Managed hosting door True

Produktie-informatiesysteem overbrugt kloof

Procesbesturings- en business-systemen op weg naar integratie

 

Met de toenemende eisen aan het produktieproces neemt ook de druk toe om integratie tot stand te brengen tussen de processystemen op de werkvloer en de logistieke en financiële systemen in het kantoor. Ondanks de cultuurverschillen tussen de traditioneel streng gescheiden vakgebieden bewegen de systemen zich nu langzaam maar zeker naar elkaar toe. Het ontbrekende puzzelstuk zal naar de mening van project-manager Fred Jansma uiteindelijk de vorm krijgen van volwaardige produktie-informatiesystemen.

Vanwaar die strakke scheiding tussen de 'automatisering van de werkvloer' en de 'automatisering van het kantoor'? De belangrijkste oorzaak is wellicht het verschil in oorsprong. De automatiseringsafdeling komt traditioneel voort uit de financiële administratie en de logistiek. De hardware waarmee deze te maken heeft is het mainframe en (in de moderne variant) midrange-systemen als de AS/400. De procesautomatisering werd en wordt verzorgd door de technische dienst, die zich van oudsher bezighoudt met PLC/Scada-systemen, DCS'en en instrumentatie.
De traditionele kloof wordt in belangrijke mate in stand gehouden door het cultuurverschil tussen beide disciplines. De onderlinge overeenkomsten zijn gering. De IT-mensen dragen een stropdas, de procesautomatiseerders een overall. De IT'er leest bladen als Computable en Automatisering Gids, de procesautomatiseerder leest De Ingenieur en CA Techniek. Daarnaast ontbrak tot voor kort de behoefte om nader tot elkaar te komen. Er bestond niet veel aanleiding om de gegevensstromen tussen produktie- en business-systemen te integreren, laat staan te optimaliseren. De communicatie verliep - en verloopt - mondeling of op basis van handmatig ingevulde lijsten, formulieren en opdrachten.

'Verplichte' toenadering

In de loop van de tijd zijn de eisen bij de bedrijfsvoering ingrijpend veranderd. Bedrijven moeten beter kunnen inspelen op een markt waar de concurrentie heviger wordt. Voor dat doel staan de producerende bedrijven enige middelen ter beschikking.
Verbetering van de efficiency wordt ondermeer bereikt door veel sterker dan voorheen op order te produceren.
Door middel van optimalisatie en het verminderen van 'off-spec' produktie wordt de produktiviteit verbeterd.
Aan de kwaliteit van de produktie en de produkten worden hogere eisen gesteld. Er wordt tevens gestreefd naar stabilisatie van de kwaliteit. Uitschieters - naar boven zowel als naar beneden - worden tegengegaan. Juist ook uitschieters naar boven, de zogenaamde 'give-away', hebben een averechtse uitwerking. Afnemers zullen de hoge kwaliteit immers als de standaard wensen te beschouwen.
Deze doelstellingen maken dat niet langer de produktie-afdeling, maar de business-afdeling gaat bepalen wat er wanneer geproduceerd moet worden. De communicatielijnen tussen beide afdelingen worden strakker. Daarmee ontstaat de behoefte aan interactie tussen de business- en proces-applicaties.

Kloof

'Overbrugging van de kloof tussen business en produktie'. Met deze zin laten de huidige ontwikkelingen zich in de literatuur kernachtig omschrijven. In het verleden was sprake van 'eilandautomatisering', die heeft geleid tot volstrekt autonome business-ondersteunende systemen (business support systems) en procesbesturingssystemen (process control systems). Het overbruggen van de kloof tussen 'kantoor' en 'produktie' betekent de integratie van gegevens uit de financiële administratie en logistiek met gegevens uit de proces- en produktiebesturing. Daarmee is de richting van de oplossing aangegeven; de oplossing zelf echter nog niet. Een allesbehalve eenvoudige aangelegenheid.
In de eerste plaats is er een groot verschil in de aard van de gehanteerde gegevens. De informatie die een operator nodig heeft, is naar vorm en samenstelling anders dan de informatie die vanuit financieel of logistiek oogpunt is gewenst, ondanks het feit dat de basisgegevens dezelfde kunnen zijn. Op de werkvloer is men bijvoorbeeld geïnteresseerd in actuele waarden of in een korte-termijnhistorie, bijvoorbeeld de zogenaamde 'flow' van een produkt. Om welk produkt het daarbij gaat is minder relevant. Vanuit de business-optiek gaat het juist om de voorraad van een bepaald produkt en om de waarde ervan. Daarbij speelt de factor tijd vaak een rol als extra dimensie.
In de tweede plaats verschilt de frequentie waarmee informatie moet worden geleverd. In het procesbesturingssysteem worden de waarden per seconde of nog frequenter ingelezen. In het business-ondersteuningssysteem gaat het om waarden per dag of per batch. De vraag welke waarde moet worden genomen, is dan niet altijd eenduidig te beantwoorden.
Ten slotte gaat de gebruiker van een business-ondersteuningssysteem er terecht vanuit dat de gepresenteerde waarde correct is. In de besturingswereld is dat echter in het geheel niet zeker. Deze waarden kunnen dus niet zonder meer in de administratie worden ingebracht.

Business-systemen beperkt

Als we afgaan op de folders van de leveranciers van business-ondersteunende systemen, is de verbinding van 'operations' en 'business' al een feit. In de praktijk blijkt er echter van daadwerkelijke integratie geen sprake te zijn. Nog altijd gaapt er een kloof tussen beide gebieden. Voor scheduling wordt bijvoorbeeld met mrp (material resource planning) gewerkt. Daarin is capaciteit oneindig, terwijl dat in de fabriek niet het geval is. Ook pakketten als Sap bevatten componenten voor de aansturing van operaties. Dat betreft bijvoorbeeld zaken als onderhoud en kwaliteitsborging. Hun invalshoek blijft echter beperkt tot die van het business-systeem. De operationele blik op het proces is niet aanwezig.

Procesautomatisering

De procesautomatisering kent zijn eigen specifieke platformen. Met name in de olie-industrie zijn dat DCS-systemen; daarnaast vindt men in vrijwel elke sector van de industrie de zogenaamde PLC/Scada-systemen. De ontwikkelingen op het gebied van beheer en beheersing van deze systemen heeft geleid tot een wildgroei van applicaties, waardoor een complex van geautomatiseerde eilanden ontstond. Onderling werden er geen gegevens uitgewisseld en elk systeem had zijn eigen interface met de procesbesturingssystemen.
Uiteindelijk is er echter een generatie van systemen ontstaan die de hier genoemde bezwaren ondervangen. Deze systemen, de zogenaamde 'proces-informatiesystemen', bestaan uit vier componenten.
Communicatiesoftware - in de vorm van uiteenlopende device drivers - zorgt ervoor dat de gegevens uit de procesbesturingssystemen worden gehaald.
De relevante gegevens worden geregistreerd in een real time database en een history-database. De real time database bevat uitsluitend een afspiegeling van de actuele situatie in het proces. Die gegevens kunnen theoretisch één op één uit de procesbesturingssystemen worden overgenomen, maar meestal betreft het minder informatie en een minder frequente opname (bijvoorbeeld één registratie per minuut versus één per seconde).
Gebruikmakend van de proces- en analysegegevens kunnen op eenvoudige wijze afgeleide waarden worden afgelezen zoals het energieverbruik per hoeveelheid produkt. De history-database is een verzameling van 'snap shots' met een bepaalde interval. Ook kan hij gemiddelde waarden bevatten, zoals uur-, shift-, daggemiddelden en 'running averages'.
Rondom deze databases is al een aantal applicaties beschikbaar ter ondersteuning van de procesvoering. Dat betreft rapport-generatoren, trend-functies, statistische functies voor de analyse van het proces en allerlei optimaliserende functies (het bouwen van complexe algoritmen, optimalisatie of advanced control).
Het proces-informatiesysteem wordt niet alleen gevoed met gegevens uit de DCS- en PLC-omgeving maar ook met de output van de zogenaamde Lim-systemen (Laboratorium Informatie Management). Ook de kwaliteitsgegevens uit het lab kunnen daardoor bij de analyse worden betrokken.
De functionaliteit van de proces-informatiesystemen kan worden gerealiseerd met behulp van platformen als bijvoorbeeld AIM, PI, Promace en Basestar.

Produktie-informatiesysteem

Voor het optimaal runnen van een fabriek is niet alleen procesoptimalisatie nodig, maar zijn ook ondersteunende applicaties gewenst voor de produktie. Daarmee wordt de kern geraakt van het overbruggings-probleem. Die ondersteuning is immers tweeledig. Enerzijds betreft het een platform voor diverse operatie-ondersteunende functies, zoals receptuur-systemen en batch-systemen. Het betreft functies, die binnen de fabriek benodigd zijn en waar het business-systeem niets of weinig - hoogstens in de vorm van een produktie-planning - mee te maken heeft. Anderzijds vindt juist hier de integratie plaats van de business-systemen en de procesbesturingssystemen: data zoals voorraadgegevens bewegen zich van 'beneden' naar 'boven', terwijl bijvoorbeeld planninggegevens de omgekeerde weg bewandelen. Dit - gewenste - geheel van platform en applicaties kan worden aangeduid met de term produktie-informatiesysteem.
Hoe is een dergelijk systeem te realiseren?
De basis hiervoor is gelegd in het proces-informatiesysteem. Op het fundament dat door dit systeem is gelegd, kunnen de ontbrekende bouwstenen worden aangebracht. Voor de produktiebeheersing zijn echter ook andere gegevens nodig dan de gegevens uit de procesbesturing, zoals produkt-, kostprijs- en receptuurgegevens. Vanwege de benodigde referenties en het niet-tijdgebonden aspect wordt daarom op dit niveau data-opslag aan de architectuur toegevoegd die niet aan datum en tijd is gebonden.
Langzamerhand beginnen hier pakketten voor deelfuncties te verschijnen. Complete pakketten voor de produktiebeheersing (de 'Sap voor produktie') zijn echter niet beschikbaar. Erg verwonderlijk is dat niet. De aard van de problematiek is te divers om de gewenste functionaliteit in standaarden te vatten. Vanwege die enorme diversiteit zal er op dit vlak daarom altijd sprake zijn van customizing en van integratie van verschillende produkten. In veel gevallen is er maatwerk-software nodig.

Specifieke eisen

Naast de grote diversiteit heeft men in de produktie vaak te maken met korte looptijden. Behalve de installaties zal ook het produktie-informatiesysteem regelmatig moeten worden om- of bijgesteld. Elke producerende organisatie is dan ook verplicht om zeer efficiënt om te gaan met de automatiseringsmiddelen. Dat impliceert dat er voor de oplossing van een probleem gebruik wordt gemaakt van geavanceerde ontwikkeltools met een snelle turnaround en van flexibele rdbms'en. Ontwikkeltools waarmee dergelijke applicaties kunnen worden gebouwd, zijn produkten als MS Access, MS Excel, Power Builder en Visual Basic.
Dynamische produktie-informatiesystemen kunnen uitsluitend van de grond komen als zeer nauw wordt samengewerkt met de operationele laag, met de plantmanager of de operator. Rapid application development-methoden zijn voor dit soort ontwikkelingen de aangewezen weg. Omdat de gebruikers van dergelijke applicaties niet tot de groep van 'traditionele' computergebruikers behoren, moeten de systemen zeer gebruiksvriendelijk zijn. Een administratieve kracht kan tegenwoordig niet anders dan zijn werk doen met de aangeboden applicatie. Voor een operator is een computerprogramma echter een hulpmiddel dat hij alleen gebruikt als het hem gemakkelijk wordt gemaakt. Hierdoor wordt de uitdaging voor de betrokken automatiseerders alleen nog maar groter.
Het produktie-informatiesysteem biedt het produktiemanagement een belangrijk instrumentarium. De logistieke weekplanning wordt on-line vertaald naar produktie-opdrachten. Nu gebeurt dit vaak met de hand en een planbord. De produktiemanager krijgt gegevens aangereikt om te kunnen beoordelen of zijn ploegen op target werken. De technoloog kan statistische functies gebruiken om zijn uitgedachte proces verder te optimaliseren. De verkoper kan zonder voorraadvorming direct op klantspecificatie leveren. En ten slotte worden produktiegegevens in de kantooromgeving beschikbaar gesteld.

Tussenlaag

Proces-automatisering en business-automatisering groeien naar elkaar toe, maar de kloof is nog niet gedicht. Hierboven is geschetst dat er vanuit de procesbesturingssystemen een soort tussenlaag kan worden gecreëerd in de vorm van de proces- en produktie-informatiesystemen. Deze laag, met zijn real time en historische database, leent zich uitstekend voor de functie van intermediair tussen de procesbesturingssystemen en de business-ondersteunende systemen. Daarvoor zijn niet alleen functies nodig die zorgen voor de doorvoer van gegevens van onderlaag naar bovenlaag en vice versa, maar is ook know-how vereist om dergelijke functies te ontwikkelen en te implementeren.
De proces-informatiesystemen stellen voldoende gegevens beschikbaar die door produktie-informatiesystemen kunnen worden verwerkt en gebruikt. Vanwege de grote dynamiek van de gegevensstromen en de enorme diversiteit van producerende bedrijven vraagt dit om de ontwikkeling van op rdbms'en gebaseerde maatwerk-systemen. Gezien de aard van de aangeboden gegevens is branche-kennis op produktieniveau daarbij een absolute voorwaarde. Het ligt daarom voor de hand dat deze taak wordt toegedicht aan de procesautomatiseerder.
 
Ir. F. Jansma is project-manager bij Professionals In Dienstverlening (PID) te Amersfoort

Functionaliteit produktie-informatiesysteem


  • Produktie-rapportage:
    Wacht/dag/week/maand/jaar
    Voorraad-rapportage
    Energie-rapportage
     
  • Monitoren en rapportage van emissie
  • 'Downtime'-analyse
  • Monitoren van essentiële prestatie-indices
  • Materiaalbalansen
  • Recept/batch-systeem
    Mode-systeem
  • Ondersteuning produktverplaatsing
  • Ondersteuning van onderhoud
  • Planning/scheduling

Functionaliteit proces-informatiesysteem


  • Integratie data van verschillende herkomst (DCS, PLC, LIMS)
  • Functies voor analyse van volgorde van gebeurtenissen
  • Berekening van afgeleide waarden
  • Lange-termijnhistorisatie van alle data
  • Geavanceerde trend-functies
  • Geavanceerde procesweergave
  • Geavanceerde procesrapportage
  • Monitoren van apparatuurgebruik
  • Data-reconciliatie
  • SPC/SQC
  • Geavanceerde regeling
  • Optimalisatie
  • Intelligente alarmafhandeling (oorzaak-gevolg analyse)

Dit artikel is afkomstig van Computable.nl (https://www.computable.nl/artikel/1343566). © Jaarbeurs IT Media.

?


Lees meer over


Partnerinformatie
 
Vacatures

Stuur door

Stuur dit artikel door

Je naam ontbreekt
Je e-mailadres ontbreekt
De naam van de ontvanger ontbreekt
Het e-mailadres van de ontvanger ontbreekt

×
×