних в реальному часі
Підсистема керування збором та обробкою даних в реальному часіПупена Александр
 
2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ
2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ
2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІПупена Александр
 
2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу
2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу
2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсуПупена Александр
 
Мастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-RED
Мастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-REDМастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-RED
Мастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-REDПупена Александр
 
Про курс «Технологии Индустрии 4.0»
Про курс «Технологии Индустрии 4.0» Про курс «Технологии Индустрии 4.0»
Про курс «Технологии Индустрии 4.0» Пупена Александр
 
Git и GitHub для создания учебного контента
Git и GitHub для создания учебного контентаGit и GitHub для создания учебного контента
Git и GitHub для создания учебного контентаПупена Александр
 
Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0
Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0 Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0
Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0 Пупена Александр
 
Промышленные сети в АСУТП. Начальный уровень.
Промышленные сети в АСУТП.  Начальный уровень.Промышленные сети в АСУТП.  Начальный уровень.
Промышленные сети в АСУТП. Начальный уровень.Пупена Александр
 

Mehr von Пупена Александр (18)

Node-RED довідник
Node-RED довідникNode-RED довідник
Node-RED довідник
 
Розроблення підсистеми трендів
Розроблення підсистеми трендівРозроблення підсистеми трендів
Розроблення підсистеми трендів
 
9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon
9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon
9 Приклади підсистеми тривожної сигналізації в SCADA Citect і SCADA zenon
 
8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації
8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації
8 Розробка підсистеми тривожної сигналізації
 
Підсистема введення/виведення SCADA/HMI. Modbus
Підсистема введення/виведення SCADA/HMI. ModbusПідсистема введення/виведення SCADA/HMI. Modbus
Підсистема введення/виведення SCADA/HMI. Modbus
 
Підсистема керування збором та обробкою даних в реальному часі
Підсистема керування збором та обробкою даних в реальному часіПідсистема керування збором та обробкою даних в реальному часі
Підсистема керування збором та обробкою даних в реальному часі
 
2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ
2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ
2_3 Функції графічного людино-машинного інтерфейсу: високоефективний ЛМІ
 
2 2 Інші функції SCADA/HMI
2 2 Інші функції SCADA/HMI2 2 Інші функції SCADA/HMI
2 2 Інші функції SCADA/HMI
 
2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу
2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу
2.1. Функції графічного людино-машинного інтерфейсу
 
Мастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-RED
Мастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-REDМастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-RED
Мастер-класс: отправка данных с ПЛК в Google Sheet с использованием Node-RED
 
Про курс «Технологии Индустрии 4.0»
Про курс «Технологии Индустрии 4.0» Про курс «Технологии Индустрии 4.0»
Про курс «Технологии Индустрии 4.0»
 
Git и GitHub для создания учебного контента
Git и GitHub для создания учебного контентаGit и GitHub для создания учебного контента
Git и GitHub для создания учебного контента
 
Git4 all
Git4 allGit4 all
Git4 all
 
Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0
Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0 Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0
Модель компетенцій спеціалістів Industrial Automation в епоху 4.0
 
Vebinar isa88
Vebinar isa88Vebinar isa88
Vebinar isa88
 
Tda18 1
Tda18 1Tda18 1
Tda18 1
 
кадри в індустрії 4
кадри в індустрії 4 кадри в індустрії 4
кадри в індустрії 4
 
Промышленные сети в АСУТП. Начальный уровень.
Промышленные сети в АСУТП.  Начальный уровень.Промышленные сети в АСУТП.  Начальный уровень.
Промышленные сети в АСУТП. Начальный уровень.
 

S88.01 tutorial (укр мова)

  • 1. S88.01 Tutorial Неофіційний переклад українською мовою Оригінал посібника http://www.batchcontrol.com/s88/01_tutorial/index.shtml Автори: Jim Parshall, Larry Lamb Переклад: Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net), доц. каф. ІАСУ, Національний університет харчових технологій
  • 2. Глосарій Українська Англійська Визначення керування періодичними процесами batch control керування періодичними процесами апарат unit представляє фундаментальну сутність обладнання, яке виробляє партію або частину партії набір пов'язаних модулів керування та/або технологічних модулів(агрегатів) та іншого технологічного обладнання, в яких можуть бути проведені один або більше основних процесів обробки * вимоги до обладнання рецепту Equipment Requirements інформація про конкретне обладнання, необхідне для створення партії або про частини партії виробнича площадка Site компонент підприємства з періодичним виробництвом, що визначається фізичним, географічним, або логічним виділенням всередині підприємства * дискретні процеси Discrete processes передбачають виробництво предметів ділянка, дільниця Area елемент періодичної виробничої площадки, що визначається фізичним, географічним, або логічним розміщенням в межах площадки* дозволи модулів керування Permissives запобігання пристрою виконувати дії, якщо немає дозволу або виконуються умови обмеження етап phase це найменший елемент процедурного керування, який може виконати процес-орієнтована задача; виконують унікальні і зазвичай незалежні, базові процес-орієнтовані функції, такі як завантаження інгредієнта або перемішуання в танку низько-рівневий процедурний елемент в процедурній керувальній моделі* етап обладнання equipment phase етап, який є частиною функції керування обладнання* етап апарату unit phase етап обладнання, що виконуватися апаратом загальний рецепт general recipe використовується на рівні компанії і є основою для рецептів нижчого рівня; він визначає сировину, її кількість і необхідну обробку для створення продукту тип рецепту, який виражає вимоги до обробки незалежні від обладнання та місця виробництва* заголовок рецепту Header адміністративна інформація (ідентифікатор рецепту, ім’я автору, номер версії, історія редакцій, дозволи) і короткий огляд процесу керувальний рецепт control recipe використовується для створення єдиної конкретної партії; починається як копія майстер рецепту і змін, необхідних для створення конкретної партії керування control діяльність, що примушує обладнання робити речі кінцевий елемент керування Final Control Element фізичний елемент процесу або обладнання; приводи і датчики, такі як клапани, насоси, безконтактні вимикачі і прилади логіка виявлення помилок та відмов модуля керування Error detection and failure logic забезпечує зворотній зв'язок по експлуатації пристрою логіка зміни станів модуля керування State transition logic логіка модуля керування, що базується на станах майстер рецепт master recipe призначений для області технологічного процесу і являється похідним від загального або місцевого рецепту; майстер-рецепти залежать від
  • 3. типів або класів обладнання; можуть вміщувати інформацію по конкретному продукту необхідну для детального планування, такі як вимоги до обладнання місцевий рецепт site recipe є конкретним для виробничої площадки (заводу, фабрики); як правило походить від загального рецепту для задоволення конкретних умов або обмежень місця виробництва продукту; забезпечує рівень деталізації, який необхідний для довготривалого планування виробництва на конкретній ділянці модуль module є частиною або групою обладнання з чітко визначеною функцією, яка включає в себе вбудовані елементи керування для виконання обладнанням своїх функцій модуль керування Control Module зазвичай набір датчиків, виконавчих механізмів, інших модулів керування і обладнання зв’язаного з ним, які з точки зору керування, функціонують як єдине ціле модульність modularization можливість сегментації процесу неперервні процеси Continuous processes передбачає неперервний потік матеріалу через різні технологічне обладнання операція operation впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в єдиному апараті; як правило включають набір матеріалу, обробку його через деякий тип фізичних, хімічних або біологічних змін процедурний елемент визначений незалежною оброблювальною діяльністю, що складається з алгоритму, необхідного для ініціювання, організації та керування етапами* партія batch 1) матеріал, який виробляється в результаті одної стадії періодичного процесу; 2) деяка сутність, що визначає виробництво матеріалу на будь якій стадії процесу * періодичний процес batch process процес, результатом якого є виробництво кінцевої кількості продукту шляхом виконання над деякою кількістю вихідного матеріалу (сировини) упорядкованої послідовності дій за обмежений період часу з використанням однієї або більше одиниць обладнання підприємство Enterprise організація, що координує роботу однієї або більше виробничих площадок* підсистема керування партіями batch engine процедура Procedure є найвищим рівнем у ієрархії процедурного керування; визначає загальну стратегію для створення партії; складається із упорядкованого набору процедур апарату процедура апарату unit procedure упорядкований набір операцій, що здійснюється до завершення в єдиному апараті; являє собою неперервну послідовність дій в одному і тільки одному апараті; тільки одна процедура апарату може бути активною в одному апараті в один момент часу стратегія виконання суміжних процесів в одному апараті; складається з суміжних операцій і алгоритму, необхідних для ініціювання, організації та керування цими операціями * процедура рецепту Procedure визначає стратегію для проведення процесу; є кроками рецепту або "інструкціями" що надається системі керування або оператору Процедурна керувальна модель (майстер рецепту і керувального рецепту) Procedural Control Model модель фокусується на описі процесу по відношенню до фізичного обладнання процедурне керування procedural control направляє на обладнання дії, які відбуваються в заданій послідовності в порядку їх виконання в процес-орієнтованому
  • 4. завданні процесна модель (загального і місцевого рецепту) Process Model модель, зосереджена на описі функціональності процесу замість опису обладнання режими модулів керування Modes три загальні режими: автоматичне керування, ручний режим, імітаційний режим, ресурс з ексклюзивним використанням exclusive-use resource загальний ресурс, що може використовувати тільки один користувач в усі моменти часу* ресурс з загальним користуванням shared-use resource загальний ресурс, який може бути використаний більше ніж одним користувачем в один момент часу * рецепт recipe необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі вимоги для конкретного продукту система керування партіями batch management system спеціалізоване ПЗ для керування рецептами та партіями технологічна комірка process cell вміщує в собі обладнання, яке необхідне для створення партій логічно згруповане обладнання, що включає обладнання, необхідне для виробництва одного або кількох партій; визначає проміжок логічного керування одного комплекту технологічного обладнання в межах дільниці* технологічна лінія train ланцюжок зв’язаного обладнання, що використовується для створення партії технологічний модуль Equipment Module функціональна група обладнання, яка може виконувати кінцеве число конкретних незначних дій по обробці фізична модель Physical Model 7-рівнева модель обладнання на підприємстві формула рецепту Formula описує входи процесу рецепту (наприклад інгредієнти, кількість), параметри процесу (наприклад температуру процесу, швидкість передачі інгредієнту, швидкість змішування) і виходи (продукт і його кількість, що отримується з однієї партії) шлях path обладнання, що використовується для кожної лінії при приготуванні конкретної партії * - визначення взяте з ISA S88.01
  • 5. 1. Вступ Ласкаво просимо! Після випуску першої частини стандарту S88, біля десяти років тому (1995 рік, примітка перекладача), багато вже було сказано про нього. Статті, документи, презентації, навіть декілька книжок розказують про його історію і заслуги. Але ми практично не бачили он-лайн матеріалу, який дійсно пояснює основи цього стандарту. Тому ми задумали спробувати наші сили в створенні посібника по першій частині стандарту. Що ви дізнаєтесь з цього посібника? Цей посібник буде охоплювати багато аспектів S88.01, але не буде сильно заглиблюватися в пояснення чи приклади. Для деталей, які вас можуть зацікавити є наш надрукований посібник Як працює цей посібник? Оскільки S88.01 складається з декількох тісно пов’язаних логічних частин, немає одного найкращого шляху пояснити стандарт від одного кінця до іншого. Тому ми вибрали шлях пояснення, який на нашу думку найбільш підходить для даного онлайн-посібника. Для кого цей посібник? Цей посібник призначений для людей, які хочуть дізнатися про основи стандарту S88. Якщо Ви трохи знайомі з S88, можливо посібник пояснить деякі речі дещо по-іншому, ніж так, як Ви читали раніше. Це може допомогти прояснити деяку плутанину, або дати Вам деякі ідеї про те, як краще пояснити стандарт іншим. Далі Ми почнемо з короткого огляду передумов (і історії) появи стандарту. Поїхали!
  • 6. 2. Передумови та історія Виробничі операції можуть бути класифіковані як правило як дискретні, неперервні або періодичні Дискретні процеси (Discrete processes) передбачають виробництво предметів. Деталь або певна кількість деталей в групі рухаються з однієї робочої станції до іншої, отримують певну цінність в кожному місці відповідно до виконаної роботи. У дискретному процесі кожен предмет або його деталь зберігає свою унікальну ідентифікацію. Чудовим прикладом дискретного виробничого процесу є виробництво автомобілів. Неперервні процеси (Continuous processes) передбачають неперервний потік матеріалу через різне технологічне обладнання. Як тільки неперервний процес переходить в усталений режим, його ціллю є виробництво продукту заданої якості незалежно від тривалості виконання операції. Типовим прикладом неперервного процесу є виробництво бензину. У відповідності зі стандартом S88, періодичний процес(batch process) визначається як процес, результатом якого є виробництво кінцевої кількості продукту шляхом виконання над деякою кількістю вихідного матеріалу (сировини) упорядкованої послідовності дій за обмежений період часу, з використанням однієї або більше одиниць обладнання Замість неперервного потоку, що може йти дні або тижні, періодичні процеси включають обмежену кількість матеріалу під назвою (Ви готові до цього?) партія (batch). По характеру процесу, періодичне виробництво не є неперервним. Тобто Ви берете деяку кількість сировини, щось робите з нею, відправляєте її далі по шляху, і знову берете деяку кількість нової сировини. Періодичне виробництво також не є дискретним. Немає предметів, які ви можете легко відокремити і ідентифікувати. Звичайно, Ви можете розмістити частину партії в деяких конкретних контейнерах, наприклад, розлити соєвий соус по пляшкам. Але це не робить процес дискретним. Скажімо, Ви об’єднаєте цілу купу унікально проштампованих ковпачків в коробці і перемішаєте їх, після цього, звісно, Ви зможете визначити кожну з них окремо. Ви можете також окремо промаркувати пляшки соєвого соусу, але соус всередині пляшки все ще є частиною тієї ж самої партії, і не відрізняється від однієї пляшки до іншої. Характерною особливістю такого продукту, як соєвий соус є партія або лот, з якої він був розлитий по пляшкам. Ось чому Ви будете бачити надрукованим на пляшці або ковпачку якийсь ідентифікатор партії або лота. Чому стандарт для керування періодичним процесом? Вироблення продукту по чітким правилам завжди являється головним пріоритетом. Після того, як процес повторюється, Ви можете працювати над питаннями зменшення собівартості або/та відходів. У періодичному виробництві особливо складно постійно забезпечувати правильне виконання процесу. На відміну від неперервних процесів, які можуть виконуватися довгий час, тут часто створюються абсолютно нові типи партій. І на відміну від дискретних і неперервних процесів, не завжди можна визначити під час вироблення партії, чи робиться вона правильно. Можливо, перед перевіркою Вам прийдеться дочекатися повного завершення виробництва партії. Якщо партія буде поганою, це можна буде виправити, а можливо прийдеться її утилізувати. Ідея в тому, щоб зробити партію правильно в перший же раз. Таким чином, керування періодичними процесами (або як ми, інженери з автоматизації, називаємо його "беч керування" (batch control)) є дуже важливим аспектом для цього типу виробництва. Роками, компанії зіштовхувалися з 4-ма проблемами в керуванні періодичними процесами:
  • 7. 1. Не було універсальної моделі для керування 2. Користувачі витрачали багато часу на розуміння вимог до процесу приготування конкретної партії 3. Інженерам тяжко було знайти способи інтеграції рішень від різних постачальників 4. Інженери і користувачі витрачали багато часу на конфігурування рішення по керуванню Усі ці проблеми привели до подорожчання систем керування періодичними процесами, які нерідко не відповідали усім потребам користувачів, а їх супроводження було проблематичним. Тому в 1988 році, ISA сформувала комітет S88 (немає зв’язку між роком і номером комітету) для роботи над керуванням періодичними процесами Далі І так, тепер ви знаєте, як все це почалося. Давайте рухатись вперед, виясняти, що в дійсності представляє собою S88.
  • 8. 3. Так що в дійсності таке S88? Нижче наведене визначення з 2-х речень яке Ви можете дати своїм колегам або керівництву: S88 визначає основу ієрархічного керування рецептами і сегментації процесу, яка розділяє продукти від того процесу, що роблять їх. Стандарт дозволяє повторне і гнучке використання обладнання, і забезпечує структуру для координації і інтеграції рецептурно-пов’язаної інформації через області ERP, MES та систем керування технологічним процесом. S88 – це стандарт не тільки для розробників програмного забезпечення, обладнання чи процедур, - це спосіб мислення, філософія розробки. Розуміння S88 допомагає краще розробити процеси та виробити продукти. Використовуючи знання та досвід, що містяться в стандарті можна краще визначити потреби клієнта, спростити створення рецепту, і зменшити час що потребується для досягнення повного рівня виробництва на новій системі або нової продукції. Слідуючи концепції, поясненій в S88, можна покращити надійність операцій та зменшити вартість життєвого циклу систем автоматизованого керування періодичними процесами, включаючи зниження початкової вартості автоматизації операцій. Не дивлячись на те, що написано в самому S88.01, який був виданий в 1995 році, після цього було пророблено багато роботи по уточненню і розвитку стандарту, так що це був тільки початок. Деякі люди в промисловості виділили декілька основних правил або принципів призначення стандарту (або принаймні цілей комітету, що написав його). Так що перш ніж ми будемо заглиблюватися в даному посібнику в деякі деталі, ми подумали, що було би корисно навести ці принципи. На сьогоднішній день кількість частин стандарту не обмежений 3-ма (http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=258&t=1110) а перша частина має редакцію 2010 року (https://www.isa.org/store/ansi/isa-880001-2010-batch-control-part-1-models-and- terminology/116311) (примітка перекладача) Принцип 1: Концепція керування має конкретний зміст Визначимо керування (control) як діяльність, що примушує обладнання робити речі. Керування мусить відбутися, і це не має значення яким чином: - керування може бути повністю ручним (проводиться оператором) - керування може бути повністю автоматичним (проводиться комп’ютером) - керування може бути комбінованим (десь між повністю автоматичним та ручним) Рис.1.Концепція керування. Іншими совами, треба мати на увазі, що S88 був розроблений з урахуванням всіх рівнів автоматизації. Тобто стандарт може застосовуватися для повністю автоматичної системи або повністю ручної системи …, або якої-небудь змішаної.
  • 9. Принцип 2: Відокремлення рецептів від функцій керування обладнанням Значним технічним потенціалом стандарту є здатність S88 у відокремленні рецептів від функцій керування обладнанням. Рецепт визначає процес для виготовлення продукту (або для невиробничого застосування - це послідовність дій). Керування, як ми вже коротко визначили вище, визначає поведінку обладнання. Це дві зовсім різні діяльності і концепції, і не треба думати про них як про єдине ціле. Рис.2. Відокремлення рецептів від функцій керування обладнанням У традиційних системах керування, доволі просто зробити програмне забезпечення (ПЗ) для визначення продукту і для роботи обладнання в одному і тому самому пристрої, наприклад ПЛК або DCS. Проблема виникає, коли обидві частини ПЗ в тому ж самому пристрої, тобто два різні набори кодів стають нерозрізненими а в деяких випадках і нероздільними. Це робить керування рецептами і керування обладнанням важким, і навіть неможливим для супроводження. Для кожного нового продукту, добавлення чи зміна інгредієнтів або покращення технологічного процесу може потребувати сильно багато людино-годин для модифікації програмного забезпечення. Коли рецепти знаходяться окремо від функцій керування обладнанням, виробничий процес є більш гнучким і може представляти більш привабливі сценарії: інженери можуть спроектувати та розробити функції керування обладнанням що базуються на вимогах до повних можливостей і продуктивності обладнання, а не вимог до продукту або продуктів. Аналогічним чином, особа що керує рецептами – вчений, спеціаліст по продуктам, або технолог – може створювати його і безпосередньо вносити в нього зміни. Якщо потрібен новий продукт або рецепт продукту потребує змін, чому технолог повинен іти до інженера-автоматника для внесення змін в програму, якщо не потребується використання нового обладнання? Принцип 3. Все розбивається на частини Один з ключових аспектів S88 є можливість сегментації процесу. Ми можемо також називати це модульністю процесу. Рецепти і процеси складаються з менших частин. Перший рівень рецептів називається Процедурами Апарату (Unit Procedures). Процес (або обладнання) складається з модулів (блоків, Modules), де перший рівень називають Апаратами (Units)
  • 10. Саме ця модульність і дозволяє гнучко і повторно використовувати компоненти рецептів і функцій керування обладнанням (часто реалізовується через системи керування і програмне забезпечення). Рис.3. Все розбивається на частини Далі Те, що Вам так просто пояснили на трьох ключових принципах про S88, також стосується і на глибині 20000 футів. Тепер давайте занурюватися глибше. Щоб правильно розробити успішну систему керування періодичним процесом, необхідно визначити три важливих елементи: - як розробити продукт (рецепти) - які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання) - як запустити це обладнання (керуючі дії) Далі ми дізнаємося про перший: рецепти.
  • 11. 4. Рецепти Періодичні процеси потребують виконання дій обладнання у визначеній послідовності. У тій чи іншій мірі визначення конкретної послідовності і є основною функцією рецепту. Згідно S88.01, рецепт (recipe) визначається як: необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі вимоги для конкретного продукту Іншими словами рецепт говорить нам, яким чином для створення продукту з використанням обладнання необхідно змішувати інгредієнти (сировину). Перш ніж створити смачні речі, такі як маринади чи десерти ми усі використовували рецепти. Звичайно ж не всі продукти, виготовлені на базі рецептів, є їстівні. Останнього разу коли ми перевіряли, шампунь була не дуже смачною. Або вживання його не дуже поживне. З іншої токи зору, якщо Ви мали проекти подібні до наших, то мали рецепти навіть для катастроф. Типи рецептів Різні частини компанії можуть потребувати різний тип інформації про продукт або про процес його виробництва. Розглянемо наступний сценарій. - науково-дослідницька група очевидно причетна до властивостей продукту і необхідної загальної процедури обробки для його створення, але не може піклуватися про те, яке обладнання для цього використовується - корпоративна інженерна група, що працює над створенням процесу для виробництва продукції, може більше фокусуватися на типі необхідного обладнання, але не на конкретному обладнанні, що використовується для партії на конкретному заводі - заводська виробнича команда дуже зацікавлена в тому, яке конкретно обладнання доступне в конкретний час для створення партії Для кожної з трьох груп, наведених вище, необхідні різні типи і кількість інформації. Використовувати тільки один рецепт для збереження необхідної інформації для всіх трьох груп буде складно і громіздко. Тому S88 визначає чотири типи рецептів, фокусуючись на різних рівнях конкретної інформації. Рисунок 4 показує ці чотири типи рецепти. Рис.4. Рецептна Модель
  • 12. Чому так дивно виглядають лінії в Рецептній Моделі? Рецептна модель використовує метод опису, відомий як діаграма сутність зв'язок. Це був загальний інструмент в традиційному IT проектуванні та моделюванні. Ви можете більше почитати про ці E-R діаграми тут Загальний рецепт (general recipe) використовується на рівні компанії і є основою для рецептів нижчого рівня. Він визначає сировину, її кількість і необхідну обробку для створення продукту. Однак загальний рецепт, як правило, створюється без знань про конкретну виробничу площадку (завод), або обладнання, що буде виробляти продукт; передбачається довести вимоги до технологічного процесу в декілька місць виробництва. Цей тип рецепту створюють люди зі знаннями характеристик продукту і вимог до процесу – таких як група по питанням розробки. Як передбачає сама назва, місцевий рецепт (site recipe) стосується виробничої площадки (заводу, фабрики). Як правило, він походить від загального рецепту для задоволення конкретних умов або обмежень місця виробництва продукту. Місцевий рецепт забезпечує рівень деталізації, який необхідний для довготривалого планування виробництва на конкретній ділянці. Місцеві рецепти можуть відрізнятися мовами, якими вони написані, або специфікацій для місцевої сировини. Хоч вони можуть бути ще не визначені для конкретного набору обладнання, місцеві рецепти можуть мати конкретизовані можливості та обмеження для переробки та збереження. Майстер рецепт (master recipe) призначений для області технологічного процесу і являється похідним від загального або місцевого рецепту. Майстер-рецепти залежать від типів або класів обладнання, наприклад емальований реактор або змішувач. Ці рецепти можуть вміщувати інформацію для конкретного продукту необхідного для детального планування, такі як вимоги до обладнання. Але на відміну від загального і місцевого рецепту, згідно S88 наявність майстер-рецепту є обов’язковим для реалізації керувального рецепту. Майстер рецепт являється шаблоном для рецептів, що використовуються для створення окремих партій. Без цього шаблону не можуть бути створені конкретні рецепти партій, і тому партії не можуть бути вироблені. Керувальний рецепт (control recipe) використовується для створення єдиної конкретної партії. Він починається як копія майстер рецепту і змін, необхідних для створення конкретної партії. Зміни можуть проводитися для об’єму партії, характеристик сировини по місцю (наприклад потенціал) або фактичного обладнання, що використовується. Хоч декілька (десятки, сотні, тисячі) партій можуть використовувати один майстер-рецепт, кожна партія має єдиний керувальний рецепт унікальний для цієї партії і тільки для неї. Два керувальні рецепти можуть бути ідентичними в інгредієнтах і їх кількості, у використаному обладнанні, але вони, тим не менше, індивідуально визначені. Унікальні керувальні рецепти для кожної партії дозволяють відслідкувати продукт або проводити генеалогію. Наприклад, компанія по виробництву морозива може мати майстер рецепти, що враховують потенціал жиру і нежирних твердих речовин які є у вершках та молоці. Однак оскільки деякі молочні компанії не замовляють молочних продуктів, кожний танк збереження молочної сировини скоріш за все буде мати різні значення потенціалу. Це значить, що кількість сировини в керувальному рецепті буде відрізнятися від кількості в майстер рецепті, якщо сировина в молочних танках має інший потенціал ніж вказана в майстер рецепті (як це нерідко буває). Крім того, майстер рецепта не турбує з якого танку (молока чи вершків) йде сировина. Однак, з причин відслідковування продукту і мінливості процесу, номера танків сирого молока які використовуються мають бути записані. Це відображається в керувальному рецепті. Компанії також записують іншу важливу інформацію, наприклад, я кому танку проводиться збереження суміші для партії і бажана швидкість мішалки в танці.
  • 13. Рис.5 показує в розібраному вигляді рецепт, керований компанією з двома виробничими ділянками. Зверніть увагу, що завод 2 має тільки одну технологічну комірку (Cell). У цьому випадку формальна потреба для місцевого рецепту може не знадобитися, але може підтримуватися для забезпечення узгодженості з іншою виробничою площадкою. Рис.5.Вибух рецепту Тепер реальність така, що сьогодні на ринку є багато S88-сумісних рішень керування періодичними процесами починають керувати рецептами на рівні майстер-рецептів. Інженери і вчені можуть визначити майстер рецепти. Коли партії заплановані на виробництво, підсистема керування партіями (batch engine) S88 створює в пам’яті керувальний рецепт і завантажує інформацію про партію в DCS або один чи декілька ПЛК. Далі підсистема керування партіями створює запис партії для кожного керувального рецепту, зберігає штамп часу і визначені користувачем дані про партію яка була створена. По закінченню партії, керувальний рецепт більше не існує, але дані зібрані з рецепту і партії залишаються в базі даних. Інформація в Рецепті. За отців-засновників (і матерів) стандарту S88.01 рецепт вміщує 5 категорій інформації: 1. Заголовок (Header) – адміністративна інформація (ідентифікатор рецепту, ім’я автору, номер версії, історія редакцій, дозволи) і короткий огляд процесу. 2.Вимоги до обладнання (Equipment Requirements) – інформація про конкретне обладнання, необхідне для створення партії або про частини партії 3.Процедура (Procedure) – визначає стратегію для проведення процесу. Тобто процедура в дійсності є кроками рецепту або "інструкціями" що надається системі керування або оператору. 4.Формула (Formula) – описує входи процесу рецепту (наприклад інгредієнти, кількість), параметри процесу (наприклад температуру процесу, швидкість передачі інгредієнту, швидкість змішування) і виходи (продукт і його кількість, що отримується з однієї партії). Формули можуть використовуватися для відмінності між різними продуктами або різними "сортами" продукту в тій же процедурі. 5. Інша інформація – все, що не вписується в інших категоріях (це може бути різні операторські інструкції, коментарі щодо безпеки)
  • 14. У наступних секціях цього розділу буде пояснені процедури рецептів, так як вони являються найбільш складними із п’яти категорій, наведених вище. Процедура Рецепту У процедурі пояснюється, як інгредієнти (сировина) повинні бути об’єднані, вступити в реакцію або іншим чином оброблені для створення партії. S88.01 визначає дві моделі для представлення процедур рецептів 1. Процесна модель (Process Model) для загального та місцевого рецепту. Ця модель зосереджена на описі функціональності процесу замість опису обладнання. 2. Процедурна керувальна модель (Procedural Control Model) для майстер рецепту та керувального рецепту. Ця модель фокусується на описі процесу по відношенню до фізичного обладнання. Як ми вже говорили вище, область дії сьогоднішніх S88-підсистем керування рецептами починається з рівня майстер-рецептів. І так, для збереження короткості (але солодкості) цього посібнику, ми збираємося пропустити Процесну Модель і перейти прямо до процедурної керувальної моделі. Рисунок 6 показує Процедурну керувальну модель Рис.6. Процедурна керувальна модель Процедура (procedure) є найвищим рівнем у ієрархії процедурного керування. Вона визначає загальну стратегію для створення партії. Вона складається із упорядкованого набору апаратних процедур. Що таке апарат (unit)? Апарат (unit) є терміном S88, що представляє фундаментальну сутність обладнання, яке виробляє партію або частину партії. Хоч апарат часто зосереджений навколо основних частин обладнання, таких як змішувальний танк або реактор, декілька невеликих частин обладнання можуть теж сумісно складати апарат. Наступний розділ посібника пояснює більше про апарати. Процедура апарату (unit procedure) – це упорядкований набір операцій (operation), що здійснюється в єдиному апараті до їх повного завершення. Тобто процедура апарату являє собою неперервну послідовність дій в одному і тільки одному апараті. Тільки одна процедура апарату може бути активною в одному апараті в один момент часу. Декілька процедур апарату можуть виконуватися одночасно як частини тієї самої процедури (верхнього рівня) до тих пір, поки вони виконуютья в різних апаратах.
  • 15. Операція (operation) – це впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в єдиному апараті. Операції як правило включають набір матеріалу, обробку його через деякий тип фізичних, хімічних або біологічних змін. Подібно процедурі апарату, стандарт передбачає, що тільки одна операція є активною в конкретному апараті в один і той же час. Етап (phase) – це найменший елемент процедурного керування, який може виконати процес-орієнтована задача. Етапи виконують унікальні і зазвичай незалежні, базові процес- орієнтовані функції, такі як завантаження інгредієнта або перемішування в танку. Простіше кажучи, етапи є робочими конячками рецептів. Всі інші елементи (процедури, процедури апаратів і операції) - це прості групи, що організовують і направляють на виконання етапи. Приклад рецепту На рисунку 7 показана процедура рецепту для приготування морозива. Існує чотири апаратні процедури, зв’язані з цією процедурою: зробити суміш (Make Mix), ароматизувати суміш (Flavor Mix), заповнити пінту (Fill Pints) і упакувати (Package). Рис.7. Процедура рецепту для приготування морозива На Рисунку 8 видно середину процедури апарату "зробити суміш" (Make Mix), де показано дві операції, асоційовані зі створенням суміші: "змішати інгредієнти" (Blend Ingredients) і "пастеризувати" (Pasteurize).
  • 16. Рис.8. Середину процедури "зробити суміш" апарату Зверніть увагу, що дві операції йдуть послідовно. Це слідує правилу, що не дозволяє більш ніж одній операції виконуватися одночасно в одному апараті в один і той же час. Рисунок 9 показує нам середину операції "Змішати інгредієнти" (Blend Ingredients), який складається з 8-ми етапів, асоційованих зі змішуванням інгредієнтів: Рис.9. Операція "змішати інгредієнти"
  • 17. Як бачите, немає правила запуску тільки одного етапу в одному апараті. Дійсно, дуже часто декілька етапів можуть виконуватися одночасно. Далі Добре, досить про рецепти (принаймні поки що). Пам'ятаєте три важливих елементи для визначення системи керування періодичними процесами: - як розробити продукт (рецепти) - які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання) - як запустити це обладнання (керуючі дії) Тепер прийшов час дізнатися про другий елемент: обладнання.
  • 18. 5. Обладнання У останньому розділі ми побачили, що рецепти сегментуються і організовуються в процедурну керувальну модель. Подібно до цього сегментуються (або модуляризуються) і обладнання, але використовуючи інший інструмент S88, відомий як Фізична Модель (Physical Model). Модель складається з семи рівнів (див. рис. 10). Як і в процедурній керувальній моделі для опису фізичної моделі в S88 теж використовується діаграма сутність-відношення. Рис.10. Фізична Модель Давайте розглянемо рівні фізичної моделі, починаючи з верхнього. Підприємство (Enterprise) в дійсності є причудливою назвою для "компанії". У дуже великих компаніях, підприємство могло б поділитися на відділи або бізнес-підрозділи. S88 заявляє, що діяльність і рішення корпорації, відділу або бізнес-підрозділу виконуються на рівні підприємства. Це включає в себе рішення як, де і коли вироби будуть зроблені. Аналогічним чином, виробнича площадка (Site) – це інша назва для заводу. Ймовірно, найбільш поширеним методом для визначення виробничих площадок базуються на географічному розташуванні, однак це не значить що дві виробничі площадки не можуть бути фізично суміжними. Різні виробничі площадки можуть створювати різні продукти, але це не обов’язково. Аналогічно різні виробничі площадки можуть мати різні виробничі процеси, але вони можуть бути однаковими. Ділянки (дільниці, Areas) – є секціями виробничих площадок. Подібно до виробничих площадок, ділянки можуть бути організовані різними способами, включаючи фізичне
  • 19. розташування або за бізнес функціями. Згідно S88, не кожна секція заводу повинна бути ділянкою, особливо якщо вона не має нічого спільного з керуванням періодичним процесом. У той час, як S88 визначає усі 7 рівнів і вважає кожен з них важливим, реально приділяється значення тільки нижнім 4-рьом рівням. Ці 4-ри рівні показані на рис.10 трохи темнішим кольором. Причина цієї важливості в тому, що партії як правило створюють і містяться в середині рівня з назвою "технологічна комірка" (process cell), яка складається з компонентів нижніх трьох рівнів. Технологічна комірка (process cell) вміщує в собі обладнання, яке необхідне для створення партій. Інколи для опису обладнання, що використовується для створення партії, використовують термін технологічна лінія (train). Технологічні комірки можуть мати більше ніж одну лінію, тому обладнання, що використовується для кожної окремо називають шляхом (path). Іншими словами технологічна комірка як правило являє собою межі обладнання, необхідного для створення партії. Хоч це не заборонено, шляхи (path) як правило не пересікають меж технологічної комірки. Технологічна комірка може обробляти більше однієї партії в один момент часу (поки доступне обладнання). Такий важливий Апарат Діяльність періодичного процесу сфокусована на сутності, що називається Апарат (unit). Іншими словами, періодичні процеси проходять в апаратах. У апаратах змішуються інгредієнти, виконуються реакції або інші діяльності, що приводить до добавлення нових властивостей продукту або напівпродукту. Апарати зазвичай є посудинами такими як танк для змішування або реактор, але не звужують це поняття до них. Хороший спосіб виділення апарату є визначення того, чи повинна ця частина обладнання у своїй діяльності виконувати рецепт. Якщо так, то це апарат. Якщо ні - то це використовується апаратом. У наведеній нижче таблиці показано декілька прикладів того, що ми вважаємо апаратами, а що ні: Приклад Є апаратом Не є апаратом Mixing Tank (бак для змішування) √ Reactor (реактор) √ Pump (насос) √ Ingredient Storage Tank (ємність збереження інгредієнтів) √ Washing Machine (миюча машина) √ Refrigerator (холодильник) √ Dishwasher (посудомийна машина) √ Насоси не є апаратами самі по собі, вони просто качають продукти, і зазвичай немає потреби в цілому рецепті для роботи насосу. Як ми вже обговорювали вище, насос може бути включений як частина апарату. Ми не вважаємо, що ємності для збереження відносяться до апаратів. Адже апарати виконують дії основної обробки, а ємність збереження не робить цього. Миючі та посудомийні машини є апаратами, так як вони більш менш працюють за рецептом.
  • 20. Ми не думаємо, що холодильники є апаратами. Хоч деякі продукти харчування, як пудинг, можуть використовувати холодильники для реакції, холодильник на самому ділі не більше ніж місце збереження. Нарешті, ось декілька припущень від S88, щодо виділення апарату: - Апарат часто вміщує або оперує з матеріалом для всієї партії. Тобто апарат утримує всю партію одночасно. Хоч часто це далеко не так. - Апарат може вміщувати або оперувати тільки однією порцією партії. Для партії є нормальним поділ на дві або більше частин, які можуть оброблюватися паралельно в декількох апаратах або послідовно проходити через один і той самий апарат. - Апарат не працює з більш ніж однією партією одночасно. З точки зору обліку в цьому є сенс. Буде важко відслідкувати партію, якщо ви об’єднаєте дві чи більше партій в одному апараті. Далі Окрім основного обладнання апарату (наприклад ємність), апарат складається з набору обладнання останніх двох підлеглих рівнів фізичної моделі: технологічних модулів (агрегатів) та модулів керування. Ці два останні рівні такі важливі для застосування S88, що потребують свого окремого навчального розділу. Це ми і будемо обговорювати далі.
  • 21. 6. Модулі У останньому розділі ми ознайомилися з фізичною моделлю і обговорили верхні 5-ть рівнів (Enterprise – підприємство, Site – виробнича площадка, Area - ділянка, Process Cell - технологічна комірка, Unit - апарат). Цей розділ присвячений останнім двом рівням - технологічним модулям та модулям керування, а також обговоренню того як ці модулі об’єднуються для створення функціонального обладнання. У дійсності існує ще один рівень, що знаходиться "нижче" рівня модуля керування (див. рис.11). На цьому рівні знаходяться кінцеві елементи керування (Final Control Element) – це фізичні елементи процесу або обладнання такі як приводи і датчики, зокрема клапани, насоси, безконтактні вимикачі і прилади. Рис.11. Фізична модель з кінцевим елементом керування Модуль (module) – є частиною або групою обладнання з чітко визначеною функцією, яка включає в себе вбудовані елементи керування для виконання обладнанням своїх функцій. Модулі керування Модуль керування (Control Module) – є самим базовим елементом фізичної моделі. стандарт дає наступні визначення модулю керування:
  • 22. зазвичай набір датчиків, виконавчих механізмів, інших модулів керування і обладнання зв’язаного з ним, які з точки зору керування, функціонують як єдине ціле. Кожний модуль керування забезпечує пряме "підключення" процесу через виконавчі механізми та датчики. Модулі керування зазвичай: - отримують команди (наприклад відкрити, закрити, запустити, зупинити або крутити насос з частотою 40 галонів/хв): command - переводять обладнання в стан (такі як відкривання, закривання, виконання, зупинка або набір швидкості) - можуть надавати інформацію (наприклад, плинний стан або умова тривоги): status Модуль може бути як простим так і складним за необхідністю. Нижче приведені приклади модулів: - клапан - група клапанів розміщених на колекторі - насос - насос зі змінною швидкістю та витратоміром, який забезпечує необхідну витрату Нижче наведені приклади, які послідовно надбудовуються над попередніми, показуючи як прості модулі можуть об’єднуватися в більш складні. Це не суперечить стандарту, з рис.11 видно як модулі керування та технологічні модулі посилаються (можуть містити, may contain) самі на себе. Припустимо, ви хочете регулювати витрату рідини. Для цього використовується насос, що приводиться в рух двигуном зі змінною швидкістю, а також витратомір. ПІД-регулятор регулює швидкість обертів насосу по відхиленню від заданої витрати. Процедурна частина системи керування (тобто логіка послідовності верхнього рівня) хоче тільки забезпечити необхідну витрату, тому вважає, що комбінація з насосу, витратоміра і ПІД-регулятору – є єдиним модулем керування. На рис.12 показано, що ми маємо на увазі. Рис.12. Модуль керування насосом зі змінною швидкістю Зверніть увагу, що, не дивлячись на те, що модуль керування існує в фізичній моделі, не всі елементи повинні бути фізичними. У нашому прикладі ПІД-регулятор може бути інструкцією ПЛК або об’єктом DCS а не автономним пристроєм, який фізично зв’язує витратомір з насосом.
  • 23. У якості другого прикладу модуля керування розглянемо групу клапанів, розміщених в колекторі для вибору матеріалу що передається. Процедурна частина системи керування тільки хоче вибрати матеріал для передачі і розглядає декілька клапанів як один модуль керування. На рис.13 показано, що саме ми маємо на увазі. Рис.13.Модуль керування клапанами колектору Це не рідкість, що модулі керування у свою чергу вбудовані в інші модулі керування. Наприклад, якщо кожний клапан на рис.13 буде мати свій власний модуль керування, тоді модуль керування вибору матеріалу (Material Selection Control Module) буде інкапсулювати 4 модулі керування клапанами. У найпростішій формі модулі керування можуть представляти собою виконавчі пристрої , але вони можуть мати набагато більше функцій. Модулі керування повинні забезпечувати надійний метод керування пристроєм, включаючи наступні функції - Режими (Modes) – три загальні режими повинні бути доступними: o автоматичне керування, де станом пристрою керує певна логічна послідовність; o ручний режим, де станом пристрою керує оператор o імітаційний режим, дозволяючи оператору або інженеру тестувати програмне забезпечення без дійсної зміни стану обладнання - Дозволи (Permissives) – це запобігання пристрою виконувати дії, якщо немає дозволу або виконуються умови обмеження. Наприклад, випускний клапан не вдасться відкрити, якщо колектор миється. - Логіка зміни станів (State transition logic) – модуль керування базується на станах, який не просто керується примітивною послідовністю типу (вкл./відкл., відкрити/закрити). Наприклад, може бути декілька клапанів, що необхідно відкрити або закрити для створення шляху для потоку. - Логіка виявлення помилок та відмов (тривоги) (Error detection and failure logic (alarms)) – забезпечує зворотній зв'язок по експлуатації пристрою. Наприклад, може бути встановлена тривога на умову, що клапан відкритий, але при цьому не спрацював датчик відкритого положення.
  • 24. З точки зору керування модулями є два особливо важливі питання: 1. Прилади є "глобальними" (можуть обслуговувати більше ніж один модуль) – Наприклад, один і той самий витратомір може використовуватися модулем керування завантаження води в танк, або іншим модулем керування, таким як завантаження вершків. 2. Пристрій керується одним (і тільки одним) модулем керування – Тут може бути декілька логічних подій які примушують модулі керування впливати на обладнання. Наприклад , насос може бути запущений логікою виробництва або мийки. Технологічний модуль S88 визначає технологічний модуль (Equipment Module) як: - функціональна група обладнання, яка може виконувати кінцеве число конкретних незначних дій по обробці Іншими словами, технологічні модулі – це згруповані фізичні пристрої для виконання однієї або декількох конкретних функцій. Цей тип модуля може складатися з модулів керування або інших технологічних модулів. На відміну від модулів керування, які переводять обладнання в певний стан, технологічні модулі завжди мають певне процедурне керування. Тобто, технологічний модуль має доволі складний набір логічних функцій, який реалізовує послідовності. На рис.14 показаний технологічний модуль, який вибирає матеріал з колектору і перекачує певну його кількість. Зверніть увагу, що модулі керування вбудовані в технологічний модуль. На рис.14 один клапан виглядає так, наче висить у повітрі сам по собі. Технологічний модуль завантаження матеріалу (Material Charging Equipment Module) може керувати ним і безпосередньо. Але кращим рішенням буде, якщо він буде керуватися спеціальним модулем керування 2-позиційним клапаном. У цьому випадку технологічний модуль вже буде віддавати команди цьому модулю керування а не самому клапану. Рис.14.Технологічний модуль завантаження матеріалу. Технологічні модулі, як правило, є робочими конячками автоматичного керування процесом. Вони зазвичай виконують одне (і тільки одне) завдання процесу, яке не залежить від продукту. Однак вони достатньо складні, щоб операторам виконувати ті самі функції вручну, оскільки необхідно виконувати типовий порядок дій (standard operating procedure (SOP)) Технологічні модулі можуть працювати автономно, але найбільш часто вони пов’язані з забезпеченням процесу функціонування для конкретних апаратів. Якщо модуль асоційований з апаратом, він може постійно бути приєднаний до нього або приєднуватися на певний час. Якщо технологічний модуль може бути приєднаний тільки до одного апарату в один момент часу, він називається ресурсом з ексклюзивним використанням (exclusive-use resource). Якщо він може використовуватися декількома апаратами одночасно, він називається ресурсом з загальним користуванням (shared-use resource).
  • 25. Наприклад, завод може мати контур рециркуляції (технологічний модуль "рециркуляція"), який являється загальним для двох резервуарів приготування партій. Контур може бути активним поки рецепт виконується, або запущений оператором "вручну" як незалежна функція. Якщо завод хоче робити рециркуляцію тільки в контексті одного апарату в один час (оператори не хочуть змішувати вміст двох танків), технологічний модуль "рециркуляція" являється ресурсом з ексклюзивним використанням. У наведеній нижче таблиці порівнюються можливості і поведінка технологічних модулів і модулів керування. Equipment Module Control Module Виконує процедурну (послідовну) логіку Забезпечує тільки базові функції керування (оперує станами) Підключається до обладнання через модулі керування Безпосередньо з’єднаний з обладнанням Зазвичай використовується для загального доступу Не часто використовується для загального доступу Може вміщувати модулі керування та інші технологічні модулі Може вміщувати тільки інші модулі керування Збираємо все разом Модулі керування і технологічні модулі об’єднуються разом з іншим обладнанням у вигляді апарату для забезпечення функціональності, необхідної для виконання процесу. На рис.15 показаний один простий приклад. Рис.15.Технологічна комірка
  • 26. У межах технологічної комірки з апаратом може асоціюватися тільки танк. Однак, якщо ми думаємо про всі показані на рисунку модулі керування та технологічні модулі, які постійно прикріплені до танку, дійсні межі апарату розширюються на весь рисунок. У наведеній нижче таблиці показана додаткова інформація про апарати і технологічні модулі, порівнюючи їх між собою. Апарат Технологічний модуль Розміщується як основне обладнання Розміщується як додаткове обладнання Може бути запущено декілька процедур (виконання етапів) одночасно Як правило виконується тільки одна процедура (етап) Може отримати різні рецепти для кожного продукту Ті ж команди незалежно від продукту Самодостатній Як правило пов'язаний з апаратом Може спілкуватися з іншими апаратами і загальними ресурсами Отримує запити і команди, тільки відповідає Далі Пам'ятаєте три важливих елементи для визначення системи керування періодичними процесами: - як розробити продукт (рецепти) - які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання) - як запустити це обладнання (керуючі дії) Ми дізналися про рецепти і обладнання. Тепер прийшов час дізнатися про третій елемент - керуючі дії – показуючи яким чином рецепти поєднуються з функціями керування обладнанням.
  • 27. 7. Зв'язування рецептів з обладнанням. До сих пір ми обговорювали обладнання і рецепти, використовуючи фізичну і процедурну керувальну модель. У розділі 4 показано, як для періодичного процесу визначаються рецепти з використанням процедур, а в розділі 5 та 6 - все про обладнання, включно модулі. Очевидно, що процедури рецепту кимось чином повинні бути зв’язані з функціями керування обладнанням. Оператор може зробити всю партію керуючи однією функцією обладнання в один момент часу, але бере на себе відповідальність за усі види керування, такі як координаційне керування обладнанням і послідовністю функцій. Якщо Ви хочете зробити продукт, який потребує комплексної обробки і ви хочете уникнути істотного втручання оператору, тоді Вам дійсно слід використати системи керування партіями (batch management system) або підсистемами. Процедурне керування Формально, процедурне керування (procedural control) направляє на обладнання дії, які відбуваються в заданій послідовності в порядку їх виконання в процес-орієнтованому завданні. Це по суті є виконання процедури рецепту, яка використовується для опису дій, необхідних для обладнання, щоб зробити свою річ. На Рис.16 показана матриця елементів процедурного керування, яка може виконуватися на різних рівнях обладнання. Оскільки S88 була розроблена для реалізації будь-якого рівня автоматизації, ми не робимо ніяких припущень, чи буде виконання процедурного керування оброблятися в електронному вигляді. Більш ніж ймовірно, Ви будете використовувати S88- сумісне програмне забезпечення для запуску вашого процесу, але оператор також зможе виконувати ручні процедури. Рис.16. Виконання процедурного керування обладнанням Процедура рецепту (procedure) використовується для керування одним або більше апаратами в створенні продукту (або інакше кажучи в послідовності обладнання). Оскільки процедура охоплює декілька апаратів, її може виконати тільки технологічна комірка (process cell). Апарат (Unit) має найбільше можливостей для виконання процедурного керування, так як там можна запустити процедури апарату (unit procedures), операції (operations) і етапи(phases). Технологічний модуль (Equipment Module) обмежується тільки виконанням етапу, а модулю керування не дозволяється взагалі виконання будь-якого процедурного керування. Це дозволяє чітко розрізняти технологічні модулі і модулі керування: технологічний модуль має процедурне керування, зв’язане з ним (у вигляді етапу), а модуль керування - ні. Якщо у Вас є модуль керування, який являється достатньо складним, що на ньому мають запускатися деякі
  • 28. процедури (окрім базової послідовності станів), більш ніж ймовірно, що Вам необхідно переглянути його і оформити у вигляді технологічного модулю. Зв'язування рецептів з функціями керування обладнанням Для того, щоб зробити партію, інструкції з рецепту якимось чином повинні передаватися в систему керування роботою обладнання. S88 пропонує, щоб підсистема (або система) керування партіями і система керування обладнанням існували окремо. Однак процедури, апаратні процедури, операції і етапи повинні існувати в обох системах – хоч не одночасно – в залежності від того, як ви запустите ваші операції. (Будьте обережні вставляючи інструкції для виконання в код управління рецептами і обладнанням в тій самій системі. Щоб дізнатися більше, див. пункт 1 в http://www.batchcontrol.com/s88/selling/merits.shtml ) У той час, коли S88 точно не визначає, де проходить зв'язок між процедурою керувального рецепту і функцією керування обладнанням, він потребує щоб процедура рецепту (recipe procedure) зажди існувала в системі керування партіями (batch management system), а етап (phase) завжди існував в системі керування обладнанням (equipment control system). Це показано на рис.17. Рис.17. Зв’язування рецепту і функції керування обладнанням Апаратні процедури і операції можуть підпадати як в зону діяльності керувального рецепту так і в зону керування обладнанням. На рис.18 показаний найбільш поширений зв'язок на рівні етапів. У керувальному рецепті на рівні етапу створюється посилання на етап обладнання, що виконується в системі керування. Це посилання обробляється шляхом відправки параметрів від етапу рецепту до етапу обладнання. Коли етап обладнання виконується, або по закінченню виконання, він відправляє результати назад до етапу рецепта. Ці результати будуть записані в базу даних партії або включені в звіт партії чи виконавчий звіт.
  • 29. Рис.18. Загальний метод зв’язування Зв'язування на рівні етапів значить, що: - система (підсистема) керування партіями вміщує процедуру, апаратні процедури, операції і етапи всередині рецепту; - а система керування обладнанням вміщує тільки логіку етапу. Логіка етапу як правило існує в обладнанні системи керування, таких як ПЛК або DCS. Рис.18 конкретизує, що етап рецепту зв’язується з етапом, що виконується в технологічному модулі. Етап технологічного модуля (або етап обладнання, equipment phase) далі підключається до модуля керування для управління виконавчими механізмами або опитування датчиків. Як Ви пам’ятаєте, етап обладнання може виконуватися апаратом або технологічним модулем. Якщо він виконується апаратом його також називають етапом апарату (unit phase). Далі етап апарату може з’єднуватися з етапом обладнання, який являється частиною технологічного модуля. Технологічний модуль в свою чергу передає команду модулю керування, якщо в цьому є потреба. Це показано на рис.19.
  • 30. Рис.19. Етап апарату зі з’єднаннями Далі Тепер ми дізналися про усі три важливі моменти, що визначають систему керування періодичними процесами: рецепти, обладнання і керуючі дії.
  • 31. 8. І що тепер? Поздоровляємо, ви закінчили наш онлайн підручник S88.01! А ви кажете, "Супер! А тепер що мені робити?". Ну ось деякі думки для вас: Продовжувати вивчати наш світ S88 Якщо ви ще не розглянули статті журналу або "білі книги" WBF що ми привели в нашому Acquiring S88 Intelligence, тепер настав саме той час, щоб зробити це. Є інші хороші джерела інформації в промисловості: Ми представляємо доволі великий список посилань в нашому розділі Beyond, включаючи інші інформаційні сайти. Ми також дуже рекомендуємо дві професійні спільноти, які мають багато справ з S88: ISA і World Batch Forum (WBF) Зверніться до кращого постачальника рішень по автоматизації S88 дійсно набирає оберти в промисловості, і є хороший шанс, що ваш постачальник засобів автоматизації, системний інтегратор, або постачальник обладнання обізнаний в стандарті і зможе навіть розробити для Вас рішення. Так, що постукайте в їх двері. Ну і звісно, якщо Ви хочете посилання для домашнього читання… ми можемо запропонувати вам тільки цей посібник!
  • 32. Від перекладача Шановні колеги! Даний посібник перекладений зусиллями однієї людини. Якщо Вам дійсно цікава тема стандартів ISA, і Ви вважаєте що вони допоможуть в розвитку автоматизації в Україні, приєднуйтесь до перекладів, формування професійного словника і взагалі до розвитку професійної спільноти. Тільки разом це можливо зробити! Ми можемо поспілкуватися з Вами: - на форумі www.asu.in.ua - в групі Фейсбук https://www.facebook.com/groups/asu.in.ua/ . Також ви можете приєднатися до спільноти АППАУ (http://appau.org.ua): - https://www.facebook.com/groups/appau/ - https://www.linkedin.com/grp/home?gid=3914892 Олександр Пупена