Origine de la norme
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n orme ANSI/ISA88.00.01 : contrôle- commande des procédés batch Août 2003 - pour I&S) Origine de la normeLa norme IEC61512-1 « Batch Control – Models and Terminology » est plus connue sous son appellation d’origine ISA « S88 ». (SP88 est le nom du comité en charge de son développement). Elle comprend actuellement 3 parties, une 4ème est en cours de développement. Cette fiche présente un aperçu de la première partie. Cette norme a pour objectif de définir une approche standard du contrôle-commande des process « Batch » caractérisés par leur flexibilité (fabrication de produits différents à l’aide des même ressources, utilisation de ressources différentes pour fabriquer un même produit) Les difficultés propres à l’automatisation de ces procédés imposent une méthode rigoureuse pour la spécification et la conception des systèmes de contrôle. Domaines d’applicationLes procédés Batchs, « permettent la fabrication de quantités finies de matériaux (lots) en soumettant des quantités de matériaux entrants à une suite définie d'actions de traitement à l'aide d'un ou plusieurs équipements» (extrait IEC61512) En fait, la typologie des procédés n’est pas toujours évidente, et les concepts de la norme, simples, ouverts et pertinents, ne limitent pas son application. Elle constitue ainsi une base méthodologique sans concurrence pour l’automatisation homogène de l’ensemble des éléments d’un système de production. Spécification / Conception ObjetComme la plupart des méthodes en matière de contrôle-commande, elle définit une approche modulaire faisant appel à des bibliothèques de composants standards réutilisables. Ce qui distingue la norme ISA88, c’est l’approche déterministe de la définition des modules, reposant sur une modélisation bi-dimensionnelle (physique et fonctionnelle) : en traitant la flexibilité, la norme livre les clés de la réutilisabilité. Entité d’équipementLe succès de la norme tient peut-être dans sa façon d’aborder le problème de l’automatisation de la façon très concrète. L’entité d’équipement est d’abord un équipement, dans lequel l’automatisme est intégré. Ceci est vrai à tous les niveaux du modèle physique. Par contraste, l’automatisation traditionnelle tend à définir un système de contrôle ayant sa propre existence, raccordé au système physique de façon globale. Modèles et terminologieLe sous-titre de la première partie de la norme met en évidence son contenu : une terminologie indispensable pour se comprendre, et des modèles qui supportent les concepts de manière formelle. La terminologie comporte 63 définitions, leur traduction française est disponible sur les sites WBF et FBF. www.wbf.org, www.frenchbatchforum.org La norme propose 4 modèles : Physique, procédural, process, activités. Seuls les 2 premiers sont décrits ici. Le modèle process est exploité dans la partie 3 de la norme. Tous ces modèles sont extensibles et réductibles pour s’adapter aux besoins réels. Modèle physique Le modèle physique définit l’architecture générale de l’automatisme à tous les niveaux de l’entreprise. Il correspond globalement à une hiérarchie décisionnelle du pilotage stratégique jusqu’à l’activation des actionneurs élémentaires. Ce modèle constitue l’ossature générale de l’automatisme (voir ci-dessus le concept d’entité d’équipement). Nota : norme ISA95 a étendu ce modèle pour une couverture plus naturelle des autres types de procédés. Cette décomposition est simple à mettre en œuvre. Les niveaux supérieurs (Entreprise, Site et Zone) sont des entités organisationnelles qui ne sont pas traitées en détail. Les autres niveaux ont une définition précise et influencent directement la conception fonctionnelle. La norme laisse une certaine liberté dans le périmètre de ces entités selon les objectifs recherchés (simplicité / flexibilité) 3 types de contrôleLa norme distingue 3 types de contrôle :
RecetteLe concept de la recette est correspond strictement à la recette de cuisine : la recette décrit tout ce qui est nécessaire pour fabriquer un produit donné. Elle est constituée de 5 éléments d’information :
4 types de recettes sont définis :
Les recettes générale et site sont traitées en détail dans la 3ème partie de la norme. La seconde partie de la norme définit le langage PFC pour la représentation des recettes maîtres et de contrôle. Modèle procédural Le modèle procédural définit l’automatisme en terme de services fonctionnels orientés process d’un niveau plus ou moins élevé. Ils sont liés au modèle physique de façon générique (côté process) ou à une entité d’équipement spécifique (côté équipement) La procédure est le plus haut niveau fonctionnel, elle s ‘applique à la cellule process. Tous les niveaux inférieurs s’appliquent à l’unité : la procédure d’unité alloue l’équipement cible (l’unité) et les éléments opératoires (opération, phase) seront confinés dans le périmètre de cet équipement. Le module équipement permet, le cas échéant de limiter le périmètre matériel au niveau de la phase. Séparation Process / EquipementPour qu’une installation fonctionne et fabrique le produit attendu, la recette doit être mise en relation avec l’équipement. La recette ordonnance l’exécution d’éléments procéduraux de recette qui, à un certain point, vont activer des éléments procéduraux d’équipement.   Ce concept générique a été souvent réduit à une vision « orientée recette » du modèle procédural, dans laquelle un gestionnaire de batch déroule le mode opératoire complet alors que l’automatisme d’équipement n’exécute que de simples phases. Comme si, pour faire un confit d’oie, la recette devait spécifier les instructions détaillées (ingrédients, ustensiles et appareils à utiliser, opérations à réaliser…), alors qu’il peut suffire d’acheter une boite de conserves et de la réchauffer à feux doux…. Autres élémentsLa norme conseille d’utiliser des graphes d’états pour les objets applicatifs. Elle suggère en particulier un automate d’états pour les éléments procéduraux. Une prochaine partie de la norme concernant l’interface entre la recette et l’équipement devrait traiter ce point en détail. La gestion des exceptions comprend la détection et le traitement des anomalies représentent un travail important dans la mise en oeuvre d’un automatisme. La norme n’apporte pas de réponse directe, mais ses concepts et modèles ont inspiré différentes tactiques efficaces. La norme passe en revue le problème de l’historisation, qui sera traité en détail dans la 4ème partie de la norme. La norme présente enfin un modèle des activités mises en oeuvre pour le traitement d’un batch, le « Cactus ».  La norme bénéficie de nombreux retours d’expérience qui prouvent la validité de ses concepts. 8 ans après sa publication, son développement actuel en France est lié aux nouvelles exigences de qualité et de maîtrise des coûts des systèmes de contrôle. Jean Vieille, consultant MES, B2M, Batch control, Membre des comités ISA SP88 et SP95 Jean.vieille@isa-france.org Formations ISA sur la norme ISA88 www.psynaps.net |
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