Norme ANSI/ISA88 : Organisation « avancée » du Contrôle de Processus
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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
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
Passe 1Papier=000H=1mm
Raboteuse 1 face
Passe1H=24mm
Passe2H=80mm
Toupie
Passe1Fer=N°6P=2x6mmm
Passe2Fer=N°12P=2x6mmm
Produit1: MontantHuisserie
Produit2: Parquetlames courtes
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Cas N°2 : Ressources alternatives
DEG-1 TEN-1 PONC-1RAB-1 TOUP-1Produit1: MontantHuisserie
DEG-2 TEN-2 PONC-2RAB-2 TOUP-2
DEG-3 TEN-3 PONC-3RAB-3 TOUP-3
DEG-4 TEN-4 PONC-4RAB-4 TOUP-4
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Cas N°3: Fabrications simultanées
DEG-1 TEN-1 PONC-1RAB-1 TOUP-1Produit1: MontantHuisserie
DEG-2 TEN-2 PONC-2RAB-2 TOUP-2
DEG-3 TEN-3 PONC-3RAB-3 TOUP-3
DEG-4 TEN-4 PONC-4RAB-4 TOUP-4
Produit2: Parquetlames courtes
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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
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
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
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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
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…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
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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
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Contrôle de processus Idéal
Contrôle de processus idéal
Capabilité
Fle
xib
ilité
Complexité
Exploitation manuelle
Contrôle de processus Classique
ANSI/ISA-88
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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
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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
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Modèle des activités
Schedulingand Production
Planning
ProcessManagement
Production Information
Management
RecipeManagement
UnitSupervision
ProcessControl
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Conception Objet
FCPump
Circuler
Envoi
Arrêt
Déclenchement
Commandes
Circulation
Envoi en cours
Arrêté
Déclenché
Etats
FO
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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
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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
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Cycles de vie du système de production
Programme Production
SCHEDULE
EQT ENTITIES
Ingénierie Produit
Ingénierie Ressources Production
RECIPEEQUIPMENT
PROCEDURAL ELEMENTS
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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MERCI
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