Для сохранения конкурентоспособности современная компания должна постоянно выпускать новую продукцию или изменять состав существующих продуктов, поддерживать высокое качество продукции, снижать стоимость производства. Выпуск новой продукции требует изменения рецептов приготовления, а также использования новых ингредиентов и новых технологических операций.
Классические системы управления рецептурными процессами, не имеющие специального программного обеспечения, не являются достаточно гибкими. Также в них затруднён сбор данных о процессе производства, данные недостаточно консолидированы, из-за чего отсутствуют отчеты в разрезе партии. Это делает невозможным анализ партий и, как следствие, затрудняет анализ причин, приводящих к увеличению количества брака, ухудшает отслеживаемость бракованных партий.
Обычная система не способна полноценно использовать простаивающее оборудование для запуска в производство следующей партии продукции.
Система управления рецептурными процессами на базе FactoryTalk Batch решает эти проблемы. Разделение управления рецептами от управления оборудованием обеспечивает гибкость производства, выражающуюся в возможности использовать один набор технологического оборудования и систему управления для производства разных конечных продуктов и быстрой перенастройке производства с одного продукта на другой.
Полные отчеты о каждой партии предоставляет возможность поддерживать высокое качество производимой продукции и возможность оптимизировать процесс и сокращать время выполнения операций посредством анализа ранее произведенных партий и подстройки рецептур и режимов.
FactoryTalk Batch, основанный на стандарте ISA S88, позволяет уменьшить затраты на весь цикл производства, включая затраты на изготовление системы автоматизации. Это достигается благодаря следующим преимуществам:
FT Batch отделяет оборудование от рецептов. Рецепты выполняются на более высоком уровне и таким образом становятся более гибкими.
FT Batch упрощает восстановление процесса после ненормальных ситуаций – это одна из сложнейших частей управления рецептурными процессами. В системах, не основанных на стандарте S88, автоматическое восстановление после ненормальных ситуаций не предусмотрено и операторы вынуждены согласовывать рецепты и оборудование. Так как FT Batch использует стандартный набор состояний оборудования, то инженеры имеют возможность разработать способы контроля ненормальных состояний на этапе разработки системы.
FT Batch осуществляет сбор исторических данных. Это позволяет определить причину возникновения проблемной ситуации.
FT Batch упрощает получение информации от заказчиков, так как S88 обладает общей терминологией и моделями. Благодаря этому увеличивается вероятность успешного внедрения системы, так как заказчик и интегратор разговаривают на одном «языке». S88 помогает лучше определить производственный процесс.
Модульность S88 позволяет быстрее вернуть инвестиции. В компаниях, где на разных заводах производятся похожая продукция можно многократно использовать одни и те же рецепты. Можно дублировать фазы оборудования с минимальными изменениями, это многократно уменьшает время внедрения системы на похожих производствах.
Система управления рецептурным производством охватывает уровни автоматизации:
Рисунок 1. Структурная схема системы управления рецептурным производством
Управление оборудованием
На этом уровне используется контроллер семейства Logix компании Allen-Bradley.
Применение в этих контроллерах функции Phase Manager значительно ускоряет процесс написания управляющей программы и снижает риск возникновения ошибок. После создания модели производства в Batch Equipment Editor производится синхронизация с Phase Manager и таким образом информация о фазах помещается в контроллер. Также есть возможность использовать фазовую логику, созданную в контроллере ранее, и переносить её Batch Equipment Editor.
FactoryTalk Batch общается с Phase Manager в контроллере по протоколу CIP, что обеспечивает 10-кратное увеличение скорости связи по сравнению с OPC.
Выбор контроллера определяется сложностью системы. Начиная от простых систем на базе контроллера CompactLogix и до более крупных с использованием ControlLogix.
Управление рецептами
Для управления рецептами и их хранения используется программный продукт FactoryTalk Batch. Его несомненным достоинством является возможность создания и изменения рецептов в виде простых диаграмм. Инженеру нужно лишь комбинировать фазы (такие как: добавить ингредиент, перемешать, произвести реакцию, слить в следующую ёмкость и т.п.) в нужной последовательности и параметрами для создания рецепта определённого продукта. Изменять программу в контроллере больше не нужно. Базовые функции управления оборудованием реализуются в контроллере на этапе создания системы. Рецепты хранятся в базе данных MS SQL. Редактирование рецептов осуществляется в Batch Recipe Editor. Рецепт редактируется в виде SFC-диаграмм. Простые рецепты можно редактировать в виде таблиц.
Отображение информации
Для создания интерфейса оператора используется программный продукт FactoryTalk View SE. Это позволяет разрабатывать распределенные системы человеко-машинного интерфейса, которые поддерживают как автономные станции, так и многосерверные и многоклиентские приложения. FactoryTalk Batch имеет набор стандартных элементов интерфейса, которые можно использовать для создания интерфейса оператора.
Сбор данных о процессе
Всеобъемлющую информацию о производимых партиях FactoryTalk Batch сохраняет в базе данных MS SQL или Oracle при помощи Batch Archiver.
Создание отчетов
Для создания отчетов из данных, которые генерирует FactoryTalk Batch, используются полнофункциональные шаблоны отчетов для Microsoft Report Services. Используя эти шаблоны можно создавать отчеты, показывающие следующую информацию: выход продукции в партии, потребление материалов, время цикла обработки партии, генеалогия, а также по другим важным показателям.
В отчетах можно использовать выпадающие списки, погружение по иерархии рецептов, группировки, фильтры, схемы, встроенные отчеты и т.п., используя шаблоны отчетов как примеры.
Преимущества от внедрения системы
Использование системы управления рецептурными производствами на базе FactoryTalk Batch обеспечивает:
уменьшение времени приготовления партии;
большее количество партий за год;
уменьшение времени перенастройки системы;
уменьшение потерь сырья;
уменьшение времени на изменение рецептов;
уменьшение времени простоя оборудования;
предоставление всеобъемлющей информации о процессе, доступной для анализа.
Состав FactoryTalk Batch
В состав FactoryTalk Batch входят шесть приложений:
Редактор Batch Equipment Editor, который позволяет графически описывать ваше реальное оборудование.
Редактор Batch Recipe Editor, который позволяет графически описывать процедуры, необходимые для создания ваших рецептов.
Оболочка Batch View, которая представляет собой интерфейс оператора, взаимодействующий с вашим сервером Batch Server.
Сервер Batch Server, который выполняет рецепты и координирует коммуникации между компонентами вашей системы управления.
Среда моделирования Batch Simulator, которая позволяет моделировать и проверять рецепты применительно к конкретному оборудованию без связи с физическим процессом.
Архиватор Batch Archiver, который передает всеобъемлющие данные о процессе в любую ODBC-совместимую базу данных.
Поставка системы
Система поставляется в составе:
-контроллерные шкафы для управления оборудованием технологического процесса;
-панели управления PanelView Plus для местного управления процессом;
-шкаф с серверами: сервер Batch, сервер отчетов, сервер HMI;
-стол операторов с операторскими станциями;
-рабочее место инженера.
