批处理和制造执行:两者之间是差的关系吗?

虽然批处理执行有时被认为不如生产执行,但有人可能会说ISA-88批处理标准是ISA-95的富叔叔而不是穷亲戚。

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批处理执行系统(BES)和生产运营管理(MOM)系统已由成熟的美国仪器协会(ISA)标准定义,但它们并不总是以相同的角度或相同的有利程度来看待。在某些圈子里,批处理执行可能被视为次于制造执行,但情况可能是相反的吗?

这一主张展示了当今批处理工业中自动化和监督控制市场的一个有趣的动态。

为了澄清,我们认为批次行业包括食品和饮料,消费品,制药和类似的行业,其中部分生产过程是在批次反应器中进行的。这些反应器一次生产一批中间产物。该过程的其他部分可能更加分散,必须与批处理过程集成,以交付最终包装的产品。

那么批处理过程有什么特别之处呢?批处理过程可以被看作是一个非常好的离散工作流的恼人的块。然而,当您更详细地研究离散工作流时,您可以使用批处理技术来处理其中的大部分内容。如果我们看看一个典型的制药片剂的生产过程,它几乎成为经典的批量导向从开始到结束。

制作片剂的关键是有效成分,通常是批量生产的。在批配料系统的控制下,原料被称量并自动分配到批反应器中,然后在很少或没有人为干预的情况下进行批处理。最后,批被交付到容器中,所有批历史数据都包含在该产品的电子批记录(EBR)中。最终产品是通过称量和调配药片所需的活性成分和其他成分,并经过半连续的制片过程制成的。然后包装、标签和序列化——再一次,一批一批地。

当我们研究上述过程时,很明显,批量执行是正确生产我们的片剂的关键。这是了解所做事情的关键信息。批执行流程使用来自配方和流程的信息,以便正确运行。但是,正是在批处理运行的每个阶段收集的信息定义了EBR,从而定义了批处理的可感知和可演示的遵从性。在今天的监管环境中,批处理系统将与EBR系统和MOM解决方案完全分开进行验证。

供应商们大胆宣称他们使用了ISA-88和ISA-95标准来进行批处理和MOM。这两个标准都定义了硬件和/或功能的层次结构,旨在使理解和实现系统更容易。批处理标准特别有用,因为它定义了从企业到处理单元的硬件,然后将分层批处理配方映射到该硬件模型上。几乎所有在PLC及以下级别实现的批处理系统都遵循这种方法。它允许大量重用从一个配方到另一个配方的低级配方阶段,以及易于理解的配方结构。

总体来说,MOM系统的供应商在遵循ISA-95标准方面没有那么详细。该标准描述了从0级的工厂设备到5级的企业治理的多层次层次结构。第3级是MOM层和功能,如生产执行、质量管理、工厂调度和数据跟踪,这些功能之间的接口都在标准中进行了描述。然而,今天的大多数MOM系统都是单片的,并且在单个解决方案中包含部分或所有的Level 3功能。在某种程度上,它们确实实现了3级和4级之间的标准接口,但这很难完全标准化,因为要与之通信的4级系统太多了。作为工业物联网(IIoT)技术和标准的出现,我们预计这种情况会随着单个功能的出现而迅速改变。

然而,ISA标准仍有未来。ISA和相关组织已经做了大量的工作,以一种容易理解的方式定义批处理和制造执行系统。这些标准使制造商能够有一个基线,以此为起点开始他们在这两个领域的旅程。标准的细节,特别是在不同级别之间的接口,帮助了许多实现工作。

很明显,至少在MOM中,标准中定义的严格层次结构和接口将逐渐被基于iiiot的平台和体系结构所取代。我们期望ISA的大部分功能分解保持相似,同时可能进一步细分为更小的功能块,但这还有一段路要走。

ISA-88批标准的成功还将继续——有人可能会说ISA-88是ISA-95的富叔叔而不是穷亲戚。批处理执行的物理、过程和过程模型所提供的丰富性将继续带来巨大的好处,即使控制策略随着工厂车间的连接越来越紧密而有所改变。

> >安德鲁•休斯andrew.hughes@lnsresearch.com的首席分析师LNS的研究,主要专注于研究和分析制造业运营管理(MOM)的实践。他在制造业IT、软件研究、销售和管理方面拥有30年的经验。

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