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

Dalla rivista:
Automazione e Strumentazione

Pubblicato il 2 novembre 2002

Recentemente la società Amr ha introdotto il modello Repac, che organizza le varie attività della funzione Make in cinque aree fondamentali. Un dettaglio del modello è dato nell’articolo. Gli impianti Batch sono una categoria particolare che necessita di un notevole livello di integrazione fra i sistemi di gestione e controllo impianto, per poter efficaciemente monitorare la qualità ed ottenere la necessaria flessibilità nei confronti del cliente.

Lo scenario industriale ed il modello funzionale di riferimento

Per fronteggiare un mercato altamente competitivo e caratterizzato da molteplici forme di pressione commerciale le aziende di produzione oggi hanno la necessità di ridurre significativamente il time-to- market dei loro prodotti, i costi nell’ambito dei processi produttivi e logistici, nonché di ottenere marcati miglioramenti in termini di qualità dei prodotti e flessibilità dell’apparato produttivo. Gli impianti di produzione a batch sono sicuramente fra quelli che più evidenziano oggigiorno questi trend di evoluzione del mercato. Ad esempio, la capacità di gestire lotti di produzione sempre più piccoli, ridurre le scorte a magazzino, controllare la qualità in linea, rispettare date di consegna sempre più ravvicinate e, in generale, adeguare la produzione all’evoluzione della domanda, è discriminante per il successo di una azienda che si trova ad operare alle soglie del terzo millennio. Per sviluppare queste nuove funzionalità è evidente che occorre collegare la parte di gestione economica della ditta (i cosiddetti sistemi di Business o Erp) con i sistemi real-time di fabbrica e i sistemi collaterali di controllo qualità ed analisi. I sistemi che implementano questo link sono tipicamente denominati sistemi Mes (Manufacturing Execution Systems), di cui i sistemi di gestione Batch possono essere considerati un sottoinsieme. Questa integrazione, in aggiunta alla aumentata flessibilità di produzione richiesta, conduce inevitabilmente a dover manipolare una tale quantità di dati ed eventi da non poter più permettere una gestione tradizionale di tipo cartaceo. Per schematizzare e semplificare l’approccio a sistemi integrati di conduzione si è reso necessario utilizzare dei modelli di riferimento. Il modello generale – denominato Supply Chain Operations Reference (Scor) – descrive la catena logistica in termini di processi di business: Source, Make, Deliver. L’insieme delle funzionalità di gestione dei processi manifatturieri (la parte Make) è stata analizzata approfonditamente e rappresentata con un modello di dettaglio, denominato Repac (Amr Research – ottobre 1998), che organizza le funzionalità di un sistema informativo di controllo e gestione impianto in cinque categorie: Ready, Execute, Process, Analyze, e Coordinate.
– Ready permette di definire la configurazione di impianto più adatta per realizzare prodotti nuovi o reingegnerizzati. Gestisce anche i miglioramenti di prodotto/processo, includendo azioni diverse o in diversa sequenza e/o nuove formulazioni
– Execute esegue e controlla l’avanzamento dei piani di produzione. Consente inoltre il setup delle linee in modo tale da soddisfare la produzione di ogni specifico prodotto
– Process rappresenta il livello di automazione e di raccolta dati dal campo, per poter produrre in linea quanto pianificato. Fornisce dunque gli strumenti per l’automazione ed il controllo dei processi di fabbricazione
– Analyze permette ai responsabili di produzione di analizzare i dati per valutare le prestazioni del sistema produttivo, la qualità del prodotto, la capacità del processo e la rispondenza alle normative. I dati sono resi disponibili inoltre ai sistemi Erp e di Supply Chain Management, così come a Clienti e Fornitori quando richiesto
– Coordinate coordina le attività della fabbrica con le necessità di Business a livello gestionale. Definisce la sequenza ottimizzata delle attività della fabbrica in modo da soddisfare i requisiti di economici e le strategie commerciali della compagnia. Questo modello esplicita le relazioni tra le diverse attività produttive, così come i collegamenti tra la produzione in fabbrica e le operazioni a monte e a valle del flusso logistico. Viene inoltre chiaramente rappresentato il fatto che la produzione è il risultato di un flusso di azioni e informazioni all’interno dell’azienda, in un processo ciclico di continuo miglioramento delle prestazioni.

La metodologia di sviluppo delle applicazioni

Siemens-Orsi ha raccolto la proposta Repac arricchendo la suite Simatic It con un nuovo modulo software, Production Modeler, che implementa tale modello e permette l’integrazione e il coordinamento fra i vari processi produttivi garantendo al tempo stesso flessibilità al sistema. Il modulo Production Modeler fornisce un ambiente grafico object-oriented che guida l’utente durante la realizzazione del progetto attraverso tre fasi specifiche:
– Analisi: fase di modellizzazione di un processo produttivo in cui sono definiti la struttura fisica dell’impianto, i flussi di dati e di materiali al suo interno e le regole generali che governano i flussi
– Sviluppo: fase in cui vengono inseriti i moduli standard di libreria e/o vengono incapsulati i moduli legacy preesistenti in impianto oppure vengono creati i nuovi moduli software, descritti dalle regole validate nella fase precedente
– Amministrazione: fase in cui è possibile monitorare l’esecuzione delle regole, e rapidamente modificarne il flusso o i parametri per mantenere il sistema aggiornato rispetto a variazioni d’impianto o di prodotti o di procedure operative.

La Fase di Analisi ed il modello di riferimento per la definizione dati e la terminologia: Isa S88

Benché questa fase non sia spesso la più costosa, è però dimostrato che è durante questa fase che vengono prese le decisioni che hanno il maggior peso nel costo finale di un intero progetto d’automazione. Pertanto un tool che permetta di gestire correttamente questa fase è di fondamentale importanza. L’analisi orientata agli oggetti (Object Oriented Analysis – Ooa) è una parola chiave in questo step.