ES2857049T3 - Procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta de producción - Google Patents
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Abstract
Procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta bidimensional de una planta de producción de montaje modular para la producción de un producto químico, presentando la planta de producción al menos dos módulos de proceso que se pueden conectar entre sí desde el punto de vista de la tecnología de producción, para la ejecución respectiva de un proceso general requerido para la producción o de una sección de proceso específica, y al menos un contenedor de procesos en el que los módulos de proceso pueden alojarse al menos parcialmente según lo previsto, siendo el contenedor de procesos una unidad que puede transportarse como un todo, y - en el que, para cada contenedor de procesos, se genera un modelo de contenedor bidimensional (2) común de su área de base (3) y del área de base (3) de un entorno de contenedor, de tamaño predefinible, que rodea al menos parcialmente el contenedor de procesos, - en el que, para cada módulo de proceso, se genera un modelo de módulo (5) bidimensional de su área base, - en el que el modelo de contenedor (2) y los modelos de módulo (5) se dividen en campos de cuadrícula (1, 4) de igual tamaño, preferentemente cuadrados, - en el que cada campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) tiene asociada una propiedad de módulo relativa a la ocupación del respectivo campo de cuadrícula (4) con un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso, dispuesto por encima de la sección del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula (4), con un espacio operativo asignado al módulo de proceso, dispuesto por encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula(4), o con una salida de sustancia del módulo de proceso dispuesta por encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula (4), - en el que cada campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) tiene asociada una de las propiedades "dentro del contenedor" o "fuera del contenedor", así como una propiedad de ocupación relativa a la ocupación o no ocupación del respectivo campo de cuadrícula (1) con una propiedad de módulo, - en el que los modelos de módulo (5) se disponen en el modelo de contenedor (2) teniendo en cuenta las propiedades de módulo y las propiedades de ocupación.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta de producción
La presente invención se refiere a un procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta bidimensional de una planta de producción de montaje modular para la producción de un producto químico.
Para la producción de un determinado producto químico, es necesario proporcionar una planta de producción con una estructura de planta diseñada individualmente para poder llevar a cabo las respectivas etapas de proceso requeridas en las secciones individuales del proceso. Si ya no se desea la producción de este producto específico, la planta de producción suele ser desmantelada nuevamente para poder montar en el mismo lugar otra planta de producción con una estructura de planta diseñada individualmente, con la que pueda producirse otro producto químico. Este montaje y desmantelamiento de las plantas de producción requiere mucho tiempo y es costoso. Por tanto, existe una necesidad constante de reducir los gastos asociados con la producción de diversos productos químicos. Cada uno de los documentos 'M. Erdwiens y col.: "Grundlagen für die rechnergestützte Aufstellungsplanung", Chemie Ingenieur Technik, Tomo 67, n.° 7, 1 de julio de 1995' y 'O. Ritthoff y col.: "Merkmalsbasiertes Lernen von Platzierungsregeln im Rahmen der Aufstellungsplanung von Chemieanlagen", 1 de septiembre de 2004', describe un procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta bidimensional de una planta de producción de montaje modular para la producción de un producto químico.
El objetivo de la invención es proporcionar un novedoso concepto de planta con el que el esfuerzo asociado a la producción de diversos productos químicos se pueda reducir significativamente en comparación con el modo de proceder convencional.
Este objetivo se consigue mediante una planta de producción con las características de acuerdo con la reivindicación 1. Configuraciones preferidas se especifican en las reivindicaciones dependientes, cada una de las cuales, tomada por sí sola o en cualquier combinación entre sí, puede representar un aspecto de la invención.
La reivindicación 1 propone un procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta bidimensional de una planta de producción de montaje modular para la producción de un producto químico, presentando la planta de producción al menos dos módulos de proceso que se pueden conectar entre sí desde el punto de vista de la tecnología de producción y al menos un contenedor de procesos en el que los módulos de proceso se pueden alojar al menos parcialmente según lo previsto,
- en el que, para cada contenedor de procesos, se genera un modelo de contenedor bidimensional común de su área de base y del área de base de un entorno de contenedor, de un tamaño predefinible, que rodea al menos parcialmente el contenedor de procesos,
- en el que, para cada módulo de proceso, se genera un modelo de módulo bidimensional de su área base,
- en el que el modelo de contenedor y los modelos de módulo se dividen en campos de cuadrícula de igual tamaño, preferentemente cuadrados,
- en el que cada campo de cuadrícula de un modelo de módulo tiene asociada una propiedad de módulo relativa a la ocupación del respectivo campo de cuadrícula con un equipo funcional del respectivo módulo de proceso, dispuesto encima de la sección del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula, con un espacio operativo asignado al módulo de proceso, dispuesto encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula, o con una salida de sustancia del módulo de proceso dispuesta encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula,
- en el que cada campo de cuadrícula del modelo de contenedor tiene asociada una propiedad de ocupación relativa a la ocupación o no ocupación del respectivo campo de cuadrícula con una propiedad de módulo,
- en el que los modelos de módulo se disponen en el modelo de contenedor teniendo en cuenta las propiedades de módulo y las propiedades de ocupación.
La planta de producción también puede presentar dos o más contenedores de procesos que se pueden conectar entre sí desde el punto de vista de la tecnología de producción. Los contenedores de procesos son preferentemente unidades transportables como un todo, que se pueden transportar a una ubicación de producción deseada, en la que se va a instalar una planta de producción equipada correspondientemente, o que se pueden transportar fuera de esta ubicación una vez que haya concluido la producción deseada. Esto permite la reutilización sencilla de contenedores de procesos individuales en diferentes ubicaciones de producción, lo que reduce los costes de producción. Para ello, un contenedor de procesos puede presentar una carcasa que permita un transporte sencillo del contenedor de procesos, en la que están dispuestos módulos de proceso adecuados para llevar a cabo un proceso general o una sección de proceso específica que están conectados entre sí desde el punto de vista de la tecnología de producción. Un contenedor de procesos puede tener, por ejemplo, funcionalidades para calentar, enfriar, mezclar, separar, regular la presión, airear y/o purgar, que permitan llevar a cabo una reacción química y regular las condiciones de reacción.
Un contenedor de procesos también puede estar equipado para llevar a cabo de manera autónoma un proceso general o una sección de proceso específica de la producción. En este sentido, autónomo significa que la sección de proceso se lleva a cabo por medio del contenedor de procesos sin que tenga que efectuarse un control y/o regulación de la sección de proceso o de una parte de la misma por parte de un dispositivo fuera del contenedor de procesos.
En una ubicación de producción, al menos un contenedor de procesos se puede conectar, preferentemente a través de acoplamientos normalizados, a una red de comunicación instalada de forma permanente y/o a una red de suministro con la cual el contenedor de procesos se pueda alimentar con sustancia y/o energía y/o a la cual puedan entregarse sustancias, de modo que se pueda llevar a cabo al menos una reacción química discontinua y/o una producción continua de manera esencialmente autónoma por medio del contenedor de procesos. Por ejemplo, la red de suministro puede presentar una línea de aire comprimido para el suministro de aire comprimido, una línea de agua de alimentación para el suministro de agua, una línea eléctrica para el suministro de energía eléctrica, una línea de sustancia para el suministro de reactantes y/o excipientes y/o para la evacuación de productos, subproductos y/o sustancias de desecho, una línea de enfriamiento para suministrar frío o para eliminar calor y/o una línea de calefacción para suministrar calor o para eliminar frío. Diversas redes de comunicación por cable o inalámbricas entran en consideración como red de comunicación. Un intercambio de información normalizado entre los contenedores de procesos conectados a la red de comunicación y/o con dispositivos de orden superior o subordinados puede tener lugar a través de la red de comunicación.
Los módulos de proceso que se pueden conectar entre sí desde el punto de vista de la tecnología de producción se pueden disponer al menos parcialmente en un contenedor de procesos según lo previsto. En la planta de producción de acuerdo con la invención, la disposición general de los módulos de proceso individuales por cada contenedor de procesos se minimiza en cuanto a la necesidad de espacio ocupado espacialmente y la necesidad de material requerido para su disposición según lo previsto, de modo que, en particular, pueda disponerse un número máximo de módulos de proceso en un contenedor de procesos, lo que aumenta la variabilidad del equipamiento de un contenedor de procesos con módulos de proceso. Por consiguiente, lo mismo es válido para la variabilidad de los procesos o secciones de proceso que se pueden llevar a cabo con un contenedor de procesos.
El modelo de contenedor y los modelos de módulo se dividen en campos de cuadrícula de igual tamaño. Los campos de la cuadrícula son preferentemente cuadrados. Alternativamente, los campos de la cuadrícula pueden ser circulares. Además, es posible una configuración rectangular o elíptica de los campos de cuadrícula, lo que, sin embargo, restringe la capacidad de los módulos de proceso de disponerse en relación con el contenedor de procesos en comparación con una configuración cuadrada o circular de los campos de cuadrícula. En principio, también se pueden utilizar otros tipos de campos de cuadrícula poligonales u ovalados, que esté configurados para ser congruentes entre sí.
Las propiedades de módulo y las propiedades de ocupación representan condiciones marginales con respecto a la disposición de los módulos de proceso individuales entre sí y en relación con el contenedor de procesos. En la planta de producción, componentes de los módulos de proceso se asocian de manera óptima con las secciones del área de base del contenedor y sus alrededores, de tamaño predefinible, correspondientes a los campos de cuadrícula del modelo de contenedor.
Como equipo funcional entran en consideración, por ejemplo, un equipamiento para calentar, enfriar, mezclar, separar, regular la presión, airear y/o purgar, o una entrada de sustancia. Además, un equipo funcional puede ser un almacén para sustancia y/o energía que se puede conectar a una red de suministro local.
Las propiedades de ocupación del modelo de contenedor se seleccionan preferentemente de un grupo que comprende al menos las propiedades "no ocupable", "solo ocupable con espacio operativo", "solo ocupable con equipo funcional", "preferentemente no ocupado", "preferentemente ocupado con espacio operativo" y "preferentemente ocupado con equipo funcional".
De acuerdo con la invención, cada campo de cuadrícula del modelo de contenedor tiene asociada una de las propiedades "dentro del contenedor" o "fuera del contenedor". Esto representa un criterio adicional para la disposición de los módulos de proceso en relación con el contenedor de procesos. Si un campo de cuadrícula del modelo de contenedor tiene la propiedad "dentro del contenedor", entonces este campo de cuadrícula se encuentra completamente dentro del área base del contenedor de procesos propiamente dicho. Si, en cambio, un campo de cuadrícula del módulo contenedor tiene la propiedad "fuera del contenedor", este campo de cuadrícula se sitúa completamente fuera del área base del contenedor de procesos propiamente dicho, pero completamente dentro del área base del entorno propiamente dicho, de tamaño limitado predefinible. Los campos de cuadrícula de un módulo de proceso que tiene asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso se disponen preferentemente en campos de cuadrícula del modelo de contenedor que tienen la propiedad "dentro del contenedor".
Según otra configuración ventajosa, cada campo de cuadrícula del modelo de contenedor tiene asociado un par de coordenadas (xabs, yabs) enteras absolutas, disponiéndose el origen del sistema de coordenadas absolutas subyacente dentro del área base del contenedor de procesos. Como resultado, los campos de cuadrícula del modelo de contenedor se pueden individualizar de una manera sencilla, lo que simplifica la asociación de propiedades a los campos de cuadrícula individuales del modelo de contenedor.
Ventajosamente, cada campo de cuadrícula de un modelo de módulo tiene asociado un par de coordenadas (xrei, yrei) enteras relativas, disponiéndose el origen del sistema de coordenadas relativas subyacente dentro del área base del módulo de proceso. Como resultado, los campos de cuadrícula de un modelo de módulo también se pueden individualizar de una manera sencilla, lo que simplifica la asociación de propiedades a los campos de cuadrícula individuales del respectivo modelo de módulo.
También se considera ventajoso que cada modelo de módulo tenga asociada una posición en el sistema de coordenadas absolutas, que se define por la posición del origen del respectivo sistema de coordenadas relativas dentro del sistema de coordenadas absolutas. La capacidad de un modelo de módulo para disponerse en relación con el modelo de contenedor representa un primer grado de libertad para optimizar la disposición de los módulos de proceso en relación con el contenedor de procesos.
Preferentemente, cada modelo de módulo tiene asociada una orientación en relación con el sistema de coordenadas absolutas. Si el modelo de contenedor y los modelos de módulo se dividen, por ejemplo, en campos de cuadrícula cuadrados, un modelo de módulo puede orientarse con los ángulos relativos 0°, 90°, 180° o 270° en relación con el sistema de coordenadas absolutas. Esta capacidad de orientación relativa entre los modelos de módulo y el modelo de contenedor representa un segundo grado de libertad para optimizar la disposición de los módulos de proceso en relación con el contenedor de procesos.
Según otra configuración ventajosa, se determinan todas las variantes de conexión posibles entre campos de cuadrícula de diferentes modelos de módulo, cada uno de los cuales tiene asociado un equipo funcional, ponderándose cada variante de conexión con un valor de un intervalo de valores predefinible, en particular del intervalo de valores { 100, ..., 100}. Las variantes de conexión se determinan, por ejemplo, teniendo en cuenta las conexiones para sustancias y técnicas o las relaciones entre los módulos de proceso individuales que se van a disponer en relación con un contenedor de procesos. Las relaciones de sustancia pueden derivarse de determinados flujos de sustancias y desechos. Las relaciones técnicas pueden basarse en requisitos de distancia entre equipos incompatibles entre sí de módulos de proceso.
Las variantes de conexión ponderadas con un valor negativo llevan preferentemente a una maximización de la distancia entre los campos de cuadrícula pertenecientes a estas variantes de conexión, y las variantes de conexión ponderadas con un valor positivo, a una minimización de la distancia entre los campos de cuadrícula pertenecientes a estas variantes de conexión. Puede darse una maximización de la distancia, por ejemplo, entre equipos técnicos incompatibles. Una minimización de la distancia puede servir, por ejemplo, para reducir la longitud de tuberías entre equipos técnicos de módulos de proceso.
También se considera ventajoso que, en el caso de varias variantes de conexión con ponderaciones comparables con valores positivos, se seleccione la variante de conexión que esté ponderada con el valor positivo más pequeño.
De acuerdo con otra configuración ventajosa, la disposición de los modelos de módulo en el modelo de contenedor también se lleva a cabo teniendo en cuenta al menos una de las condiciones adicionales, seleccionadas del grupo:
- con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que ya esté ocupado con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo adicional que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso adicional;
- con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que ya esté ocupado por un campo de cuadrícula de un modelo de módulo adicional que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso adicional;
- con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que tenga asociada la propiedad de ocupación "no ocupable" o "solo ocupable con espacio operativo";
- con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que tenga asociada la propiedad de ocupación "no ocupable" o "solo ocupable con equipo funcional".
La disposición de los modelos de módulo en el modelo contenedor se realiza preferentemente teniendo en cuenta todas estas condiciones adicionales.
Según otra configuración ventajosa, la disposición de los modelos de módulo en el modelo de contenedor también se lleva a cabo teniendo en cuenta al menos una de las condiciones adicionales, seleccionadas del grupo:
- un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso debería disponerse en un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que ya esté ocupado por un campo de cuadrícula de un modelo de módulo adicional que tenga asociado un espacio operativo asignado
al respectivo módulo de proceso adicional;
- un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que tenga asociada la propiedad de ocupación "solo ocupable con equipo funcional" o "preferentemente ocupado con equipo funcional";
- un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que tenga asociada la propiedad de ocupación "solo ocupable con espacio operativo" o "preferentemente ocupado con espacio operativo";
- un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que ya esté ocupado con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo adicional que tenga asociada una salida de sustancia del respectivo módulo de proceso adicional;
- un campo de cuadrícula de un modelo de módulo que tenga asociada una salida de sustancia del respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula del modelo de contenedor que ya esté ocupado con un campo de cuadrícula de un modelo de módulo adicional que tenga asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso adicional.
La disposición de los modelos de módulo en el modelo contenedor también se realiza preferentemente teniendo en cuenta todas estas condiciones adicionales.
Según otra configuración ventajosa, la disposición de los modelos de módulo en el modelo de contenedor también se lleva a cabo teniendo en cuenta al menos una de las condiciones adicionales, seleccionadas del grupo:
- los módulos de proceso deberían poder introducirse en el contenedor de procesos a través de un lado longitudinal del mismo;
- los espacios operativos y los espacios de mantenimiento de los módulos de proceso deberían ser accesibles después de que los módulos de proceso se hayan dispuesto según lo previsto;
- los módulos de proceso deberían poder extraerse individualmente del contenedor de procesos o deberían poder incorporarse en el mismo sin tener que extraer para ello otros módulos de proceso;
- los flujos de proceso entre módulos de proceso dispuestos según lo previsto no deberían cruzarse con terceros módulos de proceso.
También se considera ventajoso que la disposición de los modelos de módulo en el modelo de contenedor asociado al contenedor de procesos se realice teniendo en cuenta la disposición de modelos de módulo en un modelo de contenedor adicional asociado a un contenedor de procesos adicional, estando dispuesto el contenedor de procesos adicional encima, debajo o junto al contenedor de procesos. Esta configuración establece condiciones marginales adicionales para la disposición de módulos de proceso en relación con un contenedor de procesos. En particular, la disposición general de los módulos de proceso de una planta de producción que comprende al menos dos contenedores de procesos se puede optimizar en consecuencia.
Otra configuración ventajosa prevé que como contenedor de procesos se utilice un contenedor de transporte normalizado en forma de paralelepípedo, en particular según DIN ISO 668. Esto permite transportar fácilmente contenedores de procesos equipados con módulos de proceso a las respectivas ubicaciones de producción utilizando medios de transporte convencionales normalizados.
También se propone que el modelo de contenedor, los modelos de módulo y las respectivas posiciones relativas entre los modelos de módulo y el modelo de contenedor se visualicen en un dispositivo de visualización. Esto permite una opción de control sencilla para las personas dedicadas al diseño de una planta de producción correspondiente.
En resumen, se crea un procedimiento para optimizar una disposición de al menos dos módulos de proceso de una planta de producción de montaje modular en un contenedor de procesos, en el que las propiedades de módulo, las propiedades de ocupación y las condiciones antes mencionadas se pueden usar en diferentes combinaciones para esta optimización. Una finalidad de esta optimización es crear una disposición de módulos de proceso que ahorre tanto espacio como sea posible, formulándose y usándose preferentemente funciones de optimización con este fin. Si una disposición correspondientemente optimizada de módulos de proceso no cumple un número máximo predefinible de las condiciones mencionadas anteriormente, la disposición optimizada recibe un valor de calidad correspondiente para, por ejemplo, poder comparar entre sí diferentes disposiciones tras las optimizaciones correspondientes.
A continuación, la invención se explica a modo de ejemplo haciendo referencia a las figuras adjuntas con ayuda de un ejemplo de realización preferido, pudiendo representar las características presentadas a continuación un aspecto de la invención tanto tomadas en cada caso por sí solas como en combinación entre sí. Muestran
Figura 1: una representación de un ejemplo de realización para la ocupación de los campos de cuadrícula de un modelo de contenedor con propiedades de ocupación,
Figura 2: una representación de la asociación del modelo de contenedor mostrado en la figura 1 con pares de coordenadas absolutas,
Figura 3: una representación de un ejemplo de realización para la ocupación de los campos de cuadrícula de un modelo de módulo con propiedades de módulo,
Figura 4: una representación del modelo de contenedor con tres modelos de módulo dispuestos en el mismo, y
Figura 5: una representación del modelo de contenedor mostrado en la figura 4 tras la optimización de la disposición de los tres modelos de módulo entre sí y en relación con el modelo de contenedor.
La figura 1 muestra una representación de un ejemplo de realización para la ocupación de los campos de cuadrícula 1 de un modelo de contenedor 2 bidimensional con propiedades de ocupación. El modelo de contenedor 2 se ha generado con respecto al área de base 3 (representada rebordeada) de un contenedor de procesos (no representado en detalle) y al área de base 4 de un entorno de contenedor, de tamaño predefinible, que rodea parcialmente el contenedor de procesos. El modelo de contenedor 2 se ha dividido en campos de cuadrícula 1 cuadrados del mismo tamaño. El área de base 3 del contenedor de procesos comprende 4 x 10 campos de cuadrícula 1. Las propiedades de ocupación se seleccionan de un grupo que comprende las propiedades "no ocupable" (negro), "solo ocupable con espacio operativo" (gris), "solo ocupable con equipo funcional" (blanco), "preferentemente no ocupado" (negro con sombreado), "preferentemente ocupado con espacio operativo" (gris con sombreado) y "preferentemente ocupado con equipo funcional" (blanco con sombreado). Como puede verse, los equipos funcionales de los módulos de proceso se disponen preferentemente dentro del contenedor de procesos, mientras que los espacios operativos asociados a los módulos de proceso también pueden estar dispuestos fuera del contenedor de procesos.
La figura 2 muestra una representación de la asociación del modelo de contenedor 2 mostrado en la figura 1 con pares de coordenadas absolutas (xabs, yabs). El origen del sistema de coordenadas absolutas subyacente está dispuesto dentro del área de base 3 del contenedor de procesos y se indica con el par de coordenadas absolutas (0, 0). Cada campo de cuadrícula 1 del modelo de contenedor 2 también tiene asociada una de las propiedades "dentro del contenedor" (con sombreado) o "fuera del contenedor" (blanco).
La figura 3 muestra una representación de un ejemplo de realización de la ocupación de los campos de cuadrícula 4 de un modelo de módulo 5 con propiedades de módulo, generado para el área de base de un módulo de proceso (no representado en detalle). El modelo de módulo 5 está dividido en campos de cuadrícula 4 cuadrados de igual tamaño, correspondiéndose las dimensiones de los campos de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 con las de los campos de cuadrícula 1 del modelo de contenedor 2 mostrado en las figuras 1 y 2. Cada campo de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 tiene asociado un par de coordenadas relativas (xrel, yrel), estando dispuesto el origen del sistema de coordenadas relativas subyacente dentro del área de base del módulo de proceso y estando indicado por el par de coordenadas relativas (0, 0). Cada campo de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 tiene asociada una propiedad de módulo relativa a la ocupación del respectivo campo de cuadrícula 4 con un equipo funcional del respectivo módulo de proceso, dispuesto encima de la sección del área de base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula 4 o con un espacio operativo asignado al módulo de proceso, dispuesto encima de la sección del área de base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula 4. Las propiedades de módulo relativas a la ocupación del respectivo campo de cuadrícula 4 con un equipo funcional del respectivo módulo de proceso dispuesto encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula 4 se seleccionan de un grupo que comprende las propiedades funcionales "entrada de sustancia" (par de coordenadas relativas (1, 2)) y "unidad de proceso" (pares de coordenadas relativas (0, 2), (0, 1), (1, 1), (0, 0) y (1,0)). La propiedad de módulo "equipamiento de proceso" también se puede asociar al campo de cuadrícula 4 con el par de coordenadas relativas (1, 2). Los campos de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativas (-1, 2), ( 1, 1), (-1, 0), (0, -1) y (1, -1) están ocupados, de manera correspondiente, con la propiedad de módulo "espacio operativo". Los campos de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativas (2, 1), (2, 0) y (2, -1)) están ocupados la propiedad de módulo "salida de sustancia".
La figura 4 muestra una representación del modelo de contenedor 2 con tres modelos de módulo dispuestos en el mismo 5. Cada modelo de módulo 5 tiene asociada una posición en el sistema de coordenadas absolutas, que se define por la posición del origen del respectivo sistema de coordenadas relativas dentro del sistema de coordenadas absolutas. El módulo de proceso 5 representado a la izquierda tiene, por ejemplo, la posición en el sistema de coordenadas absolutas que se caracteriza por el par de coordenadas absolutas (1,0). Además, cada modelo de módulo 5 tiene asociada una orientación en relación con el sistema de coordenadas absolutas. Dado que el modelo de contenedor 2 y los modelos de módulo 5 están divididos en campos de cuadrícula 1 o 4 cuadrados, un modelo de módulo 5 puede orientarse con los ángulos relativos 0°, 90°, 180° o 270° en relación con el sistema de coordenadas absolutas. El módulo de proceso 5 representado a la izquierda está orientado con el ángulo relativo de 0° en relación con el sistema de coordenadas absolutas. El módulo de proceso 5 central está dispuesto en la posición con el par de coordenadas absolutas (7, 0) y está orientado en relación con el sistema de coordenadas absolutas con el ángulo relativo de 270°. El módulo de proceso 5 representado a la derecha está dispuesto en la posición con el par de
coordenadas absolutas (9, 4) y está orientado en relación con el sistema de coordenadas absolutas con el ángulo relativo de 0°.
En este estado de la operación de optimización, se determinan todas las variantes de conexión posibles entre campos de cuadrícula 4 de diferentes modelos de módulo 5, cada uno de los cuales tiene asociado un equipo funcional, ponderándose cada variante de conexión con un valor de un intervalo de valores predefinible, en particular del intervalo de valores {-100, ..., 100}. Por ejemplo, los campos de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 representado a la izquierda, ocupados con la propiedad "salida de sustancia", pueden conectarse a los campos de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 representado en el centro, ocupados con la propiedad "entrada de sustancia". Estas conexiones de sustancia entre el modelo de módulo 5 representado a la izquierda y el modelo de módulo 5 representado en el centro se identifican con el número 1 en la figura 4. Estas variantes de conexión están indicadas mediante las flechas 6 en la figura 4. La variante de conexión según la cual el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativas (2, 0) del modelo de módulo 5 representado a la izquierda se conecta con el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativos (0, 1) del modelo de módulo 5 representado en el centro está ponderada con el valor 50. Las otras dos variantes de conexión indicadas con una flecha 6 están ponderadas en cada caso con el valor 100.
Variantes de conexión correspondientes entre campos de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 representado en el centro y ocupados con la propiedad "salida de sustancia" y el campo de cuadrícula del modelo de módulo 5 representado a la derecha, ocupado con la propiedad de módulo "entrada de sustancia" se identifican en la figura 4 con el número 2 y se indican mediante flechas 7. La variante de conexión según la cual el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativas (2, -1) del modelo de módulo 5 representado en el centro se conecta con el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativos (0, 0) del modelo de módulo 5 representado a la derecha está ponderada con el valor 100. La otra variante de conexión indicada con una flecha 7 está ponderada con el valor 50.
Una variante de conexión entre el campo de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 representado a la izquierda y ocupado con la propiedad "salida de sustancia" y el campo de cuadrícula del modelo de módulo 5 representado a la derecha, ocupado con la propiedad de módulo "entrada de sustancia" se identifica en la figura 4 con el número 3 y se indica mediante la flecha 8. Esta variante de conexión según la cual el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativas (1, 2) del modelo de módulo 5 representado a la izquierda se conecta con el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativos (0, 0) del modelo de módulo 5 representado a la derecha está ponderada con el valor 50.
Una variante de conexión entre el campo de cuadrícula 4 del modelo de módulo 5 representado a la izquierda y ocupado con la propiedad "equipamiento de proceso" y el campo de cuadrícula del modelo de módulo 5 representado a la derecha, ocupado con la propiedad de módulo "entrada de sustancia" se identifica en la figura 4 con el número 4 y se indica mediante la flecha 9. Esta variante de conexión según la cual el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativas (0, 1) del modelo de módulo 5 representado a la izquierda se conecta con el campo de cuadrícula 4 con los pares de coordenadas relativos (0, 0) del modelo de módulo 5 representado a la derecha está ponderada con el valor -100. Por tanto, esta variante de conexión se refiere a una relación repulsiva entre el modelo de módulo representado a la izquierda y el modelo de módulo representado a la derecha.
Otras variantes de conexión se determinan igualmente y se ponderan en consecuencia. Sin embargo, por motivos de claridad, en la figura 4 no se muestran otras variantes de conexión.
Las variantes de conexión que, como la mencionada en último lugar, están ponderadas con un valor negativo, llevan a una maximización de la distancia entre los campos de cuadrícula 4 pertenecientes a estas variantes de conexión y las variantes de conexión que, como las demás variantes de conexión mencionadas anteriormente, están ponderadas con un valor positivo llevan a una minimización de la distancia entre los campos de cuadrícula pertenecientes estas variantes de conexión. En el caso de varias variantes de conexión con ponderaciones comparables con valores positivos, como es el caso, por ejemplo, de las variantes de conexión identificadas con los números 1 o 2, se selecciona preferentemente la variante de conexión que esté ponderada con el valor positivo más pequeño.
La figura 5 muestra una representación del modelo de contenedor 2 mostrado en la figura 4 tras la optimización de la disposición de los tres modelos de módulo 5 entre sí y en relación con el modelo de contenedor 2. Como se puede ver, los campos de cuadrícula 4 de los modelos de módulo 5 que tienen asociado un equipo funcional del respectivo módulo de proceso se encuentran todos dentro del área de base 3 del contenedor de procesos, no representado en detalle. Cada modelo de módulo 5 tiene asociada una posición optimizada en el sistema de coordenadas absolutas, que se define por la posición del origen del respectivo sistema de coordenadas relativas dentro del sistema de coordenadas absolutas. La posición optimizada del módulo de proceso 5 representado a la izquierda se corresponde con la posición inicial de este modelo de módulo 5 mostrada en la figura 4 antes de que se llevara a cabo la optimización. El módulo de proceso 5 central está dispuesto en la posición optimizada con el par de coordenadas absolutas (4, 1) y está orientado en relación con el sistema de coordenadas absolutas con el ángulo relativo de 270°. El módulo de proceso 5 representado a la derecha está dispuesto en la posición optimizada con el par de coordenadas absolutas (4, 3) y está orientado en relación con el sistema de coordenadas absolutas con el ángulo relativo de 180°. Esta disposición optimizada de los modelos de módulo 5 en el modelo de contenedor 2 se visualiza en un dispositivo de visualización, no representado en detalle.
Claims (15)
1. Procedimiento implementado por ordenador para crear un modelo de planta bidimensional de una planta de producción de montaje modular para la producción de un producto químico, presentando la planta de producción al menos dos módulos de proceso que se pueden conectar entre sí desde el punto de vista de la tecnología de producción, para la ejecución respectiva de un proceso general requerido para la producción o de una sección de proceso específica, y al menos un contenedor de procesos en el que los módulos de proceso pueden alojarse al menos parcialmente según lo previsto, siendo el contenedor de procesos una unidad que puede transportarse como un todo, y
- en el que, para cada contenedor de procesos, se genera un modelo de contenedor bidimensional (2) común de su área de base (3) y del área de base (3) de un entorno de contenedor, de tamaño predefinible, que rodea al menos parcialmente el contenedor de procesos,
- en el que, para cada módulo de proceso, se genera un modelo de módulo (5) bidimensional de su área base, - en el que el modelo de contenedor (2) y los modelos de módulo (5) se dividen en campos de cuadrícula (1, 4) de igual tamaño, preferentemente cuadrados,
- en el que cada campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) tiene asociada una propiedad de módulo relativa a la ocupación del respectivo campo de cuadrícula (4) con un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso, dispuesto por encima de la sección del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula (4), con un espacio operativo asignado al módulo de proceso, dispuesto por encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula(4), o con una salida de sustancia del módulo de proceso dispuesta por encima de la sección del área base del respectivo módulo de proceso correspondiente a este campo de cuadrícula (4),
- en el que cada campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) tiene asociada una de las propiedades "dentro del contenedor" o "fuera del contenedor", así como una propiedad de ocupación relativa a la ocupación o no ocupación del respectivo campo de cuadrícula (1) con una propiedad de módulo,
- en el que los modelos de módulo (5) se disponen en el modelo de contenedor (2) teniendo en cuenta las propiedades de módulo y las propiedades de ocupación.
2. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 1, caracterizado porque las propiedades de ocupación se seleccionan de un grupo que comprende al menos las propiedades: no ocupable, solo ocupable con espacio operativo, solo ocupable con dispositivo funcional, preferentemente no ocupado, preferentemente ocupado con espacio operativo y preferentemente ocupado con dispositivo funcional.
3. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) tiene asociadas un par de coordenadas (xabs, yabs) enteras absolutas, disponiéndose el origen del sistema de coordenadas absolutas subyacente dentro del área base (3) del contenedor de procesos.
4. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) tiene asociadas un par de coordenadas (xrel, yrel) enteras relativas, disponiéndose el origen del sistema de coordenadas relativas subyacente dentro del área de base del módulo de proceso.
5. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 4, caracterizado porque cada modelo de módulo (5) tiene asociada una posición en el sistema de coordenadas absolutas, que se define por la posición del origen del respectivo sistema de coordenadas relativas dentro del sistema de coordenadas absolutas.
6. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque cada modelo de módulo (5) tiene asociada una orientación en relación con el sistema de coordenadas absolutas.
7. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se determinan todas las posibles variantes de conexión entre campos de cuadrícula (4) de diferentes modelos de módulo (5), cada uno de los cuales tiene asociado un dispositivo funcional, ponderándose cada variante de conexión con un valor de un intervalo de valores predefinible, en particular del intervalo de valores {-100, ..., 100}.
8. Procedimiento implementado por ordenador según la reivindicación 7, caracterizado porque las variantes de conexión ponderadas con un valor negativo conducen a una maximización de la distancia entre los campos de cuadrícula (4) pertenecientes a estas variantes de conexión, y porque las variantes de conexión ponderadas con un valor positivo conducen a una minimización de la distancia entre los campos cuadrícula (4) pertenecientes a estas variantes de conexión.
9. Procedimiento implementado por ordenador según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque en el caso de varias variantes de conexión con ponderaciones comparables con valores positivos, se selecciona la variante de conexión que esté ponderada con el valor positivo más pequeño.
10. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
la disposición de los modelos de módulo (5) en el modelo de contenedor (2) se realiza teniendo en cuenta al menos una de las condiciones adicionales, seleccionadas del grupo:
- con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que ya esté ocupado con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) adicional que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso adicional;
- con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que ya esté ocupado por un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) adicional que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso adicional;
- con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que tenga asociada la propiedad de ocupación "no ocupable" o "solo ocupable con espacio operativo";
- con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso, no debe ocuparse un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que tenga asociada la propiedad de ocupación "no ocupable" o "solo ocupable con dispositivo funcional".
11. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque la disposición de los modelos de módulo (5) en el modelo de contenedor (2) se realiza teniendo en cuenta al menos una de las condiciones adicionales, seleccionadas del grupo:
- un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso debería disponerse en un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que ya esté ocupado por un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) adicional que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso adicional;
- un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que tenga asociada la propiedad de ocupación "solo ocupable con dispositivo funcional" o "preferentemente ocupado con dispositivo funcional";
- un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un espacio operativo asignado al respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que tenga asociada la propiedad de ocupación "solo ocupable con espacio operativo" o "preferentemente ocupado con espacio operativo";
- un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que ya esté ocupado con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) adicional que tenga asociada una salida de sustancia del respectivo módulo de proceso adicional;
- un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) que tenga asociada una salida de sustancia del respectivo módulo de proceso, debería disponerse en un campo de cuadrícula (1) del modelo de contenedor (2) que ya esté ocupado con un campo de cuadrícula (4) de un modelo de módulo (5) adicional que tenga asociado un dispositivo funcional del respectivo módulo de proceso adicional.
12. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de los modelos de módulo (5) en el modelo de contenedor (2) se realiza teniendo en cuenta al menos una de las condiciones adicionales, seleccionadas del grupo:
- los módulos de proceso deberían poder introducirse en el contenedor de procesos a través de un lado longitudinal del mismo;
- los espacios operativos y los espacios de mantenimiento de los módulos de proceso deberían ser accesibles después de que los módulos de proceso se hayan dispuesto según lo previsto;
- los módulos de proceso deberían poder extraerse individualmente del contenedor de procesos o deberían poder incorporarse en el mismo sin tener que extraer para ello otros módulos de proceso;
- los flujos de proceso entre módulos de proceso dispuestos según lo previsto no deberían cruzarse con terceros módulos de proceso.
13. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disposición de los modelos de módulo (5) en el modelo de contenedor (2) asignado al contenedor de procesos se realiza teniendo en cuenta la disposición de modelos de módulo (5) en un modelo de contenedor (2) adicional asociado a un contenedor de procesos adicional, disponiéndose el contenedor de procesos adicional encima, debajo o junto al contenedor de procesos.
14. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como contenedor de procesos se usa un contenedor de transporte normalizado en forma de paralelepípedo, en particular según DIN ISO 668.
15. Procedimiento implementado por ordenador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
el modelo de contenedor (2), los modelos de módulo (5) y las respectivas posiciones relativas entre los modelos de módulo (5) y el modelo de contenedor (2) se visualizan en un dispositivo de visualización.
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