企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國際標(biāo)準(zhǔn)：ISA-95基礎(chǔ)內(nèi)容介紹

ISA-95 簡稱S95，也有稱作SP95。ISA-95 是企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國際標(biāo)準(zhǔn)，由國際自動(dòng)化學(xué)會(huì)(ISA，International Society of Automation) 在1995年投票通過。該標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過程是由 ANSI(美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)) 監(jiān)督并保證其過程是正確的。ISA-95不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而是ISA開發(fā)的一系列標(biāo)準(zhǔn)，稱作ISA-95企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成 Enterprise - Control System Integration標(biāo)準(zhǔn)。文末有標(biāo)準(zhǔn)列表。

ISA95 企業(yè)控制集成標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生是來源于實(shí)際應(yīng)用集成的需要。

在實(shí)際應(yīng)用集成中，不管是最終用戶還是集成商都面臨著一些問題， 如集成沒有公共模型、 集成不同廠商的產(chǎn)品十分困難、與最終用戶的需求之間溝通有問題，人們將時(shí)間化在統(tǒng)一技術(shù)術(shù)語上而不是解決問題上、集成的系統(tǒng)難于維護(hù)等。?

為了解決相應(yīng)的問題，國際上前幾年不同的組織和用戶一起做了大量的工作， 80 年代末期，?一些用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的團(tuán)體在Purdue大學(xué)開發(fā)了計(jì)算機(jī)集成制造即著名的 CIM 標(biāo)準(zhǔn)：它包括了幾個(gè)描述制造業(yè)公司的模型，它的一部分內(nèi)容被包括在 ANSI/ISA - 95.00.01標(biāo)準(zhǔn)中。1992 年由領(lǐng)先的 MES 軟件供貨商組成的 MESA International 則是非盈利性組織，旨在提供一個(gè)制造業(yè)技術(shù)的論壇，關(guān)注于 現(xiàn)代制造業(yè)的MES 和相應(yīng)產(chǎn)品及服務(wù)。1988 年發(fā)起的 SP88 委員會(huì)則負(fù)責(zé)批次控制部分的標(biāo)準(zhǔn)建立。

ISA95 標(biāo)準(zhǔn)定義了企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的集成，主要可以分成三個(gè)層次， 即企業(yè)功能部分，信息流部分和控制功能部分。企業(yè)功能基于當(dāng)初建立的 CIM 功能模型；信息流部分基于Purdue大學(xué)的數(shù)據(jù)流模型圖和S88標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品定義、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)性能 4 種信息流；而其控制功能則基于Purdue和MESA的功能模型。?

ISA95標(biāo)準(zhǔn)首先是從信息系統(tǒng)架構(gòu)的層面來描述，即著名的ISA95五層架構(gòu)：

第0層：實(shí)際的生產(chǎn)過程。

第1層：生產(chǎn)過程感知層。常見的數(shù)據(jù)采集，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基本在這個(gè)層面。

第2層：生產(chǎn)過程自動(dòng)化。

第3層：MOM制造運(yùn)營自動(dòng)化。

第4層：企業(yè)運(yùn)營邏輯層。

這里有一張中文圖，方便大家閱讀：

ISA95主要有三部分的內(nèi)容：

第一部分：定義了Level 4 與 Level 3 之間的信息交互的模型，對象，已經(jīng)交互方式：

Part 1 模型和術(shù)語。定義了一套標(biāo)準(zhǔn)的術(shù)語和一致的概念和模型，用于控制系統(tǒng)與企業(yè)系統(tǒng)的集成。

Part 2?對象模型屬性。定義了第四層企業(yè)系統(tǒng)和第三層控制系統(tǒng)之間交換信息的對象模型，并通過對屬性的定義說明了對象模型的細(xì)節(jié)。

Part 5 業(yè)務(wù)到制造交易。定義了基于XML的數(shù)據(jù)格式，統(tǒng)一了層級間數(shù)據(jù)交換格式。

ISA95的這三部分內(nèi)容都是描述這個(gè)部分的。

第二部分：主要描述Level 3內(nèi)部的模型實(shí)體。

ISA-95 Part 3?生產(chǎn)運(yùn)營管理的活動(dòng)模型。定義了制造運(yùn)行的四大部分以及通用活動(dòng)模型， 并對四大部分的內(nèi)容和相互之間的主要信息流進(jìn)行了描述。Part 3?主要介紹這個(gè)部分。

ISA-95?Part 3對相應(yīng)的生產(chǎn)活動(dòng)做出定義，定義了企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)和維護(hù)方面的常規(guī)活動(dòng)，從高度上指出了各活動(dòng)之間的數(shù)據(jù)流，同時(shí)定義了8種基本生產(chǎn)活動(dòng)：定義管理，資源管理，生產(chǎn)詳細(xì)計(jì)劃，生產(chǎn)部署，生產(chǎn)執(zhí)行，跟蹤，分析和數(shù)據(jù)采集。

第三部分是對第二部分的細(xì)化，這個(gè)部分標(biāo)準(zhǔn)還在逐步更新凍結(jié)中。

Part 4，MOM對象模型和屬性。定義了MOM內(nèi)部活動(dòng)的對象模型及內(nèi)部各部分之間信息流交互的對象模型。

Part 6，消息服務(wù)模式，Part 7，別名服務(wù)模型，Part?8，信息交換屬性。定義了各層級之間，以及第三層之間消息傳遞的方式。

這幾個(gè)部分的內(nèi)容都是細(xì)節(jié)規(guī)格的定義。

三個(gè)部分的內(nèi)容，涵蓋了MES系統(tǒng)的內(nèi)部以及周邊，所以很多文檔認(rèn)為ISA95就是MES系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)說法一點(diǎn)都不為過。

ISA95 中描述的生產(chǎn)對象模型根據(jù)功能分為 4 類 9 大模型。

類1：資源。包括人員，設(shè)備，材料和過程段對象4個(gè)模型。

類2：能力。包括生產(chǎn)能力，過程段能力2個(gè)模型。

類3：產(chǎn)品定義。包括產(chǎn)品定義信息1個(gè)模型。

類4：生產(chǎn)計(jì)劃。包括生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)性能2個(gè)模型。

人力資源模型：此模型專門定義人員和人員的等級，定義個(gè)人或成員組的技能和培訓(xùn)， 定義個(gè)人的資質(zhì)測試，結(jié)果和結(jié)果的有效時(shí)間段。

設(shè)備資源模型：設(shè)備資源模型用于定義設(shè)備或設(shè)備等級，定義設(shè)備的描述，定義設(shè)備的能力， 定義設(shè)備能力測試，測試結(jié)果和結(jié)果的有效時(shí)間段。定義和跟蹤維護(hù)請求。

材料資源模型：此模型專門定義材料或材料等級屬性，對材料進(jìn)行描述， 定義和跟蹤材料批量和子批量信息，定義和跟蹤材料位置信息， 定義材料的質(zhì)量保證測試標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果和結(jié)果的有效時(shí)間段

過程段(Process Segment)模型（包括過程段模型和過程段能力模型）：專門定義了過程段， 提供過程段的描述，定義過程段使用的資源（個(gè)人，設(shè)備和材料），定義過程段的能力，定義過程段的執(zhí)行順序。

生產(chǎn)能力模型：此模型對生產(chǎn)能力或其他信息進(jìn)行描述， 獨(dú)一無二地對設(shè)備模型的特定生產(chǎn)單元定義生產(chǎn)能力， 提供當(dāng)前能力的狀態(tài)（可用性，確認(rèn)能力和超出能力），定義生產(chǎn)能力的位置， 定義生產(chǎn)能力的物理層次(企業(yè)，生產(chǎn)廠，生產(chǎn)區(qū)域， 生產(chǎn)單元……)，定義生產(chǎn)能力的生命周期（起始時(shí)間，結(jié)束時(shí)間），對生產(chǎn)能力的發(fā)生日期歸檔。

產(chǎn)品定義模型：產(chǎn)品定義模型用于專門定義產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)則（配方，生產(chǎn)指令），并對此規(guī)則提供一個(gè)發(fā)布日期和版本， 指定生產(chǎn)規(guī)則的時(shí)間段，提供生產(chǎn)規(guī)則及其他信息的描述， 指定使用的材料表和材料路由， 為生產(chǎn)規(guī)則指定產(chǎn)品段的需求（人員，設(shè)備和材料）， 指定產(chǎn)品段的執(zhí)行順序。

生產(chǎn)計(jì)劃模型：生產(chǎn)計(jì)劃模型用于對特定產(chǎn)品的生產(chǎn)發(fā)出生產(chǎn)請求，并對請求提出一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)， 提供對生產(chǎn)計(jì)劃以及相關(guān)信息的描述， 提供生產(chǎn)計(jì)劃請求的開始和結(jié)束時(shí)間，對生產(chǎn)計(jì)劃發(fā)布的時(shí)間和日期歸檔，指出生產(chǎn)計(jì)劃請求的位置和設(shè)備類型（生產(chǎn)廠，生產(chǎn)區(qū)域， 過程單元，生產(chǎn)線……）

生產(chǎn)性能模型：生產(chǎn)性能模型根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃請求的執(zhí)行或某一個(gè)生產(chǎn)事件報(bào)告生產(chǎn)結(jié)果，唯一地標(biāo)識(shí)生產(chǎn)性能， 包括版本和修訂號(hào)，提供生產(chǎn)性能的描述和其他附加信息， 識(shí)別相關(guān)的生產(chǎn)計(jì)劃， 提供實(shí)際的生產(chǎn)開始和結(jié)束時(shí)間， 提供實(shí)際的資源使用情況，提供生產(chǎn)的位置信息，對生產(chǎn)性能發(fā)布的時(shí)間日期歸檔，提供生產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)備的物理模型定義（生產(chǎn)廠，生產(chǎn)區(qū)域， 過程單元，生產(chǎn)線……）

以下是當(dāng)前ISA-95當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)文檔版本：

ANSI/ISA-95.00.01-2010 (IEC 62264-1 Mod), Enterprise-Control System Integration ? Part 1: Models and Terminology

ANSI/ISA-95.00.02-2018, Enterprise-Control System Integration - Part 2: Objects and Attributes for Enterprise-Control System Integration

ANSI/ISA-95.00.03-2013 (IEC 62264-3 Modified) Enterprise-Control System Integration ? Part 3: Activity Models of Manufacturing Operations Management

ANSI/ISA-95.00.04-2012, Enterprise-Control System Integration - Part 4: Objects and attributes for manufacturing operations management integration

ANSI/ISA-95.00.05-2013, Enterprise-Control System Integration - Part 5: Business-to-Manufacturing Transactions

ANSI/ISA-95.00.06-2014, Enterprise-Control System Integration ? Part 6: Messaging Service Model

ANSI/ISA-95.00.07-2017, Enterprise-Control System Integration - Part 7: Alias Service Model

ANSI/ISA-95.00.08-2020, Enterprise-Control System Integration - Part 8: Information Exchange Profiles