CAPE-OPEN standards Genèse, concepts et évolution par Michel PONS Directeur technique du CO-LaN

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1 CAPE-OPEN standards Genèse, concepts et évolution par Michel PONS Directeur technique du CO-LaN

2 Genèse Peter BANKS Foundations Of Computer-Aided Process Design (FOCAPD) Boulder, Colorado Juillet 1994

3 Objectif Expanding Process Modeling Capability through Software Interoperability Standards Utiliser à tout moment le meilleur outil logiciel disponible quelque soit son origine Repose sur la capacité à installer et à utiliser un logiciel sans avoir à le reprogrammer «plug and play»

4 Clarifier les frontières entre constituants clés Interfaces utilisateur Modèles d opérations unitaires Solveurs numériques Propriétés physiques Cinétiques chimiques Environnement de simulation de procédés

5 Composants et environnements Process Modelling Components (PMCs) Logiciels de fonctionnalité dédiée Application très large Propriétés physiques Modules d opération unitaire Solveurs numériques

6 Composants et environnements Process Modelling Components (PMCs) Process Modelling Environments (PMEs) Construisent le modèle d un procédé Dans un environnement de programmation mathématique Et/ou A partir d une bibliothèque d opérations unitaires Réalisent différentes tâches basées sur les modèles Simulation, optimisation, Utilisent un ou plusieurs PMCs

7 CAPE-OPEN: faire communiquer PMEs et PMCs Process Modelling Environment Interface utilisateur, solveurs, propriétés physiques, opérations unitaires Communication via intergiciel Modèles d opérations unitaires Cinétiques chimiques Propriétés physiques Process Modelling Components Solveurs numériques Composants logiciels ( objets )

8 Les moyens pour réaliser CAPE-OPEN Un partenariat fort entre industriels européens et américains Tenir compte de l offre en simulation de procédés Un soutien affirmé de la Commission Européenne Trois projets financés successivement Des moyens de communication adaptés CO Tour, site internet, communications publiques, Une organisation sur le long terme apportant Une reconnaissance mondiale Un soutien technique permanent Une voie de progrès

9 Une base industrielle, un soutien européen OO-CAPE Développer le concept (1) OS-CAPE Développer le concept (2) CAPE-OPEN Prouver le concept Global CAPE-OPEN Mettre en oeuvre la technologie CO-LaN Maintenir le standard GCO Support Faire connaître les résultats

10 Interopérabilité Pas besoin de savoir programmer pour utiliser CAPE-OPEN Utiliser Aspen Properties dans PRO/II XChanger Suite (HTRI) dans Aspen Hysys MultiFlash dans ChemaSim ChemSep dans Aspen Plus Simulis Thermodynamics dans VALI Etc Un des principaux résultats de CAPE-OPEN!

11 Résultats: démonstration

12 Quels résultats? Grâce à de nombreux compromis Pour rapprocher les intérêts des PMCs et des PMEs Pas une révolution mais une évolution Ne pas casser ce qui existe mais l améliorer Etre rapidement opérationnel Focaliser l effort principal sur les interfaces de base Etre le plus exhaustif possible Tirer parti des compétences rassemblées

13 Résultats: jeu de spécifications d interfaces Other Services Planning & Scheduling External Interaction Session Operations & Control SMST Numeric PEDR Optimization PDAE MILP, MINLP Solvers Solvers LAE, NLAE, DAE Unit Operations Hybrid Units Unit Operations Physical Properties Electrolytes Petroleum Reactions Fractions Thermodynamic and Physical Properties Physical Properties Data Bases Parameters Collections Error Handling Persistence Identification Known Objects Types and undefined values Common Interfaces Utilities

14 Quelques concepts Les principaux objets CAPE-OPEN

15 Concepts de base Chaque objet expose plusieurs interfaces Interfaces communes (utilitaires) Interfaces métier ICapeIdentification (nom, description) Objet CAPE-OPEN Interfaces de gestion d erreur (nom, description, code, contexte, )

16 Objets CAPE-OPEN Opération unitaire (Flowsheet Unit) Property Package Property Package Manager / Thermo System Material Object (MO) Collection Port Paramètre (Parameter) Environnement de simulation (PME)

17 Objet CAPE-OPEN: Opération Unitaire Un objet Opération Unitaire dans CAPE-OPEN peut être Une opération unitaire isolée Un modèle représentant une section d une usine Le modèle d une usine complète connecté à son environnement via des Ports transportant de la matière, de l énergie ou de l information Des ports d entrée Des ports de sortie et caractérisé par des Paramètres Paramètres d entrée Paramètres de sortie Comportement de l objet Opération Unitaire Données: contenu des ports d entrée et valeurs de paramètres Résultats: valeurs des paramètres de sortie et du contenu des ports de sortie

18 Objet CAPE-OPEN: Opération Unitaire Identifie le composant ICapeIdentification Configure le composant ICapeUtilities Objet Opération Unitaire Accès aux informations et calcul ICapeUnit ICapeUnitReport Produit des rapports sur l état actuel du composant

19 Objet CAPE-OPEN: Opération Unitaire Get/SetComponentName Get/SetComponentDescription ICapeIdentification ICapeUtilities GetParameters SetSimulationContext Initialize Terminate Edit Objet Opération Unitaire GetValStatus GetPorts Validate Calculate ICapeUnit ICapeUnitReport GetReports ProduceReport Get/SetSelectedReport

20 Objet CAPE-OPEN: Port Get/SetComponentName Get/SetComponentDescription ICapeIdentification ICapeUnitPort Objet Port GetPortType GetDirection GetConnectedObject Connect Disconnect

21 Description d un Property Package Ensemble réutilisable, pré-configuré de méthodes de calcul et de données décrivant un jeu fixé de constituants chimiques et de phases Capable de fournir: Des valeurs de propriétés physiques constantes de corps purs (masse molaire, température critique, etc ) Des propriétés de phase (état d agrégation, ) Des calculs de propriétés physiques en fonction de température, pression, composition (enthalpie, masse volumique, ) Des calculs d équilibre entre phases (température et pression spécifiées, température et enthalpie spécifiées, etc )

22 Property Package 1.0 Property Package 1.0 ICapeThermoPropertyPackage - Compound collection - Compound properties - Property Calculations - Equilibrium Calculations ICapeIdentification ICapeUtilities Error interfaces Persistence interfaces

23 Property Package (version 1.1) Property Package 1.1 ICapeThermoCompounds ICapeThermoPhases ICapeThermoMaterialContext ICapeThermoPropertyRoutine ICapeThermoEquilibriumRoutine ICapeThermoUniversalConstants ICapeIdentification ICapeUtilities Error interfaces Persistence interfaces

24 MultiFlash PME e.g. Aspen Hysys ICapeThermoMaterialObject ICapeThermoPropertyPackage MULTIFLASH CO PP Property Package Configuration File MULTIFLASH GUI MULTIFLASH DLL

25 L évolution de CAPE-OPEN Spécifications Services Outils

26 Evolution du standard Evolution des spécifications d interface Thermodynamique : publication de la version 1.1 Réactions: révision en cours Fractions pétrolières: révision et prototypage Hydrodynamique: proposition et prototypage Dynamique: proposition, prototypage, révision Maintenance des spécifications existantes Thermodynamique: documents 1.0 et 1.1 revus et clarifiés, listes d erreurs tenues à jour Opération unitaire: document revu et clarifié, liste d erreurs tenue à jour

27 Special Interest Groups (SIGs) Evolution fruit du travail des SIGs du CO-LaN UNIT SIG (R. BAUR, Shell Global Solutions) HYDRO SIG (M. GAINVILLE, IFPEN) Thermo SIG (S. BLAGOV, BASF / Jasper van BATEN) Methods & Tools SIG (W. BARRETT, US EPA) Chaque SIG rassemble les compétences disponibles Autour d un leader Charte annuelle de chaque SIG Objectifs Moyens

28 Complexité CAPE-OPEN Les concepts CAPE-OPEN ont été développés Par des professionnels de la simulation de procédés Pour des professionnels de la simulation de procédés CAPE-OPEN n est pas une révolution mais Une clarification Une organisation de concepts pré-existants Les spécifications d interface Représentent beaucoup de texte Mais sans complexité majeure La complexité réside dans l implémentation

29 Implémentation Implémentation basée sur les spécifications Nombreux documents à maîtriser Clarification et simplification nécessaire des documents Syndrome de la feuille blanche Par où commencer? Réponses apportées Formation Exemples Wizards Conseil Mais cela marche aussi sans cela: Florian DAUBER et GERG-2010

30 Aider à aborder l implémentation du standard Novembre 2006, San Francisco, Etats-Unis Organisée par ProSim/CO-LaN, 11 participants Instructeur: Alain VACHER Mars 2007, Heidelberg, Allemagne Organisée par CO-LaN, 20 participants Instructeurs: Bill BARRETT (US EPA), L. von WEDEL (AixCAPE) Novembre 2007, Salt Lake City, Etats-Unis Organisée par CO-LaN/US EPA/AixCAPE, 9 participants Avril 2008, Cambridge, UK Organisée par CO-LaN, 11 participants Instructeur: Bill BARRETT (US EPA) Avril 2009, Freising, Allemagne Organisée par CO-LaN, 12 participants Instructeurs : Bill BARRET (US EPA), Jasper van BATEN (AmsterCHEM)

31 Demain, ici même: Offre de formation (suite) comment développer un Property Package ProSim SA (prochaine date : 5 octobre 2012) CAPE-OPEN main concepts and software implementation AmsterCHEM Sessions internes à divers industriels Ecole d été Lamar University Il y a une offre mais assez ponctuelle bien que régulière dans le cas de ProSim SA.

32 Exemples pour démarrer en autonome Reconnus très tôt comme nécessaires Opération Unitaire Mélangeur / Diviseur de flux fourni par AspenTech Visual Basic Distribué par AspenTech avec Aspen Engineering Suite Utilisé par Air Products et par ATOFINA Mélangeur / Diviseur de flux fourni par CO-LaN Visual Basic / C++ Mis dans le domaine public Composants thermodynamiques fournis par CO-LaN A base de MultiFlash pour la partie calcul: Visual Basic Thermo idéale en Visual Basic et en C++

33 Wizards Outils logiciels créant automatiquement le code nécessaire Pour opérations unitaires En Visual Basic Livré par le projet Global CAPE-OPEN (auteur: Aspentech) Modifié, amélioré par CO-LaN (disponible en téléchargement) En Delphi (Borland) Besoin interne à SASOL (auteur: Christo CRAUSE) Distribué en logiciel libre En Visual Studio C++ Besoin interne IFPEN (auteur : Pascal ROUX) Mis à disposition des membres du CO-LaN En FORTRAN 90 Besoin interne TOTAL (auteur : Alain VACHER/ProSim SA) Mis à disposition des membres du CO-LaN En Visual Basic/.net Besoin interne Université de Trieste Mis à disposition sur demande auprès du Prof. M. FERMEGLIA

34 Mode d emploi Combien de ports? De quel type? Quels paramètres? Méthodes Validate et Calculate restent à coder

35 Conseil à l implémentation Objectif Aider à implémenter les interfaces CAPE-OPEN Octobre 2003 Octobre 2006 Quatre conseils sélectionnés par le CO-LaN Aspentech, Jean-Pierre Belaud, RSI et Université de Catalogne Actions: AixCAPE, SolidSim, ChemSep, Cosmotherm, CMU 2 journées de conseil par cas traité Octobre 2012 Proposition de financer à 50% des développements Repose au départ sur les compétences d AmsterCHEM Jusqu à un montant de par cas étalés sur 5 ans

36 Conclusion CAPE-OPEN fait partie de la vie quotidienne Chez KBC-Profimatics: XChanger Suite dans PetroSim Chez BP: GAP dans Aspen Hysys Chez divers clients de PSE Etc Sans besoin de compétence en programmation Pour réaliser vos propres outils CAPE-OPEN Formation, outils, conseils sont à votre disposition Ainsi que des sociétés compétentes pour vous accompagner