化学工学会第40回秋季大会 プロセス産業の生産現場情報化の動向 · 40 page...
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化学工学会化学工学会 第第4040回秋季大会回秋季大会
プロセス産業の生産現場情報化の動向プロセス産業の生産現場情報化の動向
2008年9月24日
大坂システム計画株式会社
大坂 宏
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Page 2自己紹介自己紹介
大坂 宏 (おおさか ひろし)
秋田県生まれ。石油精製エンジニア、産業用リアルタイムシステム構築のシステムエンジニアを経て、1992年に独立。現在は国内外のプロセス産業を中心に各種生産情報システム、制御システムの導入コンサルティング、計画・設計およびプロジェクトマネジメント業務に従事。
化学工学会正会員プロジェクトマネジメント学会正会員日本学術振興会プロセスシステム工学第143委員会会員MESA International会員
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Page 3提供サービス提供サービス
【提供サービス】【対象領域】
プロジェクト管理業務全般RFP、提案書作成支援プロジェクト管理コンサルテーション
各種ITプロジェクト- SI・ソリューションプロジェクト- アプリケーション開発プロジェクト-ネットワーク構築プロジェクトなど
プロセス検討支援プロセス設計制御設計シミュレーションモデル構築支援プロセスシミュレータセミナーの企画
石油・石油化学関連の製造プロセスプロセス産業の高度制御プロセス産業の監視システムプロセス産業の制御システム
システム導入コンサルテーションシステム化計画、FS支援システム設計、システム構築最新技術情報の調査・評価社員教育セミナーの企画・運営
生産管理システム操業管理システム製造実行システム(MES)リアルタイム性能管理(RPM)
弊社は石油精製・石油化学を中心とするプロセス産業を対象に、システムエンジニアリング技術とプロセスエンジニアリング技術をベースとしたエンジニアリングサービスを提供します。
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1. 生産現場情報化の現状
2. 操業情報統合の動向
3. 情報技術の動向
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Page 5生産現場情報化の対象領域生産現場情報化の対象領域
装置ライフサイクル軸
サプライチェーン軸
設計
研究開発
建設
調達 物流 営業・サービス
エンジニアリングITの領域
生産
生産現場の情報化領域
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Page 6プロセス産業の生産設備(石油・ガス産業)プロセス産業の生産設備(石油・ガス産業)
OnshoreProductionFacilities
OilRefinery
Petrochemical
FuelsLubricants
SyntheticsPlastics
ExportOil & Gas
GasPlant
Sales GasC2, C3, …
OffshoreProductionFacilities
Pipeline
LNGPlant
Oil & GasTerminal
Natural Gas
Crude Oil
Production Facilities
Upstream Downstream
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Page 7プロセス産業における生産現場情報化の歴史プロセス産業における生産現場情報化の歴史
操業データの標準化Web Service無線LAN, RFIDSOA
ダッシュボード共通データモデル
アラーム管理
後半
高速ネットワークKM, BI, EAIXML
SCMプラント資産管理PAM安全管理システム
OPCインタフェースフィールドネットワークS88
前半
2000
データ・ウェアハウスインターネット電子メール
スケジューラERPパッケージ製造実行システムMES設備管理CMMSドキュメント管理システム
SCADA/HMI非定常運転自動化
後半
RDBMSLANクライアント/サーバスプレッドシート
プロセスヒストリアン品質管理LIMS
ゲートウェイトレーニングシミュレータ
前半
1990
OAパソコン/ワークステーションFA, CIM
LASDCS, PLC高度制御1980
情報技術全般生産現場の情報システム制御システム年代
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Page 8生産現場の情報システム利用状況生産現場の情報システム利用状況
情報化のレベルは業界と企業規模によってかなり差がある。
海外の20以上の業種の135社を対象に実施した生産現場情報化アンケートの中で、生産現場で実際に使用しているシステムについて質問した。
スプレッドシート、ERP、ドキュメント管理、労務管理、設備管理の利用の回答が上位を占めている。
(2006 MESA International)
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Page 9プロセス産業(石油・化学)プロセス産業(石油・化学) 生産現場の生産現場の情報システム情報システム
連続排出監視システム環境汚染物質排出・移動登録省エネルギー管理システム温暖化ガス排出量管理システム
入退管理システム安全管理システム化学物質安全性データシート
電子文書管理システム (EDMS)図面管理システム (CADD)
設備診断支援システム設備保全管理システム(CMMS)プラント資産管理 (PAM)機器状態監視システム信頼性管理システム
情報システム
環境管理
安全管理
文書管理
設備保全管理
操業管理機能
ラボオートメーション (LAS)ラボ情報管理システム (LIMS)クロマトグラフデータシステム統計的品質管理 (SQC)
品質管理
OPCインタフェースプロセスヒストリアンSCADA/HMIデータリコンシレーション生産実績管理システム
プラント情報・生産実績管理
非定常運転支援アラーム管理システムコントローラ性能評価電子運転日報
運転支援
LP生産スケジューラ
生産計画製造指示
情報システム操業管理機能
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Page 10典型的な情報システムと操業情報の流れ典型的な情報システムと操業情報の流れ ((製油所の例製油所の例))
プロセス制御システム(DCS / PLC / SCADA) 電気システム ラボ
設備保全管理システム
生産スケジューラ
CBM: Condition-based MaintenanceDCS: Distributed Control SystemPLC: Programmable Logic ControllerSCADA: Supervisory Control & Data Acquisition
ラボ情報管理システム
文書管理システム
ERP生産計画
生産実績管理システム
プロセスヒストリアン
計画層
実行層
制御層
SOP規格書
生産計画情報
製造指示情報
分析データ運転データ
生産実績情報在庫情報
保全コスト資産データ
保全・検査記録マニュアル、図面
装置・機器性能データ製造実績情報
CBMデータ
品質データ
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Page 11【【事例事例】】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入
オマーン国 ソハール製油所建設プロジェクト
グラスルーツ製油所
• CDU: 116,400 BPSD• RFCC: 75,260 BPSD
プロジェクトスケジュール
• FEED 2000• EPC 2002-2006
役務範囲
• ベンダー選定• 情報ネットワークの構築• ICIMSの設計・調達・構築・試運転• ICIMSへのデータ・ローディング
http://www.src.co.om
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Page 12【【事例事例】】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入
Plant Control and Information Management System (PCIMS)
Business Information Management System (BIMS)
Technical Information Management System (TIMS)
PC Clients and
PrintersDCS
Information Network
RTIS
Information Network
Plant Facilities
Servers
LIMS PPSS
CMMSEDMSCADDCAE
BIMS
ICIMS (Integrated Control and Information Management System)制御システムと情報システムの垂直統合
生産計画スケジューラPPSSPCIMS
設備保全管理システムCMMSTIMS
電子文書管理システムEDMS
Computer Aided EngineeringCAE
CADD SystemCADD
BIMS
ラボ情報管理システムLIMSプロセスヒストリアンRTIS
ビジネス情報管理システムERP
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Page 13【【事例事例】】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入
Gas TurbineControl
TrainingSimulator
(OTS)
AnalyzerManagement
(AMDAS)MeteringStation
Tank Gauging(TGS)
MotorControl Center
(MCC)
Anti-SurgeControl
Fire & GasDetection
ShutdownSystem(ESD)
DCS
ProcessHistorian
(RTIS)
LaboratoryInformation
(LIMS)
ERP System(BIMS)
Maintenance(CMMS)
Documentation(EDMS)
CAD / CAE
MachineConditionMonitoring
TruckAutomation
Loading System
Field Device(AI / DI)
Field Device(AO / DO)
ProcessManagement
(RTIS)
ICIMSIntegrated Control and InformationManagement System
BIMSBusiness Information Management System
Process Control
Planning(PMS)
LaboratoryAnalyzer
- Material Management- Finance- Supply Chain- Human Resource
WeatherMonitoring
System
BurnerManagement
System
SCheduling(PMS)
HistoricalReporting
(RTIS)Plant StatusMonitoring
(RTIS)Plant
PerformanceMonitoring
(RTIS)
RTIS Apps
MOV ControlSystem
操業データの垂直統合
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Page 14【【事例事例】】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入
ICIMSへのデータ・ローディングエンジニアリングデータをシステムに注入する作業
データ生成
データ収集
データ注入
作業工程設計
マスタデータの洗い出し
ツール開発
プロジェクト開始
運用開始
•文書ファイル•メタデータ• CMMSリンク情報
EDMS
•設備・機器マスタ•スペアパーツ在庫•購買情報•予防保全データ
CMMS
•サンプルマスタ•試験マスタ•分析機器マスタ
LIMS
• DCSタグ•計算タグ、計算式•マニュアル入力タグ• LIMSタグ
プロセスヒストリアン
対象データシステム
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1. 生産現場情報化の現状
2. 操業情報統合の動向
3. 情報技術の動向
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Page 16システム化システム化とと情報統合情報統合
個別システム
品 質運転・制御 設備保全 環境・安全
垂直統合
ベンダー間統合
企業間統合
調 達 生 産 物 流営業サービス
研究開発
設 計
建 設
装置ライフサイクル軸
サプライチェーン軸
システム化の対象
情報統合
ERP/MES/PCS
装置ライフサイクル軸およびサプライチェーン軸に沿った情報統合の拡大
生産領域のシステム化と情報統合のトレンド
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Page 17操業情報統合(工場内操業情報統合(工場内 –– 生産管理生産管理//品質管理)品質管理)
プロセスヒストリアン
DCS
ERP
ラボ情報管理システム
オンサイト設備
生産実績管理システム
ラボ
分析データ運転データ
生産計画
スケジューリング
最適化高度制御
入出荷システム
品質データ
装置・機器性能データ製造実績情報
製造指示情報
生産計画情報
各種パッケージシステム
受注システム
出荷オーダ
入出荷データ在庫データ
設定値
DCS
オフサイト設備
生産実績情報在庫情報
生産計画情報
生産実績情報在庫情報
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Page 18操業情報統合(工場内操業情報統合(工場内 -- 設備保全管理)設備保全管理)
リアルタイムデータベース
DCS
回転機保護システム
設備保全管理システム
信頼性管理
ERP
ラボ情報管理システム
腐食監視システム
腐食センサ 肉厚センサ振動センサプロセスデータ
分析計
分析計監視システム
回転機監視診断システム
機器性能監視
MCC
肉厚管理システム
検査管理システム
腐食環境(pH)油分析水質
RBI、RCM
保全作業要求
腐食率
腐食率
プロセスデータ
肉厚
振動
モータデータ
分析計状態
保全作業要求
保全コスト資産データ
プロセスデータ
CBMデータ
検査履歴
振動
文書管理システム
CADシステム
保全・検査記録マニュアル、図面
CBMデータ稼動状況
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工場
操業情報統合(操業情報統合(企業内企業内 –– 他部門他部門))
SCM部門
環境統括
エンジニアリングセンター
安全統括
環境コンプライアンスの徹底温暖化ガス排出量管理の徹底
事故故障やヒヤリハットの早期把握と各工場への対策徹底
スペシャリストによるプラントの運転状況、装置性能監視
生産実行計画の変更
設備保全統括
生産統括
生産実績在庫データ
運転データ
安全データ
環境データ
保全データ
収益改善
保全予算管理の徹底
収益管理
工場工場
操業情報
本社や統括部門による操業情報の共有
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Page 20操業情報統合(ベンダ間)操業情報統合(ベンダ間)
プロセスライセンサ
資材納入業者
エンジニアリング会社
操業情報
機器ベンダ
VMI (Vendor Managed Inventory)納入業者に添加剤や触媒の在庫管理
遠隔機器診断サービスコンプレッサなどの重要機器の診断
プラント建設後の運転状況、装置性能監視
ライセンスプロセスの性能監視サービス
エネルギー供給業者
ネットワーク業者
運転データ
運転データ
運転データ
在庫データ
運転データ用役使用量
回線状況
供給用役使用量の管理
ネットワーク・ファイアウォール遠隔監視
工場
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A工場 B工場 C工場
操業情報統合(企業間)操業情報統合(企業間)
操業情報
運転データ品質データ操業データ
操業情報 操業情報
原料製品用役
原料製品用役
安全・安定な工場間操業に必要な情報を共有化するとともに、工場間の最適、かつフレキシブル操業を実現する
情報の流れ
モノの流れ
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Page 22【【事例事例】】 企業間情報統合企業間情報統合
情報公開制限にため削除
RINGIII事例コンビナート副生成物・水素統合生成技術開発
コンビナート水素供給統合運営管理システム
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1. 生産現場情報化の現状
2. 操業情報統合の動向
3. 情報技術の動向-製造実行システムMES-ダッシュボード-操業データの標準化
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Page 24注目されている注目されている情報技術情報技術
サプライチェーンからの圧力
値下げ圧力
市場の国際化
法規制の強化
安全への要求
背景
サプライチェーンへのチャレンジ
生産の可視化要求
コスト削減
コンプライアンスの徹底
業務プロセス、組織、ツールのバランス
企業の対応
変化に柔軟な情報システム
生産現場と企業活動との情報統合
生産現場の可視化
リアルタイム性能管理
運転と設備の最適化
コンプライアンス耐える情報システム
データ品質の確保
生産現場情報化への要求
製造実行システムMESダッシュボード
各種操業データの標準化
データモデル
SOA
生産現場ITおよびサービス
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Page 25プロセス産業のプロセス産業の製造実行システム製造実行システムMESMESの特徴の特徴
• プロセス産業ではMESという用語は馴染まない• 組立加工産業に比べて、プロセス産業のMESはERPなどの上位システム
との連携度が低い
• プロセス産業用には、半導体業界や医薬業界に見られる統合型MESパッケージは存在しない
• 部品型MESパッケージの組み合わせでMESを構築する• 導入の狙いは操業データの有効活用による生産コストの低減
• 主な機能はプラント情報管理、品質管理、設備保全管理、文書管理など
計画層 (SCM/ERP)
実行層 (MES)
制御層 (PCS)
生産計画
製造指示 運転データ
生産実績
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Page 26製造実行システム製造実行システムMESMESの動向の動向
プロセスデータの有効活用に着目
プロセス改善のためのデータ分析ツール
強化された機能
マルチ言語、2バイト言語対応増加言語
携帯情報端末を使ったデータ入力とデータ表示対応が増加モバイル環境
製造オペレーション管理を中心にS95への適合が増加S95への適応
データ連携はXMLが標準となり、他MESパッケージとのデータ交換が可能
APP開発基盤
C/S型からWeb対応に移行システム構成
OracleとSQL Server対応対応データベース
引用: LogicaMES Product Survey 2007/2008
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Page 27海外における海外におけるMESMESを取り巻く団体を取り巻く団体
コンサルタント会社調査会社
標準化団体・MES普及団体 ITベンダ
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Page 28ダッシュボード導入計画ダッシュボード導入計画
今後1年以内に購入したい生産現場の情報システムについて質問したところ、ダッシュボードの購入をあげている回答者は全体の1/3を占め、トップにランクされている。(2006 MESA International)
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Page 29ダッシュボードの製品ポジショニングダッシュボードの製品ポジショニング
実行系・基幹業務系
本社系
工場系
情報系・支援系
SCM/ERP
製造実行システムMES
プロセス制御システムPCS
ダッシュボード
分析ツールBI
DWHデータマイニング
OLAPレポーティングツール
経営層向けモニタリングツール経営ダッシュボードスコアカード
高いリアルタイム性
実行系・基幹業務系システム群対象システム
工場中心+本社対象領域
ビジュアルレポート形式
運転から経営までの全データ対象データ
1. どうなっているか2. 何が起きたか
管理対象
あらかじめ設計して画面を構築EUC
全従業員ユーザ
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Page 30現状の現状の操業情報の活用の問題点操業情報の活用の問題点
リアルタイム可視化
キー情報発見データ分析
パフォーマンス管理
リアルタイム操業監視
プラント操業システム
業務系
システム
品質データ
シミュレーション
運転履歴
運転データ
設備管理
ERP保安・環境情報
生産計画情報
文書情報
安全管理
アクセスに制限情報伝達の遅れ遅い意思決定
散在するリアルタイム情報
資料引用:Siemens
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Page 31ダッシュボードダッシュボードによりにより操業情報操業情報を整理するとを整理すると ……
改善された意思決定
リアルタイム情報の関係付けと可視化
ダッシュボード
プラント操業システム
業務系
システム
リアルタイム可視化
キー情報発見データ分析
パフォーマンス管理
リアルタイム操業監視
資料引用:Siemens
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Page 32ダッシュボートのダッシュボートの構成構成 ((SiemensSiemens社社XHQXHQの例)の例)
情報モデル•ナビゲーションを容易にするデータ構造化•様々なサブシステムからのデータの相互の関連付け
ブラウザでの表示•個人や部署のニーズにマッチしたユニークな画面
•豊富な情報量を、リアルタイムかつグラフィカルに表示
•ベストプラクティスツール
既存システムとの接続•モデルとデータソースの関連付け
1.異なるシステムからのデータを収集し統合できる。2.製油所/工場全体の操業が一つのシステムで見え管理できる。3.既存システムの価値を押し上げられる。4.プロセス産業で培われたベストプラクティスを活用できる。
資料引用:Siemens
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Page 33ダッシュボード構築の考え方ダッシュボード構築の考え方
多い
少ない
意味ナレッジ
小さい 大きいデータ加工度
データ
情報
KPI
ドリルダウン
ダッシュボードとして構築
意思決定に寄与
分析に寄与
ロールアップ
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Page 34KPIKPIに求められる特性に求められる特性
• Measurable 測定できる
• Meaningful 目的に沿って意味を持つ
• Reliable 信頼できる
• Reasonable Frequency 適当な更新頻度である
• Actionable 行動に結び付けられる
• Achievable 達成できる
• Understandable 理解できる
• Accountability / Ownership 説明責任/所有が明確• Contextual データ間の脈絡がある
• Historized 履歴を記録できる
• Benchmarkable べンチマーク可能
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Page 35ダッシュボードの画面展開の考え方(運転部門画面例)ダッシュボードの画面展開の考え方(運転部門画面例)
運転部門ダッシュボード 装置Aダッシュボード 装置フロー図
工事データ機器データ
運転データトレンド
品質データ
統合化 詳細化画面展開
問題の発掘 原因の分析
データ中心KPI + 情報中心 表示内容
アラーム
ドリルダウン
ロールアップ
装置Bダッシュボード
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Page 36【【事例事例】】 ダッシュボードダッシュボード
情報公開制限にため削除
出光興産
リアルタイム操業マネジメントシステム
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Page 37操業データの標準化操業データの標準化
S88/S95工場設備の構成
ISO15926, MIMOSA機器のライフサイクル管理
S95MESとビジネスシステム
OPC運転データインタフェース
ISO15926, IEEE61970/68 機器データ管理
標準化規約データ標準化の対象
各企業は操業データのライフサイクルマネジメントに着目している。EPCを通じて体系的に整理されたエンジニアリングデータをプラントの運転・保全にスムーズに移行し、利用することを目的にデータ標準化とそれを使用したデータモデルの構築に取り組んでいる。
データモデル国際標準をベースとした操業データモデル今後、SOAのベースコンポーネントとなる
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Page 38機器データ標準化の動き機器データ標準化の動き
機器データ標準化後の効果視 点
製品の電子カタログ化による販路拡大機器メーカ
ベンダ、客先間の各種データ交換の効率化エンジ会社
プラント操業のためのデータ管理の効率化
ベンダデータの容易な取り込み
プラント
オーナ
機器メーカ エンジ会社 プラントオーナ
プラント建設時の機器データ収集の変遷
プラントオーナ1社
エンジ会社1 ~ 6社
機器メーカ100以下~1000社超
仕様書
機器データ
仕様書
機器データ
CMMS出現前
CMMS出現後(2000年頃)
機器データ標準化後
(今後)
機器データの生成とステークホルダの関係
• EPCデータの大半が操業データに利用される• 機器数やスペアパーツは数万点に及ぶ• 欧米を中心に機器データ標準化の動き• ISO15926 + Reference Data Library (RDL)• 大手ユーザ(Shell, Dow, DuPontなど)• 標準化作業はエンジ会社から機器メーカに移行
資料提供:JGC
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Page 39【【事例事例】】 BPBPの共通操業データモデルのアプローチの共通操業データモデルのアプローチ
BP RefiningのM&A(Mobil / Amoco / ARCO / Veba)多様なIT資産各サイトが独自のシステム構築
多様な情報構成
背 景
多様なITインフラ企業の業務プロセス見直しの効果の可能性を既存ITが阻害
問 題
すべてのサイトで共通の操業環境の構築
共通操業データモデル
共通のアプリケーション統合環境
共通のアプリケーション
対 応
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Page 40【【事例事例】】 BPBPの操業データモデルのアプローチの操業データモデルのアプローチ
Data Model - mapping of Industry standards to requirements
Engineering Procurement Construction Operations
Capability(Maintenance &
Reliability)
Material Specifications Piping SpecificationsMaterial Master Catalogs Tool Catalogs Crude Assays
MSDS
Spare Parts ListsStores Inventory
Material Reliability DataModel Part Reliability Data
MaterialsModel
Vendor Catalogs Bill of Material As-Installed Equip. Data
Operations ProceduresAlarm Configuration
As-Operated Equip. DataOperating Envelopes
Maintenance ProceduresJob Plans
As-Maintained Equip. DataComponent Install. DataAs-Operated Reliab. Data
EquipmentModel
Vendor ContractsEngineering ContractsEng. Capability Assess.
Service Contracts Contracted Services Tracking Operator Unit Knowledge Trade Skills RegisterRoot Cause Analysis Data
PersonnelModel
Design Requirements Purchase Requests Construction Schedule
Shift RosterDaily Plans
Stock ProgressionsPrice Sets
RCM/FMECA Analysis DataWork Requests
TAR PlansPM Program
Inspection ScheduleMaintenance Roster
Equipment CalibrationsEquip. Capability Forecast
PlansModel
CalculationsProject P&ID's
Purchase OrdersInvoices
As-build P&ID'sHazop Minutes
Tag/Monitoring LocationsProcess Data
Tank InventoriesLab Results
Bill of LadingTransfer Advices
Operator Logs
TAR ReportsFault Data w/ Op. Param.CBM Data / ExceptionsComponent TrackingInspection RecordsWork Order History
Work Permits
ActualsModel
Plant Lifecycle
Engineering Procurement Construction Operations
Capability(Maintenance &
Reliability)
Material Specifications Piping SpecificationsMaterial Master Catalogs Tool Catalogs Crude Assays
MSDS
Spare Parts ListsStores Inventory
Material Reliability DataModel Part Reliability Data
MaterialsModel
Vendor Catalogs Bill of Material As-Installed Equip. Data
Operations ProceduresAlarm Configuration
As-Operated Equip. DataOperating Envelopes
Maintenance ProceduresJob Plans
As-Maintained Equip. DataComponent Install. DataAs-Operated Reliab. Data
EquipmentModel
Vendor ContractsEngineering ContractsEng. Capability Assess.
Service Contracts Contracted Services Tracking Operator Unit Knowledge Trade Skills RegisterRoot Cause Analysis Data
PersonnelModel
Design Requirements Purchase Requests Construction Schedule
Shift RosterDaily Plans
Stock ProgressionsPrice Sets
RCM/FMECA Analysis DataWork Requests
TAR PlansPM Program
Inspection ScheduleMaintenance Roster
Equipment CalibrationsEquip. Capability Forecast
PlansModel
CalculationsProject P&ID's
Purchase OrdersInvoices
As-build P&ID'sHazop Minutes
Tag/Monitoring LocationsProcess Data
Tank InventoriesLab Results
Bill of LadingTransfer Advices
Operator Logs
TAR ReportsFault Data w/ Op. Param.CBM Data / ExceptionsComponent TrackingInspection RecordsWork Order History
Work Permits
ActualsModel
Plant Lifecycle
PISTEP / PIDX
ISA-95
MIMOSA
OPC
ISO 14224
資料引用:MIMOSA
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Page 41【【事例事例】】 BPBPのデータモデルのアプローチのデータモデルのアプローチ
© bp plc 2006
OpenO&M Usage Scenario 1 – Application Integration
Web Service
OpenO&M Data Model
LIMS Historian SAP EAM etc…
DCS PLC
RDMS
Valves, Equipment, Analysers, …
Data Web Services
Data Mgmt
Data Interfaces
Legacy Systems
Controls
Equipment & Devices
User Access
Environment& Applications
Portal
Web Service Web Service Web ServiceWeb Service
Applications Functions Process Graphics
Ideally application provides
OpenO&M compatible
Web Service
資料引用:MIMOSA
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ご清聴ありがとうございました