Av Steinar Sælid, Prediktor.
Standarden S95 er utviklet av ISA for å støtte realiseringen av effektive informasjons- og styringssystemer for drift av en produksjonsprosess. Standardens undertittel er: Enterprise Control System Integration.
Informasjonsflyt
S95 innledes med å definere to hovedområder: Manufacturing Operations and Control (MO&C) og resten av produksjonsenheten, som benevnes The Enterprise. S95 beskjeftiger seg med det førstnevnte området og med informasjonsflyt mellom disse. Vi skal heretter betegne datasystemer i de to områdene for henholdsvis MES-systemer (Manufacturing Execution Systems) og ERP-systemer (Enterprise Resource Planning). Funksjoner som tilhører MES-området karakteriseres ved:
- Kreves for å tilfredstille myndighetskrav i produksjonen, så som CGPM (Current Good Manufacturing Practises), sikkerhetsforhold og miljøforhold.
- Funksjoner som er sikkerhetskritiske.
- Funksjoner relatert til driften av prosessen.
- Informasjon som prosessens operative bemanning trenger for å gjennomføre sin jobb.
ERP-området defineres ganske enkelt som resten av produksjonsenheten.
Aktiviteter
S95 sin hierarkimodell definerer de ulike aktivitetene i MO&C og i foretaksområdet. Hovedinnidelingen omhandler hovedsaklig nivå 3, funksjoner/aktiviteter, samt koplingen mellom nivå 3 og nivå 4. Aktivitetene som omhandles av standarden i MES-området er:
- Allokere ressurser og besitte sanntids status for disse (utstyr, mennesker og råvarer).
- Detaljert planlegging av produksjonen basert på prioriteter og produkt-attributter (kvalitet/type) slik at prosessforstyrrelser minimeres ved kvalitetsskifte.
- Styre produksjonsflyten gjennom prosessenheter i form av jobber, ordre, batcher, partier og arbeidsoppgaver og tilpasse denne til tilgjengelige ressurser.
- Samle relevante data fra produksjonsutstyr og prosesser i sann tid for historisk lagring og for generering av aggregerte data for rapporter og annet beslutningsunderlag.
- Sanntids/laboratoriebasert kvalitetsovervåkning for å sikre kvalitet samt detektere avvik, finne årsaker til disse og velge korrektive tiltak.
- Prosessovervåkning for god og koordinert drift av prosessen, automatisk eller via operatørstøtteverktøy og alarmovervåkning.
- Produksjonstracking og genealogi for å ha oversikt over materialer, prosessbetingelser og menneskeressurser knyttet til produksjonen, samt lagring av informasjon for å tilfredsstille krav til forlengs og baklengs sporing.
- Ytelsesanalyse. Dette omfatter nåtids- og historisk rapportering av ytelsesmål som ressursutnyttelse, ressurs tilgjengelighet, tidseffektivitet og kvalitetsytelse.
- Dokumenthåndtering: Prosedyrer, instrukser, tegninger, resepter, skift-kommunikasjon.
- Arbeidsledelse av personell: Status, tidsrapportering/forbruk, tracking informasjon (hvilken operatør gjorde hva og når).
- Vedlikehold for å følger opp utstyr og verktøy, og sikre at disse er tilgjengelig for produksjonen. Denne aktiviteten kan også omfatte periodisk og preventivt vedlikehold.
Dataflytmodell og objektmodeller
Relasjonene mellom ulike aktiviteter på ERP-nivå og aktiviteter på MES-nivå defineres i S95 og modelleres vha. en dataflytmodell. Modellen identifiserer en rekke funksjoner samt dataflyten mellom disse.
Grensen mellom ERP/MES er vist ved den blå linjen i figuren. Informasjon som krysser denne linjen spesifiseres detaljert i modellen. Eksempler på informasjon som detaljeres i dataflytmodellen er: Produksjonsplan, aktuell realisert produksjon, varer i arbeid, produksjonskapasitet, prosessdata, produksjonsytelse/kost og energiforbruk.
Informasjonen, som defineres i dataflytmodellen, er formalisert gjennom S95 sin objektmodell. Denne modellen er svært detaljert med over 50 ulike objekter. For å bedre forståelsen for- og kategorisering av informasjonen knyttet til objektmodellen defineres 3 informasjonskategorier:
- Informasjon om produksjonskapabilitet så som: Tilgjengelighet og parametre for personell, produksjonsutstyr og råvarer, vedlikeholdsstatus og produksjonsplaner.
- Informasjon om produktdefinisjon: Resepter, prosedyrer, råvare- og energibehov.
- Informasjon om produksjonen: Historiske data, råvarer/mellomprodukter på lager og i buffere, produserte kvaliteter og mengder.
Objektene som er definert i S95 kan selvsagt inngå i flere sammenhenger og informasjonskategorier. Objekter av typen Material Lot kan eksempelvis inngå i en råvarebeskrivelse så vel som i en reseptsammenheng.
Del 2 av S95 gir detaljerte beskrivelser av de ulike objektene og deres attributter. Eksempler på attributter for noen definerte objekter er:
- Material Lot: Entydig identifikator (ID), beskrivelse og status (released, approved, in process, in quality check).
- Material Sublot: ID, beskrivelse, status, lagerplass, mengde, mengdeenhet.
- Material Property: ID, beskrivelse, verdi, måleenhet.
- Production Schedule: ID, beskrivelse, starttid, stopptid, publiseringstid/dato, prosesslokasjon for utførelse, prosesselementtype (eks. produksjonslinje).
Modeller av aktiviteter i MES-området
Denne delen av S95 foreligger kun i draftversjon pr. i dag, men forventes ferdigstilt primo 2003. Denne modellen fokuserer altså på aktivitetene inne i MES-området, og ikke som S95.01 og S95.02 på kommunikasjon mellom ERP og MES. S95.03 vil derfor egne seg som basis for systemdesign og kommunikasjon mellom ulike MES-aktiviteter. S95.03 deler operativ drift i 3 områder: Production Operations, Maintenance Operations og Quality Operations.
Implementasjon og bruk
Gevinsten ved å forstå og bruke S95 vil være av ulik art for ulike brukergrupper. Generelt vil S95 gi større forståelse for problemstillingene, felles språkbruk og forhåpentligvis bedre systemer som gir større fleksibilitet og raskere respons ved endringer.
For prosesseierne vil standarden hjelpe til å identifisere sine behov og å forstå prosessene i sin egen fabrikk. For leverandørene av ERP- og MES-systemer vil standarden sette disse i stand til å levere hensiktsmessige systemer og verktøy. For systemintegratorene vil standarden bidra til enklere integrasjon og kommuniksajon mellom delsystemet.
XML – ”Esperanto”
World Batch Forum (WBF) har definert en realisering av S95 sine objekter i XML-teknologi. Realiseringen består av en rekke XML-schema, som definerer XML-syntaksen for å beskrive de ulike objektene, samt definisjoner av transaksjoner for å kommunisere disse objektene mellom ulike brukere. Da XML-standarden er en tekstbasert protokoll, kan S95 objekter kommuniseres mellom ulike systemer og plattformer på en standardisert måte, eksempelvis basert på SOAP.
Sømløs framtid?
S95 gir en klar interface for kommunikasjon mellom ERP- og MES-nivå, samt en beskrivelse av funksjonene på MES-nivå. Dette gir brukere, leverandører og systemintegratorer en god basis for forståelse av generiske funksjoner i en produksjonsprosess, som igjen danner basis for bedre kommunikasjon mellom aktørene samt bedre systemer og implementasjoner.
Standarden vil også, basert på eksempelvis XML-realisasjonen fra WBF, kunne føre til at delsystemer fra ulike leverandører kan operere sømløst sammen. En viktig forutsetning for at dette skal skje, er at brukerne (prosesseierne) krever dette av leverandørene. Det er jo en ganske utbredt taktikk fra en del store leverandører å forhale slike standardiseringsbestrebelser for å lukke ute konkurrerende og kanskje mindre aktører (eks. feltbuss-krigen).
