5.4化学品/特种化学品
化学与特种化学工业的特征在于有各种各样的工艺、产品和工厂类型。一个给定的工厂可能会采用连续和半连续工艺以及典型的批处理工艺,范围从十到几百种产品或多种变化配方的产品。
这导致了对相应的工厂、需要的自动化和过程的复杂性有更广泛的需求。对相应MES模块的要求和实施也要进行变化。
在多品种工厂,如果生产线是柔性的,有可能在同一工厂的不同段并行生产。在单品种工厂,产品变化可能需要设备或管道变化。各种配料通常使用管道在罐或容器(桶,大袋等)中混合。在这类工厂中,批处理管理软件,包括模块化结构配方,协同过程控制,以及灵活单元分配已成为一种常用标准。
在连续过程中,产品变化比较罕见。多种配料采用管道或筒仓混合。因此,面向批处理处理和生产记录通常限制在前序或后序阶段。
图11提供了一种选择的工厂结构和复杂等级的概览。
图11: 化学与特种化学工厂类型
配方控制较多地用于不复杂的工厂结构,产品的变化有限,例如不同质量等级的塑料生产。这简化了过程参数的调整,执行结构化和一致性实现。生产可以用处理单位和生产批次进行评估。总之,配方控制提供了运行相关的更好概览和透明度。
特别有的企业在多个地点,或者同一地点有多个链接的生产工厂,MES工具能够非常有效地计划、监视和控制整个供应链。
5.4.1典型运行的一般概述
由于在化学和特种化学品领域有不同类型的工厂,典型运行过程实际上是不存在的。然而,在特定运行阶段的特定元素的规则可以显示一般情况。
在一般情况下,第一元素是市场需求分析,然后用它做生产规划要求的定义(做工单)。
生产工单来源于规划分派,作为运行活动,分成各个批次并分配到可用单元。检查配料的可用性,产品储存和运输要求的能力也是分派的一部分。对于复杂的工厂结构和生产流程,调度工具用于在计算机屏幕上模仿传统的规划委员会,对调度站提供动态更新信息。同时,资源的人工分派、分配和监视仍常见于不复杂的环境中。
产品的多样性水平越高,从经济角度来看,系统使用供应链管理工具就更重要。特别在多产品工厂中,这些工具调度和监视原料供给和库存,特别要考虑市场可用性和成本。
根据产品的制造规范,该规程按自动(配方)、半自动(配方处理与手动交互)或全手动执行。模块化配方软件可以作为一个MES模块或作为控制系统的功能实施,支持灵活、透明和自记录运行,甚至是复杂的处理要求和工厂结构。
连续监视半成品或成品的数量和配料成分和综合质量测量,支持平滑和规范兼容的生产。这可能需要实验室专门准备的分析以及实验室信息管理系统(LIMS)的实施。LIMS包括了获取和评估样品、存储收集数据、并把数据传输到全厂信息系统的指令。
批处理运行的同期评估由特定的MES模块支持。这些模块处理、显示、记录批次、分析和处理与配方和工厂结构有关的数据。
生产调度要求:
a)分析市场对特殊产品类或产品的需求。
b)解释该工厂产品潜在用户的可能应用。
c)调整产品特性(典型参数,等级),并为生产制造需求(数量)。
d)评价订单数据(盈利能力,交付日期,设备分配冲突)并在必要时提供替代者。
e)配料的规划和采购。
f)设备能力的调度和分配。
g)维护规划,包括维护工作调度和基于工作时间的备件采购。
h)运输规划(存储、罐容量、运输路线)。
生产准备要求:
a)生成内部生产工单,包括数量和质量规范。
b)根据产品要求变更配方(规程,参数)。
c)生产单元调度(生产线,单元,容器)。
d)基于生产单元的能力把生产划分为个别批次。
e)调度配料和如果需要,订购更多的配料。
f)基于需要的资格调度生产人员。
g)作为计划生产预估分派备件。
生产执行要求:
a)从生产准备和调度接收生产工单(配方,设定点,指令等)。
b)按照产品灵活性标准(可变配方)和经济的考虑(能源消耗,质量和产量)在线运行过程。
c)使用自动配方或手动制造规程监视和控制过程。
工厂自动化和使用控制系统组件处理功能的实现程度明显受本地偏好、现有自动化基础设施,或特殊公司或产品相关的约束。执行系统日益转化进一个综合性物流和技术系统,需要纵向和横向集成,以及ERP,接收,生产,库存,实验室,运输,成为MES定义的任务。
d)过程的稳定性和安全性。
作为原则或偏好,安全相关功能和基础自动化需求不在MES中实施,而在基础控制系统架构中执行。为了附加的安全,这个架构可以使用冗余系统。
e)在容器中监测液位。
f)产品质量数据(实验室,线内)的采集,可能导致运行参数或各自规程的调整:
- 在运行中获得样品后,实验室进行分析;
-使用专用分析仪在线分析;
- 指标计算。
生产评估要求:
a)处理和分析数据采集和存档,包括生产要求(如配方)。
b)生产数据和性能指标的分析。根据过程或规程的类型,该分析可基于过程单元,批次标识符或过程数据。
c)为公司合规,为产品跟踪记录过程和批次数据。
d)把分析结果反馈到工厂调度和产品规范(配方)。
e)把选定的反馈信息传送给企业规划。
5.4.2MES功能支持运行
资源管理
定义管理
详细调度
分派
执行管理
数据收集
跟踪
分析