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ISA-95  

ISA-95不是一个自动化系统,它是一种方法学,是工作、思考和交流的模式。为了说清楚这个方法学,S95写了5本标准,每本都有百页。标准里阐述了我们可以用来分析制造业的模型和术语,其中的每个模型都侧重于一个方面,所有模型在一起就从不同角度照亮了MES所需要解决的问题。

有关一个软件系统的沟通是很难的,因为不同人在说同一词的时候往往在脑袋里的翻译却不一样。因此,ISA-95把术语放到了模型里,而且清晰地阐述了术语之间的关系。我们可以用建筑业做个对比,由于建筑业的蓝图里使用通用的窗、门、墙、地板的符号来描述房子,所以,尽管房子千奇百样,但我们依然可以没有歧义地描述所需要的窗、门、墙...。同样的技术也运用到了ISA-95上,这样尽管没有两个一样的工厂,我们依然可以是ISA-95的模型和术语来沟通工厂的业务、活动、责任、信息流等等内容。更进一步的是,ISA-95规范了信息交换,为ERP和MES之间提供了一个标准数据交换接口。

ISA-95标准的目的是为了在实现ERP与MES接口的时候减少成本、风险和失误。标准可以用来简化项目的实施,让ERP和MES能够轻松集成和互动(还是有点乌托邦的感觉)。ISA-95定义了几个潜在的优势。比如:使用标准的MES将会提供类似的工具用于集成ERP和MES。而最终用户可以使用标准来对比自己的需求和已有系统有哪些差距。

ISA-95分5个部分阐述了集成问题的不同方面,其中已经发布了1,2,3,5部分,4还在编制中。

  1. ANSI/ISA-95.00.01-2010 Enterprise-Control System Integration Part 1: Models and Terminology

  2. ANSI/ISA-95.00.02-2010 Enterprise-Control System Integration Part 2: Object Model Attributes

  3. ANSI/ISA-95.00.03-2005 Enterprise-Control System Integration Part 3: Models of Manufacturing Operations Management

  4. ANSI/ISA-95.00.04-20XX Enterprise-Control System Integration Part 4: Objects and attributes for manufacturing operations management integration

  5. ANSI/ISA-95.00.05-2007 Enterprise-Control System Integration, Part 5: Business-to-Manufacturing Transactions

ISA95简称S95,是美国仪表、系统和自动化协会(ISA)在95年提出来的,也是这个协会启动编制的第95个标准项目。它定义了企业商业和控制系统之间的集成,主要可以分成三个层次:企业功能部分、信息流部分和控制功能部分。所以ISA95是一套标准,它就是为了解决业务系统(比如SAP、CRM等)与控制系统(SCANDA、PLC、HIMI等)之间的集成和交流问题。

在这里顺便说一下,ISA95之前还有个ISA88(弹性制造国际标准),ISA88定义了生产过程和设备控制模型和术语的国际标准。它描述的是第3层跟第4层的接口,ISA95描述的是第0、1、2层的接口。

ISA95由五个部分组成,第一二部分是术语、模型和数据结构,既然它是为了解决集成和交流的问题,那么首先大家要说同一种语言,同一个说法,这就是术语;有统一的语言还不行,还要定义数据交换的数据结构(schema),解决接口的数据转换问题;那么什么是模型呢?它实际是说明了以什么样的形式来组织生产、描述了什么样的信息等等。

ISA95的第三四部分定义了生产活动,生产是一系列复杂的活动的构成,它定义了整个工厂的layout,比如工厂、车间,车间里面的区域、工位,工位的生产设备,这些都是生产模型,它还描述这些模型之间复杂的关系。

ISA95的第四部分还没有发布,而第五部分跟第一部分相似,都是描述接口,但是针对第四层接口,也就是跟控制系统的接口。

ISA95定义了4类信息,产品定义信息、生产能力信息、生产计划信息和产品定义信息。产品定义信息就是定义要生产什么样的产品,消耗什么资源,需要用什么材料,用什么配方,执行什么工作指令等等。产品定义信息里面有个产品段(Product Segment)的概念。在ISA95中可以看到一些叫段(Segment)的术语,比如产品段、工艺段(Process Segment)等。段是"组"的概念,是一个集合,产品段就是一组产品的集合。

定义了要生产的东西,下来就是要评估生产的能力,比如汽车行业有JPH的概念,就是一小时生产多少辆车,定义了能生产多少,背后当然还有很多因素,包括跟ERP系统和更底层控制系统相关联的术语。知道要生产什么,设定了生产目标,下来就是计划如何生产,生产计划好是个很复杂的事情,上游ERP系统只能是大的计划,真正执行生产的时候还必须细化,可以细化到小时、分钟。


以下资料来自百度百科:

1什么是ISA-95

ISA-95: the international standard for the integration of enterprise and control systems

ISA-95 简称S95,国外也有称作SP95ISA-95 是企业系统与控制系统集成国际标准,由仪表、系统和自动化协会 (ISA) 1995年投票通过。而95代表是的ISA 的第95个标准项目。

该标准的开发过程是由 ANSI(美国国家标准协会) 监督并保证其过程是正确的。

目前,MES系统主要参照ISA-95标准,其定义了MES系统集成时所用的术语和模型。

2模型概述

S95 标准定义了企业商业系统和控制系统之间的集成,主要可以分成三个层次, 即企业功能部分,信息流部分和控制功能部分。企业功能基于 Purdue 大学当初建立的 CIM 功能模型;信息流部分基于 Purdue 大学的数据流模型图和S88 批次标准,包括产品定义、生产能力、生产计划和生产性能 4 种信息流;而其控制功能则基于 Purdue MESA 的功能模型。

S95 的不同部分对不同的层次的功能分别定义, 第一层企业级的控制域定义在 S95 的第一部分, 第二层次信息交换方面, 4种信息流交换的分类和对象模型也定义在第一部分,而对象模型的属性定义在第二部分,而底层的生产制造和控制层的域也定义在第一部分。 S95 的第三部分则对相应的生产活动做出定义。S95 的第三部分定义了企业生产质量、生产和维护方面的常规活动,从高度上指出了各活动之间的数据流,同时定义了8种基本生产活动:定义管理,资源管理,生产详细计划,生产部署,生产执行,跟踪,分析和数据采集。


3对象模型

S95 中描述的生产对象模型根据功能分为 4 9 大模型, 资源、能力、产品定义和生产计划。资源包括人员,设备,材料和过程段对象。 能力包括生产能力,过程段能力。产品定义包括产品定义信息。生产计划包括生产计划和生产性能。

-人力资源模型:此模型专门定义人员和人员的等级,定义个人或成员组的技能和培训, 定义个人的资质测试,结果和结果的有效时间段。

-设备资源模型:设备资源模型用于定义设备或设备等级,定义设备的描述,定义设备的能力, 定义设备能力测试,测试结果和结果的有效时间段。 定义和跟踪维护请求。

-材料资源模型:此模型专门定义材料或材料等级属性,对材料进行描述, 定义和跟踪材料批量和子批量信息,定义和跟踪材料位置信息, 定义材料的质量保证测试标准,结果和结果的有效时间段

-过程段(Process Segment)模型(包括过程段模型和过程段能力模型):专门定义了过程段, 提供过程段的描述,定义过程段使用的资源(个人,设备和材料),定义过程段的能力,定义过程段的执行顺序。

-生产能力模型:此模型对生产能力或其他信息进行描述, 独一无二地对设备模型的特定生产单元定义生产能力, 提供当前能力的状态(可用性,确认能力和超出能力),定义生产能力的位置, 定义生产能力的物理层次(企业,生产厂,生产区域, 生产单元……),定义生产能力的生命周期(起始时间,结束时间),对生产能力的发生日期归档。

-产品定义模型:产品定义模型用于专门定义产品的生产规则(配方,生产指令),并对此规则提供一个发布日期和版本, 指定生产规则的时间段,提供生产规则及其他信息的描述, 指定使用的材料表和材料路由, 为生产规则指定产品段的需求(人员,设备和材料), 指定产品段的执行顺序。

-生产计划模型:生产计划模型用于对特定产品的生产发出生产请求,并对请求提出一个唯一的标识, 提供对生产计划以及相关信息的描述, 提供生产计划请求的开始和结束时间,对生产计划发布的时间和日期归档,指出生产计划请求的位置和设备类型(生产厂,生产区域, 过程单元,生产线……

-生产性能模型:生产性能模型根据生产计划请求的执行或某一个生产事件报告生产结果,唯一地标识生产性能, 包括版本和修订号,提供生产性能的描述和其他附加信息, 识别相关的生产计划, 提供实际的生产开始和结束时间, 提供实际的资源使用情况,提供生产的位置信息,对生产性能发布的时间日期归档,提供生产产品设备的物理模型定义(生产厂,生产区域, 过程单元,生产线……

4与MES解决方案

MES解决方案的应用架构从设计到应用模块上均参照 S95 标准的要求,其主要模块质量,生产和效率(包括设备总体效率计算,消耗跟踪和生产统计)均与S95标准一致。MES的各个模块中贯穿了生产计划, 设备,生产过程,资源等 S95 对象模型,通过各种标准的生产事件实现 S95 的标准功能,S95中的各种对象,信息流,功能描述在 MES中得到了空前的统一和完整的体现。 在于 ERP系统连接上, MES 采取了 S95 的标准 XML 接口,从而直接连接符合标准的各大 ERP 厂家, 如与 SAP 的连接,以前的做法是各应用程序编写各自的 SAP 接口且需要 SAP 的认证, MES的做法则是遵循S95 标准与 SAP 相连,从而无需认证而达到比认证程序更为有效的连接功能和效率。

S95 为信息交换提供了标准, 减少了 MES – ERP 集成的费用, 与产品的生命周期管理协同工作 提供生产能力和状态,提高了生产制造的灵活性, 提供了一套信息集成的架构和标准模型,定义了 ERP MES 的界限和信息流。它定义了 4 种信息流和9大对象模型,同时适用于批次、连续和离散过程,在很多用户项目的全周期中得到广泛应用。

5国际标准的形成

国际标准化组织已经对MES 功能作出明确的定义。首先是MESAManufacturing Execution Systems Association),随后是ISAInstrumentation, Systems, and Automation Society),相继开发了相关模型,用于描述和标准化这类软件系统ANSI/ISA-95国际标准定义了企业级业务系统与工厂车间级控制系统相集成时所使用的术语和模型。该标准还定义了中间层MES系统应支持的一系列不同的业务操作。 典型的MES环境能有效地帮助客户回答下述几个关键的生产问题:

如何生产

可以生产什么

在什么时间生产什么

在什么时间已生产什么

以上问题的解决分别可以参照ISA-95模型中的直接对应部分。这些问题可以概括为产品定义、生产能力、计划排产和生产绩效四个方面,体现了沟通控制级与企业级管理系统的基本业务流程。