Suomen Automaatioseura ry
Finlands Automationssällskap rf
Finnish Society of Automation
SAT 1/3
Seppo Kuikka och Outi Laitinen
Tammerfors tekniska högskola, Institutionen för automations- och reglerteknik
AUTOMATION AV SATSVISA PROCESSER
En process är en serie kemiska, fysikaliska eller biologiska ingrepp, med avsikten att
industriellt bearbeta, flytta eller lagra energi eller material. Beroende på processens
karaktär kan den delas in i kontinuerliga och diskontinuerliga processer. Typiska
exempel på kontinuerliga processer är modern papperstillverkning och
energiproduktionen i kraftverk. De satsvisa processerna är till sin natur diskontinuerliga,
men kan också innehålla delar som är kontinuerliga. Satsvisa processer används inom
industrin, när resultatet är ett visst materialparti (en sats). Ett bra exempel på denna typ av
industri är den kemiska industrin [Ajo et. al, 2001].
Typiskt för en satsvis process är att produkten tillverkas enligt ett bestämt recept.
Tillverkningen av t.ex. pepparkakor kan betraktas som en satsvis process. Det behövs en
bestämd mängd råvaror, som man hittar i den “råvarubehållare” som finns i köksskåpen. I
enlighet med receptet för pepparkaksdeg tar man en lagom mängd av de olika råvarorna
från behållarna och blandar dem i den ordning och på det sätt som anges i receptet.
Receptet bestämmer alltså åtgärderna, deras inbördes ordning samt olika
utgångsuppgifter, som t.ex. mängden olika ingredienserna och ugnens temperatur. Den
sats som blir resultatet är en plåt med pepparkakor.
Satsvisa processer inom industrin
Bilden visar ett schema över tillverkningen av beläggningspasta för papper.1 En typisk
utrustning för en satsvis process består av råvarubehållare (i schemat ett rör som kommer
från 18 olika behållare), en eller flera processenheter (i schemat två blandare eller mixers)
samt ett produktlager (lagerbehållarna). Från lagret flyttas satserna antingen till förädling
eller till slutanvändaren.
(kuva)
Nuförtiden används satsvisa processer allmänt inom industrin. Enligt vissa
uppskattningar ingår drag av satsvisa processer i t.o.m. 50 % av alla industriprocesser. De
flexibla och anpassningsbara satsvisa processerna är viktiga i synnerhet inom sådan
industri som producerar små mängder högt förädlade produkter, som t.ex.
läkemedelsindustrin och finkemisk industri. Många livsmedel, såsom läskedrycker, glass,
sötsaker och yoghurt tillverkas också med satsvisa processer. Satsvisa processer ingår
också som delar i de kontinuerliga processer som används inom många industribranscher.
En beläggning av papper eller kartong förbättrar på ett betydande sätt deras tryckbarhet. Därför förses bra
papper oftast med en beläggning, som innehåller pigment och olika bind- och specialämnen.
1
Suomen Automaatioseura ry, Asemapäällikönkatu 12 B, 00520 HELSINKI
puh: 0201 981 220, fax: 0201 981 227, sähköposti: [email protected], www.automaatioseura.fi
Suomen Automaatioseura ry
Finlands Automationssällskap rf
Finnish Society of Automation
REG 2/3
T.ex. den beläggningspasta som används inom pappersindustrin tillverkas ofta med en
satsvis process i enlighet med vidstående schema.
Inom satsvis produktion tillverkas produkterna i enlighet med sitt eget recept (som
pepparkakorna ovan). Man kan säga, att produktionsplaneringen på grund av
recepthanteringen mera påminner om processtyrning än i de kontinuerliga processerna.
Det finns tekniska orsaker till detta, men i synnerhet inom läkemedelsindustrin är felfrihet
och kvalitet hos produktion och automation av stor vikt och tvingar till en disciplinerad
verksamhet.
Satsvis automation kan i enlighet med modellen i schemat bredvid delas in i följande
huvudfunktioner: Recepthanteringen skriver, omarbetar och lagrar de allmänna
produktrecepten. Planering och tidsläggning av produktionen uppgörs på basen av
produktionsplaner, produktionsresurser och recepten. Informationen om produktionen
lagras. Den egentliga satsvisa produktionen innebär uppgörandet av mera detaljerade
driftrecept för enskilda produkter utifrån grundrecepten som man får från tidtabellen för
satsen och recepthanteringen. Denna funktion omfattar dessutom utförandet, koordinering
och övervakningen av hur driftrecepten genomförs. Helhetsstyrningen av processenheten
täcker in utförandet av driftreceptet, resurshanteringen och insamlandet av information
från processenheten. Processtyrningen omfattar de grundstyrningar, regleringar och
sekvenser som anknyter till processhelheten. [ISA-S88.01, 1995]
Standardiseringsarbete
På 1980-talet märkte man, att satsvisa processer hade automatiserats på ett rätt brokigt
sätt, som varierade beroende på ort och fabrik. Det var svårt att diskutera med andra inom
samma bransch, eftersom alla använde olika begrepp för samma sak och hade olika åsikt
om karaktären av ett recept o.s.v. Därför inleddes ett omfattande standardiseringsarbete
som, förutom att begreppen förenhetligades, även lade grunden för en mera effektiv
automatisering av de satsvisa processerna. På grund av mångfalden och flexibiliteten av
de satsvisa processerna innebär det ofta en stor utmaning för automationsplaneraren att få
dem att fungera på ett bra sätt. Tack vare ett gott standardiseringsarbete har nästan alla
stora leverantörer av automatiseringssystem idag ett eget, standardenligt system för att
styra satsvisa processer och som kan integreras med systemleverantörens
grundautomationssystem. Genom att kombinera dessa båda system kan man utnyttja alla
de flexibla produktionsmöjligheter som de satsvisa processerna innebär.
Rekommendationer och standarder i anslutning till automation av satsvisa processer har
utvecklats under ett flertal år. Den tyska organisationen NAMUR inledde arbetet med att
år 1993 publicera rekommendationen NE33. ISA (International Society for Measurement
and Control) fortsatte med att år 1995 publicera den första delen av standarden för
automation av satsvisa processer ISA-S88.01. IEC (International Electrotechnical
Commission), som samarbetar med ISA, publicerade år 1997 sin egen version av den
Suomen Automaatioseura ry
Finlands Automationssällskap rf
Finnish Society of Automation
REG 3/3
första delen av ISA:s standard. Även OPC Foundation2 har utökat sin standard med en del
som gäller satsvisa processer, OPC Batch Specification.
Källor:
ISA-S88.01. 1995. Batch Control Part 1: Models and Terminology. ANSI, ISA. 95 s.
Ajo, R., Hakonen, S., Harju, H., Järvi, J., Kaskes, K., Lenardic, E., Niukkanen, E., Nurminen, T., Ritala, P.,
Tolppanen, M. ja Tommila, T. 2001. Laatu automaatiossa – parhaat käytännöt (Kvalitet i automation –
bästa praxis). Helsinki, Finlands Automationssällskap rf. 245 s.
World Batch Forum. http://www.wbf.org/ (en världsomspännande organisation för automation av satsvis
produktion)
Finlands Automationssällskap rf, Sektionen för automation av satsvis produktion.
http://www.automaatioseura.fi/index/jaostot.php3?id=1005
OPC (OLE for Process Control) är en standard som reglerar gränssnitten mellan processindustrins
automationssystem så att apparater och system från olika leverantörer kan kommunicera sinsemellan. OPC
Foundation är en stiftelse, som har grundats för att underhålla och utveckla OPC.
2
