Aktuální vydání

celé číslo

08

2018

MSV 2018 v Brně

celé číslo

Wonderware InBatch FlexFormula pro vsádkové výrobní procesy

číslo 4/2002

Wonderware InBatch FlexFormula pro vsádkové výrobní procesy

1. Úvod

Potravinářský, chemický a farmaceutický průmysl jsou typickými příklady výrobních odvětví, ve kterých jsou provozovány vsádkové (dávkové) výrobní procesy, tj. opakovaná výroba určitých objemů tekutých nebo sypkých výrobků (výrobních dávek) podle různých výrobních receptur.

Vzhledem k charakteru vyráběné produkce jsou pro uvedená odvětví stanovena přísná pravidla pro sledování a dokladování kvality a historie výroby. Výrobci musí vést podrobnou evidenci o skutečné historii výroby každé dávky, která je nutná pro zpětné analýzy, a musí umožnit dohledat případné problémové výrobky.

V současnosti se záznamy o skutečném průběhu výroby dávek většinou vedou v papírové podobě a v lepším případě se vybraná data poté ručně vkládají do elektronické databáze. Tento postup je nejenom pracný, ale často je také zdrojem nepřesností a chyb. Při velkých počtech vyráběných dávek nebo u výrobků vyráběných sice v menších sériích, ale v různých variantách se tento postup stává nepoužitelným. Požadavky na správnost, přesnost a úplnost záznamů skutečné historie výroby dávek ještě vzrostou po vstupu ČR do Evropské unie.

Doposud automatizovaně sbírali data a elektronicky zaznamenávali historii výroby většinou jen velcí výrobci, kteří si pro některá svá výrobní zařízení mohli opatřit nákladné distribuované řídicí systémy (Distributed Control System – DCS), obsahující v sobě potřebné záznamové moduly.

Softwarový systém InBatch 8.0 FlexFormula Edition od společnosti Wonderware Corporation je novým moderním řešením pro řízení a záznam průběhu výrobních procesů orientovaných na vsádkovou výrobu, které je snadno použitelné a cenově dostupné i pro podniky střední a menší velikosti.

Příspěvek stručně popisuje určení, hlavní vlastnosti a přínosy tohoto systému.

2. Software pro vsádkovou výrobu od Wonderware

Software společnosti Wonderware Corporation určený pro řízení vsádkových procesů byl čtenářům časopisu Automa představen v roce 2000 v podobě systému Wonderware InBatch [1], který je součástí integrované rodiny softwarových produktů pro průmyslovou automatizaci Wonderware FactorySuite.

Koncem roku 2001 byly na světový trh uvedeny dvě novinky – nová verze systému InBatch s názvem InBatch 8.0 Premier Edition a nový produkt InBatch 8.0 FlexFormula Edition (dále jen InBatch FlexFormula).

InBatch Premier i InBatch FlexFormula vycházejí z osvědčeného systému InBatch, který je používán již od roku 1995, a jsou v souladu se specifikací The Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA) S88 pro vsádkové výrobní procesy.

Oba produkty jsou navzájem nezávislé, samostatně použitelné a jsou určeny pro zákazníky s rozdílnými požadavky na flexibilitu jejich vsádkových výrobních procesů.

3. InBatch FlexFormula

3.1 Pozice produktu
Cílovou oblastí použití systému InBatch FlexFormula jsou vsádkové výroby se středními požadavky na flexibilitu výrobního procesu, tj. takové, u nichž se jednotlivé položky vyráběného sortimentu liší hlavně svým složením (obsahem ingrediencí) a posloupnost výrobních operací (výrobní procedura) je uložena v řídicím systému, kterým je nejčastěji programovatelný automat (Programmable Logic Controller – PLC). Toto uspořádání je charakteristické zejména pro procesy, jejichž výrobní postup je pevně dán a jen zřídkakdy se mění, popř. jeho drobné změny zvládá řídicí systém.

Uložit výrobní proceduru v řídicím systému však není z hlediska sběru, ukládání a poskytování technologických údajů optimální. Technologická data se přitom často musí získávat zmíněnými „klasickými“ metodami, jako je ruční záznam technologických údajů na papír nebo použití vlastního, na míru vytvořeného systému pro elektronický sběr dat a jejich archivaci.

Ale co dál? Uložení dat není cílem, nýbrž mezistupněm na jejich cestě k zainteresovaným pracovníkům – operátorům výrobních zařízení pro okamžité rozhodování, manažerům pro analýzy a všem dalším zájemcům, kteří potřebují protokoly o výrobě a tzv. výrobní rodokmeny pro každou vyrobenou dávku. Tyto záznamy o skutečné historii výroby až na úroveň jednotlivé dávky jsou důležité pro splnění legislativních požadavků a mohou být vhodné i k průkazu kvality a stejnorodosti výroby při případných odběratelských auditech.

Obr. 1.

InBatch FlexFormula je specializovaný produkt vytvořený právě pro automatizaci vsádkových výrobních procesů tam, kde je žádoucí využít stávající kód uložený v řídicím systému a současně získat automatizovaný elektronický záznam skutečné historie výroby dávek do otevřené relační databáze, výkonný systém pro vytváření protokolů a odpovídající úroveň zabezpečení.

Systém InBatch FlexFormula mohou využít i stávající uživatelé známého vizualizačního systému SCADA/HMI Wonderware InTouch s nadstavbou InTouch Recipe Manager [2], pro které je k dispozici konverzní nástroj, automaticky převádějící informace z textových souborů nadstavby do databází systému InBatch FlexFormula.

3.2 Správa receptur
Určení systému InBatch FlexFormula je dobře charakterizováno vztahem mezi procedurou řídicí receptury a vlastním řízením výrobního zařízení, jinými slovy v  „rozdělení kompetencí“ mezi softwarovým vsádkovým systémem provozovaným na PC a programovatelným automatem (PLC), jak je znázorňuje diagram podle standardu ISA S88.01 (obr. 1).

Obr. 2.

Výrobní receptury jsou v systému InBatch FlexFormula vytvářeny v modulu pro tvorbu a správu receptur (Recipe Editor) v podobě hlavní receptury (Master Unit Procedure Recipe). Procedura hlavní receptury (Recipe Procedure) je nezávislá na konkrétním výrobním zařízení a skládá se z jednotkových procedur (Unit Procedures), jejichž řídicí kód je již uložen a vykonáván v řídicím systému. Provázat řídicí kód (v PLC) se systémem InBatch FlexFormula lze velmi snadno.

Recipe Editor nabízí pro tvorbu a udržování hlavních receptur názorné konfigurační prostředí, jež je založeno na kombinaci editoru jazyka SFC (Sequential Function Chart) a tabulkového zobrazení (obr. 2).

3.3 Zpracovávání vsádek a záznam historie výroby
Správu činností souvisejících se zpracováváním jednotlivých vsádek zajišťuje InBatch FlexFormula Server. Jedná se mj. o časové plánování a inicializaci zpracování vsádek, dynamické přidělování a uvolňování výrobních zařízení (výrobních jednotek), nahrávání (download) parametrů jednotkových procedur do řídicího systému a zpětné načítání aktuálních informací pro záznam historie výroby a sestavování výstupních protokolů (reports) o skutečném průběhu výroby.

V průběhu zpracovávání každé vsádky se sbírají údaje o všech vstupních materiálech, výsledném produktu (popř. vedlejších produktech), konkrétních použitých výrobních jednotkách, činnostech operátora a jeho komentářích a prohlížení připojených dokumentů a o hodnotách důležitých technologických fyzikálních veličin (proměnných). Tyto údaje jsou ukládány do standardní relační databáze Microsoft SQL Server, která je součástí systému.

Použít je možné i „tovární“ databázi reálného času Wonderware IndustrialSQL Server [3], do které mohou být zaznamenány také další kontinuální (nedávkové) technologické údaje, jako např. fyzikální veličiny (teplota, tlak aj.) charakterizující stav výrobního zařízení.

Obr. 3.

Uložená data mohou být následně použita buď ve vlastním vestavěném systému pro zpracování protokolů, a to i do sítí Internet/Intranet (obr. 3), nebo, díky otevřenosti použitých databází podporujících dotazovací standard SQL, i do jiných uživatelských klientských aplikací (např. MS Office, Visual Basic apod.).

3.4 Zabezpečení a validace
Systém InBatch FlexFormula lze volitelně doplnit modulem zabezpečení. Ten poskytuje vysoký stupeň zabezpečení aplikace při vývoji receptur i při vlastní výrobě, tj. zpracování vsádek. Zaznamenávány jsou všechny důležité informace v souvislosti s danou vsádkou, z hlediska bezpečnosti procesu a informace o nich jsou součástí výstupních protokolů. InBatch FlexFormula s modulem zabezpečení vyhovuje požadavkům směrnice amerického úřadu Food and Drug Administration (FDA) 21 CFR Part 11, týkající se elektronických záznamů a podpisů, a umožňuje, aby daná implementace systému mohla být schválena (validována) jako vyhovující požadavkům směrnice.

3.5. Architektura systému
Systém InBatch FlexFormula je založen na architektuře typu klient/server, umožňující navrhnout řešení rozšířitelným způsobem „na míru“ pro každého uživatele. Lze provozovat malé nebo pilotní projekty, kde je veškerá činnost vsádkového systému soustředěna na jediném PC, i rozsáhlé aplikace s dvojicí redundantních modulů InBatch Server a s množstvím klientských aplikací v různých uzlech lokální sítě i sítě Internet (obr. 4).

Obr. 4.

Pro vytváření komfortních klientských aplikací systému InBatch je ideální vizualizační systém Wonderware InTouch, který poskytuje ucelené klientské prostředí pro vsádkovou výrobu a ve kterém lze soustředit informace typu SCADA (názorná vizualizace probíhající výroby včetně dynamických animací, výstrah, časových průběhů apod.) i vlastní řízení vsádkové výroby (plánování a spouštění zpracování vsádek, zadávání nebo modifikace jejích parametrů, dohled na průběh výroby, prohlížení protokolů apod.).

Příklad architektury systému je ukázán na obr. 5. Klientské uzly v síti Internet/Intranet mohou kromě prohlížení a vytváření protokolů z výroby také spolupracovat s internetovým portálem Wonderware SuiteVoyager [5] a zpřístupňovat publikované grafické obrazovky aplikací InTouch pro názorné sledování aktuálně probíhající vzdálené výroby.

Díky podpoře technologie terminálových služeb OS Windows 2000 a tzv. tenkých klientů [4] mohou být klientské aplikace provozovány také v relacích na terminálovém serveru a ovládány z hardwarově velmi jednoduchých stanic. Použití terminálových služeb umožňuje vytvářet cenově velmi efektivní řešení zejména pro architektury vyžadující větší počet operátorských klientských stanic.

Všechny tři možnosti – tradiční klientské uzly v rámci místní sítě, terminálové služby a klienty na síti Internet/Intranet – lze výhodně kombinovat přesně podle požadavků uživatele.

Obr. 5.

4. Hlavní přínosy

Systém InBatch FlexFormula automatizuje výrobní operace a umožňuje rychle přecházet na výrobu jiných vsádek, což napomáhá celkově zvětšit objem výroby a rozšířit výrobní sortiment.

Pro dodržení kvality výroby si InBatch FlexFormula „vynucuje“ realizování předepsaných výrobních postupů a ověřuje, zda obsluha vykonává své úkoly v náležitém sledu. Tak se zabezpečuje stálá kvalita výroby všech výrobních dávek.

Veškerá historie výroby je pro každou vyrobenou dávku zaznamenána v databázi a je tak snadno, rychle a v přehledném tvaru dostupná pro interní analýzy i jako doklad kvality výroby, nutný pro splnění legislativních požadavků a odběratelských auditů.

5. Závěr

Vsádkové výrobní procesy jsou různě složité a mají různý charakter a požadavky, které je třeba brát v úvahu při výběru vhodného řešení pro automatizaci.

Wonderware InBatch 8.0 FlexFormula Edition je nový produkt, jenž je vystavěn na základech osvědčeného systému InBatch. InBatch FlexFormula umožňuje efektivně navrhovat a spravovat výrobní receptury, řídit zpracování vsádek a automaticky zaznamenávat skutečnou historii výroby až na úroveň každé vyrobené dávky. Má výkonný vestavěný systém vytváření protokolů, flexibilní architekturu se širokou škálou klientských aplikací a integrovaný modul zabezpečení, umožňující validovat celý projekt podle požadavků FDA.

Schopnost využít stávající výrobní proceduru uloženou v řídicím systému (PLC) činí z produktu InBatch FlexFormula ideální volbu při modernizaci vsádkových výrobních aplikací s pevnou výrobní cestou, v jejichž receptuře se mění jen použité ingredience.

Systém InBatch FlexFormula poskytne možnost vyrábět větší počet dávek a zajistit jejich vysokou a neměnnou kvalitu, čímž výraznou měrou přispívá ke zvyšování výkonnosti a efektivity tohoto typu vsádkových výrobních procesů.

Literatura:

[1] TAUCHMAN, M.: Wonderware InBatch – software pro flexibilní řízení dávkových procesů. Automa, 6, 2000, č. 4, s. 37-41.

[2] Pantek: Produkty Wonderware, FactorySuite, InTouch, Rozšiřující moduly. Dostupné na http://www.pantek.cz

[3] NIKL, J: Wonderware IndustrialSQL Server 7.1 a příklady aplikací v ČR. Automa, 6, 2000, č. 6, s. 2-7.

[4] JARKA, J.: Terminálové služby pro InTouch. Automa, 7, 2001, č. 2, s. 47-50.

[5] PRŮŠA, P.: Wonderware SuiteVoyager – internetový portál a tencí klienti. Automa, 7, 2001, č. 3, s. 58-60.

[6] WONDERWARE CORPORATION: InBatch 8.0 – Product Data Sheet. Informační materiál.

Ing. Michal Tauchman, Pantek (CS) s. r. o.

Pantek (CS) s. r. o.
Škroupova 957
Hradec Králové 2
tel.: 049/563 50 72-3, 5611 405
fax: 049/561 55 74
http://www.pantek.cz

Inzerce zpět