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法规与质量需求推进批处理软件的发展

Dick Johnson, CONTROL ENGINEERING编辑顾问2004.10.01阅读 2954

  古老的家庭配方:有时将它仔细地书写在一张索引卡片上,然后储存在一个木匣内;有时潦草地涂写在一本陈旧烹饪书的书页上;有时它只是某些人记住的厨房经验的一部分。专用的配方是家庭历史自豪感 的一部分——亲切地保存并一代代地流传。
  类似地控制工程网版权所有,工业配方也历经艰辛地保存下来。作为公司知识产权的一部分。它们需要特别加以注意,并经常作为最高一级机密。一般来说,这些配方经常是复杂批处理操作的组成部分,通过这些操作转化为范围广泛的各种工业产品。有许多产品是在制造系统中形成的,它们是面向过程、客户驱动和受法规严格控制的。
  最近,历史上第一次关于批处理软件用户市场发展趋向的调研报告完成(由CONTROL ENGINEERING和Reed Research Group共同完成控制工程网版权所有,两者都是Reed Business Information的分支机构),通过电子邮件/Web 调查,向读者询问有关优先采用批处理软件和批处理软件实施的情况。
批处理软件在流程工业的…如图1
批处理软件在流程工业的应用

  对各种要素的评述
  按照这次在2004年5月份进行的调研www.cechina.cn,在回答对批处理软件有指定、采购或实施权的反馈者中,日用化工行业是最大的用户,占40%。
  
据ABB公司批处理和MES业务经理Joachim (Jay)Ruhe介绍,ABB为众多这一类的行业服务,并预计在每种行业都会有潜在增长势头。“ABB公司将处方药物、生物技术以及个人非处方药和保健品等包括在‘生命科学’行业内。在生命科学行业中,对先进批处理软件的强烈需要,部分是由于必须遵循诸如FDA21 CFR第11部分等法规的推动。其他要求来自在流程分析技术之后发展的‘通过设计保证质量’的兴趣日益增加。目前大约80%的ABB“生命科学”业务采用批处理软件”。
  ABB注意到,由于主要受到提高产品一致性、缩短生产周期时间和提高产品质量等要求的推动,精细化工、日用化工等行业对批处理软件有很大的需求。另一方面,食品和饮料行业利用先进的批处理软件来保证柔性运行时的效益www.cechina.cn,提高资产利用率,并使电子生产过程自动化。
  复杂性、平台类型的混合
  批处理操作可分成3种主要类型——单种产品、单流程/路径,多种产品、单流程/路径,以及多产品、多流程/路径。批处理系统的实施类型是基于工厂的生产能力,产品的混合,制造系统的柔性以及其他因素等。
  制造操作和系统需要实施的设施类型影响硬件/软件平台的选择。系统实施的定时机制也影响平台的选择。
  这次调查着眼于4种硬件/软件平台的组合以及它们与批处理过程的复杂性有何种关系。这4种组合是:
  ■  PLC以及用户编程的批处理解决方案和HMI。对于这次调查目的而言,用于这种类型的软件并不是为批处理过程而专门设计的。用户自己创建用于控制、操作、分阶段、配方等必要的批处理结构。这些系统经常需要大量时间进行开发,而且大部分内容是用户自己开发的。
  ■   PLC以及商品化、可获得的批处理服务器引擎和HMI。使用这种类型的系统表明,控制工程师或系统集成商已有现成的软件,从这种软件出发来选择何时建立系统。
  ■    可编程的批处理解决方案和集成的操作员接口。这基本上是一种内部开发的解决方案,通常包括一个商用操作员接口 。
  ■  可获得的批处理软件引擎和集成的操作员接口,这种平台配对通常可以从商用软件包中找到,这类软件包是为专门的批处理行业而开发的。
  向更为先进的成套软件发展
  据Daren Moffat,Foxboro公司批处理解决方案体系结构设计师称,随着操作变得日益复杂,硬件/软件平台必须随之而变。
  第一个理由是系统维护。在单批量应用时,一个(或二个)在岗专家就可维护整个系统。但是当系统扩展时,复杂性也增加了。此时很难管理现有的代码和将新代码加到控制系统内。如果具有专长的工程师离开公司的话,也许会留给制造商一套非常不易改变并且没有文档的控制系统,此外,当工程预算紧缩时,可提供的用来管理基于控制器解决方案的资源将更少。现有的资源主要聚焦于商务和改进过程,而不是用于控制系统。
  第二个理由是控制系统资源有限。随着产品数量和复杂性的增加,配方过程在控制系统内定义以及状态控制逻辑等原因,控制器中存储器容量也随之快速增加。增加的控制器,它们的维护,以及工程和控制应用程序控制工程网版权所有,所有这些都将增加成本。在高度复杂的解决方案中,配方过程逻辑,设备分配和仲裁,路径管理,安全性和批处理历史档案都是在工作站级,由批处理服务器内的“外部连接”功能度管理的。批处理管理系统的更多积极作用是消除控制系统不必要的逻辑处理,主要是状态和异常的逻辑,从而导致发展一种更为结构化、易于支持的代码库。
  向更为先进的批处理应用方向发展的第三个理由是来自要求实现更有效和更经济解决方案的压力。今天,批量生产的制造




















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