JPH08504532A - プロセス制御システムにおいてレシピを作成するフレキシブルな方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プロセスプラントはプロセス制御システムと、複数の生産ラインとを有し、各生産ラインは所定の機器構成を有する。プロセス制御システムは、各生産ラインにインタフェースする制御装置をさらに含む。プロセス制御システムは各生産ラインの機器構成に関連する情報を機器データベースに記憶させ、各生産ラインにより実行される動作を動作データベースに記憶させ且つプロセスプラントの原材料情報を原材料データベースに記憶させている。生産ラインによる製品の製造を制御する方法は、製造すべき製品に基づいて構造式を作成する過程を含む。構造式データは製品の中に含まれる原材料の相対量と、原材料を組合わせる方式とに関連する情報を提供する。構造式は、生産ラインの動作に適合し且つ構造式データとの間に矛盾を生じない原材料を組合わせるための動作のシーケンスをも提供し、構造式は機器とは無関係である。構造式と選択された生産ラインに基づいて、製品に関してレシピを作成するが、そのレシピは製品を製造するために必要な、選択された生産ラインに独自のものである１組の手順である。レシピは制御装置により実行され、制御装置は生産ラインの機器に製品を生成するためにレシピ中で要求される通りに指定された動作を指定された順序で実行させる。

Description

【発明の詳細な説明】 プロセス制御システムにおいてレシピを作成するフレキシブルな方法 発明の背景 本発明はプロセス制御システムのプロセス制御の方法に関し、さらに特定すれ ば、様々に異なる構成の複数の生産ラインを含むプロセス制御システムにより利 用され、生産ラインごとにその生産ラインの機器構成に整合するように自動的に 生成されるレシピを生成する方法に関する。 既存のシステムでは、製造監督者（すなわち、ユーザ）が生産ラインの構成を 入力し、所望のプロセス（構造式）をもマイクロプロセッサに入力し、マイクロ プロセッサは（構造式の）製品を生成するために生産ラインにより利用すべきレ シピを生成する。それらの既存のシステムにおいては、レシピは、生成されるレ シピが生産ラインの種類に対して特有のものであるように、機器種類への従属性 を含む。生成されるレシピは、制御ソフトウェアにその種類の生産ラインをラン させるための全ての情報を含む。レシピは生産ラインごとにも生成される。既存 のシステムでは、製品ごと、生産ラインの種類ごとに１つのレシピが存在する。 従って、たとえば、四（４つ）つの構造式（すなわち、製造される４つの製品） と、五（５）つの生産ラインとを有するシステムの場合、生成、維持しなければ ならないレシピは二十（２０）種類である。すなわち、構造式又は機器の変更は いずれもレシピの再生成を要求する。構造式の変更はいずれも機器（すなわち、 生産ライン）ごとのレシピの再実行を要求し、機器の変更はいずれもその機器に 関わる全てのレシピを再生成することを要求する。 そのため、レシピ生成及び維持のプロセスを単純にする必要がある。本発明は 、本質的に機器情報を構造式から分離することによって所望の単純化を実現する 。すなわち、機器情報と、動作情報と、原材料情報とは、それぞれ、別個の機器 データベースと、動作データベースと、原材料データベースとに記憶される。本 発明は構造式と、データベースとを別個のエンティティとして維持する。製品を 生成するための構造式は機器とは全く無関係である。本発明の「レシピ作成装置 」は、機器情報を含む構造式からレシピを自動的に生成する。既Ｋデータベース は生産ラインに特有のものであり、（機器に変更のない限り）変化しない。構造 式 の変化（出力製品の組織、量、・・・の変動などの多様な理由によって変化しうる ）はいずれもレシピ作成装置プロセスの再実行を要求し、それは新たなレシピを 獲得するためにランタイムで実行されるが、機器情報と構造式との分離によって 単純化は実現され、既存のシステムにより要求されるようなユーザによる全情報 の入力は不要になる。従って、本発明においては、構造式の変更は構造式の編集 を要求するだけであり、また、機器の変更は機器データベースの修正を要求する だけである。 発明の概要 従って、本発明により、プロセスプラントのレシピ生成と維持を単純にする方 法が提供される。プロセスプラントはプロセス制御システムと、複数の生産ライ ンとを有し、各生産ラインは所定の機器構成を有する。プロセス制御システムは 、各生産ラインにインタフェースする制御装置をさらに含む。プロセス制御シス テムは各生産ラインの機器構成に関連する情報を機器データベースに記憶させ、 各生産ラインにより実行される動作を動作データベースに記憶させ、且つプロセ スプラントの原材料情報を原材料データベースに記憶させる。生産ラインによる 製品の製造を制御する方法は、製造すべき製品に基づいて構造式を作成する過程 を含む。構造式データは製品に含まれる原材料の相対量と、原材料を組合わせる 方式とに関連する情報を提供する。構造式は生産ラインの動作に適合し且つ構造 式データとの間に矛盾を生じない原材料を組合わせるための動作のシーケンスを も提供し、構造式は機器とは無関係である。構造式と選択された生産ラインに基 づいて、その製品に関わるレシピを作成するが、レシピは製品を製造するために 必要な選択された生産ラインに特有の１組の手順である。レシピは制御装置によ り実行され、制御装置は生産ラインの機器に製品を生成するためにレシピ中で要 求されている通りに指定された動作を指定されたシーケンスで実行させる。 従って、本発明の目的は、プロセスプラントのレシピ生成及び維持を単純化す る方法を提供することである。 本発明のこの目的及びその他の目的は、以下の説明及び添付の図面と関連させ たときにさらに明白になるであろうが、図面中、同じ図中符号は同様の部分を指 示し、且つそれらの図面は本発明の一部を形成している。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法を利用できるようなプロセス制御システムのプロセス制 御システムのブロック線図を示す。 図２は、本発明のインタフェース装置の好ましい実施例のプロセス制御装置の ブロック線図を示す。 図３は、本発明の好ましい実施例のプロセス制御装置の１つの制御装置のブロ ック線図を示す。 図４は、本発明の好ましい実施例のＩ／Ｏモジュールのブロック線図を示す。 図５は、典型的な複数の生産ラインを示す。 図６は、７本の生産ラインを有する従来の技術の製造プラントにおける本発明 の方法を実現する前の状態を示す。 図７は、本発明の方法を実現した後の、図６と同じ製造プラントを示す。 図８は、本発明の方法を含むシステム動作全体の概要を示す。 図９は、好ましい実施例の構造式作成プロセスの流れ図を示す。 図１０は、構造式レコードの中で供給される情報の英語表現の１例を示す。 図１１は、所定の構成を有する生産ラインの１例と、レシピ作成装置に入力さ れた構造式から結果として得られるレシピ作成装置の出力（レシピ）とを示す。 図１２は、レシピ作成装置のプロセスの概要流れ図を示す。 詳細な説明 本発明を説明するのに先立って、本発明の方法を利用できるシステム環境を理 解すると役に立つであろう。図１を参照すると、本発明を見出すことができる好 ましい実施例のプロセス制御システム１０のブロック線図が示されている。プロ セス制御システム１０はプラント制御ネットワーク１１を含み、このネットワー クにはデータハイウェイ１２が接続し、データハイウェイ１２にプロセス制御装 置２０′を接続することができる。今日のプロセス制御システム１０では、プラ ント制御ネットワーク１１に対応するハイウェイゲートウェイ６０１と、対応す るデータハイウェイ１２とを介して、プラント制御ネットワーク１１に追加のプ ロセス制御装置２０′を動作するように接続することができる。プロセス制御装 置２０′と比べて数多くの新たなもの、追加、改善及び特徴を含むインタフェー ス装置であるプロセス制御装置２０は、汎用制御ネットワーク（ＵＣＮ）１４か らネットワークインタフェースモジュール（ＮＩＭ）６０２を介してプラント制 御ネットワーク１１に動作できるように接続している。プロセス制御システム１ ０の好ましい実施例においては、追加のプロセス制御装置２０を対応するＵＣＮ １４と、対応するＮＩＭ６０２とを介してプラント制御ネットワーク１１に動作 できるように接続することができる。プロセス制御装置２０，２０′は、弁、圧 力スイッチ、圧力計、熱電対・・・を含む制御中のプロセスの様々な現場装置（図 示せず）からプロセス制御システム１０へ、アナログ入力信号及びアナログ出力 信号と、デジタル入力信号及びデジタル出力信号（それぞれ、Ａ／Ｉ）Ａ／Ｏ、 Ｄ／Ｉ及びＤ／Ｏ）をインタフェースする。 プラント制御ネットワーク（より単純にいえばネットワーク）１１はプラント のオペレータと連携して被制御プロセスの総合監視を実行すると共に、その監視 機能を実行するために必要な全ての情報を獲得し、オペレータとの間のインタフ ェースを含む。プラント制御ネットワーク１１は複数の物理モジュールを含み、 それらは汎用オペレータステーション（ＵＳ）１２２と、アプリケーションモジ ュール（ＡＭ）１２４と、履歴モジュール（ＨＭ）１２６と、コンピュータモジ ュール（ＣＭ）１２８と、必要に応じて制御中のプロセスの要求される制御／監 視機能を実行するためのそれらのモジュール（及び図示されていない追加の種類 のモジュール）の複製（バックアップ又は二次）とを含んでいる。それらの物理 モジュールの各々は、それらのモジュールの各々を必要に応じて互いに通信させ る局所制御ネットワーク（ＬＣＮ）１２０に動作の上で接続している。ＮＩＭ６ ０２及びＨＧ６０１はＬＣＮ１２０とＵＣＮ１４との間、並びにＬＣＮ１２０と データハイウェイ１２との間のインタフェースをそれぞれ構成している。 好ましい実施例のネットワーク１１の物理モジュール１２２，１２４，１２６ ，１２８・・・は様々な特殊化機能をもつ種類のものである。ネットワーク１１の 他の物理モジュールへデータを送信するという目的のために、各物理モジュール はネットワークの通信媒体、すなわち、ＬＣＮ１２０に対するアクセスの権利に 関して、他のモジュールと同等物、すなわち、等価物である。 ネットワーク１１の汎用オペレータステーションモジュール（ＵＳ）１２２は 、 １人又は２人以上のプラントオペレータに対するワークステーションである。こ れは１人又は２人以上のプラントオペレータと、オペレータが必要としているプ ラントの１つ又は複数のプロセスとの間のインタフェースであるオペレータコン ソールを含む。各々の汎用オペレータステーションモジュール１２２はＬＣＮ１ ２０に接続しており、汎用オペレータステーションモジュール１２２とネットワ ーク１１の他の何らかの物理モジュールとのあらゆる通信はＬＣＮ１２０を介す る。汎用オペレータステーションモジュール１２２は、ＬＣＮ１２０にあるデー タと、ネットワーク１１のその他の物理モジュールのいずれかを介して又はその モジュールから利用可能である資源及びデータとに対しアクセスする。汎用ステ ーションモジュール１２２は、ビデオ表示発生器を含む陰極線管表示装置（ＣＲ Ｔ）（図示せず）と、オペレータキーボード（ＫＢ）（図示せず）と、プリンタ （ＰＲＴ）（図示せず）とを含み、たとえば、カートリッジディスクデータ記憶 装置、トレンドペン記録装置及び状態表示装置をも含むことができる（ただし、 図示せず）。 履歴モジュール（ＨＭ）１２６は大容量データ記憶能力を与える。履歴モジュ ール１２６はウィンチェスタディスクなどの従来通りのディスク大容量記憶装置 を少なくとも１つ含み、そのディスク記憶装置は２進データに対する大容量の不 揮発性記憶能力を構成する。このような大容量記憶装置により記憶されるデータ の型は、典型的には、傾向履歴、事象履歴、・・・又はそのような履歴を確定でき る元になるデータ、ＣＲＴ型表示装置を構成又は形成するデータ、物理モジュー ルに関わるプログラムのコピー・・・である。 アプリケーションモジュール（ＡＭ）１２４は、データ収集、警報発生、バッ チ履歴収集などのプロセス制御サブシステム２０，２０′と関連する制御装置に よって実行されるプロセス制御機能を支援して追加のデータ処理能力を有すると 共に、必要に応じて連続制御計算機能を実行する。アプリケーションモジュール １２４のデータ処理能力はプロセッサ（図示せず）と、そのモジュールと関連す るメモリ（図示せず）とによって与えられる。 コンピュータモジュール（ＣＭ）１２８は、中規模から大規模の汎用データ処 理システムをネットワーク１１の他の物理モジュール及びそのようなモジュール のユニットとＬＣＮ１２０を介して通信させると共に、プロセス制御サブシステ ム２０，２０′のユニットとハイウェイゲートウェイモジュール６０１及びＮＩ Ｍ６０２をそれぞれ介して通信させるために、全ての物理モジュールの標準ユニ ット、すなわち、共通するユニットを使用する。コンピュータモジュール１２８ のデータ処理システムは、監視、最適化、汎用化ユーザプログラム作成及びその ようなプログラムの実行をより高次のレベルのプログラム言語で実行するために 使用される。典型的には、コンピュータモジュール１２８のデータ処理システム は通信プロセッサ及び通信線により他のそのようなシステムと通信する能力を有 する。 局所制御ネットワーク１２０（ＬＣＮ）は、プラント制御ネットワーク１１の 全ての物理モジュールを相互に接続する高速、ビットシリアル、二重冗長通信ネ ットワークである。ＬＣＮ１２０はハイウェイゲートウェイモジュール６０１、 アプリケーションモジュール１２４及び履歴モジュール１２６などの主要なデー タ源と、汎用オペレータステーションモジュール１２２、コンピュータモジュー ル１２８及びアプリケーションモジュール１２４などのそのようなデータの主要 なユーザとの間の唯一のデータ転送経路を構成している。ＬＣＮ１２０は、メモ リイメージなどの大きなデータのブロックを履歴モジュール１２６などの１つの 物理モジュールから汎用ステーションモジュール１２２へ移動させることができ る通信媒体をも構成する。ＬＣＮ１２０は、２本のケーブルを介して２進信号を 直列送信させる２本の同軸ケーブルから構成されているという点で二重冗長であ る。プラント制御ネットワーク１１と物理モジュールのより徹底した説明は、米 国特許第４，６０７，２５６号を参照することにより得られる。 図２を参照すると、プロセス制御装置２０、すなわち、好ましい実施例のプロ セス制御装置のブロック線図が示されている。好ましい実施例のプロセス制御装 置２０は制御装置Ａ３０と、制御装置Ｂ４０とを含み、それらの装置は一次制御 装置、二次制御装置として有効に動作する。制御装置Ａ３０と制御装置Ｂ４０は ＵＣＮ１４に接続しており、好ましい実施例におけるＵＣＮ１４は、通信冗長性 を目的として、ＵＣＮ（Ａ）１４Ａと、ＵＣＮ（Ｂ）１４Ｂとを具備する。入出 力（Ｉ／Ｏ）モジュール２１は現場装置とインタフェースする。現場装置とは様 々な弁、圧力スイッチ、圧力計、熱電対・・・であり、それらの入出力はアナログ 入力（Ａ／Ｉ）、アナログ出力（Ａ／Ｏ）、デジタル入力（Ｄ／Ｉ）及びデジタ ル出力（Ｄ／Ｏ）である。制御装置Ａ３０はバスＡ２２を介して各Ｉ／Ｏモジュ ール２１にインタフェースし、制御装置Ｂ４０はバスＢ２３を介して各Ｉ／Ｏモ ジュール２１にインタフェースする。加えて、同様に通信冗長性を目的として、 制御装置Ａ３０もバスＢに接続し、制御装置Ｂ４０はバスＡ２２に接続している 。 制御装置Ａ及び制御装置Ｂ，３０，４０は３つの媒体、すなわち、ＵＣＮ１４ と、制御装置の間のリンク１３と、バスＡ，Ｂ，２２，２３とを介して互いに通 信でき、好ましい実施例におけるバスＡとバスＢは直列Ｉ／Ｏリンクである。一 方の制御装置（制御装置Ａ３０又は制御装置Ｂ４０）は二次制御装置として動作 する（万一、制御装置Ａ３０の故障が起こった場合、制御装置Ｂは始動又は初期 設定の時間がほとんどなくその制御機能を引き継ぐ準備が整っているという意味 で、バックアップというよりはリザーブという意味合いが強い）。一次制御装置 として指定されている制御装置により、所定の時間に基づいて点処理を実行し、 Ｉ／Ｏモジュール２１と通信する。さらに、一次制御装置として動作する制御装 置はプラント制御ネットワーク１１と通信して、状態、履歴を報告し、且つオペ レータからの指令などのプラント制御ネットワークからの入力を汎用ステーショ ン１２２を介して受け入れる。加えて、一次制御装置が維持するデータベースは リンク１３を介して二次制御装置へ通信される。好ましい実施例では、上述した ように、１つの制御装置が二次制御装置として動作される。しかし、二次制御装 置はプロセス制御装置２０のために不必要なものであることは当業者には明らか なことである。好ましい実施例では、二次制御装置はオプションであり、本発明 により意図されたモードで動作する。また、制御装置Ａ、Ｂ３０、４０をＵＣＮ １４Ａ、１４Ｂにインタフェースする種々の構成が存在することも当業者には明 らかなことである。制御装置Ａ３０はＵＣＮ１４Ａにインタフェース可能であり 、制御装置Ｂ４０はＵＣＮ１４Ｂにインタフェース可能である。しかし、この場 合、ＵＣＮ１４Ａの障害を引き起こす事象のバス（ＵＣＮ）によりバックアップ 制御装置としての制御装置Ｂ４０への切換えが発生する。しかし、好ましい実施 例では、制御装置Ａ３０はＵＣＮ１４ＡとＵＣＮ１４Ｂとに接続している。同様 に、 制御装置Ｂ４０もＵＣＮ１４ＡとＵＣＮ１４Ｂとに接続している。この構成では 、通信事象によりシステムがプロセッサ障害状況に強制されることはない。 図３を参照すると、制御装置３０，４０のブロック線図が示されている。変復 調装置５０はＵＣＮ１４に接続される。変復調装置はＵＣＮ１４Ａに接続する入 力端子と、ＵＣＮ１４Ｂに接続する入力端子という２つの入力端子を有する。好 ましい実施例では、変復調装置は、大域バス７２を介して大域メモリ７０、Ｉ／ Ｏインタフェースユニット８０及び制御ユニット９０とインタフェースする通信 ユニット（ＣＯＭＭ）６０とのインタフェースを可能にする２つのポートを有す るＣｏｎｃｏｒｄ Ｄａｔａ Ｓｙｓｔｅｍｓ ５メガビット搬送波帯域変復調 装置である。通信ユニット６０は通信制御ユニット、好ましい実施例ではトーク ンバス制御装置（ＴＢＣ）６１、Ｍｏｔｏｒｏｌａ６８８２４型を含み、これは 局所バス６２に接続している。局所バス６２にはプロセッサＡ６３（本質的には 通信機能を実行する）と、局所メモリＡ６４とが接続している。プロセッサＡ６ ３はＴＢＣ６１を介し、変復調装置５０を介してプラント制御ネットワーク１１ と通信する。局所メモリＡ６４は、プロセッサＡ６３及びＴＢＣ６１による使用 のために、プラント制御ネットワーク１１からダウンロードされる。パーソナリ ティイメージを含めて、情報を記憶する。大域メモリ７０はプロセッサＡ６３と プロセッサＢ９１の双方に共通する情報を記憶する。また、バスＡ２２及びＢ２ ３から受信する全てのデータをも記憶する。大域メモリ７０はプロセッサＡ６３ とプロセッサＢ９１との間のプロセッサ間通信用ビークルとしても利用される。 制御ユニット９０はプロセッサＢ９１と、局所メモリＢ９２とを含む。プロセッ サＢ９１は現場装置に関連する制御機能（すなわち、制御処理）を実行する。こ れは、本質的には、点処理を実行することと、局所メモリＢ９２及び大域メモリ ７０を更新することとを含む。制御ユニット９０の局所バス９３には、プロセス 制御装置２０の他方の制御装置３０）４０へのリンク１３を介するデータベース 転送を実現するために利用されるトラックユニット９４も結合している。Ｉ／Ｏ インタフェースユニット８０は送受信器装置を含み、好ましい実施例では、この 装置はＵＡＲＴ（汎用非同期送受信器）８１である。好ましい実施例においては 、利用されるＵＡＲＴはＩｎｔｅｌ ８０Ｃ３１マイクロコントローラの内部の 回 路である。ＵＡＲＴ８１はドライバ８２，８３を介してバスＡ２２と、バスＢ２ ３とにそれぞれ結合している。（先に述べた通り、制御ユニット９０を取り除く ことは可能であり、制御処理はプラント制御ネットワーク１１内部の、ＡＭ１２ ４などの別のプロセッサにより実行される。この構成では、本発明のインタフェ ース装置はデータ収集ユニットとして機能する。） プロセッサＢ９１は様々な現場装置から大域メモリ７０を介してデータを受信 し、必要な点処理と制御機能を実行し、次に、局所メモリＢ９２と大域メモリ７ ０を必要に応じて更新する。通信ユニット６０は、制御ユニット９０から大域メ モリ７０を介して来るコマンドに応答して、Ｉ／Ｏモジュール２１と（Ｉ／Ｏイ ンタフェースユニット８０を介して）大域メモリ７０との間でデータを入出力し 、それにより、制御ユニット９０をＩ／Ｏモジュール管理の負担から解放する。 このように、あらかじめ定義された付属の現場装置について制御処理はプロセス 制御装置２０内部の制御ユニット９０によって実行され、通信（すなわち、Ｉ／ Ｏ制御）は通信ユニット６０によりＵＡＲＴ８１を介して処理される。 図４を参照すると、好ましい実施例のＩ／Ｏモジュールのブロック線図が示さ れている。トランシーバ（ジャバ防止回路）２０１はバスＡ２２及びバスＢ２３ とインタフェースする。トランシーバ２０１はマイクロコントローラ（μ−コン トローラ）２０２とインタフェースする。好ましい実施例では、マイクロコント ローラ２０２はＩｎｔｅｌ ８０Ｃ３１型である。マイクロコントローラ２０２ は局所バス２０３に結合しており、同様に、局所バス２０３に接続されたＥＰＲ ＯＭ２０４及びＲＡＭ２０５を含む。ＲＡＭ２０５も局所バス２０３に接続して いる。ＲＡＭ２０５も局所バス２０３に接続している。ＲＡＭ２０５はＩ／Ｏモ ジュール２１に関わるデータベースを形成する情報を記憶している。ＥＰＲＯＭ ２０４はマイクロコントローラ２０２により利用されるプログラム情報を記憶し ている。（ＥＰＲＯＭとＲＡＭが１つのメモリユニットを構成し、マイクロ・コ ントローラ２０２とインタフェースできるどのような種類のメモリユニットでも 利用して良いことは当業者には認識されるであろう。）局所バス２０３には、Ｉ ／Ｏリンク（バスＡ、バスＢ、２２、２３）からＩ／Ｏリンクアドレス情報を受 信する入力バッファも接続している。入力バッファ（ＢＵＦＦＥＲ ＩＮ）２０ ６には、ハードウェアの改訂を検査するためにマイクロ・コントローラ２０２に より読取り可能であるＩ／Ｏモジュール２１のハードウェアと改訂を識別するハ ードウェア改訂コードユニット２０７が接続している。出力バッファ（ＢＵＦＦ ＥＲ ＯＵＴ）２０８も局所バス２０３に接続している。特定アプリケーション 用回路２０９も局所バス２０３に接続しており、入力バッファ及び出力バッファ ２０９とインタフェースし、並びにマイクロコントローラ２０２と局所バス２０ ３を介してインタフェースする。特定アプリケーション用回路は、Ｉ／Ｏモジュ ールが結合された現場装置に応じて、Ｉ／ＯモジュールからＩ／Ｏモジュールへ と変動して行く。現場装置がデジタル入力を要求する種類のものであるならば、 デジタル入力をＩ／Ｏモジュールのその他の部分とインタフェースする事前定義 済フォーマットに配列するための論理を特定アプリケーション用回路２０９は含 んでいる。同様に現場装置がアナログ入力を要求するようなものである場合には 、特定アプリケーション用回路はアナログ入力信号を（Ａ／Ｄ変換器を介して） 事前定義済フォーマットと同様に一致するフォーマットに変換する論理を含む。 このようであるため、Ｉ／Ｏモジュールは特定Ｉ／Ｏモジュール型と呼ばれる。 マイクロコントローラ２０２は特定アプリケーション用回路２０９に関わるＩ／ Ｏ処理（又は事前処理）を実行する。事前処理は種類（すなわち、Ａ／Ｉ、Ａ／ Ｏ、・・・）に応じてＩ／Ｏモジュールごとに異なり、その事前処理は、本質的に は、特定アプリケーション用回路からの信号を制御装置３０，４０（さらに特定 すれば、制御ユニット９０）と一致するフォーマットに変換し、且つ制御装置３ ０，４０からの信号をＩ／Ｏモジュール２１と一致するフォーマットに配列する ことから成る。実行される事前処理の一部はゼロドリフト、線形化（熱電対を線 形化する）、ハードウェア修正、補正（利得補正及びゼロ補正）、基準ジャンク ション補正、校正修正、変換、警報（限界）を検査すること・・・及び所定のスケ ール（すなわち、工業単位、正規化単位、スケールの百分率、・・・）をもつ所定 のフォーマットで信号を発生することを含む。Ｉ／Ｏモジュール２１の好ましい 実施例では、現在、７種類の特定アプリケーション用回路が設けられており、そ れらは高レベルアナログ入力と、低レベルアナログ入力と、アナログ出力と、デ ジタル入力と、デジタル出力と、スマート送信器インタフェースと、パルス入力 カウンタとを含 む。 先に説明したプロセス制御システム１０は複数の生産ラインを制御する。各生 産ラインは所定の機器と、機器間の所定の相互接続部とを有する。図５を参照す ると、典型的な複数の生産ラインが示されており、各生産ラインには所定の機器 と、機器間の所定の相互接続部とが含まれている。単なる例として挙げるが、生 産ライン１ ２００はタンクＡ２０１と、タンクＢ２０２とを含む。タンクＡ２ ０１は、原材料（ＭＡＴ Ａ）をタンクＡ２０１に流入させる弁２０３を有する 。タンクＢ２０２は弁２０４が開放されたときにタンクＡ２０１から原材料を受 け取り且つ／又はポンプ２０５が活動状態であるときに原材料（Ｂ，ＭＡＴＢ） を受け取る。タンクＢはかくはん機２０６も含んでいる。同様に単なる１例とし て挙げると、生産ライン２ ２１０はタンクＣ２１１と、タンクＤ２１２とを含 む。タンクＤもかくはん機２１３を含んでいる。弁２１４が開放されると、タン クＣ２１１からの材料はタンクＢ２１２に流入する。タンクＣは、タンクＣ２１ １に至るパイプラインにある対応するポンプ２１７と、対応する弁２１８とがオ ン状態であり、且つパイプラインの対応するポンプ２１９がオン状態であるとき に、材料Ａ及び材料Ｂを受け取る。 すなわち、各々の生産ラインはそれ独自の１組の機器と、機器の相互接続部と を有している。複数の生産ラインがそれぞれ様々な機器と機器構成をもてること は当業者には自明である。機器の相互接続は本質的にはハードウェア（パイプラ イン）によって固定されているが、機器間の流れは生産ラインの機器構成の中に 含まれている弁、ポンプ、・・・により制御可能である。 生産ラインにより所定の製品を製造すべき場合、その生産ラインは「レシピ」 に従って制御される。レシピは生産実行に先立ついずれかの時点で生成される。 好ましい実施例では、レシピは汎用ステーション１２２でオペレータからの入力 に基づいてプラント制御ネットワーク１１によって生成される。レシピは本発明 の方法に従って、所定の生産ラインに関わる製品の構造式（その構成式は機器と は無関係である）、操作データベース、原材料データベース及び機器データベー スを含む入力／情報に基づいて生成されるのであるが、それらについては以下に 説明する。レシピを生成した後にはそれを記憶する。好ましい実施例においては 、 レシピを履歴モジュール１２８の事前に確定されたファイルに記憶する。生産実 行が指令されると、レシピは所定の一方の制御装置３０，４０にダウンロードさ れ、そこで、その制御装置は接続されている生産ラインの現場装置の制御を、先 に説明したように、適切なＩ／Ｏモジュール２１を介して実行する。 各々の生産ラインの製品ごとに異なるレシピが要求される。図６を参照すると 、７本の生産ラインを有する、本発明の方法を実現する以前の従来の技術の生産 プラントが示されている。単なる例として挙げるが、構造式が１０種類あると仮 定すると、各々の構造式は機器データ（Ｅ）を含むので、記憶すべき機器−構造 式レコードは１４０あり、従って、レシピの数は１４０である。構造式の変更が なされるときには、必ず１４０の機器−構造式レコードを変更しなければならず 、１４０のレシピも変更しなければならない。 図７を参照すると、７本の生産ラインを有する図６におけるのと同じ生産プラ ントが示されているが、これは本発明の方法を含んでいる。ここでも同様に単な る例として、１０の構造式が存在すると仮定すると、本発明で記憶されるのは１ ０の構造式だけであるので、先に挙げた構造式管理の問題はほぼ排除される。あ る時点で、すなわち、生産実行の直前に、本発明の方法、レシピ作成装置は選択 された生産ラインに関わるそこの機器と、生成すべき製品に対応する構造式とを 利用して、レシピを生成する。そのレシピを先に説明したように記憶し、次にプ ラント制御ネットワークからダウンロードすることができるが、生産実行の予備 段階として生成可能であることは当業者には了承されるであろう。また、レシピ を生成した後、レシピをプラント監督者、すなわち、オペレータによって希望に 応じて記憶しても良く、あるいは記憶しなくとも良い。従って、本発明の方法は 従来の技術の方法に伴って認められた構造式管理（及びレシピ管理）の問題を排 除することがわかる。 次に本発明を説明する。図８を参照すると、本発明の方法、すなわち、レシピ 作成装置を含むシステム動作全体の概要が示されている。プロセス制御システム には原材料データベース２２０（ＲＭＤＢ）と、動作データベース２２１（ＯＰ ＤＢ）と、機器データベース２２２（ＥＱＤＢ）とが記憶される。原材料データ ベース２２０は大域原材料データ、すなわち、プラント内の全ての生産ラインに より利用できる原材料と、システム特有原材料データと、システム特有である進 み制御情報とを含む。大域原材料データは原材料の名称、識別子コード、説明・・・ を含む。システム特有原材料データはその原材料を利用可能であるか否か、供 給源識別子、工業単位、バッチ単位から送出し単位への変換係数・・・を含む。シ ステム特有送り制御情報は弁を開放するための最短時間、送出し中の平均流量・・・ を含む。動作データベース２２１は構造式に関連する動作と、レシピに関連す る動作とを含む。双方の場合において、動作は動作データベース中で識別され、 かくはん、再循環、材料送出し、混合・・・などの動作を含む。これらは、物理プ ラント内部の生産ラインによって実行できる動作である。各生産ラインに関する 情報を含む。生産ラインは、１つの製品を製造するために要求される１組のプロ セス機器であるシステムである。システムの中には、システム内の容器又はプロ セスユニットを識別するサブシステムと、充満・投棄型動作をもって原材料をサ ブシステムに供給する追加システムであるゲージタンクとがある。機器データベ ースのシステム部分は使用中／未使用、レシピ作成ファイル用経路・・・などの情 報を含み、サブシステム情報は投棄先、投棄原材料、最大容器容量・・・を含む。 機器データベースのゲージタンク部分は最大容器重量、最小能力、ゼロ流量始動・・・ を含む。 製品に関わる構造式データはプロセス制御システムに入力される。構造式デー タ（すなわち、構造式カード）は、製品開発グループが実験室で製造したように 製品を製造するための製品仕様と手順である。プラントでは、その構造式（すな わち、構造式データ）をプラントの場所、すなわち、現場に適合させなければな らない。構造式作成装置は本質的には構造式データの情報をプロセス制御システ ムと一致する構造式に変換する。構造式作成動作はプラントで実行できる動作を 組み込んだ手動操作による動作であり、好ましい実施例においては、オペレータ は構造式を生成するために汎用ステーション１２２でプロセス制御システムと対 話する。本質的には、オペレータはデータを生産ラインの利用可能な機器と比較 し、製品を生成するために実行する必要のある動作を検討し、この動作が構造式 を生成する。たとえば、構造式データは、順序が重要ではない場合に原材料をタ ンク（すなわち、容器）に追加すべきか否かを指示しても良い。構造式は所定の 量の混合をパーセンテージで又は材料Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの混合を指示しても良い 。 しかしながら、オペレータ（又はプラントエンジニア）は所望の結果を実現させ る順序を確定しなければならない。たとえば、液体を加える前にある量の乾燥材 料をタンクの中に投入する場合、かくはん機は乾燥材料のかくはんシステムを実 行することが不可能であるので、その組み合わせは混合されないであろう。従っ て、構造式作成装置により生成されたとき、プロセスはプラントの生産ラインと 一致する構造式を生成するが、構造式中に機器情報を含まない。 レシピ作成装置２２４は構造式データ（動作リスト、システム特有原材料デー タ及び機器データベースデータ）を併合して、レシピを生成する。レシピは製品 を製造するために要求されるシステム特有手順である。レシピ作成装置はシステ ム（又は生産ライン）ごとに１つのレシピを作成する。そのレシピを適切な記憶 装置にセーブするか、又はプロセス制御システムのプロセス制御装置により先に 説明したように実行することができる。制御装置はレシピのシーケンスに従って 制御シーケンスを動作させ、資源が共用されるときには必要とされるどのような アービトレーションをも実行する。ロット追跡は送出されて来た材料の量を容器 データベースに渡すことから成り、容器データベースは材料を総計し、ロット使 用報告書をアクティビティログに供給する。アクティビティログは事象報告機能 のシーケンスであり、実行前にステップデータを捕捉する。各々のアクティビテ ィログは、操作が開始された時刻とそれが完了した時刻を指示するタイムスタン プを含む。レシピ実行が完了したならば、アクティビティログは履歴モジュール （又は履歴保管部）１２６に書込まれる。 図９を参照すると、好ましい実施例の構造式作成プロセスの流れ図が示されて いる。オペレータは、好ましい実施例のＵＳ１２２から、キーボードから様々な 入力を実行し、汎用ステーションＵＳ１２２でプロセス制御システムと対話する 。メニューから構造式ビルドアッププロセスを選択したならば、その対話プロセ スは新たな構造式を作成すべきか否かを確定することを含む（ブロック３０１） 。新たな構造式を作成すべきであるならば、新たなレコードを開放し且つ構造式 ＩＤ，・・・として大域データを供給する（ブロック３０２，３０３）。旧構造式 を検討又は修正すべきであるならば、旧構造式をその記憶場所から呼び出す（ブ ロック３０４）。動作データベースから、オペレータは所望の動作を選択し（ブ ロッ ク３０５）、レコードにディフォルト情報を挿入する（ブロック３０６）。供給 操作が選択された場合（ブロック３０７）、供給することを要求されている原材 料を原材料データベースから選択する（ブロック３０８）。次に、他のデータを レコードに入力する（ブロック３０９）のであるが、そのデータは相対量による 量、・・・を含む。構造式作成プロセスが完了したならば、プロセスを励起し（ブ ロック３１０）、そうでなければ、構造式作成プロセスは選択動作に戻って継続 する（ブロック３０５）。構造式が完成したとき、構造式は図１０に示すように 出現する。量はパーセンテージ又は相対量で表わされており、動作のシーケンス と、動作の持続時間とを含む動作も含まれている。図１０に示すような構造式は 、プロセス制御システムの処理システム（すなわち、マイクロプロセッサ又はエ ンジン）と一致するフォーマットであり且つプロセス制御システム１０に含まれ ているレシピ作成装置の動作により利用できるエンジンにおいて適合性をもつレ コード中で供給される情報の英語のサンプル表現であることが当業者には自明で あろう。 次に、本発明の好ましい実施例のレシピ作成装置の方法を説明する。先に説明 した通り、レシピ作成装置は構造式データ（動作リスト）と、システム特有原材 料データ（原材料の供給源を構造式の中で識別されている原材料に連係する）と 、機器データベースデータと併合して、先に述べたようにレシピを生成する。レ シピ作成装置の出力は、選択されたシステム（すなわち、構造式の製品を製造す るために要求される生産ライン）に関わる一組の特定制御手順であるレシピであ る。 図１１を参照すると、所定の構成を有するシステム（生産ライン）例が示され ている。また、１つの構造式からのレシピ作成装置のレシピ（出力）の１例も示 されている。生産ラインの機器構成が図１１の機器構成とは異なる場合、レシピ も異なり、その機器構成に対応するものであることは当業者には理解されるであ ろう。生産ラインが原材料Ａを受け取るための接続を有していないならば、構造 式の製品を製造するためにその生産ラインを使用できない。 図１２を参照すると、レシピ作成装置のプロセスの概要流れ図が示されている 。レシピ作成装置の第１のステップは製品（すなわち、構造式、製品はその構造 式を指定している）を選択することと、その製品を製造するために使用すべき生 産 ラインを選択することである。この情報が得られたならば、必要な全データをメ モリに取り込むので、レシピ作成動作を実行するプロセッサによりそれらのデー タを利用することができる。詳細にいえば、取り上げた構造式に基づいて構造式 情報を選択し、且つ先に選択した生産ラインに基づいて機器データを取り出す。 この情報はプロセス制御システムにより維持されている様々なデータベースから 得られる。全ての情報は、レシピ作成装置により使用される単一の一時データ構 造の中に組込まれる。第２のステップ、すなわち、第２のパス、パス２はバッチ 中の材料送出し群を識別し且つＳＴＡＲＴ，ＲＥＡＤＹ ＴＯ ＤＵＭＰ，ＲＥ ＱＵＥＳＴ ＴＯ ＤＵＭＰ，・・・ステップ（動作）を必要なときにレシピに挿 入する必要がある。作成されるレシピの最終結果は並行して実行できる１組のレ シピではあるが、パス２はレシピを一連の逐次動作とみなす論理を採用する。パ ス２はチェーニング呼ばれる概念を採用する。チェーンは、一次サブステーショ ンに到達するために材料が進行しなければならない一群の容器として定義される 。パス２は第１の共通先祖と呼ばれる概念をも採用する。２つの容器の間の第１ の共通先祖を確定するために、各容器により生成されたチェーンを検査し、双方 のチェーンに共通する第１の容器が第１の共通先祖である。パス２はレシピを一 連の逐次動作とみなす。これを基礎として、論理は現時点で活動状態である容器 を常に追跡し続け、そのようにマーキングされる。型付き定義の中で「グループ 定義付け」又は「グループ終了」であるとしてマーキングされているタスクが現 れたときは、活動容器と現在チェーンを再評価する。レシピ内で１つのステップ を検査するたびに、そのステップが入って行く容器が既に始動されていることを 確認するための検査を実行し、始動していなければ、その容器に対するレシピに 始動ステップを追加する。容器を変更するたびに、その結果、現在チェーンに対 する変更が行われ、論理はチェーン中のどの容器もが始動されたことを検査する 。ダンプは３つのケースのうち１つを経てレシピ作成中に生成可能であるが、そ れらはグループ定義付けタスク、グループ終了タスク及び二次グループダンプ強 制要求である。容器がダンプすると、その状態は「ＳＴＡＲＴＥＤ」から「ＮＯ Ｔ ＳＴＡＲＴＥＤ」に変換器かするが、これはその容器における別のどのよう なアクションも別のグループの一部になり、容器レシピへの別の始動ステップの 挿 入を要求するからである。 レシピ作成装置のパス３は、始動ステップを条件付きにすべきか否かを判定す るためにレシピ中の各始動ステップを検査する。条件付きとされるＳＴＡＲＴス テップごとに、始動ステップダンプを含む容器に相応するＩＮＩＴＩＡＴＥステ ップを追加しなければならない。パス３の論理はパス２の結果の中のステップを 走査し、２つの基本機能を実行する。第１に、検査中であるステップがその時点 で解析タスクの中に入っているか否かを指示するためのフラグを維持する。第２ に、現れる始動ステップをそれぞれ検査し、始動ステップを５つのカテゴリの中 の１つに分類する。５つのカテゴリを予備容器の始動ステップと、材料残存制限 （解析タスク内にない）と、材料残存制限（解析タスク内）と、材料残存制限な し（解析タスク内にない）と、材料残存制限なし（解析タスク内）である。 レシピ作成装置のパス４はパス３の全てのステップをそれらが位置している容 器に従って分類する。容器１に入っているステップが第１に来て、容器２０に入 っているステップは最後に来る。 レシピ作成装置のパス５はゲージ満し開始ステップをレシピに挿入する。レシ ピ中にあるゲージタンク供給ごとに、そのゲージタンク供給に先立ついずれかの 場所で、対応するゲージタンク満しステップをレシピ中に挿入しなければならな い。以下に示す例外を除いて、容器レシピの始め（始動ステップの直後）にゲー ジタンク満しステップを置くことになる： Ａ．材料残存制限を伴うゲージタンクに関わる開始ステップは、いずれも、対 応するゲージタンク送出しステップの直前に置かれる、及び Ｂ．条件付き始動を伴うグループの中に入るゲージタンク送り出しに関わる開 始ステップは、いずれも、材料が供給されるグループの始動ステップの直後に置 かれる。 ゲージタンク満しステップを挿入する論理を次に説明するが、ステップとレシ ピはゲージタンク供給ステップの場所が規定されるまで論理によって探索される 。ゲージタンク供給ステップが材料残存制限であれば、ゲージタンク充満ステッ プをゲージタンク送り出しの直前に挿入する。材料残存制限がなければ、条件付 き始動ステップ又はレシピ中の最初の始動ステップのいずれかの場所が規定され る まで、レシピ中のステップを通して論理探索を後戻りさせる。ゲージタンク満し 開始ステップは始動ステップの直後に挿入される。レシピ作成論理の残るパスは それ以下のステップを生成しないか、又はどのステップの順序をも変更しない。 パス５の後のステップの順序は、完了した個々の容器レシピの中に現れるときの ステップの順序となる。 後続するパスにおいては、材料供給ステップはそこの型定義ポイントから詳細 な列挙コードに関わるディフォルト値を検索する。全ての始動ステップに関わる 設定点限界はゼロ最大容器重量に設定される。レシピ中の全ての材料送り出しに ついて工業単位設定点と、設定点限界と、材料許容差とを再計算する。最終ステ ップでは、レシピ作成装置はグループ設定値を計算する。それらの設定値は全て のＳＴＡＲＴ ＳＴＥＰＳ及び要求された全てのＴＯ ＤＵＭＰ ＳＴＥＰＳの 工業単位設定値に書込まれる。好ましい実施例のレシピ作成装置の動作のさらに 詳細な説明は付録Ａ（Ａ−０からＡ−７１ページ）、特にＡ−５５からＡ−５９ ページを参照することにより得られる。 以上説明したプロセスは化学型のプロセスを指向していたことと、動作データ ベースが研摩、穴あけ、・・・などの機械型動作を含み、原材料データベースは所 定の供給源から処理すべき部品、在庫品、・・・などを定義し、且つ機器データベ ースは旋盤、研摩機、穴あけ機、・・・を含むように上述のプロセスを機械型プロ セスにも適合できることは当業者には自明であろう。また、供給源が部品・・・の 場所を定義し、動作は差し込み、ボルト留め、はんだ付け、・・・を定義し、且つ 原材料は差し込み・・・をなすべき部品を定義するように、組立て型プロセスを先 に説明したプロセスをドリリングすることも可能である。さらに、好ましい実施 例の例ではバッチ型プロセスを説明しているが、１つの装置が材料を移送し続け るものとして定義されるようにＤＵＭＰステップを「材料移送」と置き換えるな ど、ここで説明した方法を連続プロセスに等しく適応可能であることは当業者に は理解されるであろう。 本発明の好ましい実施例と考えられるものを示したが、本発明の本質的な趣旨 と範囲から逸脱せずに実施例について数多くの変更や変形を実施できることは明 白であろう。従って、添付の請求の範囲は本発明の真の範囲内に入るそのような 変更や変形の全てを包含しようとするものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレメンツ，エモリー・シイ アメリカ合衆国 85308 アリゾナ州・グ レンデイル・ウエスト カンポ ベロ ド ライブ・6352 (72)発明者 クレービール，グレッチェン アメリカ合衆国 85028 アリゾナ州・フ ィーニックス・ノース 33アールディ ウ エイ・9040 (72)発明者 タナー，ダリル アメリカ合衆国 45226 オハイオ州・シ ンシナティ・ゴールデン アヴェニュ・ 3249 (72)発明者 ストリリッチ，デビッド・エイ アメリカ合衆国 85023 アリゾナ州・フ ィーニックス・ウエスト サンダーバード ロード・ナンバー2625・2140 【要約の続き】 れ、制御装置は生産ラインの機器に製品を生成するため にレシピ中で要求される通りに指定された動作を指定さ れた順序で実行させる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセス制御システムと、少なくとも１つの生産ラインとを有し、各生産 ラインが所定の機器構成を有し、プロセス制御システムが各生産ラインにインタ フェースする制御装置をさらに含み、プロセス制御システムが各生産ラインの機 器構成に関連する情報を機器データベースに記憶させ、各生産ラインにより実行 される動作を動作データベースに記憶させ且つプロセスプラントの原材料情報を 原材料データベースに記憶させているプロセスプラントにあって、生産ラインに よる製品の製造を制御する方法において、 ａ）製造すべき製品に基づいて、その製品に含まれる原材料の相対量と、原材 料を組合わせる順序と、プロセス動作とに関連する情報を提供する構造式データ から、生産ラインの動作に適合し且つ構造式データとの間に矛盾を生じない原材 料を組合わせるための動作のシーケンスを規定し、機器とは無関係である構造式 を作成する過程と； ｂ）構造式及び選択された生産ラインに基づいて、製品を製造するために必要 な、選択された生産ラインに独自のものである一組の手順である製品に関わるレ シピを作成する過程と； ｃ）制御装置によりレシピを実行し、制御装置は生産ラインの機器に製品を生 成するためにレシピ中で要求される通りに指定された動作を指定されたシーケン スで実行させる過程とから成る方法。