Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

тда16 2 4 intro_isa88

121 views

Published on

Основні ідеї керування періодичними виробництвами на базі ISA-88

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

тда16 2 4 intro_isa88

  1. 1. ТДА16-2 (1.10.16) Основні ідеї керування періодичними виробництвами на базі ISA-88 Олександр Пупена (pupena_san@ukr.net) www.asu.in.ua https://vk.com/asu_in_ua 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 1
  2. 2. Batch процеси – виклики виробництва -> виклики до систем керування Забезпечити якість і цілісність продукту Інтеграція АСУТП з АСУП швидке перемикання на інший продукт Масштабування розміру партії під виробничі потреби Справжні batch-звіти і сильна функціональність по звітам Зміна послідовності операцій в он-лайн Виробництво різної продукції на різному обладнанні одночасно Оптимізація виробництва партій Забезпечити високий ККД обладнання Координація ручних та автоматичних дій 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 2
  3. 3. Виклики до систем керування - постійно нові продукти, за новим рецептом Тут, вобщем, технологи вирішили новий рецепт у виробництво пустити, ти б не міг це ШВИДЕНЬКО в програму внести?! О це будуть таблеточки! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 3
  4. 4. Виклики - різні послідовність процесу і шлях продукту … і треба щоб в любому танку і фасувати на любу лінію, і щоб любі продукти ! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 4
  5. 5. Виклики – звіти по партіям Зроби звіти по кожній партії окремо! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 5
  6. 6. Виклики – планування виробництва партій Ти нам ще шедулінг забацаєш?! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 6
  7. 7. Виклики … • нам тре розділяти між процесами загальні ресурси • тре обробляти помилки проходження процесу (не обладнання!) в залежності від типу продукту • тре модифікувати технологічну послідовність на льоту • тре такий інтерфейс щоб був пригодний для приготування будь якого типу продукції • тре… 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 7
  8. 8. Ти ж автоматчик і ти ж програміст! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 8
  9. 9. 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 9
  10. 10. Серія стандартів ISA-88/IEC 61512 • ANSI/ISA–S88.01–1995 Batch Control Part 1: Models and Terminology. IEC 61512-1 • ANSI/ISA-S88.00.01 Batch Control Part 1: Models and Terminology (Update 2010) • ANSI/ISA–88.00.02 Batch Control Part 2: Data Structures and Guidelines for Languages (2001) • ANSI-ISA-88.00.03 Batch Control Part 3: General and Site Recipe Models and Representation (2004) • ANSI/ISA-88.00.04 Batch Control Part 4: Batch Production Records (2006) • ANSI/ISA-88.00.05 Batch Control Part 5: Implementation Models & Terminology for Modular Equipment Control • ISA-TR88.00.02 Machine and Unit States: An Implementation Example of ISA-88 (2008) • ISA TR88-95.00.01 ISA-88/95 Technical Report Using ISA-88 and ISA-95 Together http://asu.in.ua/viewtopic.php?f=258&t=1110 https://en.wikipedia.org/wiki/ISA-88 ISA 88 перевірений, методика розвивається і деталізується 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 10
  11. 11. Бачі, шмачі … - нащо нам це, у нас неперервне виробництво ! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 11
  12. 12. Концепції ISA 88 – в неперервні і дискретні процеси GoogleBooks “…У кінці вісімдесятих при розробці стандарту ISA- 88 для управління порційним виробництвом, деякі члени нашого комітету вирішили перевірити ефективність можливого застосування концепцій керування періодичними процесами, покладених в основу цього стандарту, у неперервному і дискретному виробництві. Ми зійшлися на думці, що ці концепції дуже добре підходять і можуть бути використані і в інших галузях промисловості. Том Фішер теж погодився, але зазначив, що якби ми спробували розширити статут стандарту за межі періодичного виробництва, ймовірність закінчити коли-небудь цей стандарт сильно б зменшилася. Том мав рацію! Замість прогнозованих 2 років, перші дві частини стандарту ISA-88, що задовольняли первинному його статуту, фактично були випущені аж через 13 років. Добре, що ми зупинилися на порційному виробництві, так як я не можу собі уявити, де ми були б зараз, якби тоді розширили наш статут!..” David A. Chappell 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 12
  13. 13. Концепції ISA 88 – в стандарт для неперервних процесів ISA 106 (в розробці) - Procedure Automation for Continuous Process Operations Стандарт ISA 106 автоматизації процедур для керування неперервними процесами02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 13
  14. 14. Концепції ISA 88 – для дискретних процесів • ISA-TR88.00.02 Machine and Unit States: An Implementation Example of ISA-88 (2008) • ANSI/ISA-TR88.00.02-2015, Machine and Unit States: An implementation example of ANSI/ISA-88.00.01 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 14
  15. 15. ISA-88 - основа для ISA95 (MES/MOM) 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 15
  16. 16. Місце ISA 88/95/106 в інтегрованому виробництві Level 4 Level 0 Level 1 Level 2 Level 3 Business Logistics Plant Production Scheduling, Shipping, Receiving, Inventory, etc Manufacturing Operations Management Dispatching, Detailed Production Scheduling, Production Tracking, ... Batch Production Control Discrete Production Control Continuous Production Control ISA – IEC/ISO Interface Standards IEC, OPC, & OMAC Interface Standards ISA Functional Model The production processes це все автоматизація! на скільки готові до цього ви? ISA-95 1,2 ISA-95 3,4 ISA -88 ISA- TR88 .02 ISA- 106 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 16 ISA95 - IEC 62264, ISA88 - IEC 61512
  17. 17. Місце ISA 88/95 в INDUSTRIE 4.0 (RAMI) 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 17 IEC 62264 - ISA95, IEC 61512 - ISA88 RAMI - Reference Architecture Model Industrie 4.0 Про Industrie 4.0 Ще про Industrie 4.0 Якщо попередніх двох посилань було мало
  18. 18. ISA 88 – не тільки для програміста АСУТП, це філософія інженера • програмісту АСУТП – повністю • програмісту MES, АСУП - повністю • проектанту АСУТП - ази • технологу - ази • керівні посади (головні інженери, технологи, механіки) - ази Сторінка ISA88.asu.in.ua 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 18
  19. 19. Подумаєш! У нас давно вже реалізовується Batch control! Ласкаво просимо до групи! 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 19
  20. 20. Основні концепції Batch- керування 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 20
  21. 21. 1-ший принцип ISA-88 не думайте про це як неділиме ціле! розділення типів керування: функції керування технологією приготування продукту і функцій керування обладнанням технологія - послідовність та технологічні параметри приготування конкретного типу продукту і конкретної партії: "нагріти до 50 °С" але не "відкрити клапан пари TV1 на 100%" керування обладнанням (конкретним): "відкрити клапан TV2" але не "приготувати кефір" RECIPE (рецепт) EQUIPMENT (обладнання) 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 21
  22. 22. Recipe (рецепт, рецептура, регламент…) необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі вимоги для конкретного продукту процедура + формула + вимоги до обладнання/ресурсів 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 22
  23. 23. 2-ий принцип ISA-88 декомпозиція + агрегатування Структуризація (модульність) і технологічного процесу і обладнання декомпозиція процесів декомпозиція обладнання 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 23
  24. 24. Recipe & Equipment • створенням рецепту і системи керування обладнанням займаються різні люди • ISA-88 описує механізм як взаємодіють рецепти і системи керування обладнанням декомпозиція + агрегатування 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 24
  25. 25. 3-й принцип в ISA-88 ISA 88 розроблений для будь яких систем: - повністю автоматичних - напівавтоматичних - повністю ручних 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 25
  26. 26. Типи керування 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 26
  27. 27. Базове керування (Basic control) • може впливати на виконавчий механізм, залежати від значення з конкретного датчика/перетворювача; • показує інформацію про стан конкретного обладнання; • реалізоване тільки в програмі/пристроях керування обладнанням, але не в рецепті • може вміщувати алгоритми регулювання, дискретного керування, покрокового виконання та інші. Показуються на схемах автоматизації та P&ID: Наприклад ПІД регулятор (TIC30), програма пуску/блокування двигуна М1 (AM21), дистанційне керування клапаном XV03 і т.д. Базове керування (Basic control) – для встановлення та підтримки заданого стану/поведінки обладнання та/або процесу. 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 27
  28. 28. Процедурне керування (Procedural control) Процедурне керування (технологічне, Procedural control) - спрямовує дії виставлені у впорядкованій послідовності для виконання процесно- орієнтованої задачі. • складається з кроків (steps) і переходів (transitions) • може бути реалізований як в процедурі рецепту так і в програмі керування обладнанням • може оперувати обладнанням тільки через базове керування Аля технологічна програма - показується в описі технологічного процесу, наприклад «набрати 1000 кг води», «нагріти до 50 °С» 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 28
  29. 29. Координаційне керування (Basic control) Координаційне керування (Coordination control) направляє, ініціює та/або змінює виконання процедурного керування та використання ресурсів для періодичних процесів. Приклади: • контролю наявності та можливості (у тому числі потужності) обладнання; • виділення обладнання для приготування партій; • арбітражні заявки на виділення ресурсів; • координація спільних апаратурних ресурсів; • вибір процедурних елементів що повинні бути виконані; • керування режимами і станами, що включають поширювані режими та стани. Наприклад, «аварійно зупинити виконання рецепту», «під приготування закваски виділити Танк 1», «заблокувати клапан TV100» 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 29
  30. 30. Фізична модель обладнання (Equipment) 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 30
  31. 31. "Фізична" структура обладнання підприємство виробнича площадка ділянка технологічна комірка апарат агрегат модуль керування02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 31
  32. 32. Фізична модель обладнання • Підприємство (Enterprise) • Виробнича площадка (Site) • Дільниця (Areas) • Технологічна комірка (process cell) • Апарат (Unit) • Агрегат (Equipment Module) • Модуль керування (Control Module) ISA - 95 ISA - 88 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 32
  33. 33. Фізична модель обладнання 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 33
  34. 34. Process cell Технологічна комірка (process cell, установка) вміщує в собі обладнання, яке необхідне для створення партій. • партія в межах однієї комірки • технологічні комірки можуть мати більше ніж одну лінію (train), тому обладнання, що використовується для кожної окремо називають шляхом (path). • може створювати декілька партій одночасно 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 34
  35. 35. Структури технологічних комірок Рис.4.2. Одношляхова структура Рис.4.3. Багатошляхова структура Рис.4.4. Мережна структура 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 35
  36. 36. Приклад технологічної комірки з 2-ма апаратами на 1 лінію одна партія - різні процеси 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 36
  37. 37. Process Cell Procedure Процедура технологічної комірки (process cell procedure, procedure) – «технологічна програма» приготування партії (Batch) продукту в межах технологічної комірки (process cell). Відноситься до процедурного керування. • визначає загальну стратегію для створення партії; • складається із упорядкованого набору процедур апарату; • приготувати 100 кг інградієтна В; • приготувати суміш 200 кг градієнту А і 100 кг градієнту В; 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 37
  38. 38. Unit (Апарат) Апарат (unit) - набір пов'язаних модулів керування та/або агрегатів та іншого технологічного обладнання, в яких можуть бути проведені один або більше основних процесів обробки. • може виробляти всю партію • може виробляти частину партії • може робити деякі процедури апарату для партії • НЕ може оперувати з декількома партіями одночасно Хороший спосіб виділення апарату - виконує процедуру апарату. Приклад Є апаратом Не є апаратом Бак для змішування √ Реактор √ Насос √ Ємність збереження інгредієнтів √ Миюча машина √ Холодильник √ Посудомийна машина √ 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 38
  39. 39. Unit Procedure Процедура апарату (unit procedure) – «технологічна програма» приготування партії або частини партії в одному апараті. Відноситься до процедурного керування. • упорядкований набір операцій (operation) в одному апараті до їх повного завершення; • тільки одна процедура апарату в одному апараті в один момент часу • декілька процедур апарату можуть виконуватися одночасно в різних апаратах • набрати 200 кг інградієтна А з швидкістю 10 кг/хв; • поступово 10 кг/хв добавляти 100 кг інградієнту В; • довести до тиску 10 атм згідно діаграми; • …. 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 39
  40. 40. Operation Операція (operation) – «технологічна програма» для однієї технологічної діяльності що переводить оброблювальний матеріал з одного стану в інший, як правило, за участю хімічних або фізичних змін. Відноситься до процедурного керування. • впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в єдиному апараті • наприклад набір матеріалу, обробку його через деякий тип фізичних, хімічних або біологічних змін • тільки одна операція є активною в конкретному апараті в один і той же час. 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 40
  41. 41. Phase Етап (phase) – найменший елемент процедурного керування: • виконують унікальні і зазвичай незалежні, базові процес-орієнтовані на базові функції, наприклад: • завантаження інгредієнта • перемішування в танку • єдиний процедурний елемент який виконує конкретні дії, а інші (процедури комірки, процедури апаратів і операції) - це прості групи, що організовують і направляють на виконання ці етапи 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 41
  42. 42. Агрегат (Equipment Module) Агрегат (Equipment Module, EM) : • може виконувати кінцеве число конкретних незначних дій процесу • агрегати завжди виконуються якесь процедурне керування (на відміну від 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 агрегати Може вміщувати тільки інші модулі керування межа процес - обладнання 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 42
  43. 43. Процедурне керування Процедури технологічної комірки, апарату, операції та етапи: - можуть бути означені як в рецепті (рецептурні) - так в обладнанні. 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 43
  44. 44. Модуль керування (Control Module) Модуль керування (Control Module, CM) : • набір датчиків, ВМ, інших CM і обладнання зв’язаного з ним, які з точки зору керування, функціонують як єдине ціле • забезпечує пряме "підключення" процесу через виконавчі механізми та датчики. • отримують команди (відкрити, закрити, запустити, зупинити/запустити насос з витратою 40 м3/год): • НЕ вміщують процедурного керування • переводять обладнання в стан (такі як відкривання, закривання, виконання, зупинка або набір швидкості) • можуть надавати інформацію (наприклад, плинний стан або умова тривоги): status 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 44
  45. 45. Приклад фізичного структурування Апарат Агрегат 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 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 45
  46. 46. Можливості реалізації в рецепті та обладнанні в рецепті в обладнанні 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 46
  47. 47. Варіант зв'язування рецептів і обладнання через етапи Рецептурна процедура технологічної комірки (Recipe Process Cell Procedure) Рецептурна процедура апарату (Recipe Unit Procedure) Операція рецепту (Recipe Operation) Етап рецепту (Recipe Phase) Керівний рецепт (Control Recipe) Апаратурний об’єкт (Equipment Entity) Посилається на необхідні дані: -заголовок(header) -формула(formula) -вимоги до обладнання (equipment requirements) -іншу інформацію Плинна інформація про хід процесу CM CM CM CM CM CM EM EM EM Апаратурний етап (Equipment Phase) 02.10.2016 ISA-88 Intro - pupena_san@ukr.net 47 двосторонній зв'язок рецептів і апаратурних об'єктів! керівний рецепт зберігає історію процесу етап і в рецепті і в обладнанні Вміщує послідовність етапів

×