|
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.
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.
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!
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.
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
|