利用企业间配方管理加速产品部署

一个加快产品的上市时间和全面生产已成为现代制造企业的要求。这意味着在研发和试验工厂操作中发现的信息必须快速、正确地发送到制造工厂，而这些工厂必须迅速将这些信息转化为制造指令。这一要求适用于内部(专属)制造和外包制造设施。ANSI/ISA S88.01批处理控制标准将通用配方定义为批处理行业的生产信息存储库。

一般配方包含生产产品所需的信息，独立于特定设备。使用工具(如Seqencia的procespoint)将一般配方自动翻译为设备特定的主配方，这意味着新产品的生产可以在几小时内完成，而不是几周或几个月。通用配方与自动生成主配方相结合，还简化了生产外包，作为加快上市时间的另一种方式。

上市时间的挑战

上市时间从未像今天这样重要。新产品上市延迟2到6个月可能意味着盈利和亏损的差别。缩短上市时间可以增加单位销售，增加产品利润，获得市场份额，并提供更快的投资回报。

“上市时间对数量和价格的影响”图表说明了减少上市时间对销售量和价格的潜在影响。这些好处可能来自特定的因素，比如额外的货架空间和更少的竞争。这些好处也独立于产品而发生，并且已经在消费品，药品，食品和饮料以及特种化学品生产中进行了测量。

通用食谱:一个工具的时间市场

在加工工业中，加速上市时间和批量生产意味着研发实验室开发的产品必须快速、正确地引入制造业。

典型的开发周期包括一个试验操作，在这个过程中，实验规模的过程使用试验工厂或实际生产设施扩大到全面生产规模，并将结果发送到制造工厂进行全面生产。

在加工工业中，这些信息应该保存在一般配方中。ANSI/ISA S88.01批控制标准和国际等效的IEC 61512-01定义了通用配方作为批处理行业生产信息的存储库。通用配方是批标准中定义的配方层次结构中的顶层，通常每个特定产品都有一个通用配方。图表“ISA S88.01配方类型”显示了批控制标准中定义的通用配方类型和其他配方类型。这张图还显示了在每一层级的食谱数量的几何爆炸式增长。

一般配方包含生产产品所需的信息，独立于特定的生产设备。一般配方确定原材料，它们的相对数量和所需的加工，但没有具体考虑到特定的场所或该场所可用的设备。通用配方是由了解产品化学和加工要求的人员创建的，它定义了制造信息，而不仅仅是研发信息。

通用配方并不针对设备或特定地点。然而，制造产品的技术通常是充分发展的，因此设备需求可以描述。这些定义了特定场所或特定批次工厂设备组所需的设备类型。例如，一般配方可能要求在特定阶段需要一个内衬玻璃的反应室，这样它就不会与产物发生反应，或者可能要求容器必须能够承受40 PSI (31.03 bar)的超压。

结构良好的通用配方创作工具提供配方版本控制，支持配方的多个变体，以及分布式网络环境中的多个同时用户。

通用配方提供了一种向多个生产地点传达加工需求的方法。它以一种明确的方法来做到这一点，定义了生产的特定阶段、材料添加的顺序、阶段中工艺操作的顺序以及工艺操作中工艺动作的顺序。图“通用配方流程阶段”使用Sequencia gRecipe编辑器屏幕说明了通用配方的顶级结构，显示了第一级的流程定义、流程阶段及其排序。

通用配方是独立于控制系统的制造说明书定义。事实上，甚至不需要一个执行的控制系统。生产可以完全手工完成，或者通用配方的不同部分可以在不同的系统中完成。尽管在执行环境中存在这些差异，但通用配方提供了制造所需的单一产品定义。

一般配方可以看作是过程工业的计算机辅助设计(CAD)绘图的等价物。它们是产品制造描述，描述了制造产品所需的所有东西，但不包括详细的制造设备细节。像CAD图纸一样，一般的配方必须被很多人理解，包括那些没有接受过化学或化学工程培训的人。通用配方还必须包括生产所需的所有信息，包括注释、注释、支持文本、支持图片和材料属性。这些信息也是质量保证测试的基础，确定了在生产过程中必须进行质量测试的位置和需要的结果。

通用配方应在配置管理系统下进行管理，以便对更改进行跟踪和控制。由于通用配方包含重要的公司信息，因此必须像其他重要的公司信息一样对其进行控制和管理。

一般食谱的好处

通用配方用于管理企业产品信息时，可以显著减少必须管理的信息量。

例如，一家化学公司目前提供大约1100种产品，使用250种成分和500种原材料。这些产品在全球30多个地点的100多个生产单元中生产。这些产品需要使用多个定制的测试程序进行广泛的性能认证。该公司为1100种产品变种管理了33000多种不同的主配方。每个主配方对于单个过程单元都是独一无二的，需要大量的本地时间和费用来维护。

在使用一般配方之前，需要一个庞大的中央工程人员来确保33 000个配方的一致性。通过应用通用配方模型，该公司能够将工作负载减少到1,100个配方，在公司级别管理的信息减少了90%。

如“ISA S88.01配方类型”图所示，对任何单一产品的更改都可能影响数百种配方。必须对这些更改进行管理，并将其分发到生产站点以进行实现。

当对配方和新产品配方的更改是手动执行时，编写、批准和发送到生产可能需要几个月的时间。一旦到达，它们仍然必须在本地控制系统上实现，或者转换为手动指令。在此期间，该公司很容易受到过时配方造成的生产错误的影响。使用一般配方模型将时间缩短到几天，将完成批量生产的时间缩短到几个月。如表中所示，对每种产品使用单一通用配方也可以直接节省30个站点管理1,100个配方的成本。管理30个站点1100份食谱的成本

表产品每年更改的食谱地点每年节省的小时每小时每年节省的美元1,100 50% 30 4 $50 = 3,300,000美元

使用通用配方作为产品管理工具进行批量生产所节省的时间令人印象深刻，但是在生产中使用这些方法仍然需要做大量的工作。一般食谱必须转化为主食谱才能使用。与设备无关的工艺动作和材料添加命令必须转换为设备特定命令，包括容器之间的材料转移，资源的分配和再分配，以及特定设备的控制，如电机，泵和阀门。

主配方的生成一直是一个手动过程，需要数天或数周的工程时间和测试批次的多次生产运行。创建主配方通常需要工程师确定在特定目标设备上实现每个通用配方工艺操作的最佳方法。每当总配方发生变化时，都必须重复这一步骤。另一个问题是，每个流程单元可能没有唯一的主配方。如果有灵活的管道或单元之间的连接网络，则可以为一个过程单元生成多个主配方。工程师将运用他们在特定设备方面的经验和知识来确定每个工艺单元的最佳主配方。

一旦创建了主配方，它需要使用平均3到4个测试批次进行验证。如果配方有问题，每个测试批次都必须进行分析和处理。主配方的生成(每个工艺单元一个)和测试批次的要求意味着在批量生产可用之前需要数周或数月的延迟和额外的费用。

幸运的是，解决方案是可用的，使用Sequencia的procespoint和gRecipe等解决方案，可以从通用配方自动生成主配方，从而消除了工程工作和批量生产的延迟。工程师可以获取他们的最佳实践，即如何在过程单元中实现过程操作，并在生成主配方时使用这些最佳实践。

加快上市时间

通用配方是过程工业加快上市时间和批量生产时间的手段。一个专注于制造信息的单一、全面的产品定义提供了关键。本定义列出了用于生产产品的所有材料以及生产过程中产生的所有材料。这些信息是ERP(企业资源计划)系统的物料清单的基础。一般的配方管理系统可以使用公司的ERP主干、内部网甚至电子邮件系统将配方以电子方式传输到站点。新产品的配方在被批准后几分钟内就能送到现场工程师手中。

要实现这些好处，企业需要对以下三个全公司范围的标准定义作出承诺:

• 材料要求;

• 过程操作;和

• 设备的特点。

幸运的是，许多流程公司已经将公司范围内的材料标准作为ERP系统实现的一部分实现了。另外两个元素是关于公司制造能力的特定信息，通常没有正式维护，但是商业上可用的通用配方管理系统提供了管理这些信息集的方法。

大多数实施通用配方模型的公司已经确定了整个工厂中可用的20到40个基本加工操作。动作，如“温度控制速率材料添加，”“斜坡温度控制，”和“变速混合。这些措施大多是行业通用的，只有少数针对公司的产品要求。

实现通用配方模型的第一个任务是识别和记录公司可用的处理操作。所有通用食谱都是由这些处理操作构建的。操作列表也成为提供给工厂的文档。每个工厂人员必须确定在其特定设备上实施行动的最佳方法。一旦完成，就不存在产品所需的制造说明的不确定性。

还必须确定公司可用的基本设备特性。这些通常是特定于正在生产的产品类别，并基于生产需求，例如建筑材料，加热，冷却或混合能力。每个工厂必须记录设备使用的特性，将设备要求映射到通用配方中，并与当地工厂的设备能力相对照。

这些简单但重要的步骤允许使用一般食谱，并可以将批量生产的时间缩短数月。管理产品定义所需的工作量可以减少90%以上，通信和转录错误也相应减少。

过程制造外包工程

通用配方还提供了将制造视为外包能力的方法。因为一般配方不是特定于设备的，所以它们独立于任何特定设施的自动化水平或类型。它们也独立于任何设施的特定处理能力。这允许设备独立运行，在不影响公司范围内的产品定义的情况下升级功能和自动化水平。在满足处理操作的规范之后，设施可以优化操作的执行方式。新产品可以在不需要对设施进行重大改变的情况下开发和引进。

这种分离是至关重要的，因为它允许制造公司，而不是与产品开发公司相关联，来“构建”产品。长期以来，电子和半导体行业一直享受着外包制造的好处。有许多“无晶圆厂”半导体制造公司和许多没有制造能力的半导体公司。电子产品组装也出现了同样的情况，电子电路板组装的很大一部分外包给了设计公司。

这种独立性使制造公司能够专注于有效和高效的制造设施，并使品牌拥有公司能够专注于产品开发和营销。制造公司可以管理他们的库存和工作流程，以实现利润最大化，品牌公司不需要根据可变需求持有未使用的资产。通用配方为过程工业(特种化工、制药、食品和饮料以及包装消费品)提供了享受外包制造的好处的手段。

把它们结合在一起

通用配方是过程工业加快产品上市时间和批量生产时间的一种手段。它们提供了独立于设备的方法来描述制造产品所需的具体制造加工动作。它们是明确的定义，基于公司范围内的材料、加工操作和设备能力标准。它们也是ERP物料清单和路由信息的信息源。实施通用配方模型的公司将批量生产的时间从几个月缩短到几天。生产所需的工程时间和必须运行的测试批次的数量减少了。

批量生产时间的缩短意味着公司对客户需求的反应更迅速，在新产品上更具竞争力，并且能够更快地获得制造资产的回报。ISA S88.01批控制系统标准中定义的通用配方模型可以为所有过程制造公司提供显著的企业效益。

有关Sequencia的procespoint或gRecipe的更多信息，请访问https://www.processpoint.com或https://www.sequencia.com．有关ANSI/ISA S88批处理控制标准的更多信息，请访问https://www.isa.org．

Dennis Brandl是Sequencia的高级营销总监，积极参与ISA S88和S95标准的开发。-卓越制造路线图

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