Aktuální vydání

celé číslo

11

2020

Systémy řízení výroby a výrobních podniků

Elektrické, pneumatické a hydraulické pohony

celé číslo

DeltaV – volba pro řízení vsádkových procesů

číslo 7/2003

DeltaV – volba pro řízení vsádkových procesů

Firma Emerson Process Management zakládá své všeobecně uznávané postavení předního dodavatele prostředků a řešení pro řízení vsádkových procesů mj. na kvalitách svého řídicího systému DeltaVTM. Jde o moderní, flexibilní a snadno použitelný modulární programový produkt, který ve své konstrukci využívá i vně podporuje nejnovější standardy přijímané v tomto oboru automatizační techniky po celém světě.

Systém DeltaV je vybudován především v souladu s normou ANSI/ISA S88 Batch Control (88.01 – 1995, Part 1: Models and Terminology; 88.00.02 – 2001, Part 2: Data Structures and Guidelines for Languages), definující standardní terminologii, koncepty a postupy pro vsádkové výrobní procesy a jejich řízení. Současně plně podporuje požadavky na řídicí systémy regulovaných výrob vyplývají ze směrnice FDA 21 CFR Part 11. Jsou v něm mimo jiné také integrovány prostředky pro správu receptur a výrobních kampaní, záznam historie zpracování vsádek, automatické řízení změn a podporu používání elektronického podpisu při výrobě.

Základní vlastnosti

Svým širokým záběrem, od rozvrhování receptur přes řízení s použitím klasických i tzv. pokročilých algoritmů řízení a od jednoduchého sekvenční řazení vsádek po výrobu většího počtu produktů na několika linkách současně, umožňuje systém DeltaV výrazně zjednodušit veškeré činnosti související se vsádkovými procesy – od volby koncepce a architektury řídicího systému přes jeho nakonfigurování, vlastní zpracování vsádek a záznam jeho historie až po průkazné a trvalé zdokumentování celého procesu. Jeho význačnými vlastnostmi jsou:

  • jednoduché a snadno osvojitelné systémové nástroje,
  • konfigurování v jediném místě v globální databázi,
  • snadná správa i simulace receptur i výrobních kampaní,
  • integrovaný záznam historie zpracování vsádek,
  • možnost vzájemného porovnávání historie vsádek,
  • integrace nástrojů VB/VC++, OPC a XML,
  • integrované vsádkově orientované nástroje pro analýzu dat.

Základy, na kterých je postaven, i jeho vlastnosti dovolují označit systém DeltaV doslova za built for batch tool – tj. nástroj předurčený pro vsádkové procesy.

Konzistentní struktura

Jako předurčený pro vsádkové procesy lze systém DeltaV charakterizovat proto, že jde o software využívající několika základních konceptů zajišťujících velkou výkonnost systému při jeho jednoduché a relativně levné implementaci. Těmito koncepty jsou:

  • konzistentní terminologie podle normy S88.01 používaná v uživatelsky přívětivém návrhovém prostředí,

  • modulární implementace výhodná z hlediska zachování pružnosti procesu, opakované použitelnosti jednou vytvořených řešení a dodržování správných výrobních postupů (Good Manufacturing Practices – GMP).

  • možnost posuzovat stupeň využití disponibilních zdrojů s cílem vyhnout se složitým vazbám a vzájemnému blokování procesů i vzniku úzkých míst ve výrobě,

  • vestavěná schopnost dosáhnout shody s regulatorními požadavky FDA (U.S. Food and Drug Administration).

V systému DeltaV lze také snadno vybudovat rozhraní pro připojení stávajících řídicích systémů např. na bázi programovatelných automatů (Programmable Logic Controller – PLC), a tak výrazně rozšířit funkční schopnosti i současných výrobních zařízení.

Základem systému DeltaV je jediná integrovaná databáze, která koordinuje veškeré činnosti související s konfigurováním systému. Systémové informace jsou poté transparentním způsobem globálně distribuovány tak, že všechny části systému jsou o sobě navzájem informovány. Od ostatních vsádkových řešení se systém DeltaV liší tím, že jsou v něm veškeré použité prostředky a zařízení dokonale integrovány s:

  • jedinou globální systémovou databází odstraňující opakované přeukládání nebo duplicitní vkládání dat,

  • ovládáním zařízení na úrovni jednotek (units),

  • přístupem ke všem údajům prostřednictvím jejich symbolických jmen, takže není nutné znát fyzické umístění zdrojů,

  • odezvou na požadavky uživatele a přenosy hlášení o chybách mezi aplikacemi rychlým a pro uživatele zcela transparentním způsobem,

  • řízením výrobních fází (phase) s vestavěným rozhraním pro výkonný program provádějící receptury, bez přeukládání dat,

  • integrovanými nástroji pro vytváření zpráv a prohlížení a analýzu historických údajů o vsádkách,

  • dostupností fází v prostředí PC (soft phases) umožňující snadnou integraci s okolními systémy (laboratorními, pro sledování toků materiálu, práci s čárovými kódy atd.),

  • pohotově („z krabice“) dostupnou schopností podporovat shodu s požadavky směrnice FDA 21 CFR Part 11 včetně záznamu auditu konfigurace, elektronických podpisů, potvrzování a ověřování platnosti zásahů a elektronického záznamu činnosti operátora,

  • plně integrovanou správou výrobních kampaní.

Obr. 1.

Protože systém DeltaV důsledně staví na všeobecně známých a používaných standardech pro programování podle norem S88.01, Namur NE33 Batch a IEC 61131-3 a na rozhraní ve stylu Microsoft Windows, jsou komunikační bariéry mezi obsluhou a systémem skutečně minimální, a to ve fázi učení i při vlastním používání. Vazbu systému např. na modely zařízení podle normy S88 ukazuje obr. 1.

Architektura, inženýrink, provoz a historie

Systém DeltaV se jako úplná sada nástrojů pro návrh i realizaci cenově efektivních řídicích systémů nabízí k použití všude tam, kde je třeba řídit komplexní vsádkové procesy.

Architektura
Protože respektuje normu S88, nabízí systém DeltaV veškeré funkce, které tato norma definuje v části Control Activity Model. K jejich plnění obsahuje systém DeltaV jako celek kompletně integrovanou strukturu znázorněnou na obr. 2. V ní lze rozlišit nasledující funkční oblasti (reprezentované odpovídajícími programovými moduly systému DeltaV):

  • průběh fází řídí a dohled nad jednotkami zajišťuje řídicí hardware i software systému s vestavěnými moduly jednotek, řídicími moduly a fázemi,

  • správu procesu zpracování vsádky zajišťuje integrovaným způsobem modul Batch Executive ve spojení s modulem Batch Operator Interface,

  • správu receptur, tj. jejich vytváření a údržbu, zajišťuje v inženýrském prostředí systému DeltaV modul Recipe Studio,

  • plánovaní a rozvrhování výroby obstarává, v etapě návrhu i vlastního průběhu výrobních kampaní, místně i v součinnosti s nadřazenými systémy pro plánování výroby, modul Campaign Manager,

  • správa informací o výrobě přináleží modulu Batch Historian, který sbírá historická data po jednotlivých dávkách, integruje je a uchovává pro následnou analýzu a pro účely dokumentace.

Obr. 2.

Inženýrink
Systém DeltaV nabízí plně integrované návrhové prostředí, využívající k projektování řidicích strategií intuitivně osvojitelné a snadno použitelné nástroje založené na standardech uživatelského rozhraní zavedených společností Microsoft. Všechny receptury, fáze a jednotky se jednoduše konfigurují intuitivním způsobem za použití techniky „přetáhni a pusť“. Nejsou vyžadovány žádné opakované, a tím neefektivní, inženýrské činnosti:

  • data se vkládají pouze jedinkrát, neboť všechny činnosti spojené s konfigurováním systému jsou soustředěny v jedné sadě nástrojů a všechna data v jedné společné globální databázi,

  • komunikace mezi recepturami v modulu Batch Executive a vlastními řídicími jednotkami je automatická: mezi recepturami a kódem v řídicí jednotce není nutné provádět žádné převody dat,

  • diagram přechodů mezi stavy není třeba sestavovat zvlášť, nástroj je vestavěn v systému,

  • fáze lze provádět na několika jednotkách bez replikace řídicího programu,

  • opakovaně použitelé vsádkové objekty jsou za chodu automaticky propojovány s recepturami a není třeba je tvořit znovu,

  • historie vsádky se zaznamenává automaticky, aniž je nutné cokoliv konfigurovat atd.

Příslušnými moduly systému jsou např. již zmíněný modul Recipe Studio a dále moduly DeltaV Explorer a Control Studio.

Z pohledu snadného dosažení shody s regulatorními požadavky podle FDA 21 CFR Part 11, ISO 9000 apod. je velmi důležitá také funkce modulu Configuration Audit Trail, který nepřetržitě sleduje veškeré změny prováděné v systému a udržuje záznamy o nich tak, že je lze navzájem, jednu po druhé, porovnávat. Je tedy vždy známo nejen kdo, kdy, kde a proč něco změnil, ale i to nejdůležitější – co!

Obr. 3.

Převody dat, doplňováni programů a dlouhé hodiny strávené konfigurováním jsou tedy při práci v systému DeltaV minulostí. Jeho uživatelé hlásí zrychlení inženýrských prací až o jeden řád oproti dřívějšku. Daleko snazší a rychlejší je i údržba systému.

Provoz
Sledovat a detailně řídit zpracování jednotlivých vsádek umožňuje výkonný, intuitivně ovladatelný program Batch Operator Interface (obr. 3). V něm lze vytvářet různé pohledy na provádění receptur dovolující operátorovi proces sledovat, rychle reagovat na jeho požadavky a zadávat povely k jeho spuštění a ukončení, vkládání prodlev i popř. předčasnému zastavení. Operátoři mají dále přístup k výstrahám, historickým časovým průběhům, přehledům událostí apod. a v neposlední řadě také k nástrojům pro manuální řízení jednotlivých fází.

Podporovány jsou samozřejmě také funkce elektronického podpisu, potvrzování akcí včetně verifikace a elektronického záznamu komentářů operátora k procesu. Zajímavá je funkce tzv. simulace receptur v prostředí PC, umožňující školit operátory mimo reálné zařízení, tj. bez rizika ztráty produkce nebo dokonce případné havárie.

Historie vsádek
Ke snímání a ukládání veškerých údajů o vsádkách a procesu jejich zpracování v elektronické podobě i k jejich opětnému vyvolávání je v systému DeltaV určen program Batch Historian. Komplexní záběr jeho činnosti je naznačen na obr. 4. Program se vyznačuje:

  • automatickou činností bez nutnosti jakéhokoliv konfigurování,

  • snadno použitelnými nástroji k zobrazení dat v intuitivním grafickém prostředí včetně možnosti vzájemného porovnávání jednotlivých vsádek,

  • těsnou integrací výstrah, událostí a časových průběhů přístupných podle vsádek,

  • spolehlivým ukládáním dat zaručeným i při dočasném výpadku programu (prostřednictvím oddělovací paměti),

  • otevřeností vůči třetím stranám (standardní rozhraní Open Database Connectivity – ODBC),

  • uživatelsky přispůsobitelnými nástroji pro tvorbu zpráv a dotazů,

  • výkonnými nástroji pro přístup k uloženým datům podle jednotlivých vsádek.

Obr. 4.

Z modulů zajišťujících uvedené funkce jmenujme např. moduly Batch Overview Chart a Batch Detail Chart, Batch History View, Historical Data Analysis, Batch Comparison Chart a Batch Historian Administration Client.

Optimalizace chování podniku

Nezbytnými základy jakékoliv podnikatelské strategie a možnosti snadno integrovat provozy se vsádkovou výrobou do podniku jako celku jsou v současné době znalost integrované historie zpracování vsádek, inherentní bezpečnost řídicího systému a úplná kontrola nad jeho změnami. Systém DeltaV takovou integraci s podnikovými systémy pro plánovávní a rozvrhování výroby i řízení jakosti beze zbytku umožnuje. Stejně snadno jako napojení na stávající automatizační systémy, ať na bázi PLC nebo systémů distribuovaného řízení (Distributed Control Systems – DCS).

Z atributů systému DeltaV, které se přitom s výhodou uplatňují, zde jmenujme alespoň funkci tzv. soft phase integration, umožňující propojit DeltaV např. s laboratorními, zásobovacími a skladovými systémy v podniku bezpapírovou a na spotřebu lidské práce nenáročnou cestou, a modul Campaign Manager.

Komplexní nabídka

Schopnost firmy Emerson Process Management implementovat systémy pro řízení vsádkových procesů „na klíč“ není samozřejmě dána jen kvalitou příslušných přístrojů, zařízení a nástrojů, mezi nimi zejména „built for batch“ systému DeltaV. Je podložena také obsáhlými globálními zkušenostmi nashromážděnými během dlouholeté úspěšné spolupráce se zákazníky – uživateli jejích řídicích systémů v energetice, papírenství, při těžbě a zpracování ropy a zemního plynu, v chemickém a farmaceutickém průmyslu a při výrobě potravin a nápojů – a to zejména v těchto oblastech:

  • automatizačních prostředků a jejich integrace jako nezbytné podmínky snadného projektování, implementace a efektivního provozování, údržby i rozšiřování řídicích systémů moderních vsádkových výrob,

  • farmaceutické výroby, kde systém DeltaV využívá všech 24 vedoucích světových výrobců léčiv,

  • speciální chemické výrobě, kde je téměř pokaždé na pořadu dne potřeba unikátního řešení a kde je, pro svou v tomto směru vynikající pružnost a záruku rychlé návratnosti vložených prostředků, systém DeltaV používán u 18 z 24 vedoucích světových výrobců v tomto oboru,

  • potravinářství, kde se lze se systémem DeltaV setkat např, v největších světových pivovarech i u mnoha předních výrobců potravin a nápojů,

  • validací řídicích systémů, což může být proces vyvolávající značné obavy: zdatnými pomocníky zde mohou být mj. celosvětově uznávané a používané nástroje Systems Validation Workbook a Validation Project Planner.

Podrobnější informace o systému DeltaV je možné nalézt buď přímo na http://www.easydeltav.com, nebo v tištěných materiálech, popř. na CD, které jsou k dispozici na požádání.

Emerson Process Management
Hájkova 22, 130 00 Praha 3
tel.: 271 035 600
fax: 271 035 655
e-mail: info.cz@emersonprocess.cz
http://www.emersonprocess.cz

Inzerce zpět