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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Prozesssteuerungssysteme
und insbesondere auf die Batch-Verarbeitungseinschätzung.
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Hintergrund
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Der
Einsatz von Computern hat nicht nur in der heutigen Gesellschaft,
sondern auch in der Prozesssteuerung immer mehr an Bedeutung gewonnen.
Prozesssteuerungssysteme steuern und überwachen die Funktion von
Ventilen, Servomotoren, Sendegeräten,
Strömungsmessern
und anderen Prozesssteuerungs- und Überwachungsgeräten.
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Gewöhnlich wird
eine Vielzahl von Produkten in Fabriken und anderen Produktionsanlagen
hergestellt. Prozesssteuerungssysteme, wie die von „Emerson
Process Management LLP" (Austin,
Texas) vertriebenen, sind in Fabriken und/oder Anlagen für die Produktfertigung
und die Prozesssteuerung (z.B. chemische Fertigung, Kraftwerksteuerung
etc.) weit verbreitet. Prozesssteuerungssysteme werden auch für die Gewinnung
von Rohmaterialien, wie die Gewinnung und Verarbeitung von Erdöl und Erdgas etc., eingesetzt.
Im Grunde kann jeder Fertigungsprozess oder die Gewinnung von Rohmaterialien
etc. durch den Einsatz von einem oder mehreren Prozesssteuerungssystemen
automatisiert werden.
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Die
Batch-Verarbeitung (Stapelverarbeitung) ist eines der Fertigungsverfahren,
das häufig
von Prozesssteuerungssystemen gesteuert wird. Batch-Verarbeitung
beinhaltet für
gewöhnlich
Rezepte für
die Herstellung der Materialien verwendet werden. In der pharmazeutischen
und chemischen Industrie wird allgemein die Batch-Verarbeitung beispielsweise
für die
Herstellung von Medikamenten und anderen Substanzen verwendet. Das
Rezept, das die Batch-Verarbeitung beschreibt, zeigt typischerweise
wie die gewünschte
Substanz hergestellt wird. Ein bestimmtes Arzneimittel kann zum
Beispiel durch Vermischen und nachfolgendes Erhitzung zweier Chemikalien
erzeugt werden. Das für
eine einzige Substanz vollständige
Rezept kann dabei mehrere hundert Schritte umfassen. Zudem kann
das Rezept die zu verwendenden Materialien und ihre Menge enthalten,
ob das Material zum Beispiel erhitzt oder gekühlt werden soll, und welche
Geräte
für die Herstellung
der gewünschten
Substanz notwendig sind.
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Oft
beinhaltet die Batch-Verarbeitung die Verwaltung der für die Ausführung der
Rezepte genutzten Geräte
einer Fabrikanlage. Der für
die Verwaltung solcher Vorrichtungen notwendige Aufwand für das Prozessteuerungssystem,
hat bis jetzt die globale Verwaltung aller für die Ausführung der Rezepte genutzten
Geräte
verhindert, da eine zu große
Anzahl von Geräten
die Verarbeitungsfähigkeiten
des Prozesssteuerungssystems überlasten
würde.
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Zusammenfassung
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Produktionsanlagen
sind normalerweise logisch in verschiedene Gerätegruppen, auch Bereiche genannt,
aufgeteilt, um die Überlastung
der Verarbeitungsfähigkeit
des Prozesssteuerungssystems durch die erforderliche gleichzeitige
Zugriffsverwaltung von Rezepten auf eine große Anzahl von Geräten zu verhindern.
Jeder Bereich kann dabei bestimmte Geräte umfassen und auch oft für ganz bestimmte
Abläufe vorgesehen
sein. Normalerweise schützt
das Prozessteuerungssystem dabei die Anlagen nur vor der gleichzeitigen
Nutzung der Geräte
innerhalb desselben Bereiches.
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In
einer Ausführungsform
wird ein Verfahren und System für
die Geräteeinschätzung eines
Prozesssteuerungssystems beschrieben. Das Verfahren und System beinhalten
den Empfang einer Anforderung für
eine einem ersten Bereich zugeordnete erste Ressource, von einem
einen zweiten Bereich zugeordneten Nutzer. Der zweite Bereich ist
hierbei von dem ersten Bereich verschieden und entscheidet automatisch,
ob die erste Ressource für
die Nutzung durch den ersten Ressource-Nutzer verfügbar ist.
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Die
vorliegende Erfindung bietet hierbei verschiedene technische Vorteile.
Manche Ausführungen
können
alle, einige oder keine dieser technischen Vorteile bieten. Einer
dieser Vorteile ist die Fähigkeit
den Zugriff zu den Geräten
für die
Ausführung der
Rezepte über
mehrere Bereiche zu regeln. Durch die automatische Gerätezugriffsverwaltung über mehrere
Bereiche kann die Effizienz der Fabrikanlage erhöht werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockschema eines Prozesssteuerungssystems einer Produktionsanlage
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Blockschema der Fabrikanlage und des Prozesssteuerungssystems
nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Blockschema der zu der Fabrikanlage zugeordneten Ressourcen
in Bezug auf deren Organisation innerhalb der Fabrikanlage nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ist
ein Blockschema nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das Einzelheiten eines Batch-Ausführers („batch
executive") zeigt,
der zur Ausführung
der Rezepte verwendet wird;
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5 ist
ein Blockschema eines nach einer Ausführungsform der Erfindung globalen
Geräteeinschätzers der
Abstimmung und Abstimm-Prioritäten beinhaltet,
und
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6 ist
ein Flussdiagramm, das den Ablauf in einer Fabrikanlage nach einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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Ausführliche
Beschreibung
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Prozesssteuerungssysteme
werden häufig in
verschiedenen Bereichen der Industrie eingesetzt um den Ablauf verschiedener
Geräte
einer Fabrikanlage zu steuern und zu überwachen. Eine pharmazeutische
Herstellungsanlage ist ein typisches Beispiel einer Industrieanlage
die Prozesssteuerungssysteme einsetzt. Pharmazeutische Herstellungsanlagen
nutzen Batch-Verarbeitungsverfahren um große Mengen einer bestimmten
Substanz wie Arzneimittel durch Einzelschrittverfahren herzustellen.
Im Gegensatz zu den kontinuierlichen Verarbeitungsverfahren, wie
zum Beispiel jene die den Durchfluss von Erdgas durch eine Raffinerie
regeln, beinhalten Batch-Verarbeitungsverfahren eine Folge von einzelnen
geordneten Schritten, wie zum Beispiel die Herstellung eines Arzneimittels
durch ein Fünfzehn-Schritte
umfassendes Rezept. Jeder einzelne Schritt bedarf möglicherweise
die Nutzung eines oder mehrerer Geräte wie Erhitzer, Förderbänder, Behälter, Mischer
etc.
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Eine
bestimmte Fabrikanlage könnte
im Wesentlichen auch mehrere Batch-Verarbeitungsrezepte nebeneinander verarbeiten.
Ein Rezept sieht zum Beispiel die Nutzung einer Mischwanne vor,
während ein
anderes Rezept einen Lagerbehälter
erhitzt. Die nebeneinander laufenden Rezepte müssen nun so koordiniert werden,
dass nicht mehrere Rezepte gleichzeitig versuchen auf die gleichen
Anlagen zuzugreifen. Traditionell verwaltet das Prozesssteuerungssystem
die Zuordnung der Geräte
auf die Rezepte so, dass sich die Rezepte nicht durch gleichzeitige
Zugriffe auf dasselbe Gerät
gegenseitig zerstören,
wie das zum Beispiel bei der Vermeidung der Zugabe einer Substanz
in eine Mischwanne die bereits eine andere Substanz mischt gezeigt
wird.
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Typischerweise
sind die Produktionsanlagen in logisch aufgeteilte Gerätegruppen,
auch Bereiche genannt, aufgeteilt, um eine Überlastung der Verarbeitungsfähigkeiten
des Prozesssteuerungssystems zu verhindern. Jeder Bereich beinhaltet
dabei bestimmte Anlagen, wobei der Bereich häufig auch für ganz bestimmte Abläufe vorgesehen
ist. Das Prozesssteuerungssystem schützt hierbei die Geräte nur vor
der gleichzeitigen Nutzung durch andere Geräte aus demselben Bereich. Falls
folglich ein Rezept Geräte
verschiedener Bereiche benötigte,
musste ein Betreiber des Prozesssteuerungssystems die laufenden
Vorgänge überwachen,
so dass unterschiedliche laufende Rezepte nicht gleichzeitig dasselbe
Gerät nutzen.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
in mindestens einer Ausführungsform
eine über
mehrere Bereiche gehende Verwaltung von Geräten einer Fabrikanlage. Die
Anlagen sind dabei für
die lokale Nutzung innerhalb eines Bereiches, oder für die globale Nutzung über mehrere
Bereiche hinaus gekennzeichnet. Häufig werden nur bestimmte Geräte über mehrere
Bereiche hinaus benötigt
und durch die Kennzeichnung, ob ein Gerät lokal oder global genutzt
wird, kann ein Prozesssteuerungssystem die Geräte über mehrere Bereiche verwalten,
ohne dabei mit der Überwachung
einer großen
Anzahl von Geräten
die innerhalb eines einzelnen Bereiches genutzt werden überlastet
zu werden.
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1 zeigt
ein integriertes Prozesssteuerungssystem entsprechend einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Die in 1 dargestellte verfahrenstechnische
Anlage 50 umfasst jeweils ein Prozesssteuerungssystem 52,
ein oder mehrere Bereiche 54, ein oder mehrere Ressourcen 56,
ein Kommunikationsnetzwerk 58 und ein oder mehrere Ressource-Nutzer 60.
Die verfahrenstechnische Anlage 50 kann eine Anlage zur
Herstellung oder Fertigung von Arzneimitteln, ein Raffinationsablauf
oder eine andere chemische Verarbeitung, oder auch eine andere stapelweise
oder kontinuierliche Verarbeitungsausstattung einschließen. In
der vorliegenden Ausführungsform
verwendet die Produktionsanlage 50 mindestens ein Verfahren
einer Batch-Verarbeitung.
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Das
Processsteuerungssystem 52 umfasst Hardware und/oder Software
betriebs fähig
um zu steuern, anweisen, überwachen,
testen, kommunizieren und/oder andererseits Ressourcen 56 über das
Kommunikationsnetzwerk 58 zu nutzen. Das Prozesssteuerungssystem 52 kann
beispielsweise das von „Emerson
Process Management LLP" (Austin,
Texas) vertriebene DeltaVTM System sein.
Im Allgemeinen regelt das Prozesssteuerungssystem 52 den
Zugriff auf die Ressourcen 56, und legt die Nutzung der
Ressourcen durch die Ressource-Nutzer 60 fest. Das Kommunikationsnetzwerk 58 unterstützt dabei
die Datenübertragung
zwischen dem Prozesssteuerungssystem 52, den Bereichen 54,
den Ressourcen 58 und den Ressource-Nutzern 60 und kann,
entweder allein oder in einer Kombinationen durch jede gewünschte Bus-basierende
und/oder Nicht-Bus-basierende
Hardware, die jede gewünschte
Kabel- und/oder kabellose Kommunikationsanordnung oder andere geeignete
Kommunikationsprotokolle wie zum Beispiel das „Ethernet", die „Foundation Fieldbus" oder die „Profibus" Protokolle nutzt,
implementiert werden.
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Die
Bereiche 54 stellen jeweils eine logische und/oder physikalische
Organisation der verfahrenstechnischen Anlage 50, der Ressourcen 56 und
der Ressource-Nutzer 60 dar. Ein Endprodukt oder ein erwünschtes
Produkt wird in einer Batch-Verarbeitungsumgebung typischerweise
durch eine Folge von Schritten, auch Rezept genannt, erzeugt. Die
Bereiche 54 werden allgemein dazu genutzt die für die Ausführung der
Rezeptschritte in der Produktionsanlage 50 genutzten Ressourcen 56 zu
organisieren. Die Organisation der Bereiche 54 kann dabei
auf dem physischen Standort der Ressourcen 56 innerhalb
der Fabrikanlage 50, der logische Organisation der Ressourcen 56 innerhalb
der Fabrikanlage 50 oder auf einer geeigneten Kombination
von Standort und logischer Aufteilung der Ressourcen 56 beruhen. Ein
Batch-Verarbeitungsablauf kann zum Beispiel in jeweils einzelne
Bereiche 54 für
den Empfang, die Vorbereitung, die Bearbeitung und die Verladung
aufgeteilt werden. Rückführend auf
das vorhergehende Beispiel, können
die Rohstoffe eines Herstellungsverfahrens für Arzneimittel jeweils in einem
Empfangsbereich empfangen werden, in einem Vorbereitungsbereich
verändert
werden, in einem Verarbeitungsbereich zur Erzeugung des gewünschten
Arzneimittels kombiniert und verarbeitet werden, und in einem Versandbereich
verpackt und verladen werden. Die Ressourcen 56 der Bereiche 54 können als Teil
der Herstellung verschiedener Endprodukte genutzt werden, wie zum
Beispiel die Nutzung verschiedener Anlagen für die Herstellung unterschiedlicher Arzneimittel.
In einer Ausführungsform
liefern die Bereiche 54 auch eine praktische Lösung für das Problem
von zu vielen, für
das Prozesssteuerungssystem 52 als einzelne Gruppe, zu
bewältigenden
Ressourcen 56 und Ressource-Nutzern 60. Die Bereiche 54 können für die Aufspaltung
der Bearbeitung großer
Rezepte genutzt werden, so dass das Prozesssteuerungssystem 52 während der
Durchführung
anderer Überwachungsprozesse
nicht durch die Verwaltung einer großen Menge von Ressourcen 56 verlangsamt
wird. Die Verarbeitungsfähigkeit
eines Prozesssteuerungssystems 52 kann beispielsweise durch
die Verwaltung einer Vielzahl von Wechselbeziehungen innerhalb einer
Fabrikanlage 50 überbeansprucht
werden, wobei die Aufteilung der Fabrikanlage 50 in verschiedene
Bereiche die Anzahl der Wechselbeziehungen verringert.
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Die
Ressourcen 56 können
jeweils ein Ventil, Behälter,
Pumpe, Förderband,
Mischer, Erhitzer oder andere geeignete Geräte die als Teil der Verarbeitung in
einer Fabrikanlage brauchbar sind umfassen. Die Ressourcen 56 können zu
verschiedenen Zeiten von verschiedenen Ressource-Nutzern 60 in
unterschiedlichen Teilen der Batch-Verarbeitung genutzt werden. Eine erste
Substanz wird zum Beispiel in einem Erhitzer zur Erzeugung eines
Endproduktes erhitzt, der Erhitzer wird dann gereinigt, um später eine zweite
Substanz zur Herstellung eines anderen Endproduktes zu erhitzen.
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Die
Ressource-Nutzer 60 sind physische oder logische Einheiten,
welche die Ressourcen 56 nutzen. Ein Ressource-Nutzer 60 kann
zum Beispiel ein von einem Prozesssteuerungssystem 52 ausgeführtes bestimmtes
Rezept sein, das die Ressourcen 56 in bestimmter Reihenfolge
für die
Herstellung eines bestimmten Produktes nutzt. Die Ressource-Nutzer 60 können auch
selbst die Ressourcen 56 sein. Eine Pumpe (Ressource) verhält sich
zum Beispiel wie ein Ressource-Nutzer 60 wenn sie den Zugriff
zu einem Behälter
(Ressource) anfordert, um ihn mit einem bestimmten Material zu füllen. Weiterhin kann
der Ressource-Nutzer 60 auch das Material (z.B. Rohstoffe)
selbst sein, das für das
Produktionsverfahren verwendet wird. Eine erste Substanz die gegenwärtig in
einem Behälter
aufbewahrt wird, kann zum Beispiel als Teil eines Rezeptes Zugriff
auf eine Pumpe anfordern, um zu einem Erhitzer befördert zu werden.
Außerdem
kann der Ressource-Nutzer 60 auch eine Person oder andere
Einheit sein die zwar nicht direkt von dem Prozesssteuerungssystem 52 kontrolliert
wird, aber über
das Prozesssteuerungssystem 52 Zugriff auf die Ressourcen 56 anfordert. Im
Allgemeinen kann der Ressource-Nutzer 60 jeweils
eine Person, Material, Hardware, Software und/oder andere Ressourcen 56 sein,
die von der Fabrikanlage so genutzt werden, dass Produkte unter der
Steuerung des Prozesssteuerungssystems 52 erzeugt werden.
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Während des
Betriebs können
eine oder mehrere Personen (nicht dargestellt) die Ausführung eines
oder mehrerer Rezepte, Batch-Abläufe
oder anderer Abläufe über das
Prozesssteuerungssystem 52 konfigurieren, steuern und überwachen.
Die Rezepte werden zur Herstellung des gewünschten Endproduktes unter
Einsatz der in der Fabrikanlage 50 vorhandenen Ressourcen 56 ausgeführt. Das
Prozesssteuerungssystem 52 steuert den Zugriff der Ressource-Nutzer 60 auf
die Ressourcen 56 und ist dafür verantwortlich, dass zwei
Nutzer 60 nicht gleichzeitig versuchen auf dieselbe Ressource 56 zuzugreifen.
Die gleichzeitige Nutzung derselben Ressource 56 für unterschiedliche
Rezepte kann zu einer Kontamination des zu verarbeitenden Materials
führen,
was die Ausmusterung des Materials erforderlich machen könnte oder
zu anderen ungenügenden
Ergebnissen führen
kann. Das Prozesssteuerungssystem 52 steuert den Zugriff
zu den Ressourcen 56 durch Vermittlung zwischen den Anforderungen
der die Ressource 56 nutzenden Ressource-Nutzern 60, was
im Folgenden anhand 2 ausführlicher beschrieben wird.
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Das
Blockschema in 2 zeigt weitere Einzelheiten
der Fabrikanlage 50 und des Prozesssteuerungssystems 52.
Das Prozesssteuerungssystem 52 umfasst weiterhin ein oder
mehrere Arbeitsstationen 100 und die Ressourcen 56 umfassen
weiterhin einen Typ 120.
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Der
entsprechende Typ 120 ist jeder der Ressourcen 56 zugeordnet
und zeigt an, ob die Ressource 56 nur in einem einzelnen
Bereich 54 oder über
mehrere Bereiche 54 genutzt wird. In einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Typ 120 entweder „lokal" oder „global". Der lokale Typ 120 zeigt
an, dass die Ressource 56 nur in einem Bereich 54 genutzt
wird, während
der globale Typ darauf hinweist, dass die Ressource 56 über mehrere
Bereiche 54 genutzt wird. Durch die Angabe ob eine Ressource 56 nur
in einem Bereich 54 oder in mehreren Bereichen 54 genutzt
wird können
Mehrbereich-Geräteeinschätzer gleichzeitige
oder konkurrierende Ressource-Anforderungen von den Ressource-Nutzern über mehrere
Bereiche 54 verwalten, ohne dabei alle Ressourcen 56 verwalten
zu müssen.
In einer Ausführungsform
der Erfindung wird die Entscheidung, ob eine Ressource 56 lokal
oder global ist über
einen zu der Fabrikanlage 50 gehörenden Anwender oder Techniker
ausgeführt.
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Die
Arbeitsstationen 100 können
für die
Wartung der Prozesssteuerung einsetzbare Hardware und/oder Software
wie Bildschirme, Tastaturen, CPU's,
computerlesbare Speicher und Speicherung umfassen. Die Arbeitsstationen 100 können zum
Beispiel Computer Workstations oder PC's mit Intel® Corp.
Computerprozessoren sein auf denen Betriebssysteme wie Microsoft® Windows
NT, 2000 oder XP laufen. Die Arbeitsstationen 100 umfassen
zum Beispiel auch elektronische Speicher wie die Direktzugriffsspeicher
(RAM), die dynamischen RAM (DRAM), die Festwertspeicher (ROM), magnetische und
optische Speicherung wie Festplatten, Diskettenlaufwerke, CD-ROM
Laufwerke, CD-RW Laufwerke, DVD Laufwerke und andere geeigneten
Computerbauteile.
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Die
Arbeitsstationen 100 können
weiterhin Batch-Verarbeitungs Steuerungsfähigkeiten umfassen, wie zum
Beispiel die von „Emerson
Process Managment" vertriebene
Batch-Verarbeitungssoftware DeltaVTM, welche
Teil des DeltaVTM Sytems ist. Die Arbeitsstation 100 umfasst
in einer Ausführungsform einen
Batch-Ausführer 110 („batch
executive"), einen lokalen
Geräte-Einschätzer („local
equipment arbitrator",
LAR) 112 und einen globalen Geräte-Einschätzer („global equipment arbitrator", GAR) 114.
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Der
Batch-Ausführer
(„batch
executive") 110 umfasst
eine auf einem computerlesbaren Datenträger gespeicherte Software die
für einen
Teil der Batch-Verarbeitung des Prozesssteuerungssystems 52 für ein oder
mehrere Bereiche 54 zuständig ist. In einer Ausführungsform
wird jeder entsprechende Bereich 54 von einem eigenen Batch-Ausführer („batch executive") 110 gesteuert.
Der Batch-Ausführer 110 überwacht
die Ressourcen 56 und Ressource-Nutzer 60, welche
die einzelnen Schritte der in einer Fabrikanlage 50 genutzten
Rezepte ausführen.
Der Batch-Ausführer 110 kann
zum Beispiel einen Erhitzer (Ressource) steuern der eine Substanz
fünfzehn Minuten
lang auf 350 F erhitzt, um dann die erhitzte Substanz in einen Mischer
umzufüllen.
Der Batch-Ausführer 110 kann
auch die Durchführung mehrerer
gleichzeitig und/oder nebeneinander laufender Rezepte steuern. Der
Batch-Ausführer 110 ist mit
dem LAR 112 („local
equipment arbitrator")
und dem GAR 114 („global
equipment arbitrator")
in Kontakt um Ressource-Anforderungen
der Nutzer 60 zu bearbeiten.
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Der
LAR 112 umfasst eine auf einem computerlesbaren Datenträger gespeicherte
und mit dem Batch-Ausführer 110 kommunizierfähige Software und/oder
Hardware die für
die Kommunikation mit dem Batch-Ausführer 110 betriebsfähig ist,
um widersprüchliche
Anforderungen für
die Nutzung der Ressourcen 56 von Ressource-Nutzern 60 eines
bestimmten Bereichs 54 einzuschätzen. Wenn beispielsweise ein
Batch-Ausführer 110 Rezepte
ausführt
die bestimmte Ressourcen 56 nutzen, könnten zwei oder mehrere Nutzer 60 die
Nutzung derselben Ressource 56 zur praktisch gleichen Zeit
anfordern. Erlaubt der Batch-Ausführer 110 beiden Nutzern 60 den
gleichzeitigen Zugriff auf dieselbe Ressource 56, könnten beide
Rezepte zerstört
werden. Gleichermaßen
kann der Batch-Ausführer 110 als
Teil eines Rezeptes feststellen, dass ein oder mehrere Ressourcen 56 für zukünftige zeitempfindliche
Schritte eines Rezeptes reserviert werden müssen, oder, dass eine bestimmte
Ressource 56 vor der Nutzung durch ein bestimmtes Rezept,
wie zum Beispiel die erforderliche Reinigung einer Ressource 56,
vorbereitet werden muss. Vor der Zuordnung oder Reservierung einer
oder mehrerer Ressourcen 56 zu einem Nutzer 60,
fordert der Batch-Ausführer 110 die
Nutzung der Ressource 56 vom LAR 112 an. Der LAR 112 entscheidet
dann, ob die angeforderte Ressource 56 für die Nutzung
durch den Batch-Ausführer 110 innerhalb
des dem Batch-Ausführer 110 angehörenden Bereiches 54 verfügbar ist.
In einer Ausführungsform bearbeitet
der LAR 112 nur Ressourcen 56 vom „lokalen" Typ 120.
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Der
GAR 114 umfasst auf einem computerlesbaren Datenträger gespeicherte
Software und/oder Hardware betriebsfähig für die Kommunikation mit dem
Batch-Ausführer 110,
so dass widersprüchliche
Anforderungen auf Ressourcen 56 von Ressource-Nutzern 60 aus
zwei oder mehreren Bereichen 54 eingeschätzt werden
können.
Insbesondere wenn der Batch-Ausführer 110 Ressourcen 56 nutzende
Rezepte ausführt,
könnten
beispielsweise zwei oder mehrere Rezepte die Nutzung derselben Ressource 56 gleichzeitig
anfordern. Der Batch-Ausführer 110 fordert
deshalb von dem GAR 114 die Nutzung einer Ressource 56 vor
der Zuordnung oder Reservierung einer oder mehrerer Ressourcen 56 zu
einem Rezept in verschiedenen Bereichen 54 an. Der GAR 114 entscheidet
dann, ob die angeforderte Ressource 56 für die Nutzung
durch den Batch-Ausführer 110 außerhalb
des zu der Stapel-führung
gehörenden
Bereichs 54 verfügbar
ist. In einer Ausführungsform
bearbeitet der GAR 114 nur Ressourcen 56 vom „globalen" Typ 120.
Zur Klärung
von Ressource-Anforderungen können
die GARs 114 untereinander kommunizieren.
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In
einer Ausführungsform
ist ein entsprechender GAR 114 jedem jeweiligen Batch-Ausführer 110 zugeordnet
und ist für
die Ressourcen 56 „globalen" Typs 120 des
dem Batch-Ausführer 110 zugeordneten
Bereichs 54 verantwortlich. Ein zweiter GAR 114 eines
anderen Bereichs 54 fordert eine Ressource 56 von
einem GAR 114 an, der für
den die Ressource 56 enthaltenden Bereich 54 zuständig ist. In
Bezug auf 2 fordert zum Beispiel ein Nutzer U2
Zugriff auf die Ressource R3. Da U2 in einem anderen Bereich 54 als
R3 ist, fordert der GAR 114 des Bereichs 54 von
U2, von dem GAR 114 des Bereich 54 von R3 Zugriff
auf R3.
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In
einer Ausführungsform
ist der GAR 114 auch in der Lage den Ausfall eines anderen
GAR 114 zu kompensieren, indem er die Ressourcen 56 des ausgefallenen
GAR's 114 übernimmt.
Fällt beispielsweise
der GAR 114 in einem ersten Bereich 54 aus, so
kann der GAR 114 aus einem zweiten Bereich 54 die
Ressourcen-Einschätzung
der Ressourcen 56 des ausgefallenen GAR's 114 übernehmen.
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Während des
Betriebs steuern ein oder mehrere Batch-Ausführer 110 die Ausführung eines
oder mehrerer Rezepte in jedem einzelnen Bereich 54. Verschiedene
Ressource-Nutzer 60 können
für die Durchführung der
Rezeptschritte ein oder mehrere Ressourcen 56 anfordern.
Der Ressource-Nutzer 60 fordert über den Batch-Ausführer 110 Zugriff
auf die Ressourcen 56 an. Der Batch-Ausführer 110 leitet dann
die Ressource-Anforderung
abhängig
vom Typ 120 der angeforderten Ressource 56 an
den entsprechenden LAR 112 oder GAR 114 weiter.
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Ist
der Typ 120 der angeforderten Ressource 56 „lokal", entscheidet der
LAR 112 anhand geeigneter Kriterien ob die Ressource 56 für die Nutzung
von Ressource-Nutzer 60 verfügbar ist. Der LAR 112 entscheidet
zum Beispiel nur, ob die Ressource 56 gegenwärtig von
einem anderen Ressource-Nutzer 60 genutzt wird. Der LAR 112 kann
auch komplexe Nutzungsbestimmungen ausführen, zum Beispiel, ob eine
Ressource 56 vor der Nutzung von einem anderen Nutzer 60 durch örtliche
Reinigungssysteme gereinigt werden muss oder, ob die Ressource 56 vor der
Nutzung von dem Ressource-Nutzer 60 eine bestimmte Temperatur
haben muss. Der LAR 112 vermittelt dann, ob und wahlweise
auch wann die angeforderte Ressource 56 für den Batch-Ausführer 110 verfügbar ist.
Wenn zum Beispiel der Nutzer U1 und der Nutzer U2 versuchen auf
die Ressource R1 zuzugreifen, dann entscheidet der LAR 112,
welcher der Nutzer 60 Zugriff zu der angeforderten Ressource 56 bekommt.
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Ist
die angeforderte Ressource 56 vom „globalen" Typ, entscheidet der GAR 114,
ob die angeforderte Ressource 56 für die Nutzung durch den anforderten
Ressource-Nutzer 60 verfügbar ist.
Sind die angeforderte Ressource 56 und der dem Batch-Ausführer 110 zugeordnete
GAR 114 vom selben Bereich 54, bestimmt der GAR 114 über die
Verfügbarkeit
der Ressource 56 und übermittelt,
ob die angeforderte Ressource 56 für den Batch-Ausführer 110 verfügbar ist.
Sind die angeforderte Ressource 56 und der zum Batch-Ausführer 110 zugeordnete
GAR 114 aus verschiedenen Bereichen 54, übermittelt
der GAR 114 die Anforderung zu dem GAR 114 der
dem Bereich 54 der angeforderten Ressource 56 zugeordnet
ist. Der anfordernde GAR 114 bestimmt dann den für die Bearbeitung
durch entsprechende Verfahren geeigneten GAR 114. In einer
Ausführungsform
sind die GARs 114 gleichrangig in einer „Peer-to-Peer"-Netzwerkkonfiguration
angeordnet, so dass Anforderungen an alle oder einen Teil der GARs 114 übertragen und
von einem geeigneten GAR 114 bearbeitet werden können. In
einer weiteren Ausführungsform
können
die GARs 114 wieder gleichrangig angeordnet sein, tauschen
aber Verzeichnisse der bearbeiteten Ressourcen 56 aus und
Vermeidung somit die Notwendigkeit, dass alle Anforderungen an alle
GARs 114 übertragen
werden. Stattdessen kann der geeignete GAR 114 direkt von
dem anfordernden GAR 114 kontaktiert werden. Die GARs 114 können im
Allgemeinen in jeder geeigneten Art und Weise angeordnet sein. Der
geeignete GAR 114 entscheidet, ob die angeforderte Ressource 56 verfügbar ist
und übermittelt
das Ergebnis an den anfordernden GAR 114. Der anfordernde
GAR 114 gibt das Ergebnis zur Verarbeitung an den Batch-Ausführer 110 zurück. Alternativ
kann der anfordernde GAR 114 auch umgangen werden und das
Ergebnis kann direkt an den anfordernden Batch-Ausführer 110 zurückgesandt
werden. Wenn zum Beispiel ein Nutzer U3 gegenwärtig die Ressource R3 nutzt
und ein anderer Nutzer U2 auf die Ressource R3 zugreifen will, dann
leitet der GAR 114 des U2 Bereichs die Anforderung von
U2 zu Bearbeitung an den GAR 114 des R3 Bereichs.
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Der
Batch-Ausführer 110 untersucht
dann ob die angeforderte Ressource 56 verfügbar ist.
Ist die Ressource 56 nicht verfügbar, kann der Batch-Ausführer 110 durch
beispielsweise Unterbrechen des zu dem anfordernden Ressource-Nutzer 60 gehörenden auszuführenden
Rezepts entsprechend handeln.
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In
einer Ausführungsform
wählen
die GARs 114 von allen oder einem Teil der in einem Prozesssteuerungssystem 52 verfügbaren GARs 114 ein Master-GAR
aus. Jeder geeignete GAR 114 kann dabei zum Master-GAR
gewählt
werden. Der Master-GAR kann beispielsweise auf GARs 114 begrenzt sein
die auf Arbeitsstationen 100 mit einer bestimmten Prozessleistung
oder einer bestimmten maximal zulässigen Prozessbelastung laufen.
Der Master-GAR kann als zentralisierte Datenbank wirken und aufspüren, ob
bestimmte Ressourcen 56 verfügbar sind, welche Ressourcen 56 sich
zum Beispiel in welchem Bereich 54 befinden und/oder ex
liefert andere geeignete Daten. Ein Master-GAR kann auch zur Reduzierung der zwischen
den GARs 114 notwendigen Kommunikation genutzt werden indem
die Pfade zwischen den Ressourcen 56 und den zu den Ressourcen 56 gehörenden GARs 114 gespeichert werden.
In einer weiteren Ausführungsform
kann der GAR 114 Statusinformationen der Ressourcen 56 wie
zum Beispiel deren Verfügbarkeit
abspeichern. In dieser Ausführungsform
könnte
der anfordernde GAR 114 den Master-GAR über dessen Entscheidung, ob
eine Ressource 56 verfügbar
ist, abfragen. Der Master-GAR kann dabei durch geeignete Methoden
ausgewählt
werden. Ein GAR 114 kann zum Master-GAR bestimmt werden
indem zum Beispiel ermittelt wird, welches der GARs 114 zuerst
aktiviert wurde. Weitere Methoden zur Bestimmung oder Auswahl eines
zu einem Netzwerk gehörendes „Master" Gliedes sind dem
heutigen Stand der Technik bekannt.
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Die
GARs 114 können
auch den Ausfall eines anderen GAR 114 bewältigen.
Zum Beispiel kann der GAR 114 eines bestimmten Bereiches 54 durch einen
Systemabsturz ausfallen. Ein anderer GAR 114 kann dann
den Ausfall erfassen und die Verwaltung der Ressourcen des ausgefallenen
GAR 114 übernehmen.
In einem anderen Beispiel stellt ein anfordernder GAR 114 fest,
dass einer der GARs 114 schon seit einiger Zeit nicht geantwortet
hat und übernimmt
die von dem ausgefallenen GAR 114 verwalteten Ressourcen 54.
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In
einer anderen Ausführungsform
bestimmen die GARs 114 gemeinsam ob ein Nutzer 60 eine bestimmte
Ressource 56 nutzen kann. Im Gegensatz zu GARs 114,
die für
die Zugriffsverwaltung auf die Ressourcen 56 eines Bereiches 54 verantwortlich sind,
können
beispielsweise zwei GARs 114 für die Zugriffsverwaltung auf
ein oder mehrere Ressourcen 56 in ein oder mehreren Bereichen 54 zuständig sein. Im
Allgemeinen können
einige oder alle der GARs 114 für die Zugriffsverwaltung zu
einigen oder allen Ressourcen 56 geeigneter Bereich 54 zuständig sein.
Zum Beispiel können
weitere Typen 120 definiert werden, um zu ermitteln wie
die Ressource-Verfügbarkeit
von bestimmten GARs 114 verarbeitet wird. Die Ressource-Verfügbarkeit
kann durch eine Abstimmung der GARs 114 oder andere geeignete Methoden
gemeinsam ermittelt werden. Bei einer gemeinsamen Ermittlung kann
bestimmten GARs 114 zum Beispiel die Priorität bei der
Bestimmung der Verfügbarkeit
bestimmter Ressourcen 56 gegeben werden. Ein erster GAR 114 kann
zum Beispiel mehr Stimmen, oder die Einspruchsberechtigung über ein oder
mehrere zweite GARs 114 bekommen. Weiterhin kann die erhöhte Stimmberechtigung
oder Einspruchsfähigkeit
von einem oder mehreren GARs 114 auf bestimmten angeforderten
Ressourcen 54 basieren. Durch einem GAR zugeteilte erhöhte Stimmberechtigung
oder Einspruchsberechtigung kann zu Prioritäts-Zugriff auf Ressourcen 56 in bestimmten
Situationen befähigen.
Ein Notfall oder ein unerwartetes Ergebnis können zum Beispiel einen Prioritäts-Zugriff
bestimmter Ressource-Nutzer 60 erfordern. In 5 wird
ein GAR 114 mit Abstimmfähigkeiten näher dargestellt.
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In
einer Ausführungsform,
ein Vorteil der Verknüpfung
von Typen 120 und Ressourcen 56 kann sein, dass
die Ressourcen 56 über
mehrere Bereiche 54 verwaltet werden können ohne das Prozesssteuerungssystem 52 zu überlasten.
Durch den Einsatz automatischer Ressourceverwaltung über mehrere Bereiche 54 hinweg,
kann die Produktivität
der Fabrikanlage 50 durch Reduzierung des für die Bedienung
der Prozesse benötigten
Personals und der dadurch resultierenden Verringerung der Fabrikkosten erhöht werden.
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3 ist
ein Blockschema einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das weitere Einzelheiten der Ressourcen 56 und
ihren Bezug auf deren Organisation innerhalb der Fabrikanlage 50 darstellt.
Die Ressourcen 56 können
einzelne Einheiten, wie zum Beispiel ein Behälter, oder mehrere logisch
gruppierte Einheiten, wie zum Beispiel ein Behälter und eine Pumpe sein die
wiederum auch andere Ressourcen 56 beinhalten können. Die
Gewährung,
dass eine einzelne Ressource 56 andere Ressourcen 56 vertritt
oder organisiert, ermöglicht
die Überwachung
der Ressourcen 56 in Gruppen. Zum Beispiel kann eine Ressource-Hirarchie
zur Organisation der Fabrikanlage 50 erstellt werden. Eine
in 3 dargestellte Ausführungsform ordnet die Ressourcen 56 nach
einem in der Pharmazeutischen Industrie verwendeten Organisationssystem,
wo ein gegebenes Gebiet wie zum Beispiel eine Fabrikanlage 50 ein
oder mehrere Bereiche 54 umfasst, die jeweils ein oder
mehrere Prozesszellen enthalten, die wiederum jeweils ein oder mehrere
Einheiten enthalten, die wiederum jeweils ein oder mehrere Module enthalten,
welche die eigentlichen Geräte
darstellen. Die Ressource 56 kann des Weiteren eine Bezeichnung 150 (id)
enthalten. Die id 150 umfasst eine geeignete eindeutige Bezeichnung
wie zum Beispiel ein numerischer, alphanumerischer oder alphabetischer Wert,
um die Ressourcen 56 voneinander zu unterscheiden.
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4 ist
ein Blockschema eines Batch-Ausführers 110 nach
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Batch-Ausführer 110 kann eine
Ressourcen-Tabelle 200 führen, welche
eine Ressource 56 basierend auf deren id 150 zu dem der Ressource 56 zugeordneten
Typ 120 erfasst. Die Ressource-Tabelle 200 kann
von dem Batch-Ausführer 110 genutzt
werden um zu bestimmen, ob eine Anforderung zu einem LAR 112 oder
GAR 114 geschickt werden soll. Eine Batch-Ausführer 110 kann zum Beispiel
eine Ressource-Tabelle 200 nutzen um zu ermitteln das eine
Anforderung für
die Nutzung der Ressource „Ressource2" zum GAR 114 geschickt werden
soll.
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5 ist
ein Blockschema einer Ausführungsform
von GARs 114 das Abstimmungen und Abstimm-Prioritäten beinhaltet.
Die GARs 114 können
gemeinsam über
die Abstimmung oder andere geeignete Methoden den Zugriff auf die
Ressourcen 56 steuern anstatt das ein bestimmtes GAR 114 einzig
für eine
bestimmte Anzahl von Ressourcen 56 verantwortlich ist.
Die Abstimmung kann zu einer verbesserten Zuordnung der Ressourcen 56 führen, wenn
die Zuordnung zum Beispiel auf den globalen Bedürfnissen der Fabrikanlage 50 und
nicht nur auf den Bedürfnissen
bestimmter Bereiche 54 beruht. Zum Beispiel können die
GARs 114 erhebliche globale Kenntnisse über den Zustand der Prozesse
einer Fabrikanlage 50 haben und auch diese Kenntnisse für eine effizientere
Zuordnung der Ressourcen 56 nutzen. Weiterhin kann die
Abstimmgewichtung 262 bestimmter GARs 114 mit
Bezug auf bestimmte Ressourcen 56 angepasst werden. Eine
Abstimm-Tabelle 250 kann für die Erfassung der id 150
bestimmter GARs 114 genutzt werden, so dass eine eindeutig
mit dem entsprechenden GAR 114 verknüpfte GAR-Bezeichnung 260 (GAR id) und
Abstimmgewichtung 262 für
die Ressource 56 verwendet wird. In Bezug auf 5 hat
der GAR GEA1 für
die Ressource „Resource1" eine Abstimmgewichtung
von 0.7, während
GAR GEA2 für
die Ressource „Resource1" eine Abstimmgewichtung
von 1.0 hat. Die unterschiedlichen Abstimmgewichtungen können auf
die Priorität der
GAR 114 in Bezug auf die Ressource 56 oder andere
geeigneten Merkmale hinweisen.
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In
einer Ausführungsform
könnte
ein Verbraucher-GAR 270 zu der Gruppe der GARs 114 für die Implementierung
angepasster oder anderer Ressourcezuordnungsschemen hinzugefügt werden. Zum
Beispiel wird ein Verbraucher-GAR 270 so konfiguriert,
dass ein Fabrikanlagenbediener (nicht dargestellt) durch die dem
Verbraucher-GAR 270 zugewiesene Abstimmgewichtung andere
GARs 114 überschreiben
oder widersprechen kann. Der Verbraucher-GAR 270 kann,
muss aber nicht, einem bestimmten Bereich 54 oder einem
Batch-Ausführer 110 angehören oder
Ressourcen 56 haben, die einem bestimmten Bereich 54 oder
einem Batch-Ausführer 110 angehören.
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6 ist
ein Flussdiagramm das den Ablauf einer Fabrikanlage 50 nach
einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt. Das Verfahren beginnt mit dem
Block 300, wo eine Anforderung eines Nutzers 60 für eine Ressource 56 von
einem Batch-Ausführer 110 empfangen
wird. Als nächstes bestimmt
der Batch-Ausführer 110 im
Entscheidungsblock 302, ob es sich um einen Ressource 56 vom
globalen oder lokalen Typ 120 handelt. Ist der Typ 120 der
angeforderten Ressource 56 lokal, führt die LOKAL-Abzweigung des
Entscheidungsblockes 302 zum Block 304. Im Feld 304 befragt
der Batch-Ausführer 110 den
LAR 112, ob die angeforderte Ressource 56 im Bereich 54 des
Batch-Ausführers 110 verfügbar ist.
Ist der Typ 120 der angeforderten Ressource 54 global,
führt die
GLOBAL-Abzweigung des Entscheidungsblocks 302 zum Block 306. Im
Block 306 wird der für
die angeforderte Ressource 56 zuständige GAR 114 befragt,
ob die angeforderte Ressource 56 verfügbar ist. Der GAR 114 kann
dabei ein geeignetes Verfahren, entweder allein oder in Kombination
mit anderen GARs für
die Ermittlung, ob eine angeforderte Ressource 56 verfügbar ist
nutzen.
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Im
Entscheidungsblock 308 bestimmt der entsprechende LAR 112 oder
GAR 114, ob eine angeforderte Ressource 56 verfügbar ist.
Ist die angeforderte Ressource 56 verfügbar, führt die YES-Abzweigung des
Entscheidungsblocks zum Block 310, wo ein Batch-Ausführer 110 über die
Verfügbarkeit der
Ressource 56 informiert wird und der Zugriff auf die angeforderte
Ressource 56 von dem Batch-Ausführer 110 gewährt oder
die angeforderte Ressource 56 dem anfordernden Nutzer 60 zugeordnet
wird. Ist die angeforderte Ressource 56 nicht verfügbar, führt die
NO-Abzweigung des Entscheidungsblocks zum Block 312, wo
der Batch-Ausführer 110 über die Nichtverfügbarkeit
der angeforderten Ressource 56 informiert wird und folglich
dem anfordernden Ressource-Nutzer
den Zugriff auf die Ressource 56 verweigert. Auf die Verweigerung
der Anforderung hin, kann der Batch-Ausführer 110 geeignete
Maßnahmen,
wie zum Beispiel die Unterbrechung des Prozesses des anfordernden
Nutzers, ergreifen
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Während hier
verschiedene Abläufe
und Methoden der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, sollen
diese jedoch nicht die Funktion oder den Nutzen der vorliegenden
Erfindung beschränken. Eine
Vielzahl von Abwandlungen und Umstellungen der Methoden und Abläufe die
hier beschrieben wurden sind in verschiedenen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung möglich,
und die gezeigten Flussdiagramme stellen lediglich eine mögliche Anordnung
der Felder der Flussdiagramms dar und bestimmte Ausführungsformen
und Anwendungen können,
soweit erforderlich, verschiedene Anordnungen verwenden.
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Obwohl
eine bestimmte Vorrichtung in Bezug auf die hier gezeigte Erfindung
beschrieben wurde, ist der Umfang der Erfindung nicht darauf begrenzt. Im
Gegenteil, die Erfindung umfasst alle Geräte, Verfahren und Beiträge zur Herstellung
der Erfindung die in den Rahmen der beigefügten Ansprüche entweder buchstäblich oder
unter der Doktrin der Gleichbedeutung fallen.