如何量化批处理中的延迟

批处理操作中的延迟会导致吞吐量降低和盈利能力下降。并发和独立步骤的组合可能会导致瓶颈，导致流程暂停并等待下游操作完成，然后才能继续执行前面的步骤。这增加了周期的潜在时间，延长了完成每批作业所需的时间，导致整体设备效率(OEE)降低，成本增加。

理解和测量此延迟可以是一个有影响力的项目合理性度量，以及在测量操作性能时的关键关键性能指标(KPI)。当单独观察时，这些等待时间似乎都很短暂或不重要，但将它们汇总成一个数字往往会讲述一个更有意义的故事。

批处理过程的时间损失分析可以通过高级分析软件(如Seeq)轻松完成，只需使用几个指向和单击工具。一旦确定了这些周期，就可以使用高级分析来找到每个延迟的根本原因和解决方案，从而减少批处理周期时间并提高吞吐量。

确定批处理周期

识别批处理周期的第一步是定义胶囊，这是Seeq的一个特性，用于识别感兴趣的时间段以表示每个批处理。如果有工艺历史记录，它可能有一个跟踪批号或ID的可用信号。如果是这样，“。Seeq Formula中的toCondition”函数可用于创建批的定义，当批ID发生变化时，每个新批将获得自己的胶囊。

如果历史记录中有一个“Batch_ID”类型的标签，那么很可能也有单独批处理过程/操作/阶段的标签。对批处理的特定部分进行进一步分析可以帮助锁定每个批处理中的单元约束，在量化和解决瓶颈时提供更高的精度。

如果历史学家没有每个批次的明确信号，那么就需要更多的创造力来识别批次周期。任何批处理过程都有可重复的参数，如罐液位，温度信号，搅拌器放大器读数，阀门打开/关闭状态等-指示批处理中一个步骤的结束和另一个步骤的开始。使用先进的分析软件，很容易创建代表每个批次的胶囊。这可以使用Seeq Value Search等工具来完成，该工具可用于根据信号与指定值的关系(上面、下面、等于或不等于)创建胶囊。

另一种方法是在Seeq Formula工具中创建一个简单的计时器。自”功能。如果批处理阶段的定义比较复杂，Formula提供了计算导数、计时器和其他值的选项。

总的来说，使用工艺参数来定义批处理可以隔离冷却、加热或向反应物充注等步骤。如果批处理中有一段时间不属于这些操作之一，则可能表示延迟。一旦使用这些相同的步骤确定了这些差距，就可以作为单独过程调查或OEE项目的基础。使用电子表格或其他通用工具，跨时间扩展批处理定义是极其繁琐的，但这就像在Seeq中扩展“日期范围”一样简单。

一旦每个批次被标识为唯一的胶囊，每个胶囊的持续时间可以在显示屏右下角的Seeq胶囊窗格中查看。可以根据持续时间对批进行排序，以确定周期时间最短的批(参见图1)。

一旦按持续时间对批次进行排序，就可以探索批次之间的细微差别，以找到批处理时间差异的原因。一些批次将不可避免地比其他批次短或长，但为什么一个批次比其他批次快呢?对于这批，是什么因素使它成为最快的?这需要进一步的调查，但目前，只考虑持续时间可以简化分析。高级分析软件可以使用直方图工具方便地可视化批处理时间的分布(参见图2)。

直方图为主题专家(sme)、流程工程师和其他在系统中具有经验和专业知识的人提供了上下文，向他们展示了特定批处理相对于其他批处理的位置。它有助于回答这个问题:“这批特定的批次有多快或多慢?”

批次基准测试

确定了每个批之后，下一步是选择基准测试。一种方法是选择最快的批处理，但是一些OEE和操作性能指南建议使用第85百分位进行基准测试，因为这可能是一个比具有短周期时间的外围批处理更现实的目标。在这种情况下，目标批处理时间将比15%最快批处理中最慢的批处理时间长一点。

同样，可以使用Seeq Formula工具执行此步骤，选择最快的批处理或考虑基准批处理持续时间，然后可以使用“afterStart()”函数创建最佳批处理条件，该条件在批处理胶囊启动时开始。所需批处理持续时间使用最快批处理时间或所选基准确定。结果可以通过可视化近乎实时地监控。

在这一点上，分析应该显示两层胶囊同时开始的情况。大多数(如果不是全部的话)批处理胶囊应该比目标批处理时间胶囊长，因为目标批处理设置在第85百分位。识别、隔离和聚集批处理持续时间中的这些差异将构成分析的其余部分。

隔离批处理过程

使用Seeq中的“复合条件”工具，SME可以隔离此差异并为其创建另一个条件。在Seeq中有内置的逻辑，用于在已经创建的两个条件的基础上创建新条件。对于这种情况，我们将选择外部逻辑(即，在已定义的感兴趣时间段之外的感兴趣时间段)。一旦确定为条件，如果批处理超过了目标时间，就会生成持续时间相对于第85百分位持续时间的新测量，如下图中Lost time条件所示，红色胶囊表示每个“外部”事件(参见图3)。

总批次

聚合新生成的丢失时间条件提供了显示范围内批中的总潜在时间的可视化(参见图4)。

使用Seeq“Signal from Condition”工具创建这个指标。这将获取丢失时间条件，并创建一个数字，显示给定时间范围内的总丢失时间。通过更改感兴趣的时间范围或周期，可以可视化进程延迟的数量。

例如，将时间范围设置为一年，将立即计算该年丢失的时间的总和。然后使用流程知识和主题专业知识，可以使用“公式”函数将损失的时间转换为美元金额。

将批处理过程的洞察转化为行动

单个批处理的潜在时间可能看起来无关紧要，但聚合将创建一个简洁的度量，显示整个时间范围内的总延迟。这个值可以用来计算潜在产量增加和OEE的总机会。

通常，中小企业知道阻碍生产的问题，因为他们知道瓶颈。然而，这些问题的确切性质以前很难用通用工具(如Excel)来量化。数据一直在那里，但以一种有意义的方式访问它是一个挑战。

高级分析软件可以解决这个问题，因为构建任何类型的分析都是快速而简单的。由此产生的结果可用于创建项目的理由，投资回报率计算，或工厂领导层在批准解决瓶颈所需的资本支出之前需要看到的其他指标。在最好的情况下，改进可能只需要改变控制器中的代码，纠正仪器的校准，或对控制阀进行维护。在其他情况下，可能需要新的设备，如改进的热交换器。

此外，Seeq Chain和Capsule视图可用于跨批比较和对比信号配置文件，突出对批持续时间产生负面影响的异常，并帮助确定最佳批次与其余批次的区别。中小企业通常知道限制是什么，但先进的分析软件使专家能够做出数据驱动的决策。

一旦在批处理过程中确定了损失的时间，就需要深入研究确定瓶颈的原因。批次中每个单独的组成部分的时间分布是什么?加热或冷却过程是否受限?进料速度或过滤时间是否延误了批次?中小型企业最适合提出和回答这类问题，最好使用先进的分析软件来加快和简化分析。

Doug Beach是数据策略顾问Seeq集团。他有专业化学工艺工程和资本项目的背景。他曾任职于先正达作物保护部的农用化学品领域，在批处理和连续环境中工作，以改进工艺。Beach将继续通过数字化转型和用例开发在行业垂直领域创造价值。他拥有弗吉尼亚大学化学工程学士学位，目前正在西雅图华盛顿大学福斯特商学院攻读工商管理硕士学位。

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