Norme ANSI/ISA88 : Organisation « avancée » du Contrôle de Processus

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

2. 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

3. 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)

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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 3 Papier=00 Passe 2 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

8. 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

9. 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

10. 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 3 Papier=00 Passe 2 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 3 Papier=00 Passe 2 Papier=00

11. 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

12. …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

13. 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

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

15. 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

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

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

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

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

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

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

22. 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

23. 2 Langage PPC – Process Procedure Chart Procedure : Montre les Process Stages Process Stages : Montrent les Process Operations Process Operations : Montrent les Process Actions M7 Charge M7 Premix Premix Mix M8 M7 M8 2 M8 Sterilize M8 2 8 Charge Heat Heat M9 3 2 Heat M9 Separate M9

24. 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

25. 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

26. CM1 & CM4 ne sont pas alloués (ou alloués par une autre phase) Tank CM1 CM3 V1 CM4 V3 V2 CM2 La Phase 1 « Remplir le tank à partir de CM2 » alloue CM2 & CM3 Autres travaux: WBF/FBF « Flow Analysis » WG

27. 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

28. 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

29. 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

30. MERCI jean.vieille@isa-france.org www.ccm-web.com