近日,国际自动化协会(ISA)发布了ISA-95最新标准。
一、ANSI/ISA-95.00.01-2025标准全新发布
最新发布的 ANSI/ISA-95.00.01 - 2025(IEC 62264 - 1 Mod),即《企业 - 控制系统集成 —— 第 1 部分:模型与术语》,可谓亮点纷呈。相较于 2010 年版本,它精准反映了企业内的特定功能,在企业与制造及控制领域之间勾勒出更为清晰的界限,同时在标准细节上实现了更高程度的一致性。
ANSI/ISA-95.00.01-2025,也被称为 ISA-95 第 1 部分,总结了制造运营和控制领域的范围,讨论了制造企业的实物资产是如何组织的,列出了与控制功能和企业功能之间接口相关的功能,并描述了这些功能之间共享的信息。此次对 2010 年版 ISA-95 第 1 部分的更新包括反映企业特定功能的变化,突出企业与制造及控制领域之间的界限,并与标准中的其他细节保持一致。
该组织报告称,随着世界日益数字化,2025 年对 ISA-95 第 1 部分的更新反映了对集成标准的持续需求。制定 ISA-95 系列标准的 ISA95 标准委员会在编写最新修订版时,力求考虑到不断变化的工业格局。
ISA95 标准委员会主席克里斯蒂安・蒙钦斯基(Christian Monchinski)解释说:“数字化转型的趋势推动了跨业务和制造运营的模块化架构日益兴起。这些架构由容器化的工作负载组成,可以动态扩展,并可在本地、云端或混合环境中运行。同样重要的是向以数据为中心的架构转变,在这种架构中,系统数据通过基于标准的情境化形成的元数据得到丰富。
“更新后的 ISA-95 第 1 部分重申了在这些系统之间实现标准化集成接口的重要性。它还强化了 ISA-95 在为表示制造运营信息提供共享本体和语义模型方面的关键作用。此次发布为全球工业界提供了设计互联、智能和敏捷制造系统所需的术语和结构基础。”
ISA-95 标准的核心目的在于为企业中制造控制功能与业务功能间的信息交换打造一个抽象模型。通过清晰定义这些功能间的接口,致力于构建强大、安全且具成本效益的信息交换机制。同时,它还为集成项目确定关键术语,促进制造人员与信息技术(IT)人员的紧密协作,大幅降低项目实施过程中的风险、成本和错误。
在数字化浪潮席卷全球的当下,制造企业的架构正经历深刻变革。模块化架构如雨后春笋般涌现,数据成为驱动生产的核心要素。最新版 ISA-95 Part 1 敏锐捕捉到这些变化,进一步夯实了标准化集成接口的重要地位,为构建智能、高效的制造系统筑牢根基。
二、ISA-95 标准介绍
ISA-95 标准诞生于 1995 年,由国际自动化协会(ISA)精心打造,是一套旨在深度融合物流系统与制造控制系统的国际标准。它宛如一座桥梁,横跨在企业的商业系统与控制系统之间,为二者的高效沟通与协作奠定基础。该标准框架涵盖八大关键部分,每一部分都肩负独特使命。
ISA-95 Part 1(模型与术语):全面总结制造运营和控制领域的范畴,深入探讨制造企业实物资产的组织方式,详尽列出控制功能与企业功能接口相关的功能,并精准描述功能间共享的信息。
ISA-95 Part 2(企业 - 控制系统集成的对象与属性):明确制造控制功能与其他企业功能间交换的概念性接口内容,聚焦于标准第 1 部分定义的层次模型中第 3 级制造系统与第 4 级业务系统间的接口,致力于降低接口实现过程中的风险、成本与错误。
ISA-95 Part 3(制造运营管理的活动模型):定义制造运营管理的活动模型,助力企业系统与控制系统实现无缝集成,详细描述与制造运营管理相关的活动模型、第 3 级功能,以及第 3 级活动间交换的部分数据。
ISA-95 Part 4(制造运营管理集成的对象与属性):进一步细化 ISA-95 第 3 部分中制造运营管理活动间数据交换所涉及的对象模型和属性,强调系统全生命周期内良好的制造运营管理集成实践,可用于提升现有制造运营管理系统的集成能力,且不受自动化程度限制。
ISA-95 Part 5(业务到制造的事务处理):依据执行与 ISA-95 模型第 3 级和第 4 级相关的业务和制造活动的应用程序间的信息交换,定义事务,推动信息的收集、检索、传输和存储,全力支持企业 - 控制系统集成。
ISA-95 Part 6(消息服务模型):精心描述一组用于在 ISA-95 模型的第 3 级和第 4 级之间,以及第 3 级内执行业务和制造活动的应用程序之间进行信息交换的消息服务,明确系统之间信息交换的标准接口。
ISA-95 Part 7(别名服务模型):定义与技术无关的服务和消息,用于关联和映射在制造运营领域应用程序与其他领域应用程序之间交换的别名(等效标识符)及相关情境,不过系统组织和所有者的识别以及等效对象命名空间的生命周期管理不在此标准范围内。
ISA-95 Part 8(信息交换配置文件):作为对 ISA-95 的最新更新,规定为 ISA-95 模型的特定实现组定义信息交换配置文件的方法,明确在第 4 级和第 3 级之间或第 3 级活动之间的接口上交换的对象模型,以及用于 ISA-95 实现的动词和名词。
三、ISA-95 模型介绍
ISA-95 模型构建起一个由五个层次组成的清晰架构:
第 0 层(物理生产过程):生动描绘工厂运行的物理过程,涵盖现场或车间的各类机器和资产。
第 1 层(感知和操控生产过程):聚焦于数据的收集以及对物理过程的精准操控,涉及传感器、智能设备、阀门等影响生产的关键设备。
第 2 层(监控和监督控制):在制造环境中对物理过程进行严密监控和监督,可编程逻辑控制器(PLC)、分布式控制系统(DCS)等控制设备在此层发挥关键作用。
第 3 层(制造运营管理):包含制造执行系统(MES)以及监控和数据采集(SCADA)等系统,全面负责制造运营的管理工作,ISA-95 标准着重关注该层与第 4 层之间的接口。
第 4 层(业务规划和物流):囊括与企业运营相关的所有活动,企业资源规划(ERP)系统是其中的重要组成部分。
四、关于ISA-95 委员会
ISA95 委员会堪称 ISA-95 标准背后的智囊团,汇聚了全球自动化、制造和信息技术领域的顶尖专家。在制定标准时,委员会以普渡大学计算机集成制造参考模型(层次形式)为基石,致力于详细定义企业的抽象模型,构建通用术语体系,以便准确描述和理解企业,并规范制造控制功能与其他企业功能间的电子信息交换。委员会大门向所有对企业发展怀揣热忱的人士敞开,不断吸纳新的智慧与力量,推动 ISA-95 标准与时俱进、持续完善。
五、ISA-95在智能制造和工业 4.0 中的角色
自 20 世纪 90 年代中期 ISA-95 标准问世以来,技术变革日新月异,智能制造和工业 4.0 时代强势来临。尽管 ISA-95 模型最初以层次结构呈现,而当下数据流愈发分散,但这一标准框架凭借其抽象性和通用性,展现出强大的适应能力。它始终将重点置于活动本身,而非特定技术,作为一种与技术无关的通信模型,其价值历久弥新。
六、结语
在工业 4.0 时代,物联网(IoT)、大数据、人工智能等前沿技术蓬勃发展,制造企业对系统集成和数据交互的需求达到前所未有的高度。ISA-95 标准凭借其对系统界限的精准描述,成为企业实现集成项目的关键指引。众多制造企业将其奉为参考架构,借助它推动系统间的互操作性,为实现智能制造的宏伟目标奠定坚实基础。事实上,ISA-95 已然成为全球现代制造信息交换领域最为全面、权威的定义,在工业 4.0 及未来发展中,持续为制造商定义、开发和集成复杂系统与流程提供不可或缺的支持。
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