ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

УПРАВЛЕНИЕ СЕРИЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Часть 1

Модели и терминология

(IEC 61512-1:1997, ЮТ)

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН ООО «НИИ экономики связи и информатики «Интерэкомс» (ООО «НИИ «Интерэкомс») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК100 «Стратегический и инновационный менеджмент»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 октября 2016 г. № 1334-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61512-1:1997 «Управление серийным производством. Часть 1. Модели и терминология» (IEC 61512-1:1997 «Batch control — Part 1: Models and terminology», IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОС ТР1.0—2012. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случав пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (ivmv.gost.ru)

©Стандартинформ. 2016

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

и

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

Структура технологического процесса серийного производства может быть организована в виде иерархии (см. рисунок 1). Пример технологического процесса производства партии изделий (процесс полимеризации поливинилхлорида из мономера винил хлорида) рассмотрен в следующем подразделе.

4.1.3.1    Стадии технологического процесса

Технологический процесс состоит изодной или нескольких стадий, организованных в качестве упорядоченного множества. Процесс может быть последовательным, параллельным или смешанным. Все стадии технологического процесса являются независимыми. Результатом технологического процесса обычно является плановая последовательность химических (физических) изменений материала в процессе его обработки. К типовым стадиям поливинилхлоридного технологического процесса:

-    полимеризация: полимеризация мономера винилхлорида в поливинилхлорид;

-    рекуперация: рекуперация остаточного мономера винилхлорида;

-    сушка: сушка поливинилхлорида.

4.1.3.2    Производственные операции

Каждая стадия технологического процесса состоит из указанного набора производственных операций (одной или нескольких). Операция технологического процесса является основным производственным действием. Операция технологического процесса обычно приводит к химическим (физическим) изменениям материала в процессе его обработки. К типовым операциям технологического процесса полимеризации мономера винилхлорида в поливинилхлорид относятся:

-    подготовка реактора: опорожнение реактора для удаления кислорода:

-    зарядка: добавление деминерализованной воды и поверхностно-активных веществ;

-    выполнение химической реакции: добавление мономера винилхлорида и катализатора, нагрев до температуры 55 °С — 60 ®С. выдерживание при данной температуре до начала снижения давления в реакторе.

Рпхяии		s; ■Bl ft
_4	СОЛ ай к_
Решая ■too*
	aonaftttofan iMmdMKf
РГОСАМ цресрЬоо
	comlito of ял
а

Process — технологический процесс; consists of ordered set of — состоит из упорядоченного множества. Process stage — стадия технологического процесса; Process operabon — операция технологического процесса. Process action — производственное действие

Примечание — Приложение А определяет формат пояснения и общие связи, используемые при построении диаграмм настоящего стандарта.

Рисунок 1 — Модель технологического процесса (диаграмма взаимосвязи сущностей)

7

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

Четыре нижних уровня данной модели характеризуют особые типы оборудования. Тип оборудования. представленный на рисунке 2. это совокупность физической обработки и управляющего оборудования. сгруппированных с особой целью. Нижние уровни модели относятся к технически специализированным и ограниченным группировкам оборудования. Четыре нижних уровня оборудования (производственный цех, технологическая установка, блок оборудования, блок управления) определены технологическими процессами (см. разделы 5.2.3 и 6.1.3). В ходе этих технологических процессов, оборудование нижнего уровня группируется вместе и образует новую группу оборудования высшего уровня. Это позволяет упростить работу оборудования, оно рассматривается как единый большой блок. Если такой блок создан, то его уже нельзя разделить без серьезного технологического вмешательства на данном уровне.

4.2.1    Уровень предприятия

Предприятие — это совокупность одного или нескольких мест производства. Оно может включать места производства, области производства, производственные цеха, производственные установки, блоки оборудования и блоки управления.

Предприятие несет ответственность за то. какие продукты будут изготовлены, в каком месте они будут изготовлены и как они будут изготовлены.

Факторов, отличных от управления серийным производством и оказывающих влияние на границы предприятия, слишком много. Поэтому критерии конфигурации границ предприятия в настоящем стандарте не рассматриваются.

4.2.2    Уровонь места производства

Место производства — это физическая, географическая или логическая группировка, определенная в рамках предприятия. Оно может включать области производства, производственные цеха, производственные установки, блоки оборудования и блоки управления.

Границы места производства обычно определяются организационными или коммерческими критериями в отличие от технических критериев. Факторов, отличных от управления серийным производством и оказывающих влияние на эти границы, слишком много. Поэтому критерии конфигурации границы места производства в настоящем стандарте не рассматриваются.

4.2.3    Уровонь области производства

Область производства — это физическая, географическая или логическая группировка, определенная местом производства. Она может включать производственные цеха, производственные установки. блоки оборудования и блоки управления.

Границы области производства обычно определяются организационными или коммерческими критериями в отличие от технических критериев. Факторов, отличных от управления серийным производством и оказывающих влияние на эти границы, слишком много. Поэтому критерии конфигурации границы области производства в настоящем стандарте не рассматриваются.

4.2.4    Уровень производственного цеха

Производственный цех включает все производственные установки, блоки оборудования и блоки управления, необходимые для изготовления одной или нескольких партий изделий.

Мероприятия по управлению производственным процессом обеспечивают соответствие установленным требованиям к управлению производством путем использования различных методов и технологий. Если для соответствия требованиям необходимы мероприятия физического управления, то необходимо принимать во внимание условия технологического процесса и административные ограничения.

Производственный цех часто представляет собой последовательно расположенное оборудование. Данное оборудование включает технологические установки и другое оборудование, предназначенное для изготовления специальной партии изделий. Для изготовления данной партии может потребоваться далеко не все имеющееся последовательно расположенное оборудование цеха. Более того, на одном оборудовании (расположенном последовательно) может одновременно выпускаться несколько различных партий и несколько различных продуктов. Порядок расположения (фактически используемого или планируемого к вводу в действие для изготовления партии) оборудования называется маршрутом. Производственный цех может содержать более чем одну цепочку оборудования, но ни одна из этих цепочек не может быть расположена вне границ производственного цеха.

Производственный цех — это логическая группировка оборудования, включающая оборудование, необходимое для производства одной или нескольких партий изделий. Цех определяет диапазон логического управления для одной цепочки производственного оборудования внутри области производства. Существование производственного цеха обеспечивает разработку календарного плана для производ-

9

ственмой базы, создает условия выработки цеховой производственной стратегии процесса управления. Наличие стратегий цехового управления особенно важно при возникновении аварийной ситуации.

4.2.5    Уровень производственной установки

Производственная установка включает блок оборудования и блок управления. Блоки, входящие в производственную установку, могут быть частью производственной установки или могут быть включены в нее временно для выполнения особого производственного задания.

В производственной установке может выполняться одно или несколько главных производственных действий (вступление в химическую реакцию, кристаллизация, растворение и т. п.). Производственная установка обеспечивает обьединение требуемых физических процессов и необходимого управляющего оборудования для выполнения указанных действий как независимая группировка оборудования. Акцент обычно делается на главный блок перерабатывающего оборудования (смеситель, реактор и т. п.). Фактически установка содержит (задействует) все логически связанное оборудование, обеспечивающее выполнение главного производственного задания по назначению. Производственные установки функционируют независимо друг от друга.

Производственная установка часто содержит (задействует) всю партию материала в некоторой точке производственной цепи изготовления партии. Однако в других обстоятельствах, она может содержать (задействовать) только часть партии материала. В настоящем стандарте предполагается, что производственная установка не задействует более одной партии одновременно.

4.2.6    Уровень блока оборудования

Физичесхи блок оборудования может включать блок управления и подчиненные блоки оборудования (низшего уровня). Блок оборудования может быть частью производственной установки, а также отдельно стоящей группировкой оборудования производственного цеха. Если это отдельно стоящая группировка оборудования, то данный блок может быть как ресурсом эксклюзивного (монопольного) использования, так и ресурсом совместного использования.

Блок оборудования может выполнять конечное число специальных производственных действий нижнего уровня (дозирование, взвешивание и т. д.). Он комбинирует необходимые операции физической обработки и возможности управляющего оборудования для выполнения указанного действия. Акцент делается на блок перерабатывающего оборудования (например, фильтр). Функционально, область применения блока оборудования ограничена конкретными производственными заданиями по назначению.

4.2.7    Уровень блока управления

Блок управления обычно включает датчики, управляющие устройства, другие блоки управления, ассоциированное обрабатывающее оборудование, которое (с точки зрения управления) задействуется как единичная сущность. Блок управления может также содержать другие блоки управления. Например, блок управления водосборником может быть определен как комбинация нескольких двухрежимных автоматических блоков управления стопорными клапанами.

Примеры блоков управления:

-    регулирующее устройство, состоящее из трансмиттера, контроллера и управляющего клапана, приводимого в действие из заданной точки (позиции) устройства;

-    позиционное устройство, состоящее из двухрежимного автоматического стопорного клапана с позиционными клапанами обратной связи, приводимыми в действие из заданной точки устройства;

-    водосборник (коллектор), содержащий несколько двухрежимных автоматических стопорных клапанов и настраивающий данные клапаны на прямоток к одному или нескольким пунктам назначения (заданной точке, определяемой блоком управления водосборником).

4.3 Классификация производственных цехов

В следующих подразделах приведена классификация производственных цехов:

1)    по числу различных продуктов, изготовленных в данных цехах;

2)    по физической структуре технологического оборудования.

4.3.1 Классификация по числу различных продуктов

Производственные цеха классифицируют:

1)    как цеха одного продукта;

2)    как многономенклатурные цеха в зависимости от числа продуктов, планируемых для производства в данном производственном цехе.

Цеха одного продукта выпускают партии изделий, содержащие единичную номенклатуру продукции. Возможны изменения лишь технологических процедур и параметров. Например, изменения вносят-

ю

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

ся, чтобы компенсировать отличия в оборудовании, замену сырьевого (первичного) материала, изменения окружающей среды и технологический процесс.

Многономенклатурный производственный цех выпускает различные продукты, задействуя при этом различные методы производства или процессы управления. Существуют две разновидности:

-    все продукты изготавливаются на основе одной технологии, используя различные значения технологических формул (замены материалов, изменения параметров технологического процесса);

-    продукты изготавливаются по разным технологиям.

4.3.2 Классификация по физической структуре

В настоящем разделе рассматривается следующие базовые типы физических структур: одномаршрутная структура, многомаршрутная структура и сетевая структура.

Одномаршрутная структура — это группа технологических установок, через которые последовательно проходит партия изделий (см. рисунок 3). Одномаршрутная структура может быть единичной технологической установкой (например, реактором). Она может представлять собой несколько технологических установок расположенных в заданной последовательности. На вход обычно поступает несколько материалов. На выходе также может быть несколько обработанных материалов. В процессе производства может находиться несколько реализуемых партий изделий одновременно.

Input material storage — хранение входных материалов. Unit 1 — технологическая установка № 1. Unit 2 — технологическая установка № 2; Finished matenal storage — хранение конечной продукции (материалов) Рисунок 3 — Одномаршрутная структура

Многомаршрутная структура показана на рисунке 4. Она включает несколько параллельных одномаршрутных структур без обмена продуктами между ними. Различные технологические установки могут

Input material storage — хранение входных материалов. Unit 1 — технологическая установка № 1. Unit 2 — технологическая установка № 2. Unit 3 — технологическая установка Nh 3; Unit 4 — технологическая установка № 4. Unit 5 — технологическая установка № 5; Unit 6 — технологическая установка № 6. Finished material storage — хранение конечной продукции (материалов)

Рисунок 4 — Многомаршрутная структура

11

использовать общие источники сырьевых (первичных) материалов и общие склады продуктов. Несколько партий могут находиться в процессе производства одновременно. Технологические установки, работающие в мульти-маршрутной структуре, могут быть физически подобными. Вместе с тем, маршруты и технологические установки мультимаршрутной структуры могут радикально отличаться по конструкции.

Сетевая структура показана на рисунке 5. Ее маршруты могут быть либо фиксированными, либо переменными. Если маршрут фиксирован, то используются одни и те же технологические установки в той же последовательности. Если маршрут переменный, то последовательность может быть определена как в начале процесса производства партии изделий, так и в ходе ее изготовления. Маршрут может быть гибким. Например, процесс изготовления партии может начаться на любой технологической установке и продолжаться по любому маршруту производственного цеха. Сами технологические установки могут перемещаться внутри производственного цеха. В данном случае, уточнение структуры технологического процесса может оказаться важной частью технологической процедуры. Отметим, что одновременно в производстве могут находиться несколько партий изделий. Различные технологические установки могут совместно использовать общие источники сырьевых (первичных) материалов и общие склады готовой продукции.

Input material storage — хранение входных материалов: Unit 1 — технологическая установка Kb 1; Unit 2 — технологическая установка №г 2; Unit 3 — технологическая установка № 3; Unit 4 — технологическая установка № 4; Finished material storage — хранение конечной продукции (материалов)

Рисунок 5 — Сетевая структура

5 Понятия, используемые при управлении серийным производством

В данном разделе рассматриваются понятия, используемые при управлении серийным производством. Они характеризуют технологию и организацию процесса производства партии изделий (см. также предшествующие разделы), определяют эффективные способы управления предприятиями серийного производства. Также рассматривается структура управления серийным производством, предлагается три типа управления процессом производства партии изделий. Применение данных типов управления к

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

оборудованию обеспечивает требуемую функциональность технологического процесса и управляемость сущностей оборудования.

В настоящем разделе рассматривается понятие рецептуры, включая четыре типа рецептур, описанных в настоящем стандарте, и содержание этих рецептур (в терминах информационных категорий, используемых при описании рецептур). Устанавливается взаимосвязь между рецептурной процедурой и процедурой управления, ассоциированной со специальными сущностями оборудования (система управления оборудованием). Также рассматривается понятие сжимаемости рецептурной процедуры и процесса управления оборудованием. Для четырех типов рецептур предлагаются критерии перемещаемости (транспортабельности) рецептуры.

В данном разделе также рассматриваются другие понятия управления серийным производством: план производства, календарный план, справочная и ссылочная информация, производственная информация, выделение ресурсов, порядок разрешения споров, технологический режим, технологическое состояние, управление в исключительных ситуациях.

Модели и терминология, определенные в данном разделе, способствуют пониманию процесса управления серийным производством. Они составляют необходимую базу для определения сущности функций управления (необходимых для формулировки требований к управлению серийным производством); см. раздел 6.

5.1    Структура управления серийным производством

В разделе 4 предложена физическая модель, определяющая термины иерархии оборудования, задействованного при изготовлении партии изделий. Нижеследующие подразделы дают описания трех типов управления (базовое управление, процедурное управление, управление координацией), используемого при изготовлении партии.

5.1.1    Базовое управление

Базовое управление (основной режим управления) включает управление, обеспечивающее задание и поддержание заданного состояния оборудования и технологического процесса. Базовое управление:

-    включает автоматическое управление, установление взаимосвязей (замыкание элементов управления), мониторинг, управление в исключительных ситуациях, повторно-дискретное или последовательное управление:

-    может отвечать условиям технологического процесса, оказывать влияние на выходные управляющие сигналы, запускать корректирующие действия;

-    может активироваться, деактивироваться или модифицироваться по команде оператора (в результате процедурного управления, управления координацией).

Базовое управление в процессе производства партии изделий, в принципе, не отличается от управления непрерывным процессом. Однако при производстве партии изделий могут предъявляться более высокие требования к возможности системы базового управления воспринимать команды и изменять свое поведение в результате выполнения этих команд.

5.1.2    Процедурное управление

Процедурное управление обеспечивает работу оборудования в соответствии с указанной последовательностью выполнения задания и установленными технологическими требованиями.

Процедурное управление характеризует технологический процесс производства партии изделий. Это вид управления, обеспечивающий возможность оборудованию реализовать процесс производства партии изделий.

Процедурное управление включает процедурные элементы, сгруппированные в виде иерархии для выполнения производственного задания в соответствии с моделью технологического процесса (процессной моделью). Иерархия идентифицированных и поименованных процедурных элементов приведена на рисунке 6. Она включает производственные процедуры, процедуры технологических установок, операции и фазы.

5.1.2.1    Производственные процедуры

Процедура располагается на высшем уровне иерархии. Она определяет стратегию выполнения основного производственного действия (организации производства партии изделий). Процедура определяется в терминах упорядоченного набора процедур технологической установки. Например, процедура «изготовления полихлорвинила».

5.1.2.2    Процедура технологической установки

Процедура технологической установки состоит из упорядоченного набора операций, соответствующих заданным технологическим последовательностям внутри технологической установки. Только

13

одна операция считается активной в технологической установке в любой момент времени. Операция полностью выполняется в одной технологической установке. Если одна процедура разбита на части, и каждая часть выполняется на своей технологической установке, то указанные части могут выполняться параллельно, каждая на своей технологической установке. Примеры разбиваемых на части технологических процедур:

-    полимеризация мономера хлорвинила;

• рекуперация остаточного мономера хлорвинила;

-    сушка полихлорвинила.

Procedure
	oormfcfcafen ordered eet at к
UnK procedure
	cone** of vi ordered eet of L_
Operation
_A	com** of an ordered eet of к_
PtKM

Procedure — технологическая процедура; consists of an ordered set of — состоит из упорядоченного набора; Unit procedure — процедура технологической установки; Operation — операция; Phase — фаза

Рисунок 6 — Модель процедурного управления

5.1.2.3    Операция

Операция является упорядоченным набором фаз. Она определяет основную технологическую последовательность обработки материала и перевода материала из одного состояния в другое (сопровождающееся его химическим и физическим изменением). Часто необходимо определить границы операции в тех точках процедуры, где штатная обработка может быть безопасно приостановлена.

Примеры операций;

-    подготовка: откачка реактора до вакуума, покрытие стенок установки защитой от (биологического) обрастания;

-    зарядка: добавление деминерализованной воды и поверхностно-активных веществ;

-    выполнение химической реакции: добавление мономера хлорвинила и катализатора, нагрев и ожидание падения давления в реакторе.

5.1.2.4    Фаза

Фаза является элементом нижнего уровня процедурного управления, обеспечивающим выполнение технологического (процессно-ориентированного) задания. Фаза подразделяется на более мелкие

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

элементы. В соответствии с МЭК 60848 шаги и трансформации состояния составляют один из методов подразделения фаз.

Фаза может генерировать одну или несколько команд, выполнять одну или несколько операций, таких как:

-    включение и отключение регулирующего и позиционного типов базового управления, спецификация контрольных точек, начальных значений выходных параметров;

-    задание, сброс, изменение параметров предупреждающих сигналов и других ограничений;

-    задание и изменение параметров контроллера, режимов работы контроллера и типов его алгоритмов;

-    считывание значений технологических переменных (плотность газа, температура газа, объемный расход с расходомера, расчет массового расхода по показаниям расходомера);

-    проверка авторизации оператора.

Выполнение фазы обеспечивает;

-    выдачу команд базового управления,

-    выдачу команд для других технологических фаз (либо в том же. либо в другом блоке оборудования). и/или

-    сбор данных.

Фаза обеспечивает выполнение технологической операции, тогда как исходная логика или набор шагов, формирующих фазу, определяются конкретным оборудованием. Примеры фаз:

-    добавление мономера хлорвинила;

-    добавление катализатора;

-    нагрев.

5.1.3 Управление координацией

Управление координацией направляет, инициирует и/или модифицирует процесс реализации процедуры управления и использования целостной совокупности взаимосвязанных сущностей оборудования. Управление координацией зависит от текущего времени, как и процедурное управление. При этом данное управление не структурировано в контексте выполнения специального технологического задания.

Примерами процесса управления координацией являются алгоритмы:

-    контроля наличия и мощности оборудования;

• назначения оборудования для изготовления партии;

-    разрешения запросов на выделение ресурсов;

-    координации общих ресурсов оборудования;

-    выбора процедурных элементов для активизации:

-    контроля режима распространения.

Функции управления, необходимые для практической реализации алгоритмов управления координацией. рассмотрены в 6.1.

5.2 Совокупность взаимосвязанных сущностей оборудования

В следующих подразделах рассматриваются совокупности взаимосвязанных сущностей оборудования, представляющие собой комбинацию системы управления оборудованием и физического оборудования. Четыре вида таких комбинаций дают четыре сущности оборудования: производственный цех. технологическая установка, блок оборудования и блок управления. Настоящий раздел также содержит руководства по структуризации указанных сущностей оборудования.

Если используются термины производственный цех. технологическая установка, блок оборудования и блок управления, то они. как правило, относятся и к оборудованию, и к ассоциированной системе управления данным оборудованием. Вне зависимости от того, производится ли управление оборудованием сущности оборудования вручную или с помощью автоматических устройств, серийное производство возможно только с помощью системы управления оборудованием.

Рассмотрение системы управления оборудованием, как части сущности оборудования, не является обоснованием физической реализации процесса управления оборудованием. Оно устанавливает соответствующую логическую базу для понимания. Вместе с тем. весьма существенно, что управление оборудованием идентифицируется для конкретной сущности оборудования.

Указанное взаимодействие системы управления оборудованием и физического оборудования содержательно описано без каких-либо ссылок на язык или особенности практической реализации. Структура (Фреймворк) определяется внутренним содержанием рассматриваемой системы управления оборудованием и используемым физическим оборудованием.

15

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

5.2.1 Взаимосвязь «модель процедурного управления»—«физическая модель» — «модель технологического процесса»

Общая взаимосвязь между моделью процедурного управления, физической моделью и моделью технологического процесса приведена на рисунке 7. Соответствующее отображение взаимосвязи про-

Модель    Модель

процедур! юго    Физическая модель    технологического

управления    {нижняя    часть)    процесса

Procedural control model— модель процедурного управления: Physical model (lower portion)— физическая модель (нижняя часть); Process model — модель технологического процесса; Procedural elements — процедурные элементы; Equipment — оборудование; Resulting process functionality — результирующая функциональность технологического процесса. Procedure(s) — процедуры; combined with — объединяется с. Process cell(s) — производственные цеха; Process — технологический процесс: provides process functionality to carry out a — обеспечивает функциональность технологического процесса путем; Unit procedure(s) — процедуры технологических установок: Unit(s) — технологические установки; Process stage — стадия технологического процесса. Operatlon(s) — операции. Process operation — операция технологического процесса. Phase(s) — фазы; Process action — действия технологического процесса: Equipment module(s)—блоки оборудования; see figure 1 — см. рисунок 1; see figure 2 — см. рисунок 2. see figure 6 — см. рисунок 6

Рисунок 7 — Отображение взаимосвязи «процедурное управление» — «оборудование», обеспечивающей функциональность технологического процесса

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................1

3    Термины и определения.............................. 2

4    Процессы серийного производства и используемое оборудование......................6

4.1    Процессы, партии изделий, технологические процессы серийного производства..........6

4.2    Физическая модель.................................................8

4.3    Классификация производственных цехов..................................10

5    Понятия, используемые при управлении серийным производством....................12

5.1    Структура управления серийным производством.............................13

5.2    Совокупность взаимосвязанных сущностей оборудования.......................15

5.3    Рецептуры.....................................................20

5.4    План производства и календарный план...................................33

5.5    Производственная информация .......................................34

5.6    Выделение ресурсов и порядок разрешения споров...........................35

5.7    Режимы и состояния...............................................36

5.8    Управление в исключительных ситуациях..................................41

6    Действия и функции процесса управления серийным производством...................42

6.1    Управляющие действия.............................................42

6.2    Управление рецептурой.............................................46

6.3    Разработка производственного и календарного планов..........................49

6.4    Управление производственной информацией...............................49

6.5    Управление производственным процессом.................................53

6.6    Контроль за работой технологической установки.............................57

6.7    Контроль производственного процесса...................................60

6.8    Защита персонала и окружающей среды..................................61

Приложение А (обязательное) Принципы построения модели.........................63

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам.........................................68

Библиография........................................................69

ill

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

цедурмого управления с конкретным оборудованием обеспечивает требуемую функциональность технологического процесса, описываемую моделью технологического процесса.

Понятие возможностей оборудования, использование этих возможностей для выполнения производственного задания является основной целью настоящего стандарта. Надлежащее использование возможностей процедурного управления сущностями оборудования является основным средством достижения поставленной цели. Процедурное управление может быть в целом определено как часть системы управления оборудованием или оно также может быть основано на использовании процедурной информации, поступающей к сущности оборудования от рецептуры.

5.2.2 Управление оборудованием в сущностях оборудования

Управляемость, обеспечиваемая в различных сущностях оборудования, является важнейшей характеристикой, формирующей базу классификации сущностей оборудования. В следующих разделах рассматриваются системы управления конкретных сущностей оборудования.

5.2.2.1    Производственный цех

Производственный цех координирует все действия технологического процесса для одной или нескольких партий изделий. Цех получает рецептуры, содержащие процедуры, параметры, другую информацию, а также календарный план, определяющий производственные требования к каждой партии изделий. Может также потребоваться подготовка и проведение мониторинга оборудования (ресурсов). не задействованных в данный момент в процессе производства партии изделий. Рассматриваемые типовые вопросы: какие технологические установки имеются в наличии, какие технологические установки и трубопроводные системы подвергаются безразборной очистке (БРО), какова номенклатура существующих производственных запасов сырьевых материалов.

Сложность управления производственным цехом зависит от оборудования, имеющегося в производственном цехе, от взаимосвязанности данного оборудования, от степени свободы прохождения партии изделий через данное оборудование, от порядка разрешения споров (арбитраж) при использовании данного оборудования, что важно для повышения эффективности его использования.

Распределение систем управления оборудованием в производственном цехе зависит от состава и расположения физического оборудования. Например, если производственный цех разделен на технологические линии, то управление оборудованием в данном производственном цехе распределяется между этими технологическими линиями.

Блоки оборудования и блоки управления могут существовать как отдельные сущности в рамках прямого управления производственным цехом.

5.2.2.1.1    Базовое управление в производственном цехе

Производственный цех может включать базовое управление сразу несколькими технологическими установками. Например, блокирующее устройство, запирающее одну технологическую установку, может распространить свое действие на технологические установки, расположенные выше по технологической линии и питающие блокируемую технологическую установку.

5.2.2.1.2    Процедурное управление в производственном цехе

Выполнение общих процедур и инициирование конкретных процедур технологической установки — это ответственность (компетенция) производственного цеха. Их выполнение может быть, а может и не быть составной частью управления координацией, обусловленной технологическим движением партии изделий по технологической линии в соответствии с разделом 5.2.2.1.3.

5.2.2.1.3    Управление координацией в производственном цехе

Управление координацией в производственном цехе имеет более высокий приоритет, чем управление координацией сущностей оборудования нижнего уровня. Основными причинами этого являются:

-    производственный цех может иметь несколько технологических установок и заниматься изготовлением нескольких партий изделий одновременно. Это требует координации одновременного выполнения нескольких процедур;

-    управление технологическим движением партии изделий связано с выбором одного из нескольких альтернативных маршрутов. Данный выбор может определяться связями между технологическими установками. Чаще маршрутизация определяется условиями производственного цеха:

-    порядок разрешения споров (арбитраж) чаще формируется на цеховом уровне, что позволяет оптимизировать расходование ресурсов (ресурсов совместного использования, отложенных ресурсов для последующего использования).

Примеры управления координацией в производственном цехе включают следующие алгоритмы:

-    инициализации и технологического движения партии в процессе обработки в производственном

цехе;

Введение

Модели и терминология, определенные в настоящем стандарте:

-    составляют наилучшую практику разработки и организации серийного производства;

-    обеспочивают совершенствование рецептуры управления предприятиями серийного производства;

-    позволяют использовать настоящий стандарт вне зависимости от степени автоматизации предприятия.

Настоящий стандарт устанавливает терминологию и устоявшийся набор понятий и моделей для предприятий серийного производства и обеспечивает управление серийным производством и совершенствование связей между всеми задействованными сторонами:

-    уменьшает время достижения уровня полного объема производства новой продукции;

-    обеспечивает поставщиков необходимыми инструментами для практической реализации процедуры управления серийным производством;

-    позволяет пользователям правильно идентифицировать свои потребности;

-    делает разработку рецептуры достаточно простой, чтобы обойтись без помощи специалиста по системам управления,

-    уменьшает затраты на автоматизацию технологического процесса серийного производства;

-    уменьшает затраты на поддержание технологий, обеспечивающих жизненный цикл производства.

Настоящий стандарт не содержит:

-    рекомендации по выбору способа практической реализации (применения) установленной процедуры управления серийным производством:

-    рекомендации по выбору технологического процесса серийного производства;

-    требования, ограничивающие процессы разработки систем управления серийным производством.

Предполагается, что модели, представленные в настоящем стандарте, являются достаточно полными. Важно, что их можно как упрощать, так и расширять (см. ниже). Если речь идет о физической модели, то уровни технологической установки и уровни блока управления не могут быть опущены. Технологическая рецептура и рецептура управления не могут быть опущены в модели, характеризующей типы рецептур. Конкретные правила упрощения и расширения моделей в настоящем стандарте не рассматриваются.

Под упрощением модели понимается процесс, когда некоторые элементы моделей могут быть опущены (при сохранении непротиворечивости модели в целом). При этом учитываются функции опущенных элементов. Под расширением модели понимается процесс, когда некоторые элементы могут быть добавлены к модели. Если элементы вставляются между связанными элементами, то следует сохранять целостность исходных взаимосвязей.

IV

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УПРАВЛЕНИЕ СЕРИЙНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ

Часть 1

Модели и терминология

Batch control. Part 1. Models and terminology

Дата введения — 2017—06—01

1 Область применения

Настоящий стандарт содержит положения, относящиеся к управлению серийным производством, и определяет:

• эталонные модели процесса управления серийным производством, используемые в обрабатывающей промышленности:

- терминологию, предназначенную для установления взаимосвязей между моделями и существующими терминами.

Настоящий стандарт не распространяется на все приложения управления серийным производством.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты.

IEC 60848:2013. GRAFCET specification language for sequential function charts {Язык спецификаций GRAFCET для последовательных функциональных схем).

Примечание — Структуры, определенные в МЭК 60848. могут быть полезными при определении процедурного управления и при определении фазы.

IEC 60050-351:2013. International Electrotechnical Vocabulary — Part 351: Control technology {Международный электротехнический словарь. Часть 351. Технология управления)

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты*, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт. на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссыпка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Издание официальное

3 Термины и определения

В настоящем стандарте используются следующие термины с соответствующими определениями.

3.1    выделение ресурсов (allocation): Форма управления координацией работ, при которой осуществляется выделение ресурсов для конкретной производственной партии или технологической установки.

Примечание — Выделение ресурсов может относиться как к ресурсу в целом, таки него частям.

3.2    арбитраж (arbitration): Форма управления координацией работ, определяющая, как следует осуществлять выделение ресурсов, в случае, когда запросов на его выделение больше, чем может быть обработано за определенный промежуток времени.

3.3    область производства (area): Составная часть производственного объекта, на которой организован процесс серийного производства, и идентифицируемая физической, географической или логической сегментацией внутри данного объекта.

Примечание — Область производства может содержать производственные цеха, технологические установки, блоки оборудования и блоки управления.

3.4    базовое управление; основной режим управления (basic control): Процесс управления, обеспечивающий задание и поддержание конкретного состояния оборудования и условий технологического процесса.

Примечание — Базовое управление может включать в себя автоматическое управление, взаимосвязанное управление {замыкание элементов управления), мониторинг, управление в исключительных ситуациях, а также отдельно взятые или последовательные управляющие действия.

3.5    партия изделий; сорийноо производство (batch):

1)    Определенное количество сырья, промежуточной или готовой продукции, характер и качество которых предполагаются однородными и которые изготовлены в рамках определенного производственного цикла.

2)    Сущность, представляющая собой производство материала в любой точке технологического процесса.

Примечание — Понятие «партия изделий* включает в себя как материал/сырье. полученные в рамках производственного процесса, так и сущность, представляющую собой производство указанного материала. Понятие «партия* является сокращенной формой словосочетания «производство партии изделий».

3.6    управление производством партии изделий; управление сорийным производством

(batch control): Управляющие операции и функции управления, осуществляющие обработку конечного количества входных материалов (при обеспечение соответствующими инструментальными средствами) путем использования указанного набора производственных действий в течение конечного периода времени, используя одну или несколько единиц оборудования.

3.7    процесс производства партии издолий; процесс серийного производства (batch process): Технологический процесс изготовления конечного количества материала, состоящий из обработки некоторого количества входных материалов и использования соответствующего набора производственных действий в течение конечного периода времени, а также одной или нескольких единиц оборудования.

3.8    календарный план производства партии издолий; календарный план серийного производства (batch schedule): Порядок производства партий изделий в конкретном производственном цехе.

Примечание — Календарный план обычно содержит следующую информацию:

t) что производить.

2)    в каком количестве:

3)    когда и в каком порядке выпускается продукция:

4)    необходимое оборудование.

3.9    общий ресурс (common resource): Ресурс, используемый для обработки болев, чем одного запроса.

Примечание — Общие ресурсы идентифицируются как эксклюзивные ресурсы и ресурсы совместного использования (см. определения 3.22 и 3.54).

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

3.10    блок управления; модуль управления (control module): Нижний уровень группировки оборудования в рамках физической модели, предназначенный для основного режима управления.

Примечание — Данныйтерминотноситсяикфизическомуоборудованию.иксущностиоборудования.

3.11    рецептура управления (control recipe): Тип рецептуры, которая в процессе выполнения определяет изготовление единичной партии конкретного продукта.

3.12    управление координацией; управление взаимодействием (coordination control): Тип управления, способствующий выбору направления, инициированию и/или модификации процедурного управления, а также порядок использования сущности оборудования.

3.13    предприятие (enterprise): Организация, координирующая работу одного или нескольких мест производства.

3.14    управление работой оборудования (equipment control): Особая функциональность оборудования, которая устанавливает фактическую управляемость сущности оборудования, включая процедурное управление, базовое управление и управление координацией, и которое не является частью рассматриваемой рецептуры управления.

3.15    сущность (целостный объект) оборудования; ресурсная целостность оборудования; целостная совокупность взаимосвязанных объектов оборудования (equipment entity): Совокупность физической обработки, управляющего оборудования, средств управления работой оборудования. сгруппированных вместе для выполнения отдельных функций управления или целостного набора функций управления.

Примечание — Под ресурсной целостностью понимается качественная и количественная достаточность ресурсных компонентов предприятия, их пропорциональность и согласованность.

3.16    блок оборудования (equipment module): Функциональная группа оборудования, выполняющая конечное число особых производственных действий нижнего уровня.

Примечания

1    Блок оборудования обычно располагается рядом с технологической установкой (мерный бак. технологический нагреватель, скруббер и т. д ). Данный термин относится каккфизическому оборудованию, таки к сущности оборудования.

2    Примеры производственных действий нижнего уровня: дозирование, взвешивание.

3.17    работа оборудования (equipment operation): Работа, включающая в себя управление оборудованием.

3.18    фаза работы оборудования (equipment phase): Фаза, включающая в себя управление оборудованием.

3.19    процедура оборудования (equipment procedure): Процедура, включающая в себя управление оборудованием.

3.20    процедура блока оборудования (equipment unit procedure): Процедура технологической установки, включающая в себя управление оборудованием.

3.21    управление в исключительных ситуациях (exception handling): Функции, относящиеся к работе установки (технологического процесса) в условиях непредвиденных обстоятельств и других событий, выходящих за рамки штатного (желаемого) функционирования системы управления серийным производством.

3.22    эксклюзивный ресурс (exclusive-use resource): Общий ресурс, используемый только одним пользователем в любой момент времени.

3.23    формула (formula): Категория данных рецептуры, включающая информацию о входах, параметрах и выходах технологического процесса.

3.24    общая рецептура (general recipe): Тип рецептуры, содержащей независимые от места производства технологические требования к оборудованию.

3.25    заголовок (header): Информация о цели, источнике и версии рассматриваемой рецептуры (например, идентификатор рецептуры, идентификатор продукта, наименование изготовителя, дата выпуска).

3.26    идентификатор (ID): Уникальный идентификатор партии, серии, оператора, технического специалиста, сырьевого материала.

3.27    линия, последовательно расположенное оборудование (line, train): См. 3.59.

3.28    серия; партия (lot): Уникальное количество материала, имеющее отличительный признак.

Примечание — Примеры отличительных признаков.

1) источник получения материала;

3

2)    технологическая рецептура производства материала;

3)    конкретное физическое свойство.

3.29    технологическая рецептура (master recipe); Рецептура, учитывающая возможности оборудования и специальную информацию о работе производственного цеха.

Примечание — Технологическая рецептура это объект, являющийся описанием процесса для конкретного промышленного предприятия с непрерывным циклом производства, который не связан сопределенным технологическим заказом. Технологическая рецептура применяется при производстве продукции ипи предоставлении услуг.

3.30    режим (mode); Способ выполнения последовательных функций процедурного элемента, возможность задействования состояний сущностей оборудования вручную или другими средствами.

3.31    операция (operation): Процедурный элемент, определяющий независимое производственное действие, состоящее из алгоритма, необходимого для инициирования фазы, организации фазы и процесса управления фазами.

3.32    маршрут, поток (path, stream): Имеющийся (проектируемый) порядок расположения оборудования в производственном цехе, необходимый для производства партии изделий.

3.33    защита персонала и окружающей сроды (personnel and environmental protection): Управляющее действие, которое:

-    предотвращает наступление события, изменяющего технологический процесс так. что это угрожает безопасности персонала и/или наносит вред окружающей среде;

-    требует принятия дополнительных мер (таких как запуск резервного оборудования) для устранения нештатных условий перехода к нежелательному состоянию, угрожающему безопасности персонала и/или наносящему вред окружающей среде.

3.34    фаза (phase): Нижний уровень процедурного элемента процедурной модели процесса управления.

3.35    процедурное управление (procedural control): Управление, связанное с выполнением действий в отношении оборудования в указанной последовательности для выполнения некоторого производственного задания.

3.36    процедурный элемент (procedural element): Функциональный блок процедурного управления. определенный процедурной моделью управления.

3.37    процедура (procedure): Стратегия организации технологического процесса.

Примечание — В общем случае вышесказанное относится и к стратегии организации изготовления партии в производственном цехе. Оно может также относиться к производственному процессу, не связанному с производством продукта (уборка помещения).

3.38    процесс; технологический процесс (process): Последовательность химических, физических или биологических действий по преобразованию, транспортировке и хранению материалов или энергии.

3.39    производственное действие (process action): Производственная активность нижнего уровня. Совокупность производственных действий образует технологический процесс.

Примечание — Производственные действия — это нижний уровень производственной активности в модели технологического процесса.

3.40    производственный цех (process cell): Логически сгруппированное оборудование, включающее оборудование, необходимое для производства одной или нескольких партий изделий. Данная группировка определяет диапазон логического управления набором производственного оборудования внутри рассматриваемой области.

Примечание — Данный термин относится как к физическому оборудованию, так и к сущности оборудования.

3.41    управление производственным процессом (process control): Управляющие действия (включающие функции управления) необходимые для обеспечения последовательного управления, автоматического управления и процесса управления отдельными действиями, а также для сбора и отображения данных.

3.42    вход технологического процесса (process input): Идентификационные данные и количество сырьевого материала (других ресурсов), необходимые для организации производства продукции.

ГОСТРМЭК 61512-1—2016

3.43    управление производственным процессом (process management): Управляющие действия, включающие функции управления, необходимые для организации производства партии изделий в производственном цехе.

3.44    технологическая операция; технологический процесс (process operation): Основные производственные действия, приводящие к химическому или физическому изменению обрабатываемого материала и не связанные с фактической целевой конфигурацией оборудования.

3.45    выход технологического процесса (process output): Идентификационные данные и количество материала (энергии), получаемые (ожидаемые) от однократного применения рецептуры управления.

3.46    параметр технологического процесса (process parameter): Информация, необходимая для изготовления материала, но не используемая для классификации входов (выходов) технологического процесса.

Примечание — Параметры технологического процесса: температура, давление, время.

3.47    стадия технологического процесса (process stage): Часть технологического процесса, обычно не зависящая от других его частей и связанная с реализацией плановой последовательности химических или физических изменений материала в процессе обработки.

3.48    рецептура (recipe): Необходимый информационный массив, уникальным образом определяющий требования к производству рассматриваемой продукции.

Примечание — Существует четыре типа рецептур, определенных а настоящем стандарте: общие, связанные с местом производства, технологические и рецептуры управления.

3.49    управление рецептурой (recipe management): Управляющие действия (включающие функции управления), необходимые для создания, хранения и технического обслуживания общих рецептур, рецептур, связанных с местом производства, и технологических рецептур.

3.50    рецептурная операция (recipe operation): Деятельность, являющаяся частью рецептурной процедуры в технологической рецептуре или рецептуре управления.

3.51    рецептурная фаза (recipe phase): Фаза, являющаяся частью рецептурной процедуры в технологической рецептуре или рецептуре управления.

3.52    рецептурная процедура (recipe procedure): Часть рецептуры, определяющая стратегию производства партии изделий.

3.53    рецептурная процедура технологической установки (recipe unit procedure): Процедура технологической установки, являющаяся частью рецептурной процедуры в технологической рецептуре или рецептуре управления.

3.54    ресурс совместного использования (shared-use resource): Общий ресурс, который могут использовать пользователи в один и тот же момент времени.

3.55    место производства (site): Составная часть предприятия-изготовителя партии изделий, идентифицируемая путем физической, географической или логической сегментации предприятия.

Примечание — Местолроизводства можетсодержатьобласти. производственные цеха, технологические установки, блохи оборудования и блохи управления.

3.56    рецептура, связанная с местом производства (site recipe): Тип рецептуры, обусловленный конкретным местом производства.

Примечание — Рецептура, связанная с местом производства, может быть выведена из общих рецептур распознавания местных ограничений, таких как язык и доступные сырьевые материалы.

3.57    состояние (state): Состояние сущности оборудования (процедурного элемента) в заданный момент времени.

Примечание — Число возможных состояний и их имена варьируются для разного оборудования и разных процедурных элементов.

3.58    поток; маршрут (stream, path): См. выше определение маршрута.

3.59    последовательно расположенное оборудование, линия (train, line): Совокупность одной или нескольких технологических установок, а также ассоциированных групп оборудования нижнего уровня, используемая при изготовлении партии материала.

3.60    технологическая установка (unit): Совокупность ассоциированных блоков управления и/или блоков оборудования (другого производственного оборудования), в которой могут быть реализованы одно или несколько главных производственных действий.

5

Примечания

1    Предполагается, что технологическая установка может быть задействована в одно и то же время только для изготовления одной партии изделий. Технологические установки функционируют независимо друг от друга.

2    Данный термин относится как к физическому оборудованию, так и к сущности оборудования.

3    Примеры основных производственных действий, вступить в химическую реакцию, кристаллизоваться, раствориться.

3.61    процедура технологической установки (unit procedure): Стратегия выполнения смежных производственных процессов технологической установки. Процедура включает смежные работы и алгоритмы. необходимые для инициирования, организации и процесса управления указанными операциями.

3.62    рецептура технологической установки (unit recipe): Часть рецептуры управления, уникальным образом определяющая (для данной технологической установки) требования смежного производства.

Примечание — Рецептура технологической установки содержит процедуру технологической установки. а также связанную формулу, заголовок, требования к оборудованию и другую информацию.

3.63 контроль за работой технологической установки (unit supervision): Управляющее действие, включающее функции управления, необходимые для контроля технологической установки и ее ресурсов.

4 Процессы серийного производства и используемое оборудование

Настоящий раздел содержит обзор процессов, используемых на предприятиях серийного производства. Модели и терминология, определенные в настоящем стандарте, закладывают основу для понимания сущности конкретной практической реализации рецептуры управления производством на предприятиях серийного производства (см. разделы 5 и 6). В данном разделе рассмотрены технологические процессы серийного производства, физические модели и классификация производственных цехов.

4.1    Процессы, партии изделий, технологические процессы серийного производства

Технологический процесс состоит из последовательности химических, физических или биологических действий, обеспечивающих преобразование, транспортировку и хранение материалов или энергии. Промышленные технологические процессы в целом можно классифицировать как непрерывные (дискретные) процессы серийного производства (изготовления партий изделий). Виды и классификация технологического процесса зависят от выхода технологического процесса:

1)    непрерывный поток (непрерывный технологический процесс), производство конечного количества изделий (изготовление отдельных изделий);

2)    конечные партии материала (серийное производство).

Настоящий стандарт может быть применим, как к процессу производства отдельных партий изделий, так и к непрерывному процессу производства, но это не является его основной областью применения.

4.1.1    Непрерывный процесс

В непрерывном производственном процессе материалы проходят (подаются) непрерывным потоком через перерабатывающее оборудование. Если процесс стационарный, то природа технологического процесса не зависит от времени операции. Запуск новой продукции, переходы и остановки технологического процесса, обычно не изменяют его природы.

4.1.2    Процессы изготовления отдельных деталей (штучное производство)

Для технологического процесса изготовления отдельных деталей, продукты классифицируют по производственным сериям, имеющим общие сырьевые материалы (ресурсы), производственные требования и последовательности выполнения операций. В процессе изготовления отдельных деталей, указанное количество продукции движется как единица продукции (группа изделий) между автоматизированными рабочими местами, и каждая часть сохраняет свою уникальную идентичность.

4.1.3    Технологический процесс серийного производства

Технологические процессы серийного производства, рассмотренные в настоящем стандарте, обеспечивают получение необходимого конечного количества материала(ов). При этом некоторое количество входного материала подвергается обработке (производственным действиям) в определенном порядке с помощью одной или нескольких единицоборудования. Продукт, полученный в результате данного технологического процесса, называется партией. Технологические процессы изготовления партии не являются ни дискретными, ни непрерывными. Они имеют смешанный характер, соответствующий как дискретному, так и непрерывному производству.