Plug&Produce in Life Sciences: Modularità e interoperabilità nell'automazione di processo grazie allo standard MTP (Module Type Package) - SPS ...
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Plug&Produce in Life Sciences: Modularità e interoperabilità nell’automazione di processo grazie allo standard MTP (Module Type Package). Giuseppe Menin – COPA-DATA
VINTAGE OFFICE SETUP
A modular office eco system
What do all these pictures have in common?
Plug & Produce with zenon and MTP 2
A today’s office setup
sistema modulare che supporta
il plug & play
3
Il cambio di paradigma nell’automazione di processo
Classico impianto in acciaio inox Produzione modulare nel settore biotech
Source: Sartorius
Modular Plant Engineering
Source: Sartorius
Source: NAMUR, ProcessNet, ZVEI
I benefici della modularizzazione
-50% -40% +80%
TIME-TO-MARKET COSTI DI PRODUZIONE FLESSIBILITÀ
Source: Namur
Alcune sfide … INTEROPERABILITÀ I moduli di produzione devono: Avere un linguaggio di comunicazione comune Offrire una descrizione delle proprie funzionalità comune. ORCHESTRAZIONE: L’applicazione di controllo deve essere «orchestrata» da un ingegnere di processo. DATA INTEGRITY: Electronic Records devono essere correttamente acquisiti e memorizzati. GMP COMPLIANCE: Gestire documentazione e convalida in un impianto che cambia configurazione da un lotto all’altro. BROWN FIELD: Posso applicare la modular production ai miei skid / moduli di produzione che ho in azienda?
Che cos’è il Module Type Package (MTP)?
MTP – Module Type Package MTP è una descrizione vendor-independent di moduli di produzione E’ la base per progettare sistemi di controllo di impianti modulari in una modalità “Plug&Produce”. E’ un concetto ideato e promosso da NAMUR, un’associazione internazionale di aziende nel settore dell’industria di processo Normativa di riferimento: VDI/VDE/NAMUR* 2658
Module Type Package: I componenti.
POL – Process Orchestration Layer
POL
Process Orchestration Layer
PEA 1 PEA 2 PEA 3
PEA
Process Equipment Assembly
Doser services: Reaction services: Temperature services:
Filling Stirring Tempering internal temp.
Dosing Filling/Emptying Tempering external temp.
Emptying Dosing
Gassing
10MTP Manifest MTP La carta di identità del modulo PEA E’ un file XML (conforme a AutomationML - Automation Markup Language IEC62714) Include informazioni come: Quali funzioni posso svolgere? (Services & Procedures) Quali dati di processo posso condividere? (Data Set) Come devo essere rappresentato? (P&ID) Alarms and Audit Trail ……
PEA – Process Equipment Assembly
CHE COS’È?
Un modulo fisico in grado di realizzare un insieme di servizi
Dispone di un Sistema di automazione locale (PLC)
PEA
Può disporre di un HMI locale (optional)
Le caratteristiche sono descritte nel file MTP (Manifest)
HMI
Comunica con il POL via OPC UA
A real Bioreactor
PROGETTAZIONE, DOCUMENTAZIONE E CONVALIDA:
PLC
La progettazione del PEA è indipendente dal POL
Il progettista deve creare il file MTP.
MTP Manifest è la base per generare la documentazione del
Services:
modulo. Stirring
Filling/Emptying
PEA viene testato e validato indipendentemente dal POL. Dosing
Gassing
Bioreactor as a PEAPOL – Process Orchestration Layer
PRODUCE:
PLUG: Process
POL Application
PEA Integration Orchestration
Execution
CHE COS’È?
Una piattaforma software in grado di:
Importare e orchestrare i PEA
Monitorare e controllare il processo produttivo collegandosi ai vari PEA
via OPC UA.
Produrre e memorizzare i record elettronici per assicurare la data POL
Process Orchestration Layer
integrity (Batch information, Process Values, Alarm, Audit Trail).
PEA 1 PEA 2 PEA 3
PROGETTAZIONE, DOCUMENTAZIONE E CONVALIDA:
L’importazione e l’orchestrazione deve essere effettuata da un
ingegnere di processo guidato da un tool grafico.
L’applicazione POL viene generata automaticamente
La documentazione dell’applicazione POL può venire prodotta
sfruttando le funzionalità del tool di orchestrazione.Le fasi di progettazione
PRODUCE:
PLUG: Process
POL Application
PEA Integration Orchestration
Execution
POL Level
PEA Level
Source: NAMUR, TU Dresden – Prof. Dr. Ing. Leonhard UrbasQuali moduli software sono necessari per realizzare progetti MTP?
Un esempio di MTP software suite.
Manage PEA Instances Process Orchestration (POL)
Configure your Equipment Connect package units
PEA Software Suite
Validation of MTP files
Visualize and control your skids
Based on
VDI/VDE/NAMUR 2658
MTP Editor MTP Gateway
Edit or create MTP files Integrate existing equipmentMTP studio
POL – PI&D e controllo di processo
POL – Historian e analisi dati
Come integrare moduli esistenti?
Integrazione di moduli esistenti attraverso MTP Gateway
MTP
MTP Gateway offre un’integrazione di moduli Editor OPC UA Variables and
esistenti non “MTP ready”. MTP State model
PEA
MTP
MTP File GATEWAY
Prevede: generation
▪ Connessione al PLC esistente del modulo
▪ Comunicazione verso il livello MTP POL attraverso
OPC UA (server) Legacy
PLC
Protocol
▪ SoftPLC IEC61131:
PLC
▪ OPC UA Variables
▪ MTP State Model
▪ Logic for PLC variables conversion
▪ Generazione file MTP attraverso MTP editor. Existing equipmentUna semplice architettura MTP POL
POL SERVER
POL Engineering
PEA
MTP
PEA PEA GATEWAY
HMIUn esempio di POL in area di produzione
MES, ERP,
POL Engineering IT Integration POL POL
Workstation POL CLIENT DATA STORAGE REPORT ENGINE
POL SERVER
PEA
MTP
PEA PEA GATEWAY
HMIMTP è già stato applicato in progetti concreti?
COPA-DATA & Modular Plant Engineering Primi studi all’approccio modulare nel 2015: Progetto DIMA (Dezentrale Intelligenz für modulare Anlagen) Presentato prototipo Progetto DIMA alla fiera SPS Norimberga nel 2016 Primo prototipo MTP presentato alla Fiera SPS Norimberga nel 2019.
Ad oggi COPA-DATA ha realizzato più di 60 applicazioni MTP POL
Grazie per l’attenzione | Thank you for your attention Giuseppe Menin Life Sciences & Process Industry Manager giuseppe.menin@copadata.com
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