一种Batch与WinCC结合的配方生产方法、设备及存储介质与流程

本发明属于批量配方生产，具体涉及一种batch与wincc结合的配方生产方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、目前，对于规模不大的生产车间，由于价格昂贵、系统庞大等原因并不会采用一整套批量控制系统的方案进行生产，尤其在一些医药生产车间，单产线单设备、配方结构较单一，对批生产流程、电子签名、审计报表等功能要求较高，这时候往往会采用plc+scada+batch的系统方案，成本低又能各司其职，但如何将不同厂商之间的系统完美的结合在一起，避免重复组态、数据孤岛、操作割裂等一系列问题。

2、例如，公开号为cn103399547a用的发明，公开了一种于执行辅助配方及批处理配方的方法及设备。该方案允许在主批处理配方执行期间，由用户选择并执行一个辅助配方，其核心技术路径包括：在主配方执行过程中识别预设的输入点，暂停主配方，执行辅助配方，完成后恢复主配方执行。该方案在一定程度上解决了主配方执行期间插入额外操作的需求，避免了人工干预的复杂性和错误风险。然而，该方法仍存在以下不足，特别是在面向中小型生产车间的实际应用中尤为突出。该方案仅关注批处理配方内部的辅助配方插入逻辑，未涉及batch系统与scada系统之间的协同机制。也未定义层级化的物理模型和程序模型。在中小车间，操作人员往往需要手动干预程序步切换，降低了自动化程度和生产效率。该方案虽然支持辅助配方的插入，但未提供类似“搭积木”方式构建主配方、为主配方指定候选生产线和候选设备、并在生产时自动分配的能力。这限制了配方的复用性和系统的容错性。

3、因此，基于上述，本发明提出一种batch与wincc结合的配方生产方法、设备及存储介质，在中小型生产车间，该方案的提出及应用可媲美传统批量控制系统。

技术实现思路

1、本发明针对现有batch系统与scada系统集成时存在的重复组态、数据孤岛、操作割裂、缺乏自动化的程序步推进机制等问题，提出一种batch与wincc结合的配方生产方法、设备及存储介质。

2、本发明的进一步目的是，提供一种能够在batchse侧建立物理模型与程序模型，通过wincc集成batchse控件实现配方关联与下发，利用周期性状态检测自动复位并推进程序步，同时支持人工确认、电子签名、故障保持及批次报表生成的批处理配方生产方法。

3、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种batch与wincc结合的配方生产方法，包括：

4、在batchse侧建立物理模型和程序模型；在batchse中基于所述程序模型构建产品主配方，并将batchse的权限数据同步至wincc用户组；

5、在wincc画面中集成batchse控件，并关联生成控制配方；

6、当在wincc画面中启动配方生产时，batchse下发程序启动命令；

7、wincc通过plc驱动执行设备动作，并刷新状态变量，batchse周期性检测所述状态变量，在阶段程序完成后自动下发复位命令并推进至下一程序步，直至生产完成。

8、上述方法通过batchse与wincc的明确分工与协同，将批处理配方的逻辑控制与设备驱动分离，既保留了batch系统对配方模型、程序步序的规范管理能力，又充分利用wincc在scada层面的实时监控与设备驱动优势。同时通过权限数据同步、控件集成和命令变量映射，从源头上消除了传统异构系统中重复组态、数据孤岛和操作割裂的问题，使得操作人员可以在统一的wincc画面中一键启动配方，并实现程序步的自动检测与推进，无需人工干预，显著降低了集成成本和操作复杂度。

9、作为优选，在batchse侧建立物理模型，具体包括：新增厂区、车间、生产线及单元设备，形成层级化的物理设备模型。在batchse中建立层级化的物理模型（厂区→车间→生产线→单元设备），将实际生产环境的物理拓扑结构映射到软件模型中，为后续的程序模型和配方构建提供了统一的设备命名空间和资源管理基础。这使得配方中的每个操作或阶段都能准确关联到具体的物理设备（如配液罐、反应釜），并且当生产线扩展或设备变更时，只需调整物理模型层级而无需修改底层phase程序，大大提升了系统的可扩展性和维护效率，同时也支持同一配方在不同生产线之间的快速复用。

10、作为优选，程序模型包括：recipe程序类、unit程序类、operation程序类和phase程序类，其中phase程序类包括由控制程序执行的自动phase和涉及人工活动的交互phase；程序模型中的每个程序类均配置有前置字符字段，用于在配方生产时拼接生成与wincc中同名结构体变量对应的变量名。

11、对应batchse软件的前置字符拼接为：生产编号+unit设备类型+设备编号+phase类型+phase参数。生产编号包括工厂编号、车间编号、生产线编号。

12、采用recipe、unit、operation、phase四层程序模型并遵循isa-88标准，同时为每个程序类配置前置字符字段，能够实现batchse与wincc变量名的动态拼接与解耦。使得同一个phase程序逻辑可以在不同设备实例上重复使用，无需为每台设备单独编写phase代码。此外，将phase区分为自动phase和交互phase，为人工确认、电子签名等合规操作提供了明确的嵌入节点，兼顾了自动化执行与必要的人工干预。

13、作为优选，在wincc画面中集成batchse控件，通过拖拽方式关联batchse控件，在wincc画面中集成批次派单、生产过程管理、历史批次、批次调度、配方生产人工确认、电子签名及批次报表模块。

14、通过在wincc画面中以拖拽方式集成batchse控件，并将批次派单、生产过程管理、历史批次、批次调度、人工确认、电子签名及批次报表等模块集中呈现在同一界面，操作人员无需在batchse原生界面和wincc界面之间反复切换，即可完成从配方启动到生产监控再到事后追溯的全部操作。这种深度集成一方面降低了误操作风险，另一方面将人工确认和电子签名直接嵌入生产流程，天然满足了医药行业对电子记录和签名的法规要求，同时大幅减少了现场操作人员编写额外脚本的工作量。

15、作为优选，对wincc中的命令变量下发控制命令，当配方运行至自动phase阶段时，batchse根据当前phase对应的程序类的前置字符字段拼接生成命令变量名，通过数据读写接口对该命令变量下发启动命令值；wincc通过plc驱动对应设备执行动作，执行完成后刷新与该命令变量配对的同名字段的状态变量值；batchse周期性检测所述状态变量，当检测到状态完成值后，自动下发复位命令。

16、通过命令变量与状态变量配对与周期性检测机制，当配方运行至自动phase时，batchse根据前置字符拼接生成命令变量名并下发启动值，wincc通过plc驱动设备动作后自动刷新对应的状态变量，batchse每周期读取该状态变量，一旦检测到完成值便自动下发复位命令并立即推进至下一程序步。这一闭环机制完全取代了传统做法中需要人工判断程序步完成后再手动点击“下一步”或手动复位的方式，不仅消除了人为延迟和误操作，还实现了配方程序步的无缝、快速衔接，既降低了出错率又提升了生产效率。

17、作为优选，在生产过程中，batchse响应wincc中的人工确认及电子签名操作，生成审计信息并写入wincc的配方审计数据表；batchse响应wincc中的设备故障报警，触发配方故障保持，并在报警消除后支持批次重启继续生产；所述设备故障报警由wincc产生并同步触发batchse的配方故障保持，故障保持记录同时写入数据库。

18、在生产过程中集成人工确认、电子签名、设备故障报警保持及批次重启功能，使系统能够应对真实生产环境中的各种异常情况。当wincc产生设备故障报警时，同步触发batchse配方故障保持，暂停当前程序步的推进，并将故障时间、原因等记录写入数据库；待报警消除后，操作员可在wincc画面中一键重启批次，从中断点继续生产，避免了因短暂故障导致整批物料报废的损失。同时，每一次人工确认和电子签名操作都会实时生成审计信息并写入wincc的sqlserver数据库，形成完整的可追溯记录。

19、作为优选，配方构建采用搭积木方式，并可为主配方指定候选生产线和候选设备，配方生产时自动分配使用。

20、采用搭积木方式构建配方，允许工艺人员将预先定义好的operation和phase像积木一样组合成完整的recipe，并且可以为主配方指定候选生产线和候选设备。当配方启动时，batchse会根据候选列表自动分配当前空闲且符合工艺要求的生产线和设备；若首选设备故障或被占用，则自动切换至候选设备，无需人工干预。

21、作为优选，候选生产线和候选设备的指定信息在配方启动时由batchse自动匹配，匹配失败时触发人工干预提示；生产完成后，通过wincc画面中的批次报表组件查看并导出包含配方审计数据、wincc归档数据、趋势图表及统计值的批次报表。

22、配方启动时batchse自动匹配候选生产线和设备，匹配失败（例如所有候选设备均不可用）时会触发人工干预提示，避免无效启动。生产完成后，操作人员可以通过wincc画面中的批次报表组件，一键查看并导出包含配方审计数据（电子签名、人工确认记录）、wincc归档数据（温度、压力、液位等趋势图表）以及各阶段统计值（如搅拌时长、加水量、物料转移时间）的完整批次报表。

23、作为本发明的另一目的，提供一种计算机设备，包括存储器和中央处理器，所述中央处理器因故调用运行存储于所述存储器中的计算机程序以执行上述的batch与wincc结合的配方生产方法。

24、作为本发明的又一目的，提供一种计算机可读存储介质，其存储有依据上述batch与wincc结合的配方生产方法所实现的计算机程序，该计算机程序被计算机调用运行时，执行该方法。

25、本发明的有益效果为：

26、通过batch+wincc的深度集成，从而实现更加高效地完成配方生产、审计等工作，满足法律法规、医药安全等要求；

27、由batch系统启动配方，并在运行至phase程序时，下发启动命令至wincc结构体变量引脚，驱动phase程序运行，当phase运行完成时更新引脚值，batch每周期读取运行状态，当程序完成时，自动运行下一个phase程序，降低复杂度，降低出错率且更易于维护；

28、配方执行过程中的操作如人工确认液位、温度等phase程序，电子签名等审计信息通过数据sql操作实时写入wincc数据库；

29、提供可视化、高性能的人机交互界面，操作工可在wincc画面上进行配方组态、启动配方，查询、打印批次报表等，大幅减少了现场操作人员编写程序的工作量，降低了人力成本。