allgosts.ru25. МАШИНОСТРОЕНИЕ25.040. Промышленные автоматизированные системы

ГОСТ Р МЭК 61512-1-2016 Управление серийным производством. Часть 1. Модели и терминология

Обозначение:
ГОСТ Р МЭК 61512-1-2016
Наименование:
Управление серийным производством. Часть 1. Модели и терминология
Статус:
Действует
Дата введения:
06.01.2017
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
25.040.40, 01.040.25

Текст ГОСТ Р МЭК 61512-1-2016 Управление серийным производством. Часть 1. Модели и терминология

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ

ГОСТ Р
МЭК 61512-1-
2016

УПРАВЛЕНИЕ СЕРИЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Часть 1

Модели и терминология

(IEC 61512-1:1997, IDT)

Москва
Стандартинформ
2016

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН ООО «НИИ экономики связи и информатики «Интерэкомс» (ООО «НИИ «Интерэкомс») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 100 «Стратегический и инновационный менеджмент»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 октября 2016 г. № 1334-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61512-1:1997 «Управление серийным производством. Часть 1. Модели и терминология» (IEC 61512-1:1997 «Batch control - Part 1: Models and terminology», IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Содержание

1 Область применения. 3

2 Нормативные ссылки. 3

3 Термины и определения. 4

4 Процессы серийного производства и используемое оборудование. 9

4.1 Процессы, партии изделий, технологические процессы серийного производства. 9

4.2 Физическая модель. 11

4.3 Классификация производственных цехов. 15

5 Понятия, используемые при управлении серийным производством.. 17

5.1 Структура управления серийным производством.. 18

5.2 Совокупность взаимосвязанных сущностей оборудования. 20

5.3 Рецептуры.. 26

5.4 План производства и календарный план. 43

5.5 Производственная информация. 44

5.6 Выделение ресурсов и порядок разрешения споров. 46

5.7 Режимы и состояния. 48

5.8 Управление в исключительных ситуациях. 54

6 Действия и функции процесса управления серийным производством.. 55

6.1 Управляющие действия. 55

6.2 Управление рецептурой. 60

6.3 Разработка производственного и календарного планов. 63

6.4 Управление производственной информацией. 64

6.5 Управление производственным процессом.. 69

6.6 Контроль за работой технологической установки. 74

6.7 Контроль производственного процесса. 77

6.8 Защита персонала и окружающей среды.. 79

Приложение А (обязательное) Принципы построения модели. 80

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам.. 85

Библиография. 85

Введение

Модели и терминология, определенные в настоящем стандарте:

- составляют наилучшую практику разработки и организации серийного производства;

- обеспечивают совершенствование рецептуры управления предприятиями серийного производства;

- позволяют использовать настоящий стандарт вне зависимости от степени автоматизации предприятия.

Настоящий стандарт устанавливает терминологию и устоявшийся набор понятий и моделей для предприятий серийного производства и обеспечивает управление серийным производством и совершенствование связей между всеми задействованными сторонами:

- уменьшает время достижения уровня полного объема производства новой продукции;

- обеспечивает поставщиков необходимыми инструментами для практической реализации процедуры управления серийным производством;

- позволяет пользователям правильно идентифицировать свои потребности;

- делает разработку рецептуры достаточно простой, чтобы обойтись без помощи специалиста по системам управления;

- уменьшает затраты на автоматизацию технологического процесса серийного производства;

- уменьшает затраты на поддержание технологий, обеспечивающих жизненный цикл производства.

Настоящий стандарт не содержит:

- рекомендации по выбору способа практической реализации (применения) установленной процедуры управления серийным производством;

- рекомендации по выбору технологического процесса серийного производства;

- требования, ограничивающие процессы разработки систем управления серийным производством.

Предполагается, что модели, представленные в настоящем стандарте, являются достаточно полными. Важно, что их можно как упрощать, так и расширять (см. ниже). Если речь идет о физической модели, то уровни технологической установки и уровни блока управления не могут быть опущены. Технологическая рецептура и рецептура управления не могут быть опущены в модели, характеризующей типы рецептур. Конкретные правила упрощения и расширения моделей в настоящем стандарте не рассматриваются.

Под упрощением модели понимается процесс, когда некоторые элементы моделей могут быть опущены (при сохранении непротиворечивости модели в целом). При этом учитываются функции опущенных элементов. Под расширением модели понимается процесс, когда некоторые элементы могут быть добавлены к модели. Если элементы вставляются между связанными элементами, то следует сохранять целостность исходных взаимосвязей.

ГОСТ Р МЭК 61512-1-2016

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УПРАВЛЕНИЕ СЕРИЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ
Часть 1

Модели и терминология

Batch control. Part 1. Models and terminology

Дата введения - 2017-06-01

1 Область применения

Настоящий стандарт содержит положения, относящиеся к управлению серийным производством, и определяет:

- эталонные модели процесса управления серийным производством, используемые в обрабатывающей промышленности;

- терминологию, предназначенную для установления взаимосвязей между моделями и существующими терминами.

Настоящий стандарт не распространяется на все приложения управления серийным производством.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты.

IEC 60848:2013, GRAFCET specification language for sequential function charts (Язык спецификаций GRAFCET для последовательных функциональных схем).

Примечание - Структуры, определенные в МЭК 60848, могут быть полезными при определении процедурного управления и при определении фазы.

IEC 60050-351:2013, International Electrotechnical Vocabulary - Part 351: Control technology (Международный электротехнический словарь. Часть 351. Технология управления)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте используются следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 выделение ресурсов (allocation): Форма управления координацией работ, при которой осуществляется выделение ресурсов для конкретной производственной партии или технологической установки.

Примечание - Выделение ресурсов может относиться как к ресурсу в целом, так и к его частям.

3.2 арбитраж (arbitration): Форма управления координацией работ, определяющая, как следует осуществлять выделение ресурсов, в случае, когда запросов на его выделение больше, чем может быть обработано за определенный промежуток времени.

3.3 область производства (area): Составная часть производственного объекта, на которой организован процесс серийного производства, и идентифицируемая физической, географической или логической сегментацией внутри данного объекта.

Примечание - Область производства может содержать производственные цеха, технологические установки, блоки оборудования и блоки управления.

3.4 базовое управление; основной режим управления (basic control): Процесс управления, обеспечивающий задание и поддержание конкретного состояния оборудования и условий технологического процесса.

Примечание - Базовое управление может включать в себя автоматическое управление, взаимосвязанное управление (замыкание элементов управления), мониторинг, управление в исключительных ситуациях, а также отдельно взятые или последовательные управляющие действия.

3.5 партия изделий; серийное производство (batch):

1) Определенное количество сырья, промежуточной или готовой продукции, характер и качество которых предполагаются однородными и которые изготовлены в рамках определенного производственного цикла.

2) Сущность, представляющая собой производство материала в любой точке технологического процесса.

Примечание - Понятие «партия изделий» включает в себя как материал/сырье, полученные в рамках производственного процесса, так и сущность, представляющую собой производство указанного материала. Понятие «партия» является сокращенной формой словосочетания «производство партии изделий».

3.6 управление производством партии изделий; управление серийным производством (batch control): Управляющие операции и функции управления, осуществляющие обработку конечного количества входных материалов (при обеспечение соответствующими инструментальными средствами) путем использования указанного набора производственных действий в течение конечного периода времени, используя одну или несколько единиц оборудования.

3.7 процесс производства партии изделий; процесс серийного производства (batch process): Технологический процесс изготовления конечного количества материала, состоящий из обработки некоторого количества входных материалов и использования соответствующего набора производственных действий в течение конечного периода времени, а также одной или нескольких единиц оборудования.

3.8 календарный план производства партии изделий; календарный план серийного производства (batch schedule): Порядок производства партий изделий в конкретном производственном цехе.

Примечание - Календарный план обычно содержит следующую информацию:

1) что производить;

2) в каком количестве;

3) когда и в каком порядке выпускается продукция;

4) необходимое оборудование.

3.9 общий ресурс (common resource): Ресурс, используемый для обработки более, чем одного запроса.

Примечание - Общие ресурсы идентифицируются как эксклюзивные ресурсы и ресурсы совместного использования (см. определения 3.22 и 3.54).

3.10 блок управления; модуль управления (control module): Нижний уровень группировки оборудования в рамках физической модели, предназначенный для основного режима управления.

Примечание - Данный термин относится и к физическому оборудованию, и к сущности оборудования.

3.11 рецептура управления (control recipe): Тип рецептуры, которая в процессе выполнения определяет изготовление единичной партии конкретного продукта.

3.12 управление координацией; управление взаимодействием (coordination control): Тип управления, способствующий выбору направления, инициированию и/или модификации процедурного управления, а также порядок использования сущности оборудования.

3.13 предприятие (enterprise): Организация, координирующая работу одного или нескольких мест производства.

3.14 управление работой оборудования (equipment control): Особая функциональность оборудования, которая устанавливает фактическую управляемость сущности оборудования, включая процедурное управление, базовое управление и управление координацией, и которое не является частью рассматриваемой рецептуры управления.

3.15 сущность (целостный объект) оборудования; ресурсная целостность оборудования; целостная совокупность взаимосвязанных объектов оборудования (equipment entity): Совокупность физической обработки, управляющего оборудования, средств управления работой оборудования, сгруппированных вместе для выполнения отдельных функций управления или целостного набора функций управления.

Примечание - Под ресурсной целостностью понимается качественная и количественная достаточность ресурсных компонентов предприятия, их пропорциональность и согласованность.

3.16 блок оборудования (equipment module): Функциональная группа оборудования, выполняющая конечное число особых производственных действий нижнего уровня.

Примечания

1 Блок оборудования обычно располагается рядом с технологической установкой (мерный бак, технологический нагреватель, скруббер и т. д.). Данный термин относится как к физическому оборудованию, таки к сущности оборудования.

2 Примеры производственных действий нижнего уровня: дозирование, взвешивание.

3.17 работа оборудования (equipment operation): Работа, включающая в себя управление оборудованием.

3.18 фаза работы оборудования (equipment phase): Фаза, включающая в себя управление оборудованием.

3.19 процедура оборудования (equipment procedure): Процедура, включающая в себя управление оборудованием.

3.20 процедура блока оборудования (equipment unit procedure): Процедура технологической установки, включающая в себя управление оборудованием.

3.21 управление в исключительных ситуациях (exception handling): Функции, относящиеся к работе установки (технологического процесса) в условиях непредвиденных обстоятельств и других событий, выходящих за рамки штатного (желаемого) функционирования системы управления серийным производством.

3.22 эксклюзивный ресурс (exclusive-use resource): Общий ресурс, используемый только одним пользователем в любой момент времени.

3.23 формула (formula): Категория данных рецептуры, включающая информацию о входах, параметрах и выходах технологического процесса.

3.24 общая рецептура (general recipe): Тип рецептуры, содержащей независимые от места производства технологические требования к оборудованию.

3.25 заголовок (header): Информация о цели, источнике и версии рассматриваемой рецептуры (например, идентификатор рецептуры, идентификатор продукта, наименование изготовителя, дата выпуска).

3.26 идентификатор (ID): Уникальный идентификатор партии, серии, оператора, технического специалиста, сырьевого материала.

3.27 линия, последовательно расположенное оборудование (line, train): См. 3.59.

3.28 серия; партия (lot): Уникальное количество материала, имеющее отличительный признак.

Примечание - Примеры отличительных признаков:

1) источник получения материала;

2) технологическая рецептура производства материала;

3) конкретное физическое свойство.

3.29 технологическая рецептура (master recipe): Рецептура, учитывающая возможности оборудования и специальную информацию о работе производственного цеха.

Примечание - Технологическая рецептура это объект, являющийся описанием процесса для конкретного промышленного предприятия с непрерывным циклом производства, который не связан с определенным технологическим заказом. Технологическая рецептура применяется при производстве продукции или предоставлении услуг.

3.30 режим (mode): Способ выполнения последовательных функций процедурного элемента, возможность задействования состояний сущностей оборудования вручную или другими средствами.

3.31 операция (operation): Процедурный элемент, определяющий независимое производственное действие, состоящее из алгоритма, необходимого для инициирования фазы, организации фазы и процесса управления фазами.

3.32 маршрут, поток (path, stream): Имеющийся (проектируемый) порядок расположения оборудования в производственном цехе, необходимый для производства партии изделий.

3.33 защита персонала и окружающей среды (personnel and environmental protection): Управляющее действие, которое:

- предотвращает наступление события, изменяющего технологический процесс так, что это угрожает безопасности персонала и/или наносит вред окружающей среде;

- требует принятия дополнительных мер (таких как запуск резервного оборудования) для устранения нештатных условий перехода к нежелательному состоянию, угрожающему безопасности персонала и/или наносящему вред окружающей среде.

3.34 фаза (phase): Нижний уровень процедурного элемента процедурной модели процесса управления.

3.35 процедурное управление (procedural control): Управление, связанное с выполнением действий в отношении оборудования в указанной последовательности для выполнения некоторого производственного задания.

3.36 процедурный элемент (procedural element): Функциональный блок процедурного управления, определенный процедурной моделью управления.

3.37 процедура (procedure): Стратегия организации технологического процесса.

Примечание - В общем случае вышесказанное относится и к стратегии организации изготовления партии в производственном цехе. Оно может также относиться к производственному процессу, не связанному с производством продукта (уборка помещения).

3.38 процесс; технологический процесс (process): Последовательность химических, физических или биологических действий по преобразованию, транспортировке и хранению материалов или энергии.

3.39 производственное действие (process action): Производственная активность нижнего уровня. Совокупность производственных действий образует технологический процесс.

Примечание - Производственные действия - это нижний уровень производственной активности в модели технологического процесса.

3.40 производственный цех (process cell): Логически сгруппированное оборудование, включающее оборудование, необходимое для производства одной или нескольких партий изделий. Данная группировка определяет диапазон логического управления набором производственного оборудования внутри рассматриваемой области.

Примечание - Данный термин относится как к физическому оборудованию, таки к сущности оборудования.

3.41 управление производственным процессом (process control): Управляющие действия (включающие функции управления) необходимые для обеспечения последовательного управления, автоматического управления и процесса управления отдельными действиями, а также для сбора и отображения данных.

3.42 вход технологического процесса (process input): Идентификационные данные и количество сырьевого материала (других ресурсов), необходимые для организации производства продукции.

3.43 управление производственным процессом (process management): Управляющие действия, включающие функции управления, необходимые для организации производства партии изделий в производственном цехе.

3.44 технологическая операция; технологический процесс (process operation): Основные производственные действия, приводящие к химическому или физическому изменению обрабатываемого материала и не связанные с фактической целевой конфигурацией оборудования.

3.45 выход технологического процесса (process output): Идентификационные данные и количество материала (энергии), получаемые (ожидаемые) от однократного применения рецептуры управления.

3.46 параметр технологического процесса (process parameter): Информация, необходимая для изготовления материала, но не используемая для классификации входов (выходов) технологического процесса.

Примечание - Параметры технологического процесса: температура, давление, время.

3.47 стадия технологического процесса (process stage): Часть технологического процесса, обычно не зависящая от других его частей и связанная с реализацией плановой последовательности химических или физических изменений материала в процессе обработки.

3.48 рецептура (recipe): Необходимый информационный массив, уникальным образом определяющий требования к производству рассматриваемой продукции.

Примечание - Существует четыре типа рецептур, определенных в настоящем стандарте: общие, связанные с местом производства, технологические и рецептуры управления.

3.49 управление рецептурой (recipe management): Управляющие действия (включающие функции управления), необходимые для создания, хранения и технического обслуживания общих рецептур, рецептур, связанных с местом производства, и технологических рецептур.

3.50 рецептурная операция (recipe operation): Деятельность, являющаяся частью рецептурной процедуры в технологической рецептуре или рецептуре управления.

3.51 рецептурная фаза (recipe phase): Фаза, являющаяся частью рецептурной процедуры в технологической рецептуре или рецептуре управления.

3.52 рецептурная процедура (recipe procedure): Часть рецептуры, определяющая стратегию производства партии изделий.

3.53 рецептурная процедура технологической установки (recipe unit procedure): Процедура технологической установки, являющаяся частью рецептурной процедуры в технологической рецептуре или рецептуре управления.

3.54 ресурс совместного использования (shared-use resource): Общий ресурс, который могут использовать пользователи в один и тот же момент времени.

3.55 место производства (site): Составная часть предприятия-изготовителя партии изделий, идентифицируемая путем физической, географической или логической сегментации предприятия.

Примечание - Место производства может содержать области, производственные цеха, технологические установки, блоки оборудования и блоки управления.

3.56 рецептура, связанная с местом производства (site recipe): Тип рецептуры, обусловленный конкретным местом производства.

Примечание - Рецептура, связанная с местом производства, может быть выведена из общих рецептур распознавания местных ограничений, таких как язык и доступные сырьевые материалы.

3.57 состояние (state): Состояние сущности оборудования (процедурного элемента) в заданный момент времени.

Примечание - Число возможных состояний и их имена варьируются для разного оборудования и разных процедурных элементов.

3.58 поток; маршрут (stream, path): См. выше определение маршрута.

3.59 последовательно расположенное оборудование, линия (train, line): Совокупность одной или нескольких технологических установок, а также ассоциированных групп оборудования нижнего уровня, используемая при изготовлении партии материала.

3.60 технологическая установка (unit): Совокупность ассоциированных блоков управления и/или блоков оборудования (другого производственного оборудования), в которой могут быть реализованы одно или несколько главных производственных действий.

Примечания

1 Предполагается, что технологическая установка может быть задействована в одно и то же время только для изготовления одной партии изделий. Технологические установки функционируют независимо друг от друга.

2 Данный термин относится как к физическому оборудованию, таки к сущности оборудования.

3 Примеры основных производственных действий: вступить в химическую реакцию, кристаллизоваться, раствориться.

3.61 процедура технологической установки (unit procedure): Стратегия выполнения смежных производственных процессов технологической установки. Процедура включает смежные работы и алгоритмы, необходимые для инициирования, организации и процесса управления указанными операциями.

3.62 рецептура технологической установки (unit recipe): Часть рецептуры управления, уникальным образом определяющая (для данной технологической установки) требования смежного производства.

Примечание - Рецептура технологической установки содержит процедуру технологической установки, а также связанную формулу, заголовок, требования к оборудованию и другую информацию.

3.63 контроль за работой технологической установки (unit supervision): Управляющее действие, включающее функции управления, необходимые для контроля технологической установки и ее ресурсов.

4 Процессы серийного производства и используемое оборудование

Настоящий раздел содержит обзор процессов, используемых на предприятиях серийного производства. Модели и терминология, определенные в настоящем стандарте, закладывают основу для понимания сущности конкретной практической реализации рецептуры управления производством на предприятиях серийного производства (см. разделы 5 и 6). В данном разделе рассмотрены технологические процессы серийного производства, физические модели и классификация производственных цехов.

4.1 Процессы, партии изделий, технологические процессы серийного производства

Технологический процесс состоит из последовательности химических, физических или биологических действий, обеспечивающих преобразование, транспортировку и хранение материалов или энергии. Промышленные технологические процессы в целом можно классифицировать как непрерывные (дискретные) процессы серийного производства (изготовления партий изделий). Виды и классификация технологического процесса зависят от выхода технологического процесса:

1) непрерывный поток (непрерывный технологический процесс), производство конечного количества изделий (изготовление отдельных изделий);

2) конечные партии материала (серийное производство).

Настоящий стандарт может быть применим, как к процессу производства отдельных партий изделий, так и к непрерывному процессу производства, но это не является его основной областью применения.

4.1.1 Непрерывный процесс

В непрерывном производственном процессе материалы проходят (подаются) непрерывным потоком через перерабатывающее оборудование. Если процесс стационарный, то природа технологического процесса не зависит от времени операции. Запуск новой продукции, переходы и остановки технологического процесса, обычно не изменяют его природы.

4.1.2 Процессы изготовления отдельных деталей (штучное производство)

Для технологического процесса изготовления отдельных деталей, продукты классифицируют по производственным сериям, имеющим общие сырьевые материалы (ресурсы), производственные требования и последовательности выполнения операций. В процессе изготовления отдельных деталей, указанное количество продукции движется как единица продукции (группа изделий) между автоматизированными рабочими местами, и каждая часть сохраняет свою уникальную идентичность.

4.1.3 Технологический процесс серийного производства

Технологические процессы серийного производства, рассмотренные в настоящем стандарте, обеспечивают получение необходимого конечного количества материала(ов). При этом некоторое количество входного материала подвергается обработке (производственным действиям) в определенном порядке с помощью одной или нескольких единиц оборудования. Продукт, полученный в результате данного технологического процесса, называется партией. Технологические процессы изготовления партии не являются ни дискретными, ни непрерывными. Они имеют смешанный характер, соответствующий как дискретному, так и непрерывному производству.

Структура технологического процесса серийного производства может быть организована в виде иерархии (см. рисунок 1). Пример технологического процесса производства партии изделий (процесс полимеризации поливинилхлорида из мономера винилхлорида) рассмотрен в следующем подразделе.

4.1.3.1 Стадии технологического процесса

Технологический процесс состоит из одной или нескольких стадий, организованных в качестве упорядоченного множества. Процесс может быть последовательным, параллельным или смешанным. Все стадии технологического процесса являются независимыми. Результатом технологического процесса обычно является плановая последовательность химических (физических) изменений материала в процессе его обработки. К типовым стадиям поливинилхлоридного технологического процесса:

- полимеризация: полимеризация мономера винилхлорида в поливинилхлорид;

- рекуперация: рекуперация остаточного мономера винилхлорида;

- сушка: сушка поливинилхлорида.

4.1.3.2 Производственные операции

Каждая стадия технологического процесса состоит из указанного набора производственных операций (одной или нескольких). Операция технологического процесса является основным производственным действием. Операция технологического процесса обычно приводит к химическим (физическим) изменениям материала в процессе его обработки. К типовым операциям технологического процесса полимеризации мономера винилхлорида в поливинилхлорид относятся:

- подготовка реактора: опорожнение реактора для удаления кислорода;

- зарядка: добавление деминерализованной воды и поверхностно-активных веществ;

- выполнение химической реакции: добавление мономера винилхлорида и катализатора, нагрев до температуры 55 °С - 60 °С, выдерживание при данной температуре до начала снижения давления в реакторе.

Process - технологический процесс; consists of ordered set of - состоит из упорядоченного множества; Process stage - стадия технологического процесса; Process operation - операция технологического процесса; Process action - производственное действие

Примечание - Приложение А определяет формат пояснения и общие связи, используемые при построении диаграмм настоящего стандарта.

Рисунок 1 - Модель технологического процесса (диаграмма взаимосвязи сущностей)

4.1.3.3 Производственные действия

Каждая операция технологического процесса подразделяется на упорядоченный набор, одно или нескольких производственных действий, выполняющих обработку материала в соответствии с требованиями производственной операции. Производственные действия включают действия самого нижнего уровня по обработке материалов. Комбинация определенных действий составляет производственную операцию. К типовым производственным действиям операции технологического процесса по выполнению химической реакции относятся:

- добавление: добавление необходимого количества катализатора в реактор;

- добавление: добавление необходимого количества мономера винилхлорида в реактор;

- нагрев: нагрев содержимого реактора до температуры 55 °С - 60 °С;

- выдержка: выдержка содержимого реактора при температуре 55 °С - 60 °С до начала уменьшения давления в реакторе.

4.2 Физическая модель

В следующих подразделах рассматривается физическая модель, используемая для описания физических объектов предприятия в терминах: предприятие, место производства, область производства, производственный цех, единица продукции, блок оборудования, блок управления.

Физические объекты предприятия, задействованные при изготовлении партии, обычно организуют в виде иерархии (см. рисунок 2). Группировки нижнего уровня объединяются и получаются высшие уровни рассматриваемой иерархии. В некоторых случаях, группировка одного уровня инкорпорируется в другую группировку этого же уровня.

Рассматриваемая модель имеет семь уровней. Начиная с верхнего уровня, это предприятие, место производства и область производства. Эти три уровня часто обусловлены особыми соображениями ведения бизнеса, их моделирование в настоящем стандарте не рассматривается. Данные три высших уровня являются частью модели, которая надлежащим образом идентифицирует взаимосвязь оборудования нижнего уровня и производственного предприятия.

Enterprise - предприятие; may contain - может включать; Site - местопроизводства (производственный объект); Area - область производства; Process cell - производственный цех; must contain-должен содержать; Unit - технологическая установка; Equipment module - блок оборудования; Control module – блок управления

Примечание - Блоки верхних трех уровней выделены прерывистыми линиями. Это указывает, что критерии, используемые при конфигурации границ данных трех уровней, часто лежат за пределами рассматриваемой области процесса управления серийным производством и области применения настоящего стандарта. Следовательно, указанные критерии конфигурации границ данных трех уровней физической модели не являются предметом рассмотрения настоящего стандарта.

Рисунок 2 - Физическая модель

Четыре нижних уровня данной модели характеризуют особые типы оборудования. Тип оборудования, представленный на рисунке 2, это совокупность физической обработки и управляющего оборудования, сгруппированных с особой целью. Нижние уровни модели относятся к технически специализированным и ограниченным группировкам оборудования. Четыре нижних уровня оборудования (производственный цех, технологическая установка, блок оборудования, блок управления) определены технологическими процессами (см. разделы 5.2.3 и 6.1.3). В ходе этих технологических процессов, оборудование нижнего уровня группируется вместе и образует новую группу оборудования высшего уровня. Это позволяет упростить работу оборудования, оно рассматривается как единый большой блок. Если такой блок создан, то его уже нельзя разделить без серьезного технологического вмешательства на данном уровне.

4.2.1 Уровень предприятия

Предприятие - это совокупность одного или нескольких мест производства. Оно может включать места производства, области производства, производственные цеха, производственные установки, блоки оборудования и блоки управления.

Предприятие несет ответственность за то, какие продукты будут изготовлены, в каком месте они будут изготовлены и как они будут изготовлены.

Факторов, отличных от управления серийным производством и оказывающих влияние на границы предприятия, слишком много. Поэтому критерии конфигурации границ предприятия в настоящем стандарте не рассматриваются.

4.2.2 Уровень места производства

Место производства - это физическая, географическая или логическая группировка, определенная в рамках предприятия. Оно может включать области производства, производственные цеха, производственные установки, блоки оборудования и блоки управления.

Границы места производства обычно определяются организационными или коммерческими критериями в отличие от технических критериев. Факторов, отличных от управления серийным производством и оказывающих влияние на эти границы, слишком много. Поэтому критерии конфигурации границы места производства в настоящем стандарте не рассматриваются.

4.2.3 Уровень области производства

Область производства - это физическая, географическая или логическая группировка, определенная местом производства. Она может включать производственные цеха, производственные установки, блоки оборудования и блоки управления.

Границы области производства обычно определяются организационными или коммерческими критериями в отличие от технических критериев. Факторов, отличных от управления серийным производством и оказывающих влияние на эти границы, слишком много. Поэтому критерии конфигурации границы области производства в настоящем стандарте не рассматриваются.

4.2.4 Уровень производственного цеха

Производственный цех включает все производственные установки, блоки оборудования и блоки управления, необходимые для изготовления одной или нескольких партий изделий.

Мероприятия по управлению производственным процессом обеспечивают соответствие установленным требованиям к управлению производством путем использования различных методов и технологий. Если для соответствия требованиям необходимы мероприятия физического управления, то необходимо принимать во внимание условия технологического процесса и административные ограничения.

Производственный цех часто представляет собой последовательно расположенное оборудование. Данное оборудование включает технологические установки и другое оборудование, предназначенное для изготовления специальной партии изделий. Для изготовления данной партии может потребоваться далеко не все имеющееся последовательно расположенное оборудование цеха. Более того, на одном оборудовании (расположенном последовательно) может одновременно выпускаться несколько различных партий и несколько различных продуктов. Порядок расположения (фактически используемого или планируемого к вводу в действие для изготовления партии) оборудования называется маршрутом. Производственный цех может содержать более чем одну цепочку оборудования, но ни одна из этих цепочек не может быть расположена вне границ производственного цеха.

Производственный цех - это логическая группировка оборудования, включающая оборудование, необходимое для производства одной или нескольких партий изделий. Цех определяет диапазон логического управления для одной цепочки производственного оборудования внутри области производства. Существование производственного цеха обеспечивает разработку календарного плана для производственной базы, создает условия выработки цеховой производственной стратегии процесса управления. Наличие стратегий цехового управления особенно важно при возникновении аварийной ситуации.

4.2.5 Уровень производственной установки

Производственная установка включает блок оборудования и блок управления. Блоки, входящие в производственную установку, могут быть частью производственной установки или могут быть включены в нее временно для выполнения особого производственного задания.

В производственной установке может выполняться одно или несколько главных производственных действий (вступление в химическую реакцию, кристаллизация, растворение и т. п.). Производственная установка обеспечивает объединение требуемых физических процессов и необходимого управляющего оборудования для выполнения указанных действий как независимая группировка оборудования. Акцент обычно делается на главный блок перерабатывающего оборудования (смеситель, реактор и т. п.). Фактически установка содержит (задействует) все логически связанное оборудование, обеспечивающее выполнение главного производственного задания по назначению. Производственные установки функционируют независимо друг от друга.

Производственная установка часто содержит (задействует) всю партию материала в некоторой точке производственной цепи изготовления партии. Однако в других обстоятельствах, она может содержать (задействовать) только часть партии материала. В настоящем стандарте предполагается, что производственная установка не задействует более одной партии одновременно.

4.2.6 Уровень блока оборудования

Физически блок оборудования может включать блок управления и подчиненные блоки оборудования (низшего уровня). Блок оборудования может быть частью производственной установки, а также отдельно стоящей группировкой оборудования производственного цеха. Если это отдельно стоящая группировка оборудования, то данный блок может быть как ресурсом эксклюзивного (монопольного) использования, так и ресурсом совместного использования.

Блок оборудования может выполнять конечное число специальных производственных действий нижнего уровня (дозирование, взвешивание и т. д.). Он комбинирует необходимые операции физической обработки и возможности управляющего оборудования для выполнения указанного действия. Акцент делается на блок перерабатывающего оборудования (например, фильтр). Функционально, область применения блока оборудования ограничена конкретными производственными заданиями по назначению.

4.2.7 Уровень блока управления

Блок управления обычно включает датчики, управляющие устройства, другие блоки управления, ассоциированное обрабатывающее оборудование, которое (с точки зрения управления) задействуется как единичная сущность. Блок управления может также содержать другие блоки управления. Например, блок управления водосборником может быть определен как комбинация нескольких двухрежимных автоматических блоков управления стопорными клапанами.

Примеры блоков управления:

- регулирующее устройство, состоящее из трансмиттера, контроллера и управляющего клапана, приводимого в действие из заданной точки (позиции) устройства;

- позиционное устройство, состоящее из двухрежимного автоматического стопорного клапана с позиционными клапанами обратной связи, приводимыми в действие из заданной точки устройства;

- водосборник (коллектор), содержащий несколько двухрежимных автоматических стопорных клапанов и настраивающий данные клапаны на прямоток к одному или нескольким пунктам назначения (заданной точке, определяемой блоком управления водосборником).

4.3 Классификация производственных цехов

В следующих подразделах приведена классификация производственных цехов:

1) по числу различных продуктов, изготовленных в данных цехах;

2) по физической структуре технологического оборудования.

4.3.1 Классификация по числу различных продуктов

Производственные цеха классифицируют:

1) как цеха одного продукта;

2) как многономенклатурные цеха в зависимости от числа продуктов, планируемых для производства в данном производственном цехе.

Цеха одного продукта выпускают партии изделий, содержащие единичную номенклатуру продукции. Возможны изменения лишь технологических процедур и параметров. Например, изменения вносятся, чтобы компенсировать отличия в оборудовании, замену сырьевого (первичного) материала, изменения окружающей среды и технологический процесс.

Многономенклатурный производственный цех выпускает различные продукты, задействуя при этом различные методы производства или процессы управления. Существуют две разновидности:

- все продукты изготавливаются на основе одной технологии, используя различные значения технологических формул (замены материалов, изменения параметров технологического процесса);

- продукты изготавливаются по разным технологиям.

4.3.2 Классификация по физической структуре

В настоящем разделе рассматривается следующие базовые типы физических структур: одномаршрутная структура, многомаршрутная структура и сетевая структура.

Одномаршрутная структура - это группа технологических установок, через которые последовательно проходит партия изделий (см. рисунок 3). Одномаршрутная структура может быть единичной технологической установкой (например, реактором). Она может представлять собой несколько технологических установок расположенных в заданной последовательности. На вход обычно поступает несколько материалов. На выходе также может быть несколько обработанных материалов. В процессе производства может находиться несколько реализуемых партий изделий одновременно.

Input material storage - хранение входных материалов; Unit 1 - технологическая установка № 1; Unit 2 - технологическая установка № 2; Finished material storage - хранение конечной продукции (материалов)

Рисунок 3 - Одномаршрутная структура

Многомаршрутная структура показана на рисунке 4. Она включает несколько параллельных одномаршрутных структур без обмена продуктами между ними. Различные технологические установки могут

Input material storage - хранение входных материалов; Unit 1 - технологическая установка № 1; Unit 2 - технологическая установка № 2; Unit 3 - технологическая установка № 3; Unit 4 - технологическая установка № 4; Unit 5 - технологическая установка № 5; Unit 6 - технологическая установка № 6; Finished material storage - хранение конечной продукции (материалов)

Рисунок 4 - Многомаршрутная структура

использовать общие источники сырьевых (первичных) материалов и общие склады продуктов. Несколько партий могут находиться в процессе производства одновременно. Технологические установки, работающие в мульти-маршрутной структуре, могут быть физически подобными. Вместе с тем, маршруты и технологические установки мультимаршрутной структуры могут радикально отличаться по конструкции.

Сетевая структура показана на рисунке 5. Ее маршруты могут быть либо фиксированными, либо переменными. Если маршрут фиксирован, то используются одни и те же технологические установки в той же последовательности. Если маршрут переменный, то последовательность может быть определена как в начале процесса производства партии изделий, так и в ходе ее изготовления. Маршрут может быть гибким. Например, процесс изготовления партии может начаться на любой технологической установке и продолжаться по любому маршруту производственного цеха. Сами технологические установки могут перемещаться внутри производственного цеха. В данном случае, уточнение структуры технологического процесса может оказаться важной частью технологической процедуры. Отметим, что одновременно в производстве могут находиться несколько партий изделий. Различные технологические установки могут совместно использовать общие источники сырьевых (первичных) материалов и общие склады готовой продукции.

Input material storage - хранение входных материалов; Unit 1 - технологическая установка № 1; Unit 2 - технологическая установка № 2; Unit 3 - технологическая установка № 3; Unit 4 - технологическая установка № 4; Finished material storage - хранение конечной продукции (материалов)

Рисунок 5 - Сетевая структура

5 Понятия, используемые при управлении серийным производством

В данном разделе рассматриваются понятия, используемые при управлении серийным производством. Они характеризуют технологию и организацию процесса производства партии изделий (см. также предшествующие разделы), определяют эффективные способы управления предприятиями серийного производства. Также рассматривается структура управления серийным производством, предлагается три типа управления процессом производства партии изделий. Применение данных типов управления к оборудованию обеспечивает требуемую функциональность технологического процесса и управляемость сущностей оборудования.

В настоящем разделе рассматривается понятие рецептуры, включая четыре типа рецептур, описанных в настоящем стандарте, и содержание этих рецептур (в терминах информационных категорий, используемых при описании рецептур). Устанавливается взаимосвязь между рецептурной процедурой и процедурой управления, ассоциированной со специальными сущностями оборудования (система управления оборудованием). Также рассматривается понятие сжимаемости рецептурной процедуры и процесса управления оборудованием. Для четырех типов рецептур предлагаются критерии перемещаемости (транспортабельности) рецептуры.

В данном разделе также рассматриваются другие понятия управления серийным производством: план производства, календарный план, справочная и ссылочная информация, производственная информация, выделение ресурсов, порядок разрешения споров, технологический режим, технологическое состояние, управление в исключительных ситуациях.

Модели и терминология, определенные в данном разделе, способствуют пониманию процесса управления серийным производством. Они составляют необходимую базу для определения сущности функций управления (необходимых для формулировки требований к управлению серийным производством); см. раздел 6.

5.1 Структура управления серийным производством

В разделе 4 предложена физическая модель, определяющая термины иерархии оборудования, задействованного при изготовлении партии изделий. Нижеследующие подразделы дают описания трех типов управления (базовое управление, процедурное управление, управление координацией), используемого при изготовлении партии.

5.1.1 Базовое управление

Базовое управление (основной режим управления) включает управление, обеспечивающее задание и поддержание заданного состояния оборудования и технологического процесса. Базовое управление:

- включает автоматическое управление, установление взаимосвязей (замыкание элементов управления), мониторинг, управление в исключительных ситуациях, повторно-дискретное или последовательное управление;

- может отвечать условиям технологического процесса, оказывать влияние на выходные управляющие сигналы, запускать корректирующие действия;

- может активироваться, деактивироваться или модифицироваться по команде оператора (в результате процедурного управления, управления координацией).

Базовое управление в процессе производства партии изделий, в принципе, не отличается от управления непрерывным процессом. Однако при производстве партии изделий могут предъявляться более высокие требования к возможности системы базового управления воспринимать команды и изменять свое поведение в результате выполнения этих команд.

5.1.2 Процедурное управление

Процедурное управление обеспечивает работу оборудования в соответствии с указанной последовательностью выполнения задания и установленными технологическими требованиями.

Процедурное управление характеризует технологический процесс производства партии изделий. Это вид управления, обеспечивающий возможность оборудованию реализовать процесс производства партии изделий.

Процедурное управление включает процедурные элементы, сгруппированные в виде иерархии для выполнения производственного задания в соответствии с моделью технологического процесса (процессной моделью). Иерархия идентифицированных и поименованных процедурных элементов приведена на рисунке 6. Она включает производственные процедуры, процедуры технологических установок, операции и фазы.

5.1.2.1 Производственные процедуры

Процедура располагается на высшем уровне иерархии. Она определяет стратегию выполнения основного производственного действия (организации производства партии изделий). Процедура определяется в терминах упорядоченного набора процедур технологической установки. Например, процедура «изготовления полихлорвинила».

5.1.2.2 Процедура технологической установки

Процедура технологической установки состоит из упорядоченного набора операций, соответствующих заданным технологическим последовательностям внутри технологической установки. Только одна операция считается активной в технологической установке в любой момент времени. Операция полностью выполняется в одной технологической установке. Если одна процедура разбита на части, и каждая часть выполняется на своей технологической установке, то указанные части могут выполняться параллельно, каждая на своей технологической установке. Примеры разбиваемых на части технологических процедур:

- полимеризация мономера хлорвинила;

- рекуперация остаточного мономера хлорвинила;

- сушка полихлорвинила.

Procedure - технологическая процедура; consists of an ordered set of - состоит из упорядоченного набора; Unit procedure - процедура технологической установки; Operation - операция; Phase - фаза

Рисунок 6 - Модель процедурного управления

5.1.2.3 Операция

Операция является упорядоченным набором фаз. Она определяет основную технологическую последовательность обработки материала и перевода материала из одного состояния в другое (сопровождающееся его химическим и физическим изменением). Часто необходимо определить границы операции в тех точках процедуры, где штатная обработка может быть безопасно приостановлена.

Примеры операций:

- подготовка: откачка реактора до вакуума, покрытие стенок установки защитой от (биологического) обрастания;

- зарядка: добавление деминерализованной воды и поверхностно-активных веществ;

- выполнение химической реакции: добавление мономера хлорвинила и катализатора, нагрев и ожидание падения давления в реакторе.

5.1.2.4 Фаза

Фаза является элементом нижнего уровня процедурного управления, обеспечивающим выполнение технологического (процессно-ориентированного) задания. Фаза подразделяется на более мелкие элементы. В соответствии с МЭК 60848 шаги и трансформации состояния составляют один из методов подразделения фаз.

Фаза может генерировать одну или несколько команд, выполнять одну или несколько операций, таких как:

- включение и отключение регулирующего и позиционного типов базового управления, спецификация контрольных точек, начальных значений выходных параметров;

- задание, сброс, изменение параметров предупреждающих сигналов и других ограничений;

- задание и изменение параметров контроллера, режимов работы контроллера и типов его алгоритмов;

- считывание значений технологических переменных (плотность газа, температура газа, объемный расход с расходомера, расчет массового расхода по показаниям расходомера);

- проверка авторизации оператора.

Выполнение фазы обеспечивает:

- выдачу команд базового управления,

- выдачу команд для других технологических фаз (либо в том же, либо в другом блоке оборудования), и/или

- сбор данных.

Фаза обеспечивает выполнение технологической операции, тогда как исходная логика или набор шагов, формирующих фазу, определяются конкретным оборудованием. Примеры фаз:

- добавление мономера хлорвинила;

- добавление катализатора;

- нагрев.

5.1.3 Управление координацией

Управление координацией направляет, инициирует и/или модифицирует процесс реализации процедуры управления и использования целостной совокупности взаимосвязанных сущностей оборудования. Управление координацией зависит от текущего времени, как и процедурное управление. При этом данное управление не структурировано в контексте выполнения специального технологического задания.

Примерами процесса управления координацией являются алгоритмы:

- контроля наличия и мощности оборудования;

- назначения оборудования для изготовления партии;

- разрешения запросов на выделение ресурсов;

- координации общих ресурсов оборудования;

- выбора процедурных элементов для активизации;

- контроля режима распространения.

Функции управления, необходимые для практической реализации алгоритмов управления координацией, рассмотрены в 6.1.

5.2 Совокупность взаимосвязанных сущностей оборудования

В следующих подразделах рассматриваются совокупности взаимосвязанных сущностей оборудования, представляющие собой комбинацию системы управления оборудованием и физического оборудования. Четыре вида таких комбинаций дают четыре сущности оборудования: производственный цех, технологическая установка, блок оборудования и блок управления. Настоящий раздел также содержит руководства по структуризации указанных сущностей оборудования.

Если используются термины производственный цех, технологическая установка, блок оборудования и блок управления, то они, как правило, относятся и к оборудованию, и к ассоциированной системе управления данным оборудованием. Вне зависимости от того, производится ли управление оборудованием сущности оборудования вручную или с помощью автоматических устройств, серийное производство возможно только с помощью системы управления оборудованием.

Рассмотрение системы управления оборудованием, как части сущности оборудования, не является обоснованием физической реализации процесса управления оборудованием. Оно устанавливает соответствующую логическую базу для понимания. Вместе с тем, весьма существенно, что управление оборудованием идентифицируется для конкретной сущности оборудования.

Указанное взаимодействие системы управления оборудованием и физического оборудования содержательно описано без каких-либо ссылок на язык или особенности практической реализации. Структура (Фреймворк) определяется внутренним содержанием рассматриваемой системы управления оборудованием и используемым физическим оборудованием.

5.2.1 Взаимосвязь «модель процедурного управления» - «физическая модель» - «модель технологического процесса»

Общая взаимосвязь между моделью процедурного управления, физической моделью и моделью технологического процесса приведена на рисунке 7. Соответствующее отображение взаимосвязи процедурного управления с конкретным оборудованием обеспечивает требуемую функциональность технологического процесса, описываемую моделью технологического процесса.

Procedural control model - модель процедурного управления; Physical model (lower portion) - физическая модель (нижняя часть); Process model - модель технологического процесса; Procedural elements - процедурные элементы; Equipment - оборудование; Resulting process functionality- результирующая функциональность технологического процесса; Procedure(s) - процедуры; combined with - объединяется с; Process cell(s) - производственные цеха; Process - технологический процесс; provides process functionality to carry out a - обеспечивает функциональность технологического процесса путем; Unit procedure(s) - процедуры технологических установок; Unit(s) - технологические установки; Process stage - стадия технологического процесса; Operation(s) - операции; Process operation - операция технологического процесса; Phase(s) - фазы; Process action - действия технологического процесса; Equipment module(s) - блоки оборудования; see figure 1 - см. рисунок 1; see figure 2 - см. рисунок 2; see figure 6 - см. рисунок 6

Рисунок 7 - Отображение взаимосвязи «процедурное управление» - «оборудование»,
обеспечивающей функциональность технологического процесса

Понятие возможностей оборудования, использование этих возможностей для выполнения производственного задания является основной целью настоящего стандарта. Надлежащее использование возможностей процедурного управления сущностями оборудования является основным средством достижения поставленной цели. Процедурное управление может быть в целом определено как часть системы управления оборудованием или оно также может быть основано на использовании процедурной информации, поступающей к сущности оборудования от рецептуры.

5.2.2 Управление оборудованием в сущностях оборудования

Управляемость, обеспечиваемая в различных сущностях оборудования, является важнейшей характеристикой, формирующей базу классификации сущностей оборудования. В следующих разделах рассматриваются системы управления конкретных сущностей оборудования.

5.2.2.1 Производственный цех

Производственный цех координирует все действия технологического процесса для одной или нескольких партий изделий. Цех получает рецептуры, содержащие процедуры, параметры, другую информацию, а также календарный план, определяющий производственные требования к каждой партии изделий. Может также потребоваться подготовка и проведение мониторинга оборудования (ресурсов), не задействованных в данный момент в процессе производства партии изделий. Рассматриваемые типовые вопросы: какие технологические установки имеются в наличии, какие технологические установки и трубопроводные системы подвергаются без разборной очистке (БРО), какова номенклатура существующих производственных запасов сырьевых материалов.

Сложность управления производственным цехом зависит от оборудования, имеющегося в производственном цехе, от взаимосвязанности данного оборудования, от степени свободы прохождения партии изделий через данное оборудование, от порядка разрешения споров (арбитраж) при использовании данного оборудования, что важно для повышения эффективности его использования.

Распределение систем управления оборудованием в производственном цехе зависит от состава и расположения физического оборудования. Например, если производственный цех разделен на технологические линии, то управление оборудованием в данном производственном цехе распределяется между этими технологическими линиями.

Блоки оборудования и блоки управления могут существовать как отдельные сущности в рамках прямого управления производственным цехом.

5.2.2.1.1 Базовое управление в производственном цехе

Производственный цех может включать базовое управление сразу несколькими технологическими установками. Например, блокирующее устройство, запирающее одну технологическую установку, может распространить свое действие на технологические установки, расположенные выше по технологической линии и питающие блокируемую технологическую установку.

5.2.2.1.2 Процедурное управление в производственном цехе

Выполнение общих процедур и инициирование конкретных процедур технологической установки - это ответственность (компетенция) производственного цеха. Их выполнение может быть, а может и не быть составной частью управления координацией, обусловленной технологическим движением партии изделий по технологической линии в соответствии с разделом 5.2.2.1.3.

5.2.2.1.3 Управление координацией в производственном цехе

Управление координацией в производственном цехе имеет более высокий приоритет, чем управление координацией сущностей оборудования нижнего уровня. Основными причинами этого являются:

- производственный цех может иметь несколько технологических установок и заниматься изготовлением нескольких партий изделий одновременно. Это требует координации одновременного выполнения нескольких процедур;

- управление технологическим движением партии изделий связано с выбором одного из нескольких альтернативных маршрутов. Данный выбор может определяться связями между технологическими установками. Чаще маршрутизация определяется условиями производственного цеха;

- порядок разрешения споров (арбитраж) чаще формируется на цеховом уровне, что позволяет оптимизировать расходование ресурсов (ресурсов совместного использования, отложенных ресурсов для последующего использования).

Примеры управления координацией в производственном цехе включают следующие алгоритмы:

- инициализации и технологического движения партии в процессе обработки в производственном цехе;

- инициирования и/или ассоциирования процедур технологических установок, технологических параметров и другой специальной информации в надлежащем порядке для обеспечения выпуска изделий по технологии, определенной уникальной комбинацией календарного плана и рецептуры.

5.2.2.2 Технологическая установка

Технологические установки координируют функции объектов нижнего уровня, таких как блоки оборудования и блоки управления. Главной целью управления технологической установкой является управление технологическим процессом производства партии изделий, ассоциируемой в данный момент с рассматриваемой технологической установкой.

5.2.2.2.1 Базовое управление в технологических установках

Базовое управление в технологических установках, как правило, включает автоматическое управление и управление отдельными действиями блока оборудования и блока управления технологической установкой.

5.2.2.2.2 Процедурное управление в технологических установках

Технологические установки могут обеспечивать различные фазы работы оборудования, операции и процедуры оборудования технологической установки. Они могут выполнять установленные рецептурные операции и рецептурные технологические процедуры.

5.2.2.2.3 Управление координацией в технологических установках

Управление оборудованием технологической установки обеспечивает существенно более высокий уровень управления координацией, чем какой-либо объект оборудования нижнего уровня. Оно может включать, например, алгоритмы организации работы технологической установки, расходования ресурсов, разрешения конфликтов по запросам других служб на выделение технологических установок (производственного цеха), получения ресурсов из внешних источников, установления связи с другими сущностями оборудования, расположенными за пределами производственного участка.

5.2.2.3 Блок оборудования

Главной целью управления оборудованием в целом и процесса управления блоком оборудования является координация функций других блоков оборудования и блоков управления нижнего уровня. Блок оборудования может работать по командам с уровня производственного цеха, технологической установки, оператора или, в некоторых случаях, по командам другого блока оборудования.

5.2.2.3.1 Базовое управление блоком оборудования

Базовое управление блоком оборудования, как правило, обеспечивает автоматическое управление и управление отдельными действиями системы управления блоком оборудования.

5.2.2.3.2 Процедурное управление блоком оборудования

Блок оборудования обеспечивает выполнение фаз работы оборудования. Выполнение процедурных элементов более высокого уровня не обеспечивается.

5.2.2.3.3 Управление координацией блока оборудования

Управление координацией блока оборудования включает координацию его составных частей. Оно может включать алгоритмы режимов распространения и алгоритмы разрешения спорных ситуаций по запросам технологических установок.

5.2.2.4 Блок управления

Управление оборудованием на данном уровне обеспечивает работу исполнительных устройств и других блоков управления. Один блок управления может направлять команды другим блокам управления, а также исполнительным устройствам, если они сконфигурированы как части блока управления. Управление технологическим процессом зависит от особенностей работы задействованного блока управления и работы исполнительных устройств.

Примеры управления блоком управления в системе управления оборудованием:

- открытие или закрытие клапана с выдачей аварийного сигнала подтверждения неисправности или отказа;

- регулирование положения управляющего клапана по показаниям датчика с помощью пропорционально-интегрально-дифференциальных алгоритмов управления;

- задание и поддержание состояния нескольких клапанов распределительного коллектора материала.

5.2.2.4.1 Базовое управление блока управления

Блоки управления обеспечивают базовое управление. Обычно управление является либо автоматическим, либо определяется отдельно для конкретной ситуации (состояния). В некоторых случаях оба вида управления действуют одновременно. Управление может быть (условно) логическим. Например: «открыть клапан, если температура находится в заданном диапазоне, и клапан, расположенный ниже по потоку, открыт».

Автоматическое управление обеспечивает поддержание значения технологических переменных в пределах установленного значения. Сложные стратегии процесса управления, такие как многомерное управление (регулирование нескольких взаимосвязанных величин), модельное управление (управление на основе моделирования) и управление с использованием искусственного интеллекта, также могут быть отнесены к категории автоматического управления.

Позиционное управление обеспечивает задание состояния блока оборудования в отличие от задания значений технологических переменных. Устройство позиционирования имеет конечное число состояний. Оно определяет работу технологической цепочки независимо от выпускаемого продукта.

Блоки управления могут обеспечивать управление в исключительных ситуациях.

5.2.2.4.2 Процедурное управление блока управления

Блоки управления не обеспечивают процедурного управления.

5.2.2.4.3 Управление координацией блока управления

Управление координацией блока управления может включать, например, алгоритмы режимов распространения, алгоритмы разрешения спорных ситуаций по вопросам использования технологических установок.

5.2.3 Структуризация сущностей оборудования

В следующих подразделах рассматриваются общие принципы сегментации производственного цеха по сущностям оборудования для выполнения предписанных технологических действий или машино-ориентированных действий. Полное рассмотрение принципов технологической сегментации не является предметом настоящего стандарта.

Физическая структура производственного цеха оказывает сильное влияние на практическую реализацию управления серийным производством. Небольшие отличия в физической системе могут оказать существенное влияние на организацию сущностей оборудования и процедурных элементов.

Во всех разделах настоящего стандарта, связанных с изучением работы систем управления, предполагается, что рассматриваемый производственный цех (как физическое оборудование, так и соответствующие управляющие действия) подразделен на хорошо обусловленные сущности оборудования, такие как технологические установки, блоки оборудования и блоки управления. Эффективное подразделение производственного цеха на четко обусловленные сущности оборудования - достаточно сложная операция, сильно зависящая от конкретных условий производственной среды, в которой происходит производство партии изделий. Несовместимое или некорректное подразделение оборудования может снизить эффективность модульного подхода к определению рецептур, предложенного в настоящем стандарте.

Подразделение производственного цеха требует ясного понимания назначения оборудования производственного цеха. Такое понимание обеспечивает идентификацию связанных сущностей оборудования и достижение требуемого производственного результата.

5.2.3.1 Структуризация производственного цеха

Производственный цех обычно подразделяется в соответствии со следующими принципами:

- функция, выполняемая каким-либо объектом оборудования при производстве продукта (изделия), должна быть ясной и однозначной;

- функция, выполняемая объектом оборудования, должна быть непротиворечивой в терминах производственного задания, она должна задействоваться независимо от того, какой продукт (изделие) изготавливается в данный момент времени;

- подчиненные сущности оборудования должны иметь возможность выполнять поставленные задания независимо и асинхронно. Сущности оборудования высшего уровня должны иметь возможность руководить действиями подчиненных объектов;

- необходимо минимизировать взаимодействие между сущностями оборудования. Если периодическое взаимодействие все же необходимо, то во время взаимодействия сущностей оборудования каждая из них должна выполнять свои функции в минимальном объеме;

- объект оборудования должен иметь свои четкие границы;

- непротиворечивость - важное условие для определения сущности оборудования. Оператор, управляющий подобными сущностями оборудования, должен делать это естественно и уверенно;

- необходимое взаимодействие между сущностями оборудования, по возможности, должно осуществляться между объектами одного уровня или последующего высокого уровня.

5.2.3.2 Структуризация технологических установок

Определение технологической установки требует знания основных технологических действий также как, и возможностей оборудования. Необходимо руководствоваться следующими указаниями:

- в технологической установке может осуществляться одно или несколько основных технологических действий, таких как химическая реакция или кристаллизация;

- технологические установки определяются так, что они могут функционировать относительно независимо друг от друга;

- предполагается, что технологическая установка работает только с одной партией изделий в одно и то же время.

5.2.3.3 Структуризация блоков оборудования

Определение блока оборудования требует знания специальных технологических действий нижнего уровня и возможностей оборудования. Блок оборудования может выполнять конечное число технологических действий нижнего уровня, таких как дозирование и взвешивание. Обычно он концентрируется вокруг набора производственного оборудования. Совокупность блоков управления может быть определена как блок оборудования или как блок управления. Если указанная совокупность выполняет одну или несколько фаз работы оборудования, то это - блок оборудования.

5.3 Рецептуры

В следующих подразделах описаны четыре типа рецептур, рассмотренных в настоящем стандарте, пять категорий информации, содержащейся в рецептуре, возможные изменения данной информации в зависимости от типа рецептуры, взаимосвязи рецептурной процедуры управления и процедуры оборудования. Также в настоящем стандарте представлены рекомендации по перемещаемости (транспортируемости) рецептуры.

5.3.1 Тип рецептуры

В следующих подразделах рассмотрены четыре типа рецептур, обычно используемых на предприятии.

Рецептура - это сущность, содержащая минимальную информацию, которая уникальным образом определяет требования к изготовлению специального продукта (изделия). Рецептура устанавливает способ описания продуктов и порядок их изготовления. В зависимости от специальных требований предприятия, могут существовать и другие типы рецептур. В настоящем стандарте рассмотрены следующие четыре типа рецептур: общая рецептура, рецептура, связанная с местом производства, технологическая рецептура и рецептура управления (см. рисунок 8).

General recipe - общая рецептура; includes - включает; Product-specific processing information - технологическая информация, связанная с продуктом; may be transformed into - может быть преобразована в; Site recipe - рецептура, связанная с местом производства; Site-specific information - информация, связанная с местом производства; Master recipe - технологическая рецептура; Process cell-specific information - информация, связанная с производственным цехом; is the basis for - является основой для; Control recipe - рецептура управления; Batch ID, batch size, in-process, operator - and/or system-generated information - идентификатор партии, размер партии, прочая информация, связанная с технологическим процессом, работой оператора и показаниями системы

Рисунок 8 - Типы рецептур

Основополагающим для практического применения рецептуры является представление о том, что различные части предприятия могут нуждаться в различной информации об изготовлении продуктов различной сложности, так как различные получатели информации используют ее в различных целях. Следовательно, для работы предприятия нужно несколько типов рецептур.

Если указанный тип рецептуры фактически существует, то ответы на вопросы «кто генерирует ее», «где она генерируется», - варьируются от случая к случаю и от предприятия к предприятию. Например, предприятие может предпочесть не заниматься практической реализацией одной или нескольких типов рецептур.

Продукт может быть изготовлен на различном наборе оборудования в различных местах. Рецептуры, соответствующие одному месту производства или одному набору оборудования, могут не соответствовать другому месту производства или другому набору оборудования. Это может привести к наличию нескольких рецептур при производстве одного продукта. Определение рецептуры должно иметь соответствующую структуру, чтобы отслеживать генеалогию (происхождение) рецептуры.

Рецептура не содержит календарных планов или указаний по управлению оборудованием. Рецептура содержит технологическую информацию для изготовления специального продукта. Это позволяет изготавливать различные продукты на одном серийном оборудовании без переопределения процедуры управления оборудованием.

Имеются существенные различия между общей рецептурой и рецептурой, связанной с местом производства, а также между технологической рецептурой и рецептурой управления. Общая рецептура и рецептура, связанная с местом производства, содержат указания «как это сделать в принципе?». Технологическая рецептура и рецептура управления содержат указания «как это сделать из фактически имеющихся ресурсов?».

5.3.1.1 Общая рецептура

Общая рецептура - это рецептура уровня предприятия, которая служит базой для рецептур нижнего уровня. Общая рецептура создается без учета особенностей оборудования производственного цеха, используемого для изготовления продукта. Она идентифицирует сырьевые материалы, их относительный расход, их необходимую переработку без учета особенностей места производства и доступного оборудования. Общая рецептура создается с учетом протекающих химических реакций и технологических требований к рассматриваемому продукту, отражает интересы и озабоченности работников.

Тогда как общая рецептура не учитывает особенности оборудования и места производства, производственная технология изготовления продукта может существенно отличаться от своего лабораторного аналога. Поэтому требования к оборудованию должны быть прописаны достаточно подробно для корректного определения требуемого типа оборудования с учетом особенностей места производства и особенностей набора оборудования для производства партии изделий. Общая рецептура определяет средства установления соответствия технологических требований и возможных мест производства.

Количества могут быть выражены фиксированными или нормализованными значениями. Требования к оборудованию выражаются в терминах необходимых атрибутов оборудования (например, требования к допустимым значениям давления, конструкционным материалам).

Общая рецептура может быть использована как база для составления плана работ предприятия, а также для принятия решений в части инвестирования. Она может являться частью (ссылкой для) производственных спецификаций, может использоваться для разработки производственного плана и передаваться в виде информации заказчикам и общественным организациям.

5.3.1.2 Рецептура, связанная с местом производства

Рецептура, связанная с местом производства, учитывает особенности конкретного места производства. Она представляет собой комбинацию специальной информации о месте производства и общей рецептуры. Она обычно выводится из общей рецептуры с учетом конкретных (местных) условий изготовления продукта, обеспечивает степень детализации проработки, соответствующей местному уровню производства, а также долгосрочное календарное планирование. В отсутствие общей рецептуры, указанная рецептура может разрабатываться прямо на местах. Язык, на котором пишется рецептура, или особенности местных сырьевых материалов, учитываются как особенности места производства. Некоторые особенности оборудования производственного цеха могут не приниматься во внимание. Как правило, рецептура, связанная с местом производства, является результатом разработки технологии с учетом местных особенностей.

Из одной общей рецептуры может быть выведено несколько рецептур, связанных с местом производства, каждая из которых отражает часть общей рецептуры, практически реализуемой на конкретном месте производства.

5.3.1.3 Технологическая рецептура

Технологическая рецептура - это уровень рецептуры, ориентированный на производственный цех или на конкретный поднабор оборудования производственного цеха. Технологическая рецептура может быть выведена как из общей рецептуры, так и из рецептуры, связанной с местом производства. Данная рецептура также может быть создана как отдельная сущность, если разработчик рецептуры имеет необходимую технологическую и производственную подготовку.

Некоторые характеристики технологических рецептур:

- из рецептуры, связанной с местом производства, может быть выведено несколько технологических рецептур, каждая из которых соответствует части рецептуры, связанной с местом производства, практически реализуемой в производственном цехе;

- технологическая рецептура в полной мере учитывает свойства оборудования производственного цеха и обеспечивает корректный технологический процесс изготовления партии изделий. Это достигается путем объединения функциональности специального набора оборудования производственного цеха с информацией о технологических рецептурах;

- в технологической рецептуре в формулах могут использоваться нормализованные значения, вычисляемые значения и фиксированные значения;

- технологическая рецептура может содержать специальную информацию о продукте, необходимую для разработки детального календарного плана (например, входная информация технологического процесса, требования к оборудованию);

- уровень технологической рецептуры должен удовлетворять установленным требованиям, потому что без нее нельзя разработать рецептуру управления и, следовательно, изготовить партию изделий;

- независимо от того, управляется ли оборудование (для производства партии изделий) вручную или автоматически, технологическая рецептура может быть представлена либо в идентифицируемом письменном виде, либо в электронной форме.

5.3.1.4 Рецептура управления

При составлении рецептуры управления за основу берется копия конкретной версии технологической рецептуры. Эта версия модифицируется с учетом особенностей календарного плана и эксплуатационных данных и используется применительно к единичной партии изделий. Рецептура управления содержит специальную технологическую информацию о продукте, необходимую для изготовления отдельной партии изделий. Данная рецептура устанавливает уровень детализации, необходимый для инициирования и мониторинга процедурных сущностей оборудования производственного цеха. Она может модифицироваться для учета фактического качества сырьевых материалов и особенностей фактически используемого оборудования. Выбор технологических установок и необходимая размерная обработка может быть выполнена в любое время до того как указанная информация будет востребована.

Рецептуры управления модифицируются в течение некоторого периода времени, зависящего от разработки календарного плана, оснащения оборудования, оперативной информации. Рецептуры управления могут модифицироваться несколько раз в течение процесса производства партии изделий. Например:

- определение оборудования, фактически используемого в рецептуре управления в начале изготовления партии и после отладки технологии;

- добавление или регулировка параметров, основанных на качестве остаточных сырьевых материалов или на данных анализа установившегося производства;

- изменение процедуры управления при возникновении неожиданных событий.

5.3.2 Содержание рецептуры

Рецептуры содержат следующие категории информации: заголовок, формулы, требования к оборудованию, описание процедуры и другую информацию. Следующие подразделы содержат детальное описание указанных категорий. Существуют значительные отличия одного типа рецептуры от другого.

5.3.2.1 Заголовок

Ссылка на административную информацию в рецептуре производится как на заголовок. Обычно информация заголовка включает рецептуру, идентификатор продукта, номер версии, источник информации, дату выпуска, информацию о согласованиях, статус и другую административную информацию. Например, рецептура, связанная с местом производства, может содержать имя и номер версии общей рецептуры, на основе которой первая была разработана.

5.3.2.2 Формула

Формула - это категория рецептурной информации, включающей входы технологического процесса, технологические параметры и выходы технологического процесса.

Вход технологического процесса - это идентификационные данные и информация о количестве сырьевых материалов (других ресурсов), необходимых для организации процесса производства. В дополнение к сырьевым материалам, потребляемым в процессе производства партии изделий, входы технологического процесса могут также включать информацию о необходимой энергии и других ресурсах (например, рабочую силу). Входы технологического процесса включают названия ресурсов, а также информацию об их количестве, необходимом для изготовления указанной партии изделий. Указанные количества могут быть определены их абсолютными значениями, уравнениями (определяемыми параметрами формул), размером партии (оборудования). Входы технологического процесса могут также описывать допустимые замены, представленные в установленной базовой форме.

Технологические параметры (температура, давление, время и т. п.) конкретизируют информацию об особенностях производства партии изделий, но не подразделяются на входную и выходную информацию. Технологические параметры могут быть использованы как контрольные точки, значения для сравнения, а также в качестве значений логических переменных.

Выход технологического процесса - это идентификационные данные и информация об ожидаемом расходе материала (энергии) для однократного выполнения рецептур. Указанные данные могут конкретизировать информацию о воздействии окружающей среды, а также содержать другую информацию (спецификации планируемого выпуска продукта в терминах количества, маркировки и доходности).

Рассматриваемые типы данных (формулы) обеспечивают передачу информации в различные части предприятия и упорядочивают имеющиеся данные. Например, список входов технологического процесса может быть представлен как общий список основных элементов рецептуры или как набор конкретных элементов для каждого отдельного процедурного элемента рецептуры.

5.3.2.3 Требования к оборудованию

Требования к оборудованию ограничивают выбор оборудования, которое в конечном итоге обеспечивает практическую реализацию специальной части процедуры.

В общей рецептуре и в рецептуре, связанной с местом производства, требования к оборудованию обычно формулируются в общих терминах, таких как допустимые материалы и необходимые технологические характеристики. На основании требований к оборудованию разрабатываются рекомендации и накладываются ограничения, обеспечивающие использование общих рецептур и рецептур, связанных с местом производства, для создания, в конечном итоге, технологических рецептур для работы соответствующего оборудования. На уровне технологической рецептуры требования к оборудованию могут быть выражены в любой форме, дающей описание доступного оборудования в производственном цехе. Если технологические линии определены, то технологическая рецептура (а также результирующая рецептура управления) может быть основана на имеющемся оборудовании данной технологической линии, а не на всем оборудовании производственного цеха. На уровне рецептуры управления требования к оборудованию, а также его поднабору, те же, что и требования к оборудованию на уровне технологической рецептуры. Рецептура управления может включать в технологический процесс специальное оборудование, например реактор R-501, если для этого есть необходимые основания.

5.3.2.4 Рецептурные процедуры

Рецептурная процедура определяет стратегию выполнения технологического процесса. Общие рецептурные процедуры и рецептурные процедуры, связанные с местом производства, структурируются на уровнях, описанных моделью технологического процесса, так как на этих уровнях технологический процесс может быть описан без указания конкретного оборудования. Технологические рецептурные процедуры и рецептурные процедуры управления структурируются с помощью процедурных элементов модели процедурного управления, так как эти процедурные элементы непосредственно связаны с используемым оборудованием.

Разработчик рецептуры ограничен в использовании процедурных элементов, которые подлежат конфигурированию и являются доступными в процессе создания процедуры. Для определения процедуры разработчик может использовать какую-либо комбинацию указанных процедурных элементов. Определение того, который из указанных процедурных элементов может стать частью процедуры, производится путем принятия специального проектного решения, основанного на многих факторах, включая возможности процесса управления и степени свободы, необходимые разработчику рецептуры в данном приложении.

5.3.2.4.1 Общая рецептурная процедура

Процедурная информация в общей рецептуре выражается тремя уровнями компонентного разделения: стадии технологического процесса, операции технологического процесса, технологические действия (см. рисунок 9). Функциональность данных уровней соответствует функциональности аналогичных уровней модели технологического процесса (см. 4.1.3).

Стадия технологического процесса, операция технологического процесса и технологическое действие не ограничены границами технологической установки реального места производства (завода). Они описывают технологические действия, которые могут быть выбраны для одной или нескольких различных технологических установок, когда общие рецептуры и рецептуры, связанные с местом производства, готовятся к запуску на одном или нескольких реальных заводах.

General recipe procedure - общая рецептурная процедура; is an ordered set of - является упорядоченным множеством; General recipe process operation - технологическая операция общей рецептуры; General recipe process action - технологическое действие общей рецептуры; General recipe process stage - стадия технологического процесса в общей рецептуре

Рисунок 9 - Общая рецептурная процедура

5.3.2.4.2 Рецептурная процедура места производства

Процедурная информация в рецептуре, связанной с местом производства, состоит из стадий технологического процесса, операций технологического процесса и технологических действий, связанных непосредственно с соответствующими элементами общей рецептуры. В общем случае, существует взаимно однозначное соответствие между стадиями технологического процесса в общей рецептуре и стадиями технологического процесса в рецептуре, связанной с местом производства, между технологическими операциями общей рецептуры и технологическими операциями рецептуры, связанной с местом производства, между технологическими действиями общей рецептуры и технологическими действиями рецептуры, связанной с местом производства. Как и информация о других рецептурах, связанных с местом производства, стадиями технологического процесса, технологическими операциями, технологические действия могут быть модифицированы для учета конкретной производственной специфики.

5.3.2.4.3 Технологическая рецептурная процедура

Рецептурно-процедурная часть технологической рецептуры может содержать рецептурные процедуры технологической установки, рецептурные операции и рецептурные фазы (см. рисунок 10).

Recipe procedure - рецептурная процедура; may be an ordered set of - может быть упорядоченным набором; Recipe unit procedure - рецептурная процедура технологической установки; Recipe operation - рецептурная операция; Recipe phase - рецептурная фаза

Рисунок 10 - Технологическая рецептурная процедура

Разработка процедуры в рамках технологической рецептуры на основе рецептурной процедуры, связанной с местом производства, может оказаться довольно сложной. Для технологической рецептуры важен детальный учет требований к оборудованию для определения перечня и способов доставки необходимых ресурсов, порядка разработки и инициирования рецептуры управления. На данном рецептурном уровне, когда определяется набор рецептурных фаз, необходимых для выполнения планируемых технологических действий, устанавливаются соответствующие технологические операции и стадии технологического процесса.

Между технологическими действиями общих рецептур (рецептур, связанных с местом производства) и рецептурными фазами в технологической рецептуре, между технологическими операциями общих рецептур (рецептур, связанных с местом производства) и рецептурными операциями в технологической рецептуре, между стадиями технологического процесса общих рецептур (рецептур, связанных с местом производства) и рецептурными процедурами технологической установки в технологической рецептуре имеют место взаимосвязи 1:1 (один к одному), 1:n (один ко многим) или n:1 (многие к одному) (см. рисунок 11). Фактическое соотношение определяется типом используемого оборудования.

Site recipe - рецептура, связанная с местом производства; Master recipe - технологическая рецептура; Procedure - процедура; Recipe procedure - рецептурная процедура; Process stage - стадия технологического процесса; Recipe unit procedure - рецептурная процедура технологической установки; Process operation - технологическая операция; Recipe operation - рецептурная операция; Process action -действие технологического процесса; Recipe phase - рецептурная фаза

Рисунок 11 - Соотношения процедурных элементов рецептуры, связанной с местом производства,
и технологической рецептуры

Вместе с тем, что имеет место общее подобие между назначением технологических действий и технологических функций, определенных рецептурными фазами, взаимно однозначного соответствия между ними нет. Одному технологическому действию могут соответствовать несколько рецептурных фаз. Нескольким технологическим действиям может соответствовать одна рецептурная фаза.

Аналогичное соотношение имеет место между технологическими операциями и производственными операциями. Здесь также имеют место существенные отличия. Так, производственные операции полностью выполняются на одной технологической установке по назначению, тогда как технологическая операция не ограничена требованиями технологической установки конкретного производственного объекта. Для выполнения унитарной технологической операции может потребоваться выполнение одной или нескольких производственных операций по назначению.

Подобные соотношения имеют место между стадиями технологического процесса и процедурами технологической установки (аналогично соотношениям между технологическими операциями и производственными операциями). Процедуры технологической установки также полностью выполняются на одной технологической установке по назначению, в то время как стадия технологического процесса не ограничена требованиями конкретного оборудования конкретного производственного объекта. Выполнение одной стадии технологического процесса может потребовать выполнения одной или нескольких процедур технологической установки по назначению.

5.3.2.4.4 Рецептурная процедура управления

Рецептурная процедура управления включает рецептурные процедуры технологической установки, рецептурные операции и рецептурные фазы, относящиеся непосредственно к рассматриваемой технологической рецептуре. Во время разработки рецептуры управления имеет место соотношение 1:1 между рецептурными процедурами технологической установки в рамках технологической рецептуры и рецептурными процедурами технологической установки в рамках рецептуры управления, между рецептурными операциями технологической рецептуры и рецептурными операциями рецептуры управления, между рецептурными фазами технологической рецептуры и рецептурными фазами рецептуры управления. Изменения рецептурной процедуры управления в ходе ее выполнения могут привести к ее отличию от технологической рецептурной процедуры. Рецептурная процедура управления (как и технологическая рецептурная процедура) может делиться на части в соответствии с границами имеющейся технологической установки. При этом последовательно формулируются рецептурные технологические требования ко всем технологическим установкам производственного цеха.

5.3.2.5 Прочая информация

Прочая информация - это категория рецептурной информации, содержащей информацию об обеспечении процесса производства партии изделий, не содержащуюся в других частях рецептуры. Например, информация о нормативно-правовом соответствии, информация о материалах и технологической безопасности, диаграммы технологического потока, информация об упаковке/маркировке.

5.3.3 Взаимосвязь рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием

Очень важно связать рецептурное управление и управление оборудованием. Это обеспечивает работу оборудования и производство партий изделий, так как рецептура управления не содержит достаточно информации для функционирования производственного цеха. Управление оборудованием не рассматривается рецептурой и не является ее частью. Следующие подразделы рассматривают особенности рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием, особенности процедурных элементов, используемых рецептурными процедурами процесса управления и при управлении оборудованием, а также особенности механизма, используемого для обеспечения связи рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием.

5.3.3.1 Особенности рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием

На рисунке 12 показаны особенности рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием. Существенно то, что рецептурная процедура управления содержит, по крайней мере, один процедурный элемент, который является рецептурной процедурой. Для обеспечения надлежащего управления оборудованием особенно важно наличие, по крайней мере, одного процедурного элемента, устанавливающего связь, необходимую для функционирования физического оборудования. Указанное допущение принято на рисунке 12 для формирования фазы работы оборудования.

Control recipe procedure - рецептурная процедура управления; Recipe procedure - рецептурная процедура; (must always exist - «наличие обязательно»; Procedure - процедура; Equipment control - управление оборудованием; is an ordered set of - является упорядоченным набором; Unit procedure - процедура технологической установки; Operation - операция; Phase - фаза; Equipment phase - фаза работы оборудования

Примечание - Структурные блоки, выделенные разрывными линиями, указывают на процедурные элементы, которые могут быть частью либо рецептурной процедуры управления, либо процедуры управления оборудованием.

Рисунок 12 - Особенности рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием

Для надлежащего выполнения рецептур управления в процессе управления оборудованием элементы рецептурной процедуры связываются (путем ссылок) с процедурными элементами оборудования. Если рецептурная процедура управления включает не все уровни процедурных элементов (рецептурные процедуры технологической установки, рецептурные операции, рецептурные фазы), то связываются рецептурные процедурные элементы нижнего уровня и процедурные элементы оборудования на соответствующем уровне иерархии процедур управления. Например, если имеющиеся рецептурные операции - это нижний уровень рецептурной процедуры управления, то они связываются с операциями оборудования.

Если рецептурные процедуры технологической установки, рецептурные операции и рецептурные фазы не рассматриваются как часть рецептурной процедуры управления, то они могут оказаться полезными при работе процедурных элементов оборудования нижнего уровня (только некоторые или все) как часть процедуры управления оборудованием для формирования модульной структуры управления оборудованием.

5.3.3.2 Процедурные элементы рецептуры управления и процедурные элементы оборудования

Особенности процедурных элементов рецептуры:

- описание требуемой функциональности;

- формулы и другие параметры, учитывающие особенности процедурного элемента;

- требования к оборудованию, учитывающие особенности процедурного элемента.

Если процедурный элемент рецептуры ссылается на процедурный элемент оборудования, то он должен быть идентифицирован для обеспечения корректной связи. В противном случае процедурный элемент рецептуры (расположенный выше уровня фазы) включает (ссылается на) другие процедурные элементы рецептуры и спецификацию порядка выполнения указанных процедурных элементов.

Особенности связуемого процедурного элемента оборудования:

- наличие идентификации, на которую может ссылаться процедурный элемент рецептуры или процедурный элемент оборудования высокого уровня;

- описание требуемой функциональности;

- наличие переменных рецептуры в формуле и прочих параметрах;

- наличие логики выполнения действий.

Разработчик рецептуры может использовать процедурные элементы более высокого уровня для определения процедуры, а также процедурные элементы нижнего уровня как части этой процедуры. Это имеет место, если процедурный элемент высокого уровня предварительно конфигурируется в терминах одного или нескольких процедурных элементов нижнего уровня. Если разработчик рецептуры использует процедурный элемент высокого уровня, то процедурные элементы нижнего уровня также применяются (даже если они невидимы для разработчика рецептуры) и становятся частью процедуры.

Если процедурный элемент используется в рецептуре более одного раза, то может оказаться необходимым уникально идентифицировать каждый случай использования данного процедурного элемента оператором в технологической последовательности изготовления партии.

5.3.3.3 Стыковка рецептурной процедуры управления и процесса управления оборудованием

Важно правильно выбрать способ стыковки (связи) процедурных элементов рецептуры управления с процедурными элементами оборудования. Ниже приведен вариант установления связи между рецептурной процедурой управления и управлением оборудования, если в приложении используются все процедурные элементы рассматриваемой модели процедурного управления.

Данная стыковка выполняется путем ассоциирования процедурных элементов рецептуры с процедурными элементами оборудования. Таким образом, запрос на определенную технологическую функцию отделяется от управления оборудованием. Указанная связь дает возможность процедурному элементу рецептуры использовать различные процедурные элементы оборудования в зависимости от конкретного оборудования, определенного рецептурой.

Фаза работы оборудования может быть инициирована вещами, отличными от выполнения рецептуры управления. Она может быть инициирована запросом на другую технологическую установку или текущим запросом оператора. Независимое выполнение фазы может оказаться полезным для обработки непредвиденных условий, при вводе в эксплуатацию, в процессе технического обслуживания и/или при подготовке технологической установки к работе.

Если процедуры технологической установки, операции и фазы являются частью рецептурной процедуры управления, то стыковка (путем ссылки) рецептурной процедуры управления с управлением оборудованием выполняется на уровне фазы (см. рисунок 13). Указанный рисунок относится только к одной рецептуре управления.

Control recipe procedure - рецептурная процедура управления; Equipment control - управление оборудованием; Recipe procedure - рецептурная процедура; is an ordered set of - является упорядоченным набором; Recipe unit procedure - рецептурная процедура технологической установки; Recipe phase - рецептурная фаза; references - ссылается; Equipment phase - фаза работы оборудования

Рисунок 13 - Пример рецептурной процедуры управления, содержащей процедуры
технологической установки, операции и фазы

Если фазы не существуют как части рецептуры управления, а таковые операции существуют, то стыковка выполняется на уровне операции (см. рисунок 14). Данный пример относится только к одной рецептуре управления.

Если ни фазы, ни операции не существуют как части рецептуры управления, но существуют процедуры технологической установки, обладающие данным свойством, то стыковка выполняется на уровне процедуры технологической установки (см. рисунок 15). Данный пример относится только к одной рецептуре управления.

Control recipe procedure - рецептурная процедура управления; Equipment control - управление оборудованием; Recipe procedure - рецептурная процедура; is an ordered set of - является упорядоченным набором; Recipe unit procedure - рецептурная процедура технологической установки; Recipe operation - рецептурная операция; references - ссылается; Equipment operation - работа оборудования; Equipment phase - фаза работы оборудования

Рисунок 14 - Пример рецептурной процедуры управления, содержащей процедуры технологической установки и операции

Control recipe procedure - рецептурная процедура управления; Equipment control - управление оборудованием; Recipe procedure - рецептурная процедура; is an ordered set of - является упорядоченным набором; Recipe unit procedure - рецептурная процедура технологической установки; reference - ссылки; Equipment unit procedure - процедура блока оборудования; Equipment operation - работа оборудования; Equipment phase - фаза работы оборудования

Рисунок 15 - Пример рецептурной процедуры управления, содержащей процедуры технологической установки

Если процедура существует как часть рецептуры управления, то стыковка выполняется на уровне данной процедуры (см. рисунок 16). Данный пример относится только к одной рецептуре управления.

Control recipe procedure - рецептурная процедура управления; Equipment control - управление оборудованием; Recipe procedure - рецептурная процедура; references - ссылается; is an ordered set of - является упорядоченным набором; Equipment procedure - процедура оборудования; Equipment unit procedure - процедура блока оборудования; Equipment operation - работа оборудования; Equipment phase - фаза работы оборудования

Рисунок 16 - Пример рецептурной процедуры управления, содержащей только процедуру

5.3.3.4 Сжимаемость рецептурной процедуры управления и управления оборудования

В предшествующих примерах предполагалось, что используются все уровни модели процедуры. Как и с другими моделями настоящего стандарта, модель процедурного управления является сжимаемой. Уровни модели процедурного управления можно не принимать во внимание в специальных приложениях. Некоторые примеры рассмотрены ниже.

Если процедура ассоциирована с единичной технологической установкой, то данная процедура сама может задействоваться процедурой технологической установки. При этом рецептурная процедура сокращается (см. рисунок 17а).

Рецептурные фазы сами по себе могут быть использованы для определения рецептурной процедуры, задействующей единичную технологическую установку. В данном случае рецептурная процедура состоит из фаз, необходимых для выполнения функций процедуры и реализации стратегии, обеспечивающей правильную организацию и надлежащий порядок действия фаз. Модель процедуры сокращается и не использует процедуры технологической установки и ее операции как явно заданные подразделения (см. рисунок 17b).

Процедура оборудования может сокращаться аналогично, как показано на рисунке 17с. Здесь ни процедуры технологической установки, ни операции, ни фазы не использованы в рецептурной процедуре. Точно также рецептурная процедура сокращается только до имени процедуры, и ни процедуры технологической установки, ни ее операции не используются в процедуре оборудования. Теперь процедура оборудования представляет собой упорядоченный набор фаз работы оборудования.

Уровень фазы может быть опущен, если специальное приложение лучше описывается неделимыми операциями (см. далее). В данном случае операция взаимодействует непосредственно с базовым управлением (см. рисунок 17d).

При сжатии процедурных элементов важно принимать во внимание нижеследующие соображения:

- если рассматривается уровень процедурного элемента, то следующий более высокий уровень наследует его функции и обеспечивает упорядочивающую логику, управляющую ближним нижним уровнем и какой-либо другой информацией, указанной на сжатом уровне, включая требования к оборудованию и другую информацию;

- нижний уровень процедурного управления оборудованием имеет возможность активировать оборудование через базовое управление.

Recipe procedure - рецептурная процедура; is an ordered set of - является упорядоченным набором; Recipe operation - рецептурная операция; Recipe phase - рецептурная фаза; references - ссылается; Equipment phase - фаза работы оборудования; Equipment procedure - процедура оборудования; Recipe unit procedure - рецептурная процедура технологической установки; Equipment operation - работа оборудования

Рисунок 17 - Примеры сжимаемости рецептурной процедуры управления,
сжимаемости управления оборудования

5.3.4 Перемещаемость рецептуры

Перемещаемость (транспортабельность) рецептуры гарантирует, что существует возможность технологического перемещения рецептурной информации между реализациями управления серийным производством на одном рецептурном уровне. Здесь важно, чтобы рецептурная информация воспринималась каждой практической реализацией.

Общая рецептура может перемещаться из места своего создания в любое другое место производства. Рецептура, связанная с местом производства, также перемещаема, но не до такой степени, как общая рецептура (с некоторыми ограничениями). Она предназначена для использования внутри конкретного места производства и перемещаема только внутри данного места производства.

Технологическую рецептуру можно перемещать в другой производственный цех, имея в виду, что данная технологическая рецептура адаптируется к конкретному набору оборудования производственного цеха. Если технологическая рецептура транспортируется в другой производственный цех, то необходимо проведение некоторого технологического анализа для:

- определения того, что конфигурация нового набора оборудования производственного цеха подобна исходной и рассматриваемая технологическая рецептура может оставаться неизменной;

- внесения необходимых изменений так, чтобы модифицированная технологическая рецептура соответствовала целевому набору оборудования нового производственного цеха.

Перемещение рецептуры управления не допускается.

5.4 План производства и календарный план

План производства и календарный план определяют производственные требования предприятия, места производства, области производства и требования к производственным цехам. Так как рассматриваемые уровни физической модели работают на различных временных горизонтах, то для предприятия необходимо иметь несколько различных типов производственных планов и календарных планов. Подробное обсуждение различных типов производственных планов и календарных планов в настоящем стандарте отсутствует. В настоящем стандарте рассмотрен только календарный план производства партии изделий, который удовлетворяет календарным потребностям на уровне производственного цеха.

Календарный план обычно содержит более подробную информацию, чем планы производства и календарные планы на более высоких уровнях планирования работы предприятия. Данный план определяет, что производить, сколько производить, когда готовая продукция необходима для конкретного производственного цеха. Данный план устанавливает какие партии изготавливать, в каком порядке, какое оборудование задействовать. Календарный план также определяет требования к персоналу, требования к сырьевым материалам, требования к упаковке и т. д.

Временные горизонты календарного плана зависят от темпа технологического процесса и могут измеряться в минутах, часах, сменах, днях. Календарный план производства партии изделий основан на учете конкретных ресурсов и требований производственного цеха. В указанной точке определяется возможный технологический маршрут и функции оборудования. Календарный план производства партии изделий становится реальным, если его всегда можно адаптировать к существенным изменениям хода работ, изменениям порядка использования ресурсов, изменениям других факторов, составляющих основу календарного плана. Например, календарный план нужно изменить, если действие (по объективным причинам) не укладывается в календарное время. Отложено ли данное действие, или оно произведено ранее установленного срока, главное - оценить его влияние на другие календарные планы данного производственного цеха (других ассоциированных производственных цехов).

Типовая информация, содержащаяся в календарном плане производства партии изделий:

- название продукта (изделия);

- название технологической рецептуры;

- количество продукта (для данной технологической установки);

- разрешенные к использованию оборудование и материалы (маршрут и сырьевые материалы);

- плановый режим операции;

- порядок инициирования работ и их приоритет;

- идентификатор серии (если предварительно назначен);

- идентификатор партии (если предварительно назначен);

- плановое время начала работ и плановое время окончания работ;

- диспозиция готовой партии изделий;

- особые требования заказчика.

Ключ к эффективному изготовлению партии - универсальный метод, связывающий различные планы производства и календарные планы со сбором данных о партии изделий. Сбор данных о партии - это источник текущей информации, устанавливающий обратную связь, благодаря которой производится точная коррекция плана производства и календарного плана. В ходе реального изготовления партии нужна информация в реальном времени, так чтобы календарный план можно было обновить за короткое время. Информация об обновлении также позволяет пользователю быть в курсе текущего состояния серии (партии), находящейся в производстве.

5.5 Производственная информация

В следующих подразделах рассматривается информация, генерируемая в процессе производства. Информацию нужно собрать и сделать доступной на различных уровнях предприятия. Тип необходимой информации определяется потребностями различных отделов предприятия. На уровне предприятия в целом, например, может быть востребована только суммарная информация. Например, объем производства конкретного продукта, достигнутый на конкретном месте производства, или какое количество продукта имеется на складе.

Для разработки технологического процесса может потребоваться детальная производственная информация о конкретной партии изделий, полученная на основе сбора статистических данных и проведения сравнительного анализа. На уровне производственного цеха, где происходит фактическое изготовление партии, для мониторинга текущей ситуации, для корректировки календарных планов и внесения технологических поправок от партии к партии необходима более детальная информация.

Производственная информация может быть детальной информацией о конкретной партии. Это может быть общая информация для отдельных партий или для всех партий изделий.

5.5.1 Информация о конкретной партии

Информация о конкретной партии может включать:

- копию рецептуры управления, используемой для изготовления партии. Она может отличаться от исходной рецептуры (изменения, вносимые оператором, проблемы оборудования и т. д.). На практике могут потребоваться оба варианта: исходная рецептура и фактическая рецептура;

- данные рецептуры, к ним относятся фактические данные о конкретном технологическом процессе, точно соответствующие рецептурной формуле (например, количество материала, тип заряженного материала). Фактические данные сравниваются с данными исходной рецептуры;

- данные конкретной рецептуры, к ним относятся данные, сбор которых определяется конкретной рецептурой. Например, отслеживаемая информация об управлении производственным процессом для выявления тренда изменения;

- суммарные данные о партии изделий, например, расходы коммунальных служб, время работы оборудования, рабочая температура партии в целом;

- комментарии оператора;

- непрерывные данные, к ним относятся технологические данные, собираемые независимо от наступления конкретных событий при изготовлении партии, чтобы иметь точную историю измерений;

- данные о событии, к ним относятся данные о предсказуемых и непредсказуемых событиях, таких как регистрация времени начала и времени окончания работы процедурных элементов, о непредсказуемых технологических процессах, событий при работе оборудования;

- данные оператора, к ним относятся любые действия оператора, которые могут оказать влияние на технологический процесс изготовления партии (в том числе идентификатор оператора);

- данные анализа, к ним относятся данные измерений (анализов), полученные вне технологического процесса, например, измеряемые переменные, идентификатор оператора, идентификатор лаборанта, время регистрации результатов, время отбора образца.

5.5.2 Общая (не связанная с конкретной партией) информация о партии

Примеры общей (не связанной с конкретной партией) информации о партии изделий:

- информация об управлении качеством, к ней относится информация, связанная с мониторингом качества сырьевых материалов и качества обработки;

- информация о системе инженерного обеспечения, к ней относится технологическая информация для оборудования, например, технологический нагрев, охлаждение. Эта информация не связана с изготовлением партии напрямую, но связана с работой технологического оборудования;

- история эксплуатации оборудования, к ней относится историческая информация, такая как утилизация оборудования, его калибровка, регистрация технического обслуживания;

- операционная документация, содержащая информацию об объеме производства, суммарном расходе материала, складской статистике;

- информация о материалах, к ней относится информация о качестве материалов, требованиях к упаковке и маркировке входных и выходных материалов.

5.5.3 История изготовления партии

Вся зарегистрированная информация, относящаяся к изготовлению партии, рассматривается как история изготовления партии. История изготовления партии обычно включает информацию о конкретной партии. Общая (не связанная с конкретной партией изделий) информация о партии также может быть включена в историю изготовления партии. Так как информация указанного вида обычно относится ко всем или нескольким партиям, изготавливаемым в производственном цехе, то она может быть включена в истории конкретных партий в виде ссылки.

Во многих регулируемых отраслях промышленности запись истории изготовления партии также важна, как и изготовление самого продукта. Без надежной и точной регистрации процесса производства партии изделий невозможно обеспечить требуемое качество продукта и его контролепригодность. Хранение всех записей о партии изделий доставляет неоценимую информацию для анализа технологического процесса и его непрерывного совершенствования.

Важно, чтобы история изготовления партии хранилась так, чтобы можно было ассоциировать имеющиеся данные с конкретной партией (партиями) и с процессом ее обработки. Это означает, что в дополнение к идентичности конкретной партии важно ассоциировать имеющиеся данные с фактическим выполнением необходимого процедурного элемента. Структура выполняемой процедуры может отличаться от структуры, указанной в исходной рецептуре, вследствие вмешательств оператора, действий в исключительных ситуациях, плановых изменений процедуры (например, при изменении ограничений на ресурсы).

5.5.4 Отчет об изготовлении партии

Извлечение данных, связанных с изготовлением одной или нескольких партий, называется отчетом об изготовлении партии. Извлечение и упорядочение данных в отчете может варьироваться в зависимости от требований получателя отчета об изготовлении партии.

Типовые получатели отчета об изготовлении партии и обычные типы отчетной информации:

- отделы управления производством, их отчеты содержат ключевую экономическую информацию о ходе производства и расходовании ресурсов по результатам анализа нескольких партий;

- отделы разработки продукта (изделия), их отчеты содержат детальную технологическую информацию об изготовлении конкретной партии, содержат сравнительный анализ подобных данных по нескольким группам партий;

- технологические отделы, их отчеты содержат данные, собранные в указанной точке производства;

- отделы управления качеством, их отчеты обычно содержат официальную информацию о качестве партии, статистику качества изделий;

- общественные организации, их отчеты обычно содержат официальную документацию о соответствии конкретного производства установленным требованиям;

- заказчики, их отчеты обычно содержат официальную информацию о качестве продукта и равномерности технологического процесса.

5.6 Выделение ресурсов и порядок разрешения споров

В настоящем подразделе рассмотрены механизмы выделения ресурсов для изготовления партии (для технологической установки) и механизмы разрешения спорных ситуаций (арбитраж) в части использования общих ресурсов, если одновременно поступает более одного запроса на использование общего ресурса.

Ресурсы (например, оборудование) назначаются для изготовления партии (для технологической установки), если возникает необходимость завершения (продолжения) рассматриваемого технологического процесса. Выделение ресурсов является формой управления координацией, обеспечивающего указанные назначения. Если имеется более чем один кандидат на выделение ресурсов, то в качестве критерия для выбора ресурса может быть принят, например, алгоритм, обеспечивающий «минимальное время дежурства оператора». Если на единичный ресурс поступило более одного запроса, то необходимо установить порядок разрешения споров, устанавливающий надлежащего получателя ресурса. В качестве критерия для установления порядка разрешения споров может быть использован алгоритм «первый попросил - первый получил».

В следующих подразделах выделение ресурсов и порядок разрешения споров рассматриваются в терминах оборудования. Указанные понятия применимы также и к другим ресурсам, например, к рабочей силе (операторам).

5.6.1 Выделение ресурсов

Сама природа процесса производства партии изделий требует существования большого количества асинхронных действий, производимых в относительной изоляции друг от друга. Периодически наступают состояния синхронизации. Многие факторы, как ожидаемые, таки неожиданные, могут оказывать влияние на интервал времени, необходимый для перехода (одного или нескольких асинхронных действий) от одного состояния синхронизации к следующему. По этой причине, а также вследствие характерных изменений технологического процесса, очень трудно предсказать, какое конкретное оборудование будет доступно в указанный, достаточно отдаленный момент времени. Даже если существует календарный план полной оптимизации технологической цепочки с точки зрения использования оборудования, часто желательно иметь (в запасе) альтернативное оборудование, если предусмотренная планом технологическая установка для изготовления партии оказывается недоступной. В данном случае выделение требуемой технологической установки для изготовления партии (определение технологического маршрута партии) - это решение, принимаемое каждый раз в ситуации, когда имеется более одного маршрута для имеющегося доступного оборудования.

Если более чем одна технологическая установка может получить (запросить) единичный ресурс, то данный ресурс обозначается как общий. Общие ресурсы часто ассоциируются со сложными технологическими процессами изготовления партии. Общие ресурсы часто выступают либо как блоки оборудования, либо как блоки управления. Общий ресурс может быть либо ресурсом эксклюзивного использования, либо ресурсом совместного использования.

Если данный ресурс обозначен как ресурс эксклюзивного использования, то только одна технологическая установка может использовать данный ресурс водно и то же время. Весовой бак (бак для взвешивания) раздельного использования -характерный пример ресурса эксклюзивного использования при изготовлении партии. Он может быть использован только одним реактором в одно и то же время. Важно, что либо в календарном плане, либо в каких-либо других основаниях для выделения ресурсов всегда принимается во внимание данный ресурс эксклюзивного использования. Если один реактор ожидает своей очереди на использование весового бака в то время, когда им пользуется другой реактор, то ожидающий реактор простаивает и не выдает продукцию. Это отрицательно сказывается на эффективности использования оборудования.

Если общий ресурс обозначен как ресурс совместного использования, то несколько технологических установок могут пользоваться данным ресурсом одновременно. Например, ресурсами совместного использования на промышленном предприятии по изготовлению партии могут быть технологический нагреватель, обслуживающий несколько технологических установок одновременно, система распределения сырьевых материалов, обеспечивающая доставку материала к более чем одной технологической установке в одно и то же время. Если возможности ресурса совместного использования ограничены, то количество запросов может превышать мощность ресурса. В данном случае, некоторые проблемы, связанные с выделением ресурсов эксклюзивного использования, также могут относиться к выделению ресурсов совместного использования. Нельзя допускать, чтобы одна технологическая установка без достаточного основания отключала (деактивировала) ресурс, используемый в текущий момент другими технологическими установками.

5.6.2 Порядок разрешения споров

Если имеется несколько запросов на ресурс, то важно установить порядок разрешения споров (арбитраж), так чтобы работал надлежащий механизм выделения ресурсов. Порядок разрешения споров (арбитражный механизм) разрешает конфликтные ситуации, связанные с выделением ресурсом, в соответствии с некоторым предварительно определенным алгоритмом и устанавливает окончательную маршрутизацию и направление выделения ресурсов. Данный алгоритм может принимать вид предварительно составленного календарного плана с резервированием, схемы приоритетов партий и спонтанных решений оператора. Порядок разрешения споров может поставить две важные проблемы, усложняющие ситуацию, а именно резервирование ресурсов и приоритетное обслуживание.

Резервирование позволяет оформить запрос на ресурс предварительно, до момента его фактического выделения. Резервирование позволяет установить порядок разрешения споров, основанный скорее на будущих потребностях, чем на выделении свободного ресурса по первому запросу без учета приоритетов. Приоритетное обслуживание имеет место, если высокий приоритет партии дает возможность отменить (приостановить) использование ресурса партией с низким приоритетом. Как правило, данный подход наиболее часто ассоциирован с выделением общих ресурсов эксклюзивного использования, но может применяться и к выделению ресурсов других типов.

5.7 Режимы и состояния

В следующих подразделах рассматриваются режимы и состояния сущностей оборудования и процедурных элементов. В предшествующих подразделах определены модели, описывающие сущности оборудования и процедурные элементы. В этих моделях имеют место преобразования (трансформации) процедурных элементов и сущностей оборудования внутри каждого иерархического уровня. Статус сущностей оборудования и процедурных элементов может быть описан в виде режимов и состояний. Режимы определяют форму указанной трансформации, а состояния описывают их текущий статус. Другие ресурсы, такие как материал, также могут находиться в различных состояниях.

5.7.1 Режимы управления

Сущности оборудования и процедурные элементы могут иметь различные режимы. Режимы в настоящем стандарте описаны применительно к управлению серийным производством. Режим сущности оборудования может быть основан на процедурных элементах или объектах оборудования, задействующих базовые функции управления в зависимости от основных характеристик управления рассматриваемой сущности.

В настоящем стандарте в качестве примеров используются три режима процедурных элементов (АВТОМАТИЧЕСКИЙ, ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ и РУЧНОЙ) и два режима сущностей оборудования (АВТОМАТИЧЕСКИЙ и РУЧНОЙ). Блоки управления содержат базовые функции управления, а также АВТОМАТИЧЕСКИЙ и РУЧНОЙ режимы, тогда как процедура управления работой технологической установки также имеет и ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ режим.

Настоящий стандарт не исключает наличия дополнительных режимов и не требует использования конкретных режимов. Функциональность рассмотренных в настоящем стандарте режимов, как правило, позиционируется как наиболее востребованная в типовых приложениях. Путем именования режимов и рассмотрения их в настоящем стандарте задокументирован особый набор терминов, используемых при рассмотрении вопросов управления серийным производством.

Режим определяет, как сущности оборудования и процедурные элементы реагируют на команды, и как они функционируют. Для процедурных элементов режим определяет также направления развития процедуры, определяет факторы, оказывающие влияние на процесс развития. Для блоков управления (например, автоматических стопорных клапанов, содержащих базовые функции управления) режим определяет механизм, используемый для привода клапана, а также что/кто (устройство/оператор) может управлять изменением состояния клапана.

Для процедурных элементов режим определяет способ трансформации. В АВТОМАТИЧЕСКОМ режиме, трансформации происходят без прерываний, если выполнены условия трансформации. В ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОМ режиме процедура требует особых руководящих указаний для продолжения работ, если выполнены условия трансформации. Обычно разрешается пропуск или повторное выполнение одного или нескольких процедурных элементов (без изменения их порядка). Для РУЧНОГО режима процедурные элементы и порядок их выполнения указываются в руководящих документах.

Для сущностей оборудования, содержащих базовые функции управления, режим определяет порядок задействования их состояний. В АВТОМАТИЧЕСКОМ режиме сущность оборудования задействуется с помощью алгоритма управления. В РУЧНОМ режиме объект оборудования задействуется оператором.

В таблице 1 описаны особенности функционирования и команды, ассоциированные с рассматриваемым режимом работы.

Таблица 1 - Возможные практические реализации режимов работы

Режим

Особенности функционирования

Команды

АВТОМАТИЧЕСКИЙ
(процедурный)

Трансформации процедуры выполняются без прерываний, так как необходимые условия выполнены

Оператор может приостановить ход работ, но не может форсировать трансформации

АВТОМАТИЧЕСКИЙ
(базовое управление)

Объект оборудования задействуется с помощью алгоритма управления

Оборудование не может быть задействовано непосредственно оператором

ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ
(только процедурный)

Трансформации процедуры выполняются по командам, выданным вручную, так как необходимое условие выполнено

Оператор может приостановить ход работ или перенаправить выполнение в необходимую точку.

Переход не форсируется

РУЧНОЙ (процедурный)

Процедурные элементы процедуры выполняются в порядке, указанном оператором

Оператор может приостановить ход работ или форсировать трансформации

РУЧНОЙ (базовое управление)

Сущности оборудования не задействуются с помощью алгоритма управления

Сущности оборудования могут быть задействованы непосредственно оператором

Сущности оборудования и процедурные элементы могут изменять режимы управления. Данные изменения могут иметь место, если условные логические требования к изменениям выполнены с помощью внутренней логики или с помощью внешней команды, генерируемой либо другим процедурным элементом, либо оператором. Изменение режима происходит только в случае, если выполнены условия запроса на изменение.

Изменения типа режима, связанного с сущностью оборудования или процедурного элемента, могут вызвать соответствующие изменения типов других режимов. Например, перевод процедуры технологической установки в ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ режим может привести к переходу всех процедурных элементов нижнего уровня данной технологической установки также в ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКИЙ режим. Внезапная остановка предохранительного блокирующего устройства может привести к тому, что несколько блоков управления перейдут в РУЧНОЙ режим с минимальным выходом продукции. Процесс может развиваться в любом направлении, от сущности высокого уровня к сущности низкого уровня или наоборот. Правила развития данного процесса в настоящем стандарте не рассматриваются.

5.7.2 Состояния

Сущности оборудования и процедурные элементы могут иметь состояния. Примеры состояний описаны в настоящем стандарте применительно к управлению серийным производством. Состояние (state) полностью описывает текущие характеристики (condition) сущностей оборудования или процедурных элементов. Например, состоянием клапана может быть ОТКРЫТ ЧАСТИЧНО. Состоянием процедурного элемента может быть РАБОТАЕТ или ФИКСИРОВАН.

В настоящем стандарте в качестве примеров использованы непротиворечивые наборы процедурных состояний и команд. Количество возможных состояний и команд, а также их наименования, варьируются для различных сущностей оборудования и процедурных элементов.

Примеры состояний процедурных элементов: РАБОТАЕТ, ФИКСИРОВАН, ПРИОСТАНОВЛЕН, ОСТАНОВЛЕН, ПРЕКРАЩЕН И ВЫПОЛНЕН. Примеры состояний сущностей оборудования: ВКЛ, ВЫКЛ, ЗАКРЫТ, ОТКРЫТ, СЛОМАН, РАБОЧИЙ ХОД, СРАБАТЫВАНИЕ, ОТКРЫТ НА 35 %, ДОСТУПЕН. Примеры команд, применимых к процедурным элементам: старт, ДЕРЖАТЬ, ПРИОСТАНОВИТЬ, СТОП, ПРЕРВАТЬ.

Настоящий стандарт не требует обязательной реализации указанных состояний или включения дополнительных состояний. Функциональность рассматриваемых состояний и команд применима к большинству приложений серийного производства. Путем именования состояний и команд и включения их в настоящий стандарт задокументирован определенный набор терминов, используемый при рассмотрении вопросов управления серийным производством.

Сущности оборудования или процедурные элементы могут изменять свои состояния. Данные изменения могут происходить, если логические требования к изменениям состояния выполнены путем задействования внутренней логики или внешней команды, генерируемой другим процедурным элементом или оператором.

Изменения типов состояний, касающихся сущности оборудования или процедурного элемента, могут привести к соответствующим изменениям типов других состояний. Например, перевод процедуры технологической установки в состояние УДЕРЖАТЬ может привести к переходу всех процедурных элементов технологической установки в состояние удержать. Внезапная остановка предохранительного блокирующего устройства может привести к переходу всех процедурных элементов технологической установки в состояние ПРЕРЫВАНИЕ. Распространение процесса может происходить в обоих направлениях: от сущности высокого уровня к сущности низкого уровня и наоборот. Правила распространения процесса в настоящем стандарте не рассматриваются.

Набор процедурных состояний и команд, рассмотренный ниже, - это характерный пример выбора способа определения процедурных состояний и команд. Список состояний и команд сведен в матрицу трансформации состояний (см. таблицу 2). Рассмотренная диаграмма трансформации состояний получена из первых трех строк данной матрицы (ХОЛОСТОЙ ХОД, РАБОТАЕТ, ОПЕРАЦИЯ ЗАВЕРШЕНА) (см. рисунок 18).

5.7.2.1 Процедурные состояния

Для примера, приведенного в таблице 2 и на рисунке 18, рассмотрим некоторые действительные процедурные состояния:

- ХОЛОСТОЙ ХОД (IDLE): процедурный элемент ожидает команду СТАРТ, чтобы перейти в состояние РАБОТАЕТ;

- РАБОТАЕТ (RUNNING): штатное выполнение операции;

- ОПЕРАЦИЯ ЗАВЕРШЕНА (COMPLETE): штатная операция подошла к своему завершению. Процедурный элемент теперь ожидает команду ПЕРЕЗАГРУЗКА, чтобы перейти в состояние ХОЛОСТОЙ ХОД;

- ПРИОСТАНОВКА (PAUSING): процедурный элемент получил команду ПРИОСТАНОВИТЬ. Это вызовет остановку процедурного элемента в следующем определенном безопасном или устойчивом состоянии покоя в соответствии со штатной логикой состояния РАБОТАЕТ. Если процедурный элемент остановился, то он автоматически переходит в состояние ПРИОСТАНОВЛЕН;

- ПРИОСТАНОВЛЕН (PAUSED): если процедурный элемент сделал паузу в определенном состоянии покоя, то он переходит в состояние ПРИОСТАНОВЛЕН. Данное состояние обычно используется для кратковременной остановки. Команда ВОЗОБНОВИТЬ приводит к переходу в состояние РАБОТАЕТ. При этом штатный ход операции возобновляется немедленно после выхода системы из состояния покоя;

- ФИКСИРОВАН (HOLDING): здесь процедурный элемент получил команду ВЫДЕРЖКА и следует логике команды ФИКСИРОВАН, чтобы перевести процедурный элемент в известное следующее состояние. Если следующее состояние не определено, то процедурный элемент немедленно переходит в состояние УДЕРЖАТЬ;

- УДЕРЖАТЬ (HELD): процедурный элемент полностью следует логике состояния ФИКСИРОВАН, он уже переведен в некоторое известное или плановое состояние. Это состояние используется для длительной остановки. В этом состоянии процедурный элемент ожидает дальнейших команд для продолжения работы;

- ПОВТОРНЫЙ ЗАПУСК (RESTARTING): процедурный элемент получает команду РЕСТАРТ, находясь в состоянии УДЕРЖАТЬ. Он следует логике рестарта, чтобы вернуться к состоянию РАБОТАЕТ. Если особый порядок действий не указан, то процедурный элемент немедленно переходит в состояние РАБОТАЕТ;

- ОСТАНОВКА (STOPPING): процедурный элемент получает команду стоп и следует логике команды остановка, обеспечивающей штатный управляемый останов. Если особый порядок действий не требуется, то процедурный элемент немедленно переходит в состояние ОСТАНОВЛЕН;

- ОСТАНОВЛЕН (STOPPED): процедурный элемент завершает следование логике команды ОСТАНОВКА. Процедурный элемент ожидает команды ПЕРЕЗАГРУЗКА, чтобы перейти в состояние ХОЛОСТОЙ ХОД;

- ПРЕРЫВАНИЕ (ABORTING): процедурный элемент получает команду ПРЕРВАТЬ и следует логике команды ПРЕРВАТЬ. Это логика, обеспечивающая быстрый, но не обязательно управляемый, нештатный останов. Если особый порядок действий не требуется, то процедурный элемент немедленно переходит в состояние ПРЕРВАНО;

- ПРЕРВАНО (ABORTED): процедурный элемент завершает следование логике команды ПРЕРЫВАНИЕ. Процедурный элемент ожидает команды ПЕРЕЗАГРУЗКА для перехода в состояние ХОЛОСТОЙ ХОД.

5.7.2.2 Команды

В примере, данном в таблице 2 и на рисунке 18, рассмотрены нижеследующие реальные команды:

- СТАРТ (START): данная команда запускает процедурный элемент. Он начинает следовать штатной логике состояния РАБОТАЕТ. Данная команда действительна, если процедурный элемент находится в состоянии ХОЛОСТОЙ ХОД;

- СТОП (STOP): данная команда останавливает процедурный элемент. Он начинает следовать логике состояния ОСТАНОВКА. Данная команда действительна, если процедурный элемент находится в состояниях: РАБОТАЕТ, ПРИОСТАНОВКА, ПРИОСТАНОВЛЕН, ФИКСИРОВАН, УДЕРЖАТЬ, ПОВТОРНЫЙ ЗАПУСК;

- ФИКСИРОВАТЬ (HOLD): данная команда для процедурного элемента обеспечивает следование логике состояния ФИКСИРОВАН. Данная команда действительна, если процедурный элемент находится в состояниях: РАБОТАЕТ, ПРИОСТАНОВКА, ПРИОСТАНОВЛЕН, ПОВТОРНЫЙ ЗАПУСК;

- РЕСТАРТ (RESTART): данная команда для процедурного элемента обеспечивает следование логике состояния ПОВТОРНЫЙ ЗАПУСК, чтобы безопасно вернуться в состояние РАБОТАЕТ. Данная команда действительна, если процедурный элемент находится с состоянии УДЕРЖАТЬ;

- ПРЕРВАТЬ (ABORT): данная команда для процедурного элемента обеспечивает следование логике состояния ПРЕРЫВАНИЕ. Команда действительна в любом состоянии, кроме состояний: ХОЛОСТОЙ ХОД, ЗАВЕРШЕНИЕ ОПЕРАЦИИ, ПРЕРЫВАНИЕ, ПРЕРВАНО;

- ПЕРЕЗАГРУЗКА (RESET): данная команда вызывает переход в состояние ХОЛОСТОЙ ХОД. Команда действительна для состояний: ЗАВЕРШЕНИЕ ОПЕРАЦИИ, ПРЕРВАНО, ОСТАНОВЛЕН;

- ПРИОСТАНОВИТЬ (PAUSE): данная команда для процедурного элемента обеспечивает переход в следующее программное состояние ПРИОСТАНОВЛЕН, следуя логике особого порядка действий. Процедурный элемент ожидает команду ВОЗОБНОВИТЬ, чтобы продолжить работу. Данная команда действительна только в состоянии РАБОТАЕТ;

- ВОЗОБНОВИТЬ (RESUME): данная команда выдается для процедурного элемента, находящегося в состоянии ПРИОСТАНОВЛЕН как результат выполнения команды ПРИОСТАНОВИТЬ. Команда приводит к возобновлению работы элемента. Данная команда действительна, если процедурный элемент находится в состоянии ПРИОСТАНОВЛЕН.