Login                    Nieuwsbrief  |   Agenda   |   Vacatures   |   Forum   |   Advies   |   Adverteer   |   Zoek
Introductie ISA-95
Bron: Procesverbeteren.nl
Smart Industry: Slimme organisatie
ISA-95 structureert informatieuitwisseling
Door Dr Ir Jaap van Ede, hoofdredacteur procesverbeteren.nl. De eerste versie van dit artikel verscheen in vakblad Logistiek (2004)


De ISA-95 standaard structureert de informatie-uitwisseling tussen het ERP en het MES-niveau, door werkprocessen en informatiestromen in zo klein mogelijke basiseenheden op te splitsen. Hierdoor wordt de flexibiliteit van de IT-ondersteuning vergroot.

De belofte dat standaardpakketten beter op elkaar zullen gaan aansluiten, wordt echter nog niet echt waargemaakt. Voorlopig blijkt ISA-95 vooral van nut bij het opstellen van specificaties voor (maatwerk)software.


De succesvolle ISA-88-standaard, die in 1995 gereed kwam, structureert de informatie-uitwisseling tussen het proces control systeem (PCS) en het manufacturing execution systeem (MES). De winst zit hem vooral in het scheiden van de recepturen en de procesapparatuur in de semi-procesindustrie. Hierdoor wordt de productieflexibiliteit vergroot.

De ISA-95-norm, waarvan de eerste twee delen rond 2000 af waren, richt zich op de informatie-uitwisseling rond het grensvlak van MES en ERP, en kan daarom als een aanvulling ‘bovenop’ ISA-88 worden gezien. 

ISA-88 wordt veel gebruikt, maar de ISA-95-norm (nog) maar weinig. Hamvraag is: waarom niet?

Duidelijke voordelen
‘De voordelen van ISA-88 zijn duidelijker’, reageert Siem Broersen van systeemintegrator GTI. ‘Die norm scheidt het kookboek van de kookpotten. Recepten worden daartoe op het MES-niveau in steeds kleinere mootjes gehakt, totdat die brokstukjes overeenkomen met algemeen toepasbare basisbewerkingen zoals verwarmen, doseren en mengen. Vervolgens worden daar op het PCS-niveau bijpassende softwareprogramma’s bij geschreven, die de basisbewerkingen aansturen.’
‘Die programma’s worden vervolgens in de procescontrollers geladen, maar zónder daaraan specifieke parameterwaarden toe te kennen, zoals temperaturen en hoeveelheden. Is die voorbereidingsfase eenmaal achter de rug, dan kunnen bereidingen voortaan worden worden ontworpen en gestart van achter de PC. De specifieke parameters die bij het gekozen recept horen, worden daarbij op het allerlaatste moment naar de procescomputers verzonden.’ 

Recepturen in de semi-procesindustrie

In de semi-procesindustrie, denk aan bedrijven die voedings- en genotmiddelen, fijnchemicaliën of geneesmiddelen produceren, draait alles om recepten.

Op ERP-niveau worden die recepten gebruikt, om te bepalen hoeveel grondstoffen er moeten worden ingekocht. Op het niveau van het Manufacturing Execution Systeem (MES) wordt beslist hoe en met welke apparatuur de producten moeten worden gemaakt.

Het laagste en qua recepturen meest verfijnde automatiseringsniveau is het Proces Control Systeem (PCS). Hier vind je de procescontrollers. Die sturen de pompen, kleppen, roerders, verwarmingselementen etcetera op de werkvloer zodanig aan, dat een product volgens het voorschrift wordt gemaakt.


ISA-88 heeft de productieflexibiliteit enorm vergroot. Je kunt nu met één productielijn meerdere productvarianten achter elkaar maken. En zelfs bij nieuwe recepten hoef je de procescomputers niet opnieuw te programmeren.
ISA-95 is net als ISA-88 bedoeld om werkprocessen te structureren en in een soort legoblokjes op te delen. Hierbij gaat het dan echter om informatie die binnen het MES blijft, of om gegevens die tussen het MES en ERP worden uitgewisseld. Bijvoorbeeld gegevens over de productiecapaciteit, de werkvolgorde of de werkprestaties.

Net als ISA-88 moet de invoering van ISA-95 leiden tot een toename van de flexibiliteit, zij het op een ‘hoger’ niveau. Na een ISA-95-implementatie kun je bijvoorbeeld gemakkelijker een bedrijfsproces aanpassen, bijvoorbeeld omdat je een nieuw product introduceert of omdat je een andere businesspartner kiest.

Complex en vaag?
ISA-95 omvat álle informatiestromen op het grensvlak van ERP en het MES. Is die standaard daardoor te complex, te vaag misschien? Broersen: ‘Dat vind ik niet. De belangrijkste meerwaarde van ISA-95 is, dat je daarmee op gestructureerde wijze productieplanningen kunt koppelen aan recepturen.’

GTI doet veel projecten bij Verkade. Broersen: ‘Stel je wilt een groot aantal verpakte eenheden Sultana-koekjes produceren. ISA-95 splitst zo’n productieorder op in productsegmenten, dit zijn deelbewerkingen. Bij de Sultana’s zijn dat er drie: bijvoorbeeld tien batches deegmengen, één keer bakken en één verpakkingsopdracht. Die productsegmenten kunnen dan op het MES-niveau vrijelijk worden gekoppeld aan units, dus aan specifieke deegmengers, bakovens en verpakkingsmachines.’
‘Dankzij die opsplitsing is het mogelijk om het schedulingsysteem meerdere batches deeg toe te laten wijzen aan één specifieke oven. En dat is belangrijk bij Verkade, want de capaciteit van de ovens vormt de bottleneck.’

Toch is er ook dan nog een probleem, want ISA-95 blijkt slecht aan te sluiten op ISA-88. ‘De fijnste verdeling die ISA-95 kent zijn de units. In ISA-88 worden die units verder opgesplitst in zogenaamde equipment modules, zoals doseerinstallaties voor bepaalde grondstoffen.’

ISA-95 “ziet” zo’n doseerinstallatie echter niet. ‘Daardoor weet je bij het schedulen niet dat een bepaalde grondstof bij een bepaalde deegmenger niet kan worden toegevoegd. Hiervoor moet je dus zelf een eigen oplossing bedenken binnen je ICT-ondersteuning.’

Eén van de uitgangspunten bij de ontwikkeling van ISA-95 was, dat je dankzij die norm gestandaardiseerde interfaces binnen het MES en tussen MES en ERP kunt bouwen. Het is echter maar de vraag in hoeverre die belofte wordt ingevuld. ISA-95 is namelijk een richtlijn, waar iedereen zijn eigen invulling aan dreigt te geven.

‘Bij ISA-88 is dat al gebeurd’, weet Broersen. ‘Receptbeheerpakketten van de ene leverancier sluiten daarom niet zonder meer aan op procescontrolsystemen van een andere leverancier.’
‘Bij Verkade spelen de genoemde problemen rondom ISA-95 niet, want het Manufacturing Execution Systeem dat we daar bouwen, bestaat geheel uit maatwerk. Daarbij combineren we het beste uit de wereld van ISA-88 en ISA-95.’

Maatwerk
Pas sinds kort zijn enkele grote softwareleveranciers ISA-95 gaan promoten. Het MES-systeem van Siemens voldoet al aan de richtlijn, en deze zomer kondigde SAP aan ISA-95 te gaan ondersteunen.
Bij het nog geringe aantal toepassingen van ISA-95 lopen bedrijven met een maatwerk MES voorop. Voor hen geldt namelijk: baat het niet, het schaadt ook niet.  ISA-95 kan daardoor onbedoeld bijdragen aan de oplevende aandacht voor maatwerk.

Bij British American Tobacco in Zevenaar wordt sinds eind vorig jaar de productie ondersteund door een nieuw MES. Systeemintegrator Actemium stelde de specificaties op voor dit maatwerksysteem, dat werd gebouwd door ICT Solutions uit Deventer.

Anne Rissewijck, business consultant industrie: ‘Bij de realisatie van het maatwerk hebben we ISA-95 als leidraad gebruikt.’
‘Bij het opzetten van een MES heb je sowieso een datastructuur nodig’, vult Erwin Winkel aan. Hij is senior projectmanager bij British American Tobacco. ‘Bovendien zie je dankzij de blauwdruk die ISA-95 je biedt, bij het ontwerpen van een MES weinig over het hoofd. Na de implementatie kun je bovendien gemakkelijker bedrijfsprocessen wijzigen. Verder verwachten we weinig problemen als we straks ons oude ERP-systeem, PRMS, gaan inwisselen voor SAP. Zeker als SAP inderdaad ISA-95 gaat ondersteunen. Dan hoeven we de vijftien interfaces tussen MES en ERP nauwelijks aan te passen.’

Bedrijven zoals Verkade en BAT gebruiken ISA-95 dus als leidraad bij het “op maat” ontwerpen van Manufacturing Execution Systemen. De systeemintegratoren die daarbij zijn betrokken hebben daarbij extra voordeel. Broersen: ‘Dankzij ISA-95 kunnen wij veel gemakkelijker softwarecomponenten hergebruiken bij anderen. Momenteel zijn we bezig met tien MES-projecten conform ISA-95.’
 


ISA-95 werd door Philip Morris gebruikt om de specificaties op te stellen voor een nieuw MES.  Daarin worden onder meer de tabaksrecepten beheerd.


In kaart brengen

Philip Morris Holland kiest niet voor maatwerk zoals BAT, maar gebruikte ISA-95 wel om hun werkprocessen in kaart te brengen. René de Jong, manager process control bij Philip Morris: ‘Onze proces control en manufacturing execution systemen zijn nu zo’n tien jaar oud, en aan vervanging toe. Op ERP-niveau gebruiken wij SAP, dat blijft de randvoorwaarde. Wellicht kan het PCS- en MES-niveau echter beter worden ingevuld.  Systeemintegrator ICT Solutions heeft daarom een blauwdruk van onze werkvloeractiviteiten gemaakt, op basis van ISA-88 en ISA-95. Die blauwdruk gebruiken wij nu om passende standaardsoftware te zoeken. Of die software precies voldoet aan ISA-95, is voor ons geen selectiecriterium. Mogelijk worden dit producten uit de Simatic Production Suite van Siemens.’

Het productieproces bij Philip Morris omvat de primary and de secondary.
In de primary worden verschillende tabakssoorten gemengd. In de secondary wordt die tabak in sigaretten verwerkt. Het mengen van tabakssoorten moet onder strikte temperatuur- en vochtigheidscondities gebeuren, het PCS stuurt dat soort zaken aan. De tabaksrecepten en de productieplanning worden daarentegen beheerd op het MES-niveau.

‘De gebruiker van PCS- en MES-software interesseert het niet, waar bepaalde functionaliteit zich precies bevindt. Bovendien ontstaat er al gauw spraakverwarring: wat is nu bijvoorbeeld batchbeheer en wat is receptuurbeheer. Je ziet dat ook bij de standaardsoftware: PCS-systemen bieden steeds meer MES-functionaliteit en MES-systemen breiden zich steeds meer uit richting proces control. Je loopt dus het risico, dat er een grote overlap is in de functionaliteit van de software die je koopt. Een goede beschrijving van de werkprocessen conform ISA-95 is dan nuttig als leidraad.’ 

Krenten uit de pap
‘ISA-95 was voor ons een middel, geen doel’, vervolgt De Jong. ‘We voelden ons geenszins verplicht om ons op een rigide manier aan de ISA-95-voorschriften te houden. Feitelijk hebben we gewoon de krenten uit de pap gehaald.’

Verlies je dan niet één voordelen die ISA-95 straks zou kunnen bieden: namelijk dat je gemakkelijk software-delen kunt toevoegen of vervangen? ‘Het is nog volstrekt niet duidelijk of die belofte ooit zal worden vervuld. Of we nu wel of niet ISA-95 compliant zijn, vind ik daarom niet zo belangrijk. Wat wij wel wilden is een overzichtelijke ICT-structuur.’

Concluderend: ISA-95 is een krachtige modelleringstool voor het structureren van werkvloerprocessen, en voor de daarmee samenhangende informatie-uitwisseling met het ERP-systeem.

Verticale integratie, ISA-88 en ISA-95
Dankzij de introductie van het Manufacturing Execution Systeem (MES), zo’n tien jaar geleden, was de verticale integratie tussen de Enterprise Resource Planning (ERP) en het Proces Control Systeem (PCS) op de werkvloer een feit. Hierdoor kan een fabriek veel slagvaardiger op fluctuaties in de marktvraag reageren. Bovendien werd het eenvoudiger om productiegegevens te verzamelen ten behoeve van tracking en tracing.

Dit vergroot de efficiëntie. Dat is echter niet hetzelfde als flexibiliteit, oftewel het vermogen om bedrijfsprocessen te veranderen. En ook dat is belangrijk, want bedrijven willen regelmatig nieuwe producten in de markt zetten. Of ze veranderen hun inkoopmethoden, of ze krijgen een nieuwe handelspartner, of…
Kortom, de werkprocessen die worden ondersteund door de koppeling ERP-MES-PCS, moeten gemakkelijk kunnen worden aangepast.

Hiertoe moeten de werkprocessen en de ICT-ondersteuning daarvan op gestandaardiseerde wijze worden opgesplitst in makkelijk onderhoudbare brokstukken. De ISA-88 en de ISA-95-norm, die worden beheerd door de  Amerikaanse Instrumentation Systems and Automation Society (ISA), zijn industriestandaarden die zo’n structuur helpen aanbrengen. Bijvoorbeeld door activiteiten in te delen in boomstructuren. Of door generieke functionaliteitsgebiedjes te definiëren, met pijlen daartussen die informatiestromen weergeven



Hulp nodig bij de implementatie van hard- en software voor Smart Industry?

Verwijzen naar dit artikel op internet?
Gebruik als link: http://www.procesverbeteren.nl/flexibilisering/ISA95/ISA95_intro.php

UNC Lean Six SigmaKepner-TregoeKxA