在當今快速發(fā)展的工業(yè)格局中，數(shù)據(jù)已成為尋求簡化流程、提高效率和獲得競爭優(yōu)勢的組織的重要資產(chǎn)。?自動化領域，特別是在 ISA-95 背景下，為有效管理數(shù)據(jù)帶來了機遇和挑戰(zhàn)。

因此，我們將探討 ISA-95 標準的基本概念及其在改進制造工藝方面的重要性。他們在促進跨職能協(xié)作方面的作用有助于傳統(tǒng)工業(yè)運營的優(yōu)化和實施。

了解 ISA-95 標準

ISA-95標準，也稱為ANSI/ISA-95或ISA-95，是由國際自動化協(xié)會（ISA）制定的國際標準。

它專注于制造業(yè)內(nèi)企業(yè)和控制系統(tǒng)的集成。 ISA-95 代表“企業(yè)控制系統(tǒng)集成”，提供了一個用于設計和實施組織的業(yè)務和制造流程之間的互操作性的框架。

該框架有助于增強這些互連系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和效率。其目的是改善這些流程之間的交互并提高整體運營效率。

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ISA-95的主要目標是為不同級別之間的通信和數(shù)據(jù)交換建立通用語言和結(jié)構(gòu)。這些級別涵蓋從做出業(yè)務決策的企業(yè)級別到管理實時生產(chǎn)流程的控制級別。

該標準有助于彌合信息技術 (IT) 和運營技術 (OT) 領域之間的差距。

ISA-95 層次結(jié)構(gòu)（自動化金字塔）

制造自動化金字塔是 ISA-95 層次結(jié)構(gòu)的概念表示，通常與工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)相關。

自動化金字塔，也稱為“工業(yè) 3.0”的自動化層次結(jié)構(gòu)，說明了工業(yè)環(huán)境中控制和自動化系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。它是一種可視化，有助于理解制造環(huán)境中不同級別的控制及其互連。

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自動化金字塔的各個級別從下到上通常包括：

• 第 0 層：現(xiàn)場設備和儀器?這是金字塔的最低層，傳感器、執(zhí)行器和儀器等物理現(xiàn)場設備位于此處。這些設備從制造過程中收集數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到更高級別進行處理和控制機械。
  
  

• 第 1 級：控制設備和 PLC（可編程邏輯控制器）：?在此級別執(zhí)行基本控制功能。 PLC 和控制設備接收來自現(xiàn)場設備的輸入，并根據(jù)預編程邏輯做出決策。他們直接控制流程和機器。
  
  

• 第 2 級：監(jiān)控?此級別涉及從多個 PLC 和控制設備收集數(shù)據(jù)的監(jiān)控系統(tǒng)。它提供實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)聚合以及針對特定區(qū)域或流程的有限控制能力。
  
  

• 第 3 級：制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES)：?MES 負責管理生產(chǎn)調(diào)度、工單、質(zhì)量控制和制造運營的整體協(xié)調(diào)。它彌合了車間和企業(yè)系統(tǒng)之間的差距。
  
  

• 第 4 級：企業(yè)系統(tǒng)?這是金字塔的最高層，包括企業(yè)資源規(guī)劃 (ERP) 系統(tǒng)，用于管理業(yè)務運營，包括財務、銷售、采購、和規(guī)劃。來自較低級別的數(shù)據(jù)輸入到這些系統(tǒng)中以進行較高級別的決策。

ISA-95 不僅僅是金字塔層次結(jié)構(gòu)。另一方面，ISA-95 提供了一種更全面和標準化的方法來集成企業(yè)和控制系統(tǒng)。它幫助組織設計和實施業(yè)務和制造流程之間的互操作性，促進改進的協(xié)調(diào)和效率。

此外，在考慮實施 ISA-95 等標準的背景下的不同控制級別時，自動化金字塔可以是一個有用的可視化工具。

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信息模型的類別

信息模型類別是指對組織制造過程的不同級別之間交換的信息進行組織和分類的分類系統(tǒng)。

此外，該模型構(gòu)建并促進了對確保業(yè)務和制造流程之間的有效通信和集成所需的信息類型的定義和理解。

1. 控制和監(jiān)控：?此類別包括與設備、流程和生產(chǎn)活動的實時控制和監(jiān)控相關的信息。此外，它還涉及傳感器讀數(shù)、設定值、警報、操作狀態(tài)以及即時操作控制所需的其他數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。
   
   

2. 生產(chǎn)計劃：?此類別包含有關生產(chǎn)計劃和計劃的信息。它包括有關生產(chǎn)訂單、工單、生產(chǎn)順序、任務開始和結(jié)束時間以及生產(chǎn)計劃的任何更改的數(shù)據(jù)。
   
   

3. 性能分析：?此類別涉及用于分析制造流程性能的信息。它包括與周期時間、生產(chǎn)率、停機時間、效率指標、質(zhì)量測量和其他績效指標相關的數(shù)據(jù)。
   
   

4. 質(zhì)量與合規(guī)性：?與質(zhì)量控制和合規(guī)性相關的信息屬于此類別。它包括有關質(zhì)量標準、檢驗結(jié)果、測試數(shù)據(jù)、不合格項、糾正措施和法規(guī)合規(guī)性的數(shù)據(jù)。
   
   

5. 維護和可靠性：?此類別包括有關設備維護、可靠性和資產(chǎn)管理的信息。它涵蓋了有關維護計劃、維護活動、備件庫存、設備狀態(tài)監(jiān)控和預測性維護的數(shù)據(jù)。
   
   

6. 物料流和庫存：?此類別包括有關物料移動、庫存水平和物料需求的信息。它涉及物料消耗、物料請求、庫存數(shù)量和物料跟蹤等數(shù)據(jù)。
   
   

7. 資源分配：?此類別包含與資源分配和利用相關的信息，包括人員、設備、工具和設施。它包括有關資源可用性、分配和使用情況的數(shù)據(jù)。
   
   

8. 訂單履行：?與訂單處理和履行相關的信息在此分類。它包括有關客戶訂單、訂單狀態(tài)、訂單更改、運輸詳細信息和交貨時間表的數(shù)據(jù)。
   

設備對象模型

ISA-95 標準中的設備對象模型側(cè)重于表示制造和生產(chǎn)過程中使用的物理和邏輯設備及資源。

該模型提供了一個用于組織、分類和管理設備的結(jié)構(gòu)化框架，允許在制造環(huán)境中進行有效的監(jiān)視、控制和維護。

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該模型層次結(jié)構(gòu)反映了不同設備單元之間的物理和邏輯關系及其在生產(chǎn)過程中各自的角色。

然而，雖然具體術語可能因行業(yè)和組織而異，但以下是設備對象模型層次結(jié)構(gòu)的常見組織：

1. 企業(yè)：?這是層次結(jié)構(gòu)的最高級別，代表整個組織或公司。它包含所有場地和設施。
   
   

2. 場地?場地是指進行制造操作的物理位置或設施。它可以是工廠、廠房或任何其他設施。一個站點內(nèi)可以存在多個區(qū)域。
   
   

3. 區(qū)域：?區(qū)域代表場地內(nèi)進行特定類型制造活動的特定部分?？梢詾椴煌牧鞒?、產(chǎn)品或功能指定區(qū)域。
   
   

4. 單位：?單位是指某個區(qū)域內(nèi)的不同設備或特定生產(chǎn)單位。單元可以是單獨的機器、裝配線或工藝單元。它們是制造過程的主要操作組件。
   
   

5. 控制模塊：?控制模塊是可以獨立控制和監(jiān)控的單元的功能部分或模塊。它可以是較大單元內(nèi)的特定子系統(tǒng)、設備或組件。
   
   

6. 組件：?組件代表組成控制模塊的較小部件或子組件。此級別可能并不存在于所有層次結(jié)構(gòu)中，并且對于復雜系統(tǒng)特別有用。

ISA88 的目的是為過程控制行業(yè)中使用的批量控制系統(tǒng)的設計和規(guī)范提供適當?shù)臉藴屎屯扑]實踐。

4 級 (ERP) 和 3 級 (MES) 之間的信息交換

ISA-95 框架內(nèi)第 4 級（企業(yè)）和第 3 級（制造運營管理）之間的信息交換模型涉及通信和數(shù)據(jù)交換。它位于企業(yè)級別的業(yè)務流程和運營管理級別的制造運營流程之間。

這種交流對于協(xié)調(diào)業(yè)務戰(zhàn)略、生產(chǎn)計劃和車間執(zhí)行至關重要。

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信息模型可分為資源、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品定義、生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)績效。

1. 資源可用性：?級別 3 向級別 4 提供有關當前資源可用性以及可能影響生產(chǎn)的任何潛在限制的實時更新。第 4 級根據(jù)生產(chǎn)訂單發(fā)送請求，為生產(chǎn)活動分配特定資源。
   
   

2. 生產(chǎn)能力：?第 4 級與第 3 級共享有關制造能力和限制的信息。第 3 級將制造能力的利用率回復到第 4 級，表明可用資源的效率如何正在被利用。
   
   

3. 產(chǎn)品定義：?第 4 級提供了要制造的產(chǎn)品的詳細規(guī)格和要求。第 3 級驗證第 4 級的產(chǎn)品規(guī)格和要求是否準確且可用于生產(chǎn)。
   
   

4. 生產(chǎn)計劃：?第 3 級接收來自第 4 級的生產(chǎn)計劃，詳細說明了履行訂單所需的制造活動的順序和時間安排。然后，第 3 級會將生產(chǎn)計劃的任何更改或更新傳達回第 4 級，例如延遲、加急訂單或由于資源限制而進行的調(diào)整。
   
   

5. 生產(chǎn)績效：?第 3 級與第 4 級共享實時進度更新，包括有關生產(chǎn)數(shù)量、已完成任務以及與生產(chǎn)計劃的任何偏差的信息。 3 級提供有關質(zhì)量檢查、測試結(jié)果以及生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的任何質(zhì)量相關問題的數(shù)據(jù)。
   

因此，第 4 級通過向第 3 級發(fā)送生產(chǎn)訂單、工作訂單和資源分配請求來啟動交換。第 3 級通過資源可用性、生產(chǎn)進度、質(zhì)量數(shù)據(jù)和生產(chǎn)計劃的任何更改的更新進行響應。

制造運營管理活動模型

制造運營管理 (MOM) 活動模型是 ISA-95 框架的一部分，該框架側(cè)重于分解和構(gòu)建制造運營流程中發(fā)生的活動。

它提供了需要在車間執(zhí)行的任務和操作的詳細視圖，以滿足更高級別流程（例如生產(chǎn)訂單和工作訂單）指定的要求。

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此外，MOM 活動模型充當企業(yè)級（第 4 級）定義的高級業(yè)務流程與制造運營管理級（第 3 級）車間執(zhí)行的具體操作之間的橋梁。

ISA-95 的作用

因此，ISA-95標準在適應現(xiàn)代工業(yè)管理面臨的挑戰(zhàn)，增強制造業(yè)的溝通和集成方面發(fā)揮了重要作用。制造業(yè)不斷發(fā)展的復雜性，加上工業(yè) 4.0 等技術的快速進步，需要標準的結(jié)構(gòu)化框架可能無法完全提供的靈活性。