Norme ANSI/ISA88 : Organisation « avancée » du Contrôle de Processus

1 Jean Vieille – SP88 – Forum IRA “advantic” 11-12 septembre 2002V1:18/07/2002

Norme ANSI/ISA88 : Organisation « avancée » du Contrôle de Processus

Jean Vieille

Consultant

Comités ISA SP88 & SP95

[email protected]


Sommaire

Contrôle avancé et hiérarchie décisionnelle

Processus Batch

Exemples de processus

Le contrôle de processus face à la flexibilité

La réponse ANSI/ISA-88

Comité ISA SP88

Autres travaux

Conclusion


Contrôle Avancé ?

Domaines du contrôle de processus Permettre le télécontrôle Assurer les asservissements Support des fonctionnalités Exécuter le processus de fabrication

Contrôle avancé Lorsque les méthodes et outils élémentaires ne suffisent

plus à assurer une mission satisfaisante du système. Utilisation de technologies et de méthodes « avancées »

Aide à la prise de décision (optimisation)


L’optimisation dans l’entreprise

Sécurités, PID, « Ctrl avancé »

Organisation fonctionnelle

Ordonnancement

CRM, SCM, APS…

Télécontrôle

Traiter les Asservissements

Exécuter les Fonctionnalités

Exécuter les Procédés

Piloter la production

Piloter l’entreprise

Hié

rarc

hie

déci

sion

nelle

Ergonomie


Processus Batchs

Les processus batchs conduisent à la production de quantités finies de matières (batchs) en soumettant des quantités de matières entrantes à une suite définie d'actions de traitement à l'aide d'un ou plusieurs équipements. Le produit résultant d'un processus batch est appelé un batch. Les processus batch sont des processus discontinus. Les processus batch ne sont ni discrets, ni continus; cependant, ils possèdent les caractéristiques de ces deux processus. Extrait de ISA S88.01 / IEC 61512-1 (traduction modifiée)

Autres processus: Continus Discret


Le cas du Batch

Problématique du Batch Prédominance des régimes dynamiques Les états successif du processus contribuent à l’élaboration

du produit Le même équipement peut jouer plusieurs rôles La même installation peut assumer des procédés différents …

La plupart de ces difficultés peuvent se présenter dans les autres stratégies de production (continues, discrètes)

Le contrôle Batch seul fait l’objet d’une norme Elle est généralisable


Cas N°1 : Plusieurs produits avec les mêmes équipements

Dégauchissage Tenonneuse Ponceuse

Fer=N°22P=70*12mmm

Passe 1Papier=00H=2mm

Raboteuse 1 face

Passe1H=70mm

Passe2H=70mm

Toupie

Passe1Fer=N°15P=12x25mmm

Passe2Fer=N°8P=5*8mmm

Passe 2Papier=00

Passe 3Papier=00

Dégauchissage Ponceuse


Raboteuse 1 face

Passe1H=24mm

Passe2H=80mm

Toupie



Produit1: MontantHuisserie

Produit2: Parquetlames courtes


Cas N°2 : Ressources alternatives

DEG-1 TEN-1 PONC-1RAB-1 TOUP-1Produit1: MontantHuisserie

DEG-2 TEN-2 PONC-2RAB-2 TOUP-2




Cas N°3: Fabrications simultanées

DEG-1 TEN-1 PONC-1RAB-1 TOUP-1Produit1: MontantHuisserie




Produit2: Parquetlames courtes


Cas N°4 : modification de l’équipement

Raboteuse 4 faces

FerS : PlatH = 70 mmFerI : Plat L = 70 mmFerD=N°15P=12x25mmmFerG=N°8P=5*8mmm

Dégauchissage Tenonneuse Ponceuse

Fer=N°22P=70*12mmm


Raboteuse 1 face

Passe1H=70mm

Passe2H=70mm

Toupie


Passe2Fer=N°8P=5*8mmm

Passe 2Papier=00

Passe 3Papier=00

Procédé A:Rabotagesimple

Tenonneuse Ponceuse

Fer=N°22P=70*12mmm

Passe 1Papier=00

Passe 2Papier=00

Passe 3Papier=00

Produit: Montant d’Huisserie

Procédé B:Rabotage4 Faces


Cas N°5 : Produits complexes…

BLOC PORTE

HuisseriePorte Assemblage

Montants Traverse

Procédé A

Section: 70x70mmFeuillure: 12*25Parement: Brique50 Surface: Fini00

Procédé B

Bloc-PorteMontants Huisserie

Porte

Assemblage

Traverse Huisserie

Ferrures


…Et entreprise virtuelle

BLOC PORTE

Huisserie

Porte

Assemblage

Montants Traverse

Procédé A

Procédé B

Entreprise A

Entreprise B

Entreprise C

Entreprise D

Entreprise E

Entreprise F

Entreprise G


En résumé, le contrôle de processus doit permettre: L’utilisation d’un même équipement pour des usages

différents

L’utilisation de différents équipements pour une même fonctionnalité

De gérer les conflits d’utilisation des équipements

De modifier des équipements existants, d’ajouter des équipements facilement

De distribuer les opérations avec des processus locaux différents

= FLEXIBILITE


Contrôle de processus Idéal

Contrôle de processus idéal

Capabilité

Fle

xib

ilité

Complexité

Exploitation manuelle

Contrôle de processus Classique

ANSI/ISA-88


La réponse S88

Concept Conception Objet Séparation Contrôle Process / Automatisme Equipement Séparation Procédé (spécification) / Process (exécutable)

Modèles et Terminologie Physique Fonctionnel (Procedural, Process) Activités

Langages PFC PPC

Travaux complémentaires


Modèles physiques et fonctionnels

Modèle Physique

Modèle Procédé

EquipementsFonctionnalité

Procédé

Modèle Procédural

Elements Procéduraux

Process CellProcess

Unit

Process Stage

Process Operation

Process Action Equipment

Module

Procedure

Unit Procedure

Operation

Phase

Control Module


Modèle des activités

Schedulingand Production

Planning

ProcessManagement

Production Information

Management

RecipeManagement

UnitSupervision

ProcessControl


Conception Objet

FCPump

Circuler

Envoi

Arrêt

Déclenchement

Commandes

Circulation

Envoi en cours

Arrêté

Déclenché

Etats

FO


Automates d’états

IDLE Start

COMPLETE

Done

STOPPED

STOPPINGDone

Stop

ABORTED

ABORTINGDone

AbortEXECUTING

HoldFail

Done

Done

Restart

HELD

RESTARTINGRUNNING

MARCHE

HOLDING

RESTART

STOPPING ABORTING

Exc

ep

t.1

Exc

ep

t.2

Exc

ep

t.3

Exc

ep

t.4

Except.1 Except.2 Except.3 Except.4

HOLDING


Séparation Contrôle Processus / Contrôle Equipement

Procedure

Operation

Unit Procedure

Phase

Recipe Procedure

Equipment Phase

(Doit toujours exister)

Contrôle du ProcessusRecipe Procedural Elements

Contrôle des EquipementsEquipment Procedural Elements


Cycles de vie du système de production

Programme Production

SCHEDULE

EQT ENTITIES

Ingénierie Produit

Ingénierie Ressources Production

RECIPEEQUIPMENT

PROCEDURAL ELEMENTS


Langage PFC – Procedural Function Chart

EQT

Unit Procedure

TR1

SYS

EQT

Unit Procedure

TR1

SYS

Operation 1

Operation 2

++

+

+

Phase 1

Phase 2

Phase 3

Phase 5

Phase 4


Langage PPC – Process Procedure Chart

M9

M7

M8M7 M8M8

M9

Sterilize

M7

M8

M9

2 8

PremixPremix2

Heat2

Heat3 2

Charge

Mix

Charge

Heat

Separate

Procedure :Montre les Process Stages

Process Stages :

Montrent les Process

Operations

Process Operations :Montrent les

Process Actions


ISA SP88

Standard ANSI/ISA 88 « Batch Control »

Comité SP88 lancé en 1988

Partie 1 – ISA 88.00.01 Publiée en 1995 (ISA, ANSI ) IEC 61512-1 1997 bilingue (IEC, l’UTE, AFNOR)

Partie 2 – ISA 88.00.02 Publiée en 2001 (ISA, ANSI ) Version IEC 61512-2 2001 bilingue (IEC, l’UTE, AFNOR)

Partie 3 – ISA 88.00.03 General Recipe Draft 9 (final ?) Juillet 2002 Batch Record Specification Draft 5 Avril 2002


Autres travaux autour de la norme

La norme est volontairement : ouverte Indépendante de la technologie

World Batch Forum : promotion du contrôle Bath et de la norme www.wbf.org WG XML : langage d’échange de données BatchML WG Flow Analysis : compléments pour la modélisation du

niveau physique « Control Module » , sécurité d’exploitation.

Forum Batch Francophone : en France www.frenchbatchforum.org WG Flow Analysis commun avec WBF


Autres travaux: WBF/FBF « Flow Analysis » WG

La Phase 1 « Remplir le tank à partir de CM2 » alloue CM2 & CM3

CM1 & CM4 ne sont pas alloués (ou alloués par une autre phase)

CM4

CM1

CM2

CM3Tank

V2

V1

V3


Pour aller plus loin

Norme disponible à l’ISA : gratuit pour les membres avec souscription à

l’option « Normes » À l’IEC (correspondant : UTE) IEC61512

Cours et séminaires de formation ISA

Evaluation de la conformité et de l’appropriation de la norme Progiciels Mise en œuvre côté Intégrateur Mise en œuvre côté client


Conclusion (1)

Flexibilité vs Robustesse

Norme ANSI/ISA88 : une réponse à la flexibilité complexité temps de développement maîtrise des processus

Approche objet Capitalisation du savoir-faire Meilleure réutilisation grâce à la norme

Séparation Procédé / Processus / Equipement La clé de la flexibilité


Conclusion (2)

L’organisation fonctionnelle : Un élément majeur de la performance Réactivité logistique du système de production Raccourcissement des temps de mise en production des

nouveaux produits Utilisation optimale des ressources à tous les niveaux Cohérence de la chaîne d’information du capteur au

décisionnaire Réduction du coût total de possession du système de

contrôle

Pas seulement applicable au batch Méthode globale d’organisation fonctionnelle des systèmes

de contrôle


MERCI

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Documents

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