企业系统与控制系统集成国际标准：ISA-95基础内容介绍

ISA-95 简称S95，也有称作SP95。ISA-95 是企业系统与控制系统集成国际标准，由国际自动化学会(ISA，International Society of Automation) 在1995年投票通过。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。ISA-95不是一个标准，而是ISA开发的一系列标准，称作ISA-95企业系统与控制系统集成 Enterprise - Control System Integration标准。文末有标准列表。

ISA95 企业控制集成标准的产生是来源于实际应用集成的需要。

在实际应用集成中，不管是最终用户还是集成商都面临着一些问题， 如集成没有公共模型、 集成不同厂商的产品十分困难、与最终用户的需求之间沟通有问题，人们将时间化在统一技术术语上而不是解决问题上、集成的系统难于维护等。 

为了解决相应的问题，国际上前几年不同的组织和用户一起做了大量的工作， 80 年代末期， 一些用户、厂商和学术机构的团体在Purdue大学开发了计算机集成制造即著名的 CIM 标准：它包括了几个描述制造业公司的模型，它的一部分内容被包括在 ANSI/ISA - 95.00.01标准中。1992 年由领先的 MES 软件供货商组成的 MESA International 则是非盈利性组织，旨在提供一个制造业技术的论坛，关注于 现代制造业的MES 和相应产品及服务。1988 年发起的 SP88 委员会则负责批次控制部分的标准建立。

ISA95 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和MESA的功能模型。 

ISA95标准首先是从信息系统架构的层面来描述，即著名的ISA95五层架构：

第0层：实际的生产过程。

第1层：生产过程感知层。常见的数据采集，物联网应用基本在这个层面。

第2层：生产过程自动化。

第3层：MOM制造运营自动化。

第4层：企业运营逻辑层。

这里有一张中文图，方便大家阅读：

ISA95主要有三部分的内容：

第一部分：定义了Level 4 与 Level 3 之间的信息交互的模型，对象，已经交互方式：

Part 1 模型和术语。定义了一套标准的术语和一致的概念和模型，用于控制系统与企业系统的集成。

Part 2 对象模型属性。定义了第四层企业系统和第三层控制系统之间交换信息的对象模型，并通过对属性的定义说明了对象模型的细节。

Part 5 业务到制造交易。定义了基于XML的数据格式，统一了层级间数据交换格式。

ISA95的这三部分内容都是描述这个部分的。

第二部分：主要描述Level 3内部的模型实体。

ISA-95 Part 3 生产运营管理的活动模型。定义了制造运行的四大部分以及通用活动模型， 并对四大部分的内容和相互之间的主要信息流进行了描述。Part 3 主要介绍这个部分。

ISA-95 Part 3对相应的生产活动做出定义，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。

第三部分是对第二部分的细化，这个部分标准还在逐步更新冻结中。

Part 4，MOM对象模型和属性。定义了MOM内部活动的对象模型及内部各部分之间信息流交互的对象模型。

Part 6，消息服务模式，Part 7，别名服务模型，Part 8，信息交换属性。定义了各层级之间，以及第三层之间消息传递的方式。

这几个部分的内容都是细节规格的定义。

三个部分的内容，涵盖了MES系统的内部以及周边，所以很多文档认为ISA95就是MES系统标准，这个说法一点都不为过。

ISA95 中描述的生产对象模型根据功能分为 4 类 9 大模型。

类1：资源。包括人员，设备，材料和过程段对象4个模型。

类2：能力。包括生产能力，过程段能力2个模型。

类3：产品定义。包括产品定义信息1个模型。

类4：生产计划。包括生产计划和生产性能2个模型。

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……）

以下是当前ISA-95当前标准文档版本：

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