Статті‎ > ‎S88.01 Tutorial‎ > ‎

Рецепти

Періодичні процеси потребують виконання дій обладнання у означеній послідовності. У тій чи іншій мірі  означення конкретної послідовності і є основною функцією рецепту. 

Згідно S88.01, рецепт (recipe) означується як:

необхідний набір інформації, що унікально ідентифікує виробничі вимоги для конкретного продукту

Іншими словами, рецепт говорить нам, яким чином для створення продукту з використанням обладнання необхідно змішувати інгредієнти (сировину). 

Перш ніж створити смачні речі, такі як маринади чи десерти ми усі використовували рецепти. Звичайно ж не всі продукти, виготовлені на базі рецептів, є їстівні. Останнього разу, коли ми куштували шампунь вона була не дуже смачною. Або вживання їх не дуже поживне. З іншого боку, якщо б у Вас були проекти подібні до наших, то ви б створювали рецепти навіть для катастроф.     

Типи рецептів

Різні частини компанії можуть потребувати різний тип інформації про продукт або про процес його виробництва. Розглянемо наступний сценарій.

  • науково-дослідницька група очевидно причетна до властивостей продукту а також необхідної загальної процедури обробки для його створення, але не може піклуватися про те, яке обладнання для цього використовується     
  • корпоративна інженерна група, що працює над створенням процесу для виробництва продукції, може більше фокусуватися на типі необхідного обладнання, але не на конкретному обладнанні, що використовується для партії на конкретному заводі
  • заводська виробнича команда дуже зацікавлена в тому, яке конкретно обладнання доступне в конкретний час для створення партії    
Для кожної з трьох груп, наведених вище, необхідні різні типи і кількість інформації. Використовувати тільки один рецепт для збереження необхідної інформації для всіх трьох груп буде складно і громіздко. Тому S88 визначає чотири типи рецептів, фокусуючись на різних рівнях конкретної інформації. Рисунок 4 показує ці чотири типи рецепти.

Рис.4. Рецептна Модель

Рис.4. Рецептурна Модель

Чому так дивно виглядають лінії в Рецептурній Моделі? 

Рецептурна модель використовує метод опису, відомий як діаграма сутність зв'язок. Це був загальний інструмент в традиційному IT  проектуванні та моделюванні. Ви можете більше почитати про ці E-R діаграми тут   

Загальний рецепт (general recipe) використовується на рівні компанії і є основою для рецептів нижчого рівня. Він означує сировину, її кількість і необхідну обробку для створення продукту. Однак загальний рецепт, як правило, створюється без знань про конкретну виробничу площадку (завод), або обладнання, що буде виробляти продукт; передбачається довести вимоги до технологічного процесу в декілька місць виробництва. Цей тип рецепту створюють люди зі знаннями характеристик продукту і вимог до процесу – таких як група по питанням розробки (R&D).         

Як передбачає сама назва, місцевий рецепт (site recipe) стосується виробничої площадки (заводу, фабрики). Як правило, він походить від загального рецепту для задоволення конкретних умов або обмежень місця виробництва продукту. Місцевий рецепт забезпечує рівень деталізації, який необхідний для довготривалого планування виробництва на конкретній ділянці. Місцеві рецепти можуть відрізнятися мовами, якими вони написані, або специфікацій для місцевої сировини. Хоч вони можуть бути ще не означені для конкретного набору обладнання, місцеві рецепти можуть мати конкретизовані можливості та обмеження для  переробки та збереження.         

Майстер рецепт (master recipe) призначений для області технологічного процесу і являється похідним від загального або місцевого рецепту. Майстер-рецепти залежать від типів або класів обладнання, наприклад такого як емальований реактор або змішувач. Ці рецепти можуть вміщувати інформацію для конкретного продукту, необхідного для детального планування, такі як вимоги до обладнання. Але на відміну від загального і місцевого рецепту, згідно S88 наявність майстер-рецепту є обов’язковим для реалізації керувального рецепту. Майстер рецепт являється шаблоном для рецептів, що використовуються для створення окремих партій. Без цього шаблону не можуть бути створені конкретні рецепти партій, і тому партії не можуть бути вироблені.          

Керівний рецепт (control recipe) використовується для створення єдиної конкретної партії. Він починається як копія майстер рецепту і змінюється відповідно до вимог створення конкретної партії. Зміни можуть проводитися для об’єму партії, характеристик сировини за місцем (наприклад енергетична цінність) або фактичного обладнання, що використовується. Декілька (десятки, сотні, тисячі) партій можуть використовувати один майстер-рецепт, але кожна партія має єдиний керівний рецепт, що унікальний для цієї партії і тільки для неї. Два керівні рецепти можуть бути ідентичними в інгредієнтах і їх кількості, у використаному обладнанні, але ці рецепти, тим не менше, означені індивідуально. Унікальні керівні рецепти для кожної партії дозволяють відслідковувати продукт або проводити генеалогію.              

Наприклад, компанія по виробництву морозива може мати майстер рецепти, що враховують енергетичну цінність (потенціал) жиру і нежирних твердих речовин які є у вершках та молоці. Однак, оскільки деякі молочні компанії не замовляють молочних продуктів, кожний танк збереження молочної сировини скоріш за все буде мати різні значення потенціалу. Це значить, що кількість сировини в керівному рецепті буде відрізнятися від кількості в майстер рецепті, якщо сировина в молочних танках має інший потенціал ніж вказана в майстер рецепті (як це нерідко буває). Крім того, в майстер рецепті не вказується з якого танку (молока чи вершків) йде сировина. Однак, з причин відслідковування продукту і мінливості процесу, ці номера танків сирого молока, що використовуються, мають бути записані. Це відображається в керівному  рецепті. Компанії також записують іншу важливу інформацію, наприклад, в якому танку проводиться збереження суміші для партії і бажана швидкість оберту мішалки в танці.                 

 Рис.5 показує в розібраному вигляді рецепт, керований компанією з двома виробничими площадками. Зверніть увагу, що завод 2 має тільки одну технологічну комірку (Cell). У цьому випадку формальна потреба для місцевого рецепту може не знадобитися, але може підтримуватися для забезпечення узгодженості з іншою виробничою площадкою.  

Рис.5.Вибух рецепту

 

Рис.5."Вибух" рецепту

Сьогодні реальність така, що на ринку є багато S88-сумісних рішень керування періодичними процесами, які починають керувати рецептами на рівні майстер-рецептів. Інженери і вчені можуть означити майстер рецепти. Коли партії заплановані на виробництво, підсистема керування партіями (batch engine) S88 створює в пам’яті керівний рецепт і завантажує інформацію про партію в DCS або один чи декілька ПЛК. Далі підсистема керування партіями створює запис партії для кожного керівного рецепту, зберігає штамп часу і означені користувачем дані про партію, що була створена. По закінченню партії, керівний рецепт більше не існує, але дані зібрані з рецепту і партії залишаються в базі даних.                    

Інформація в Рецепті.

За отців-засновників (і матерів) стандарту S88.01 рецепт вміщує 5 категорій інформації:

1. Заголовок (Header) – адміністративна інформація (ідентифікатор рецепту, ім’я автору, номер версії, історія редакцій, дозволи) і короткий огляд процесу.

2.Вимоги до обладнання (Equipment Requirements) – інформація про конкретне обладнання, необхідне для створення партії або про частини партії

3.Процедура (Procedure)  – означує стратегію для проведення процесу. Тобто процедура в дійсності є кроками рецепту або "інструкціями" що надається системі керування або оператору. 

4.Формула (Formula) – описує входи процесу рецепту (наприклад інгредієнти, кількість), параметри процесу (наприклад температуру процесу, швидкість передачі інгредієнту, швидкість змішування) і виходи (продукт і його кількість, що отримується з однієї партії). Формули можуть використовуватися для відмінності між різними продуктами або різними "сортами" продукту в тій же процедурі.  

5. Інша інформація – все, що не вписується в інших категоріях (це може бути різні операторські інструкції, коментарі щодо безпеки)

У наступних секціях цього розділу будуть пояснені процедури рецептів, так як вони являються найбільш складними із п’яти категорій, наведених вище.

Процедура Рецепту

У процедурі пояснюється, як інгредієнти (сировина) повинні бути об’єднані, вступити в реакцію або іншим чином оброблені для створення партії. S88.01 означує дві моделі для представлення процедур рецептів 

1. Процесна модель (Process Model) для загального та місцевого рецепту. Ця модель зосереджена на описі функціональності процесу замість опису обладнання.     

2. Процедурна керівна модель (Procedural Control Model) для майстер рецепту та керувального рецепту. Ця модель фокусується на описі процесу по відношенню до фізичного обладнання. 

Як ми вже говорили вище, область дії сьогоднішніх  S88-підсистем керування рецептами починається з рівня майстер-рецептів. І так, для збереження короткості (але солодкості) цього посібнику, ми збираємося пропустити Процесну Модель і перейти прямо до процедурної керівної моделі.         

Рисунок 6 показує Процедурну керівну модель

Рис.6. Процедурна керувальна модель

Рис.6. Процедурна керівна модель

Процедура (procedure) є найвищим рівнем у ієрархії процедурного керування. Вона означує загальну стратегію для створення партії. Процедура складається із упорядкованого набору процедур апарату.    

Що таке апарат (unit)?

Апарат (unit) є терміном S88, що представляє фундаментальну сутність обладнання, яке виробляє партію або частину партії. Хоч апарат часто зосереджений навколо основних частин обладнання, таких як змішувальний танк або реактор, декілька невеликих частин обладнання можуть теж сумісно складати апарат. Наступний розділ посібника пояснює більше про апарати.   

Процедура апарату (unit procedure) – це упорядкований набір операцій (operation), що здійснюється в єдиному апараті до їх повного завершення. Тобто процедура апарату являє собою неперервну послідовність дій в одному і тільки одному апараті. Тільки одна процедура апарату може бути активною в одному апараті в один момент часу. Декілька процедур апарату можуть виконуватися одночасно як частини тієї самої процедури (верхнього рівня) до тих пір, поки вони виконуються в різних апаратах.           

Операція (operation) – це впорядкований набір етапів (phases), доведений до кінця в єдиному апараті. Операції як правило включають набір матеріалу, обробку його через деякий тип фізичних, хімічних або біологічних змін. Подібно процедурі апарату, стандарт передбачає, що тільки одна операція є активною в конкретному апараті в один і той же час.            

Етап (phase) – це найменший елемент процедурного керування, який може виконати процес-орієнтована задача. Етапи виконують унікальні і  зазвичай незалежні, базові процес-орієнтовані функції, такі як завантаження інгредієнта або перемішування в танку. Простіше кажучи, етапи є робочими конячками рецептів. Всі інші елементи (процедури, процедури апаратів і операції) - це прості групи, що організовують і направляють на виконання етапи.  

Приклад рецепту

На рисунку 7 показана процедура рецепту для приготування морозива. Існує чотири апаратні процедури, зв’язані з цією процедурою: зробити суміш (Make Mix), ароматизувати суміш (Flavor Mix), заповнити пінту (Fill Pints)  і упакувати (Package).    

Рис.7. Процедура рецепту для приготування морозива

Рис.7. Процедура рецепту для приготування морозива

На Рисунку 8 видно середину процедури апарату "зробити суміш" (Make Mix), де показано дві операції, асоційовані зі створенням суміші: "змішати інгредієнти" (Blend Ingredients) і "пастеризувати" (Pasteurize).

Рис.8. Середину процедури "зробити суміш" апарату

Рис.8. Середину процедури "зробити суміш" апарату

Зверніть увагу, що дві операції йдуть послідовно. Це слідує правилу, що не дозволяє більш ніж одній операції виконуватися одночасно в одному апараті в один і той же час.     

Рисунок 9 показує нам середину операції "Змішати інгредієнти" (Blend Ingredients), яка складається з 8-ми етапів, асоційованих зі змішуванням інгредієнтів:

Рис.9. Операція "змішати інгредієнти"

Рис.9. Операція "змішати інгредієнти"

Як бачите, немає правила запуску тільки одного етапу в одному апараті. Дійсно, дуже часто декілька етапів можуть виконуватися одночасно.  

Далі

Добре, досить про рецепти (принаймні поки що). Пам'ятаєте три важливих елементи для означення системи керування періодичними процесами:

-          як розробити продукт (рецепти)

-          які фізичні інструменти необхідно мати для створення продукту (обладнання)

-          як запустити це обладнання (керуючі дії)

Тепер прийшов час дізнатися про другий елемент: обладнання.
 
 
 
Comments