ISA-95 Обяснено: Разбиране на производствения стек
В света на индустриалната автоматизация и софтуер, ISA-95 е златният стандарт. Това е международният стандарт за интеграция на корпоративни и контролни системи. Но за мнозина той остава сложна и абстрактна концепция.
Просто казано, ISA-95 предоставя модел за това как различните слоеве на технологията във фабриката трябва да разговарят помежду си. Той дефинира "Производствения стек" (Manufacturing Stack) – йерархия от пет нива, която разделя бизнес процесите от физическите производствени процеси.
Разбирането на този стек е от решаващо значение за проектирането на мащабируема, надеждна производствена архитектура.
5-те нива на йерархията ISA-95
Стандартът визуализира производствената технология като пирамида с пет отделни нива (0-4).
Ниво 4: Бизнес планиране и логистика (ERP)
- Какво прави: Управлява бизнеса. Тук се случват дългосрочното планиране, обработката на поръчки, финансите и покупките.
- Времева рамка: Месеци, Седмици, Дни.
- Системи: ERP (Enterprise Resource Planning), CRM, SCM.
- Ключови данни: Поръчки за продажба, материални изисквания, финансови отчети.
Ниво 3: Управление на производствените операции (MOM/MES)
- Какво прави: Управлява работния процес за производство на желаните продукти. Координира ресурсите (хора, машини, материал) за постигане на целите, поставени от Ниво 4.
- Времева рамка: Дни, Смени, Часове, Минути.
- Системи: MES (Manufacturing Execution System), LIMS (Lab Info Management), WMS (Warehouse Management).
- Ключови данни: Работни поръчки, детайлни графици, записи за качество, OEE, проследимост.
Ниво 2: Производствен контрол (SCADA/HMI)
- Какво прави: Мониторира и контролира физическите процеси. Предоставя интерфейс за операторите да взаимодействат с машините и агрегира данни от сензори.
- Времева рамка: Минути, Секунди, Под-секунди.
- Системи: SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), HMI (Human-Machine Interface).
- Ключови данни: Зададени стойности (setpoints), процесни стойности (температура, скорост), аларми.
Ниво 1: Сензори и манипулация (PLC/DCS)
- Какво прави: "Мозъкът" на машината. Чете входове от сензори и задвижва изходи към изпълнителни механизми за извършване на логически контрол.
- Времева рамка: Милисекунди.
- Системи: PLC (Programmable Logic Controller), DCS (Distributed Control System), CNC.
- Ключови данни: I/O сигнали, логически състояния.
Ниво 0: Физическият процес
- Какво прави: Действителното физическо производство.
- Времева рамка: Реално време, непрекъснато.
- Компоненти: Мотори, клапани, сензори, конвейери, роботи.
Защо слоевете имат значение
Разделянето на отговорностите е жизненоважно. Не искате вашата ERP система (Ниво 4) да се опитва да контролира клапан (Ниво 1) директно.
- Сигурност: Изолирането на бизнес мрежата от индустриалната контролна мрежа предотвратява кибератаки да достигнат до критични машини.
- Надеждност: Ако ERP спре за поддръжка, фабриката (Нива 0-3) трябва да продължи да работи.
- Скорост: Едно ERP е твърде бавно, за да взема решения за милисекунди, необходими за контрол на машината.
Проблемът с "Липсващото звено"
Исторически е имало огромна пропаст между Ниво 4 (ERP) и Ниво 2 (SCADA).
- ERP изпраща хартиена поръчка до цеха.
- Операторите ръчно въвеждат настройки в машината (Ниво 2).
- В края на смяната някой въвежда производствените бройки обратно в ERP.
Тази ръчна празнина е мястото, където Ниво 3 (MES) се намесва. То автоматизира потока на информация между бизнеса и машината.
Модернизиране на ISA-95: Прекъсването от IIoT
С възхода на Индустриалния интернет на нещата (IIoT) и Edge Computing, строгата йерархия се размива. Интелигентните сензори (Ниво 1) сега понякога могат да изпращат данни директно в облака (Ниво 3/4) за анализ.
Въпреки това, логическото разделение остава валидно. Дори ако пътят на данните се промени, разграничението между "Бизнес планиране" и "Оперативно изпълнение" е фундаментално за управлението на фабрика.
Заключение
ISA-95 не е просто теоретичен модел; това е план за интеграция. Чрез зачитане на тези слоеве и внедряване на надеждно решение от Ниво 3 (MES), производителите могат да гарантират, че стратегията на най-високо ниво е перфектно синхронизирана с реалността на производствения етаж.