Soluzione integrata per impianti batch – Un mixer di gomma in un impianto farmaceutico.

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Gli esseri umani creano automaticamente un modello della realtà che li circonda. Operatori e managers inconsciamente maneggiano oggetti quali:
– Oggetti d’impianto: mixer, nastri trasportatori, tramoggie pesatrici ecc.
– Oggetti logici ovvero contenitori di dati: ordini, report, certificazioni di qualità ecc.
– Connessioni fra oggetti: flussi di dati, flussi di materiali.
– Regole che definiscono le Procedure Operative Standard per la gestione d’impainto.
Tutto ciò deve poter essere inserito nel sistema Mes, anche per stabilire una corretta interpretazione delle specifiche e delle terminologie utilizzate. Durante questa fase i fattori chiave per ridurre i tempi ed i costi sono:
– Disponibilità e coinvolgimento delle persone chiave all’interno della organizzazione del cliente.
– Librerie pre-strutturate per la creazione di modelli all’interno del sistema Mes.
– Know-how applicativo del settore da parte del system integrator.
In questa fase il modello d’impianto può essere raffinato in step successivi, consentendo ad oggetti di livello area di “contenere” oggetti di livello unit, che a loro volta contengono oggetti di livello equipment, e così via in un processo di validazione ed affinamento della rappresentazione. Allo stesso modo il modello dei dati viene rappresentato con oggetti che “puntano” ai vari database presenti sull’impianto: database real-time, database delle analisi, database degli ordini, database dei report di Batch ecc. È così possibile per il tecnologo navigare ‘in profondità’ all’interno di ogni singolo oggetto del modello, laddove il manager potrà invece fermarsi ad un livello funzionale di astrazione superiore per poter avere una visione d’insieme del funzionamento e degli scambi di dati che avvengono nell’impianto. Nella realizzazione di tali modelli si è deciso di rifarsi allo standard de-facto nel mercato dei sistemi Batch – la specifica Isa S88. In analoga maniera gerarchica devono poter essere rappresentate le regole che sovraintendono al funzionamento delle varie aree d’impianto. Memorizzare, strutturare ed archiviare tutti i dati di produzione è un risultato importante per un sistema Mes, ma non è solitamente abbastanza. Ciò che ci si prefigge è di aiutare i gestori di impianto a definire le regole per gestire tali dati al fine di incrementare le prestazioni d’impianto. La modificabilità e la semplicità di gestione del software – attraverso l’incapsulamento delle principali funzioni d’impianto in oggetti grafici – permette fra l’altro l’esportazione delle strategie implementate a differenti impianti della stessa compagnia in altri siti.

Fase di Sviluppo
Nella fase di sviluppo la parola chiave è apertura alla comunicazione con l’esterno del sistema utilizzato. Molto spesso il livello di controllo d’impianto è eterogeneo, anche perché molti package o subsystems vengono forniti già equipaggiati con il proprio controllore. L’integrazione del sistema Mes con qualunque Dcs esistente, Plc, single loop o altri sistemi di controllo intelligenti è pertanto un requisito fondamentale. Inoltre è richiesta una facile integrabilità con i sistemi di business di livello superiore (gestione magazzini, gestione ordini, fatture ecc.) e con sistemi pre-esistenti di livello intermedio (gestori di laboratorio – Lims, schedulatori ecc.). L’osservanza di standard de facto (quali Opc, Com/Dcom, Java ecc.) facilita la comunicazione.

Fase di Amministrazione
Durante la fase di amministrazione la parola chiave è flessibilità. Modifiche on-line delle logiche Repac di co-ordinamento fra i sottosistemi devono poter essere realizzate in maniera grafica semplice e veloce dagli stessi gestori d’impianto. È importante infatti rilevare che un sistema Mes per impianti Batch deve essere mantenuto up-to-date per soddisfare il requisito principale che è di fornire un tool di supporto alle decisioni, eseguendo le appropriate ricerche di dati e presentando le appropriate informazioni sul giusto schermo della persona giusta al momento giusto, ragionando sullo stato attuale dell’impianto e del business in generale.

Lo scenario dell’automazione dei sistemi batch

All’interno dei sistemi di gestione della produzione d’impianto, il settore dei moduli Batch rappresenta una sezione in crescita. L’offerta di moduli di gestione di Batch da parte dei produtori di sistemi di automazione è oggi suddivisa in due grandi categorie:
– Moduli Batch legati ai tradizionali sistemi Dcs
– Moduli Batch puramente basati su package Software, che interagiscono con ogni tipo di controllore Plc o Dcs. I moduli Batch inseriti nei sistemi Dcs presentano generalmente le seguenti caratteristiche
positive:
– Sono pesantemente integrati con l’hardware di controllo di riferimento
– Possono vantare una larga base installata (anche se spesso tali referenze sono relative a applicazioni realizzate con moduli precedenti o realizzate con programmazione ad-hoc del Dcs in questione) ma presentano anche fattori negativi quali:
– Ambienti di programmazione rigidi o non user-friendly: per effettuare modifiche alle ricette è richiesto l’intervento del sistemista Dcs
– Nessuno standard di riferimento: tipicamente ogni Dcs ha il proprio approccio
– Ricette non facilmente esportabili a sistemi superiori e in genere difficoltà di comunicazione con sistemi gestionali o Erp
– Ricette non portabili da un impianto ad un altro qualora si utlizzi hardware di controllo differente.
I Moduli Batch puramente basati su package Software presentano caratteristiche diametralmente opposte; sono infatti package relativamente recenti, ma con grandi capacità di adattabilità ad un ambiente di produzione ‘snello’. Inoltre tipicamente fanno riferimento in maniera esplicita al modello standard Isa S88, uniformando in tal modo la terminolgia e la struttura delle soluzioni proposte. Il modulo XBatch rientra certamente in questa categoria. Ciononostante, rispetto al piccolo gruppo di moduli software attualmente presenti sul mercato – tutti prodotti da ditte di medie dimensioni di area statunitense – XBatch offre alcune caratteristiche uniche quali:
– Uno sviluppo rapido di nuove funzionalità con flessibilità alle particolari esigenze del cliente
– Una architettura modulare realmente Client Server. In particolare la ridondanza in hotbackup della parte di acquisizione dati dal campo è una caratteristica particolarmente gradita in questo tipo di impianti
– La possibilità – in caso di configurazione a server singolo – di riagganciare l’ultimo stato di esecuzione della ricetta in caso di shutdown o power failure del Pc server, senza pertanto dover abortire il batch –
– Nel caso di uso di controllori Siemens, completa integrazione degli step delle procedure con il codice dei task eseguiti nel controllore
– Nel caso di uso di controllori di terze parti, link stabile attraverso driver diretti e dedicati (e non utilizzando il vecchio e inaffidabile protocollo Dde) o via Opc, testati in centinaia di applicazioni, ovviamente non solo in ambiente Batch
– Connessione veloce con qualunque Database Relazionale Standard
– Integrazione della gestione delle anomalie all’interno della ricetta stessa, attraverso flow-chart grafici che guidano l’operatore nel tentativo di recuperare un eventuale batch fuori norma nel modo corretto
– Costruito in osservanza agli standard: Isa S88, Iec 1131, e i modelli Scor e Repac.

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