Norme ANSI/ISA88 : Organisation « avancée » du Contrôle de Processus Jean Vieille Consultant Comités ISA SP88 & SP95 jean.vieille@isa-france.org

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

Contrôle Avancé ? Domaines du contrôle de processus Contrôle avancé 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)

L’optimisation dans l’entreprise Hiérarchie décisionnelle CRM, SCM, APS… Piloter l’entreprise Ordonnancement Piloter la production Exécuter les Procédés Organisation fonctionnelle Exécuter les Fonctionnalités Sécurités, PID, « Ctrl avancé » Traiter les Asservissements Ergonomie Télécontrôle

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

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

Cas N°1 : Plusieurs produits avec les mêmes équipements Passe1 Fer=N°15 P=12x25mmm Passe1 H=70mm Fer=N°22 P=70*12mmm Passe 1 Papier=00 H=2mm Produit1: Montant Huisserie Dégauchissage Raboteuse 1 face Toupie Tenonneuse Ponceuse Passe2 H=70mm Passe2 Fer=N°8 P=5*8mmm Passe 2 Papier=00 Passe 3 Papier=00 Passe1 Fer=N°6 P=2x6mmm Passe1 H=24mm Passe 1 Papier=000 H=1mm Produit2: Parquet lames courtes Dégauchissage Raboteuse 1 face Toupie Ponceuse Passe2 H=80mm Passe2 Fer=N°12 P=2x6mmm

Cas N°2 : Ressources alternatives Produit1: Montant Huisserie DEG-1 RAB-1 TOUP-1 TEN-1 PONC-1 DEG-2 RAB-2 TOUP-2 TEN-2 PONC-2 DEG-3 RAB-3 TOUP-3 TEN-3 PONC-3 DEG-4 RAB-4 TOUP-4 TEN-4 PONC-4

Cas N°3: Fabrications simultanées Produit1: Montant Huisserie DEG-1 RAB-1 TOUP-1 TEN-1 PONC-1 DEG-2 RAB-2 TOUP-2 TEN-2 PONC-2 DEG-3 RAB-3 TOUP-3 TEN-3 PONC-3 Produit2: Parquet lames courtes DEG-4 RAB-4 TOUP-4 TEN-4 PONC-4

Cas N°4 : modification de l’équipement Produit: Montant d’Huisserie Passe1 Fer=N°15 P=12x25mmm Passe1 H=70mm Fer=N°22 P=70*12mmm Passe 1 Papier=00 H=2mm Procédé A: Rabotage simple Dégauchissage Raboteuse 1 face Toupie Tenonneuse Ponceuse Passe2 H=70mm Passe2 Fer=N°8 P=5*8mmm Passe 2 Papier=00 Passe 3 Papier=00 Fer=N°22 P=70*12mmm Passe 1 Papier=00 Procédé B: Rabotage 4 Faces Raboteuse 4 faces Tenonneuse Ponceuse FerS : Plat H = 70 mm FerI : Plat L = 70 mm FerD=N°15 P=12x25mmm FerG=N°8 P=5*8mmm Passe 2 Papier=00 Passe 3 Papier=00

Cas N°5 : Produits complexes… Bloc-Porte BLOC PORTE Montants Huisserie Porte Huisserie Assemblage Traverse Huisserie Assemblage Porte Montants Traverse Ferrures Section: 70x70mm Feuillure: 12*25 Parement: Brique50 Surface: Fini00 Procédé A Procédé B

…Et entreprise virtuelle Entreprise A BLOC PORTE Porte Entreprise B Huisserie Entreprise C Montants Traverse Entreprise D Entreprise E Assemblage Procédé A Entreprise F Procédé B Entreprise G

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

Contrôle de processus Idéal Capabilité Flexibilité Complexité Contrôle de processus idéal Exploitation manuelle ANSI/ISA-88 Contrôle de processus Classique

La réponse S88 Concept Modèles et Terminologie Langages 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

Modèles physiques et fonctionnels Modèle Procédé Modèle Procédural Modèle Physique Fonctionnalité Procédé Elements Procéduraux Equipements Process Procedure Process Cell Process Stage Unit Procedure Unit Process Operation Operation Process Action Phase Equipment Module Control Module

Modèle des activités Scheduling and Production Planning Process Management Production Information Recipe Unit Supervision Control

Conception Objet Commandes Etats Circuler Circulation Envoi en cours Arrêt Arrêté FO Déclenchement Déclenché Pump FC

Automates d’états MARCHE RESTART HOLDING IDLE COMPLETE STOPPED Done STOPPED STOPPING Stop ABORTED ABORTING Abort EXECUTING Hold Fail Restart HELD RESTARTING RUNNING MARCHE HOLDING RESTART Except.1 Except.2 Except.3 Except.4

Séparation Contrôle Processus / Contrôle Equipement Contrôle du Processus Recipe Procedural Elements Contrôle des Equipements Equipment Procedural Elements Recipe Procedure Procedure (Doit toujours exister) Unit Procedure Operation Phase Equipment Phase

Cycles de vie du système de production Programme Production SCHEDULE RECIPE EQUIPMENT PROCEDURAL ELEMENTS EQT ENTITIES Ingénierie Produit Ingénierie Ressources Production

Langage PFC – Procedural Function Chart Phase 1 EQT EQT SYS Unit Procedure + Unit Procedure + Phase 2 Phase 3 Operation 1 + SYS Operation 2 + TR1 TR1 Phase 4 Phase 5

Langage PPC – Process Procedure Chart Montre les Process Stages Process Stages : Montrent les Process Operations Process Operations : Montrent les Process Actions M7 Charge M7 Premix Premix Mix M7 M8 M8 2 M8 Sterilize M8 2 8 Charge Heat Heat M9 3 2 2 Heat M9 Separate M9

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

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

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 CM3 Tank V2 V1 V3

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

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

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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