технологические+приёмы+производства+работ

система рецептурного управления технологическим процессом
-
[Интент]

Вообще, batch-процесс – это вид технологического процесса, который иногда противопоставляют непрерывному процессу. Иногда batch-процессы называют рецептурными процессами (или просто рецептами); эту терминологию мы и будем в дальнейшем использовать. Слово “batch” еще можно перевести как “партия продукции”, и это тоже относится к затрагиваемой теме, так как в результате рецептурного процесса производится партия продукции. Ладно, хватит путаницы – теперь по делу.

Раньше мы рассматривали технологические процессы, которые идут непрерывно в течение 24 часов в день, 7 дней в неделю, 365 дней в году. Хотя, на самом деле, раз в году делают плановый останов на несколько дней для выполнения ремонтных и других работ, но это происходит строго в соответствии с планом, и этому предшествуют значительные подготовительные работы. В другое же время остановка производства – это “чрезвычайное” происшествие. При этом отдельно взятая технологическая установка принимает участие в производстве одного вида продукции, а сам процесс идет по фиксированной технологической цепочке с неизменными настройками (уставками). Короче, все скучно, однообразно и весьма предсказуемо.

А теперь представим гипотетический пищевой цех по производству сока. При этом цех может производить несколько видов сока: яблочный, вишневый и апельсиновый, т.е. 3 вида продукции. Пусть сок производится из концентрированного сока в специальной емкости с мешалкой, где он тщательно смешивается с водой, а потом пастеризуется и идет на розлив (пакетирование).

Имеет ли смысл ставить для производства этих трех видов сока три производственные линии (по одной линии на каждый вид сока)? Было бы круто, но чрезвычайно дорого. Выход – использовать одну и ту же линию для выпуска разных видов продукции. При этом понятно, что и технологические параметры для производства различных соков будут заметно друг от друга отличаться. Например, вишневый концентрат нужно смешивать с водой гораздо дольше, чем яблочный, но пастеризовать его надо при меньшей температуре (я на самом деле этого не знаю - чисто предположение:)

Набор технологических параметров для производства определенного вида продукции называется рецептом (recipe). В нашем примере для сока это может быть: соотношение вода/концентрат, длительность и температура смешивания; температура пастеризации + другие параметры. В общем случае, рецепт также может содержать последовательность технологических операций, которые для различных видов продукции могут быть, строго говоря, разными. Хотя на практике, как правило, рецепт не подразумевает различающиеся технологические операции, а содержит всего лишь массив технологических уставок для того или иного продукта.

Рис. 1. Иллюстрация рецептурного управления на примере производства различных видов сока

Это все напоминает процесс приготовления еды на кухне, где мы оттачиваем рецепты разных блюд, но при этом используем одни и те же орудия (кастрюли, ножи, разделочные доски, плиту и т.д.)

Теперь попробуем дать характеристику batch-процессу:

1. На выходе несколько видов продукции.
2. При производстве разных видов продукции задействуется одно и то же технологическое оборудование.
3. Имеется множество рецептов.
4. Производство по “партиям”, которое может быть относительно легко и без последствий остановлено после завершения партии, а потом возобновлено.

Автоматизированное управление batch-процессом называется рецептурным управлением (batch control, или recipe control). Этот вид управления несколько специфичен, и требует от системы управления некоторой смекалки. Конечно, можно использовать для задач рецептурного управления обычные программные блоки, подходящие для управления непрерывным процессом, НО на практике это приводит к огромным трудностям (=головной боли) при попытке все это реализовать, используя стандартные подходы программирования. Поэтому многие производители АСУ ТП разработали специализированные batch-модули, которые адаптированы именно под рецептурные процессы. Эти модули могут выполняться на уровне ПЛК или на выделенном сервере batch. Иногда эти сервера, к тому же, резервируются. Также batch-модули дополняются специализированной средой разработки batch-программ, что сильно облегчает жизнь инженера.

На рисунке ниже в качестве примера приведена конфигурация верхнего уровня АСУ ТП SIMATIC PCS 7, оснащенной выделенным сервером batch.

Рис. 2. Структурная схема АСУ ТП с выделенным сервером batch

Перечислим основные обязанности системы batch-управления:

1. Ну, собственно, самая главная задача – хранение/загрузка рецептов и их выполнение в режиме реального времени ( batch process management).
2. Отслеживание, не занята ли технологическая установка выполнением другого рецепта. Если занята, то выделяется другая аналогичная установка для выполнения данного рецепта ( process unit allocation).
3. Формирование отчетов об изготовление партии продукции в задаваемой пользователем форме. Причем, требуются отчеты с возможностью отслеживания истории (ретроспективы) “прогона” партии по технологической цепочке ( reporting and batch tracking).
4. Расчет различных показателей эффективности производства, как, например: удельного времени простоя (в %), производительности (в л/c) технологической установки или полного времени изготовления партии продукции (в мин).
5. Планирование изготовления партий, что фактически подразумевает составление производственного расписания. Ну, это на самом деле ни одна система в полном объеме пока не реализует ( batch planning).

И еще несколько слов.

Как правило, пакет batch состоит из двух частей – операторской (клиентской) и исполняемой. Клиентская часть устанавливается на АРМы и всего лишь обеспечивает удобный операторский интерфейс. Клиентская часть, как правило, органично вписывается в общую операторскую среду, и работа с ней идет непосредственно из мнемосхем.

Исполняемая часть – это костяк системы. Именно она ответственна за автоматизированное выполнение задач рецептурного управления, описанных выше. Исполняемая часть прогружается в специальные серверы batch или в обычные ПЛК в зависимости от архитектуры АСУ ТП.

И еще. Существует международный стандарт ISA-88, специфицирующий batch-процессы, определяющий модель и философию рецептурного управления, а также стандартизирующий соответствующую терминологию. Документ тяжеловесный, и посему прочитан полностью мной не был. Тем не менее, в следующей части я попытаюсь более детально описать рецептурные системы с привязкой именно к стандарту ISA-88.

[ http://kazanets.narod.ru/Batch_P1.htm]

Тематики

• автоматизированные системы

EN

• batch
• batch management solution

технологический способ
Общее понятие, объединяющее два: Т.с. производства (производственный способ, технология) и Т.с. потребления; совокупность основных характеристик (ингредиентов) процесса производства (соответственно — потребления) того или иного продукта. В экономико-математической модели Т.с., или технология (activity), описывается системой присущих ему чисел (вектором) - например, нормами затрат и выпуска различных ресурсов в единицу времени или в расчете на единицу продукции и т.п., в том числе коэффициентами материалоемкости, трудоемкости, фондоемкости, капиталоемкости. Например, если x = (xi) — вектор затрат ресурсов (перечисленных под номерами i), а y = (yj) - вектор объемов производства продуктов (соответственно, перечисленных под номерами j), то технологиями, технологическими процессами, способами производства можно назвать пары векторов (xy). Технологическая допустимость означает здесь возможность получить из затрачиваемых (используемых) ингредиентов вектора x вектор продукции y. Совокупность всевозможных допустимых технологий (XY) образует технологическое или производственное множество данной экономической системы. Элементарный Т.с. (например, характеризующий производство единицы продукции или, наоборот, использование единицы ресурса) служит как бы атомом, исходным пунктом при моделировании экономических процессов. Кратность использования способа называется интенсивностью. Она может измеряться объемом какого-либо выпускаемого продукта, какого-либо затрачиваемого ресурса и т.д. Если важен территориальный фактор, Т.с. различаются также по признаку размещения производства, т.е. если два производства одинаковы по всем характеристикам, кроме местоположения, для модели — это разные Т.с. (между которыми надо сделать выбор). В линейных моделях Т.с. характеризует определенные пропорции между различными затрачиваемыми ресурсами и выпускаемыми продуктами. Способы могут быть взаимозаменяемыми (тогда выбор между ними становится предметом оптимизации) и невзаимозаменяемыми. Как правило, в реальном производстве одновременно в том или ином сочетании может применяться несколько Т.с. — это называется свойством аддитивности. При этом если характеристики (коэффициенты) одного способа не зависят от применения других — способ обладает свойством автономности. В силу свойств аддитивности и автономности выпуклые комбинации технологических способов образуют новые технологические способы. В ряде экономико-математических работ встречается в том же значении термин «способ производства» — однако все более редко, очевидно, из-за его совпадения с известным термином политической экономии.
[ http://slovar-lopatnikov.ru/]

Тематики

• экономика

EN

• technological mode

оперативно-календарное планирование
Обеспечение синхронной работы взаимодействующих участков для надежного функционирования всего экономического объекта (цеха, предприятия) в целом. Математические задачи О.-к.п. преимущественно решаются на основе моделей теории расписаний и управления запасами. При этом технологические маршруты обработки расчленяются на отдельные звенья, выступающие по отношению друг к другу как поставщики и потребители, и создаются буферные емкости для промежуточного хранения запасов ресурсов и продуктов. Результатом расчетов должны быть оптимальные (как правило, сменные) задания на выполнение необходимых работ, формирование привязанных к точным датам заказов другим экономическим объектам. Существенно различается О.-к.п. производства крупных единичных изделий (строительство кораблей, зданий), где для этого используются методы сетевого планирования и управления, массового дискретного производства (здесь главное — нахождение оптимального цикла или ритма), непрерывного производства, серийного и мелкосерийного производства. В О.-к.п. нашел применение ряд методов динамического программирования.
[ http://slovar-lopatnikov.ru/]

Тематики

• экономика

EN

• production scheduling