ISA-95標準|ISA-95標準在工業自動化中的應用與實踐

國際自動化協會(International Society of Automation, ISA)在1995年通過的ISA-95標準(一般也稱為S95)之架構來討論虛實融合系統,並探討後續落實”工業4.0方案”所需建置之核心能耐。

ISA-95標準為企業控制系統一體化(Enterprise-Control System Integration),其各層架構如圖一所示。

 

ISA-95分為Level 0 至Level 5。

Level 0為實體世界層,對應為實際生產流程的生產設備與周邊設備。生產工廠
Level 1- Level 3為操作技術層(Operational Technology, OT)
Level 4 – Level 5為資訊技術層(Information Technology, IT)

♦ Level 1:生產線的感測與操控(Control Device),不會思考。
♦ Level 2:監視與整合控制(SCADA),固定的思考邏輯。
♦ Level 3:製造作業管理(Manufacturing Operation Management),也就是製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES),包括整體製造現場的監視、控制與紀錄等。MES能夠自行判斷下指令改變邏輯。
♦ Level 4:業務規劃與運籌(Business Planning and Logistics),包括建立訂單、排定生產計畫、原料準備與計畫、出貨與存貨控制等。
♦ Level 5:整體企業日常營運之管理,包括產品生命週期管理(Product Lifecycle Management, PLM)與企業資源管理(Enterprise Resources Planning, ERP)等。

ISA-95將控制模式分為批量控制(Batch Control)、連續控制(Continuous Control)與離散控制(Discrete Control)。不同控制模式所對應的Level 1感測與操控及Level 2 之監視與SCADA各有不同。

從Level 1 – Level 5,可以看出每一控制與管理活動其時間範圍(time frame)是不同的,越往下其時間控制範圍越短,越往上越長。從所需涵蓋的控制層面來說,越往下越窄,越往上越寬。

在【“工業4.0”的四大特質與虛實融合系統(CPS)】一文中,我們已經點出工業4.0有四個本質,分別為基於網際網路、基於個性化服務、基於數據決策、基於高效節能。

在【C2B商業模式的核心思維與未來發展】一文中,我們也點出工業4.0表徵在製造業就是以消費者為中心的客製化生產,亦即:以消費者為核心,並且透過消費者的驅動,整合整體供應鏈,為消費者提供更高程度客製化的商業模式。

工業4.0包括整體產業生態系統的”生態系統4.0”與個別公司的”工廠4.0”。

從ISA-95來看,工廠4.0就是一個工廠內部的”虛實融合系統”,亦即工廠內部資訊技術(IT)與操作技術(OT)的整合與融合。至於”生態系統4.0”就要回到銷售體系與供應鏈體系。
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