物联网与ISA-95标准框架的关系

我们都听说过“物联网”（IoT：Internet Of Things），或者在制造业/工业部门听说过“工业物联网”(IIOT:Industrial Internet Of Things)。其实这些概念在现实世界中有着惊人的价值，但通常人们也很难真正看到、听到或触摸，更不用说理解了。本文主要结合ISA-95框架标准分层定义和物联网联系，进行普及一下，希望能够对读者有所帮助。

物联网是指与计算机的工业应用联网的互连传感器、仪器和其他设备，尤其是在制造环境中。这种连接允许数据收集、交换和分析，从而提高生产力和效率，总体目标是提高资产性能、保障生产正常运行时间、延长机器/设备寿命，进而最终实现企业盈利。

什么是“ISA-95框架”

ISA-95 是 国际标准，来自于国际自动化学会（ISA： international Society of Automation）， 用于开发企业系统/应用程序与工业控制系统之间的自动化接口。本标准适用于所有行业和各种生产工艺（分批、连续和重复），这是一个全球性的标准。

简而言之，ISA-95的目标提供了标准和一致的术语，这使得供应商和制造商的沟通更加容易，并为一致的信息和操作模型奠定了基础。这个框架使各种各样的技术（硬件、软件、网络等）更容易协同工作。

ISA 95框架内有5个层次。较低级别的层次更多地体现在物理/硬件范围，而较高级别的层次主要是基于数字化/系统化的管理技术。

第0层-生产过程

这是最低级别，指的是实际的物理环境。这是来自工厂、设施、车队或任何其他来源的，是最原始数据，传感器和信号可以作为生产制造过程的一部分。这些数据通常粒度很小，体积很大，通常以极快的时间增量（毫秒甚至几微秒）进行测量。

第1层——传感和操作

制造环境中的资产（机器/设备）可以被“感知”（譬如传感器可检测的温度、压力、循环计数等）或“操作”（譬如关闭阀门或关闭或打开设备等操作行为）。支持传感器检测的资产——要么是出厂内置的智能化配件（原本具备感知能力），要么可改造升级为智能化能力的（即感知能力）。通常数据感知的频率在几秒钟内。

第2层——监测和控制

在这个层级上，您的资产和系统可以被监控，并且通常显示为带有一些可视化的原始数据流。自动化控制硬件与软件（SCADA和HMI）相结合，可用于操作和控制工厂系统、资产——基本上控制物理过程。譬如可能包括打开或关闭HVAC系统、关闭泵或简单地查看资产的运行指标等。监测的频率以分钟为单位。

第3层——制造运营管理

3层通常以小时为单位，是介于物理世界和数字世界之间的一个大的操作区域。调度、工作负载平衡、优化生产和其他流程等操作是这一层的核心，所有这些都有助于实现组织的制造目标。“MOM”（制造操作管理）系统——如MES（制造执行系统）——完全处于这一级别。

第4层——业务规划和物流

该层级通常以数周甚至数月为单位，负责将业务目标与制造运营相一致。这就是进行高级业务和后勤规划的地方。ERP（企业资源管理）、SCM（供应链管理）等都处于这个层次上。第3层级的数据对于第4层级的智能决策至关重要。

物联网在哪里？

物联网或者工业互联网的应用渗透到ISA-95框架的所有层级，但在0-3层级别的权重要大得多。物联网是第四次工业革命的主要技术驱动力之一，它致力于连接一切——我们的资产、设备、设施和人员，因此这自然是连接所有ISA-95各层级的“粘合剂”。

“物联网通常将数字世界和物理世界绑定在一起”

示例：

· 对于制造过程，物联网技术包含生产资产的数字化监控，以确定生产工作流程，如资产利用率、生产的小部件、生产质量和其他指标，从而实现实时OEE（整体设备有效性）。这将是0-3层级的组合。

· 对于维护操作，物联网包括生产资产的维护行为，有预防性或纠正性等。例如，如果温度传感器显示超出指南范围，则可以创建警报并最终创建工作指令。如果资产已经运行了X小时/周期等。预防性维护工作流可以自动启动。这些数据从0层级开始，但大部分维护操作工作流都位于3层级和4层级。

· 对于业务活动，增长规划、资产利用率、销售需求等通常处于4层级（ERP等）。这些数据从各个层面开始，但通常会进行合并以进行长期分析和规划。

随着物联网应用越来越受广泛、安装使用更容易、成本更低。通过自动化能力监测的生产资产何时不健康或需要常规检查，这将创造更好的正常运行时间、高质量的生产，并为您的团队留出更多时间继续执行更高效的任务。物联网将有助于创造一种更具预防性的文化，控制成本并提高盈利能力。

结论

ISA 95在生产制造行业的许多方面定义一致性的标准，这对生产的各个参与者都有好处，技术提供商、制造商及其供应商/合作伙伴。它也为我们在数字世界和物理世界之间的建立动态关系提供了帮助，物联网是一个非常通用的概念，可以概括为“连接”——它是连接ISA 95框架的粘合剂的关键部分。

参考文献：

https://www.brightlysoftware.com/blog/introduction-iot-cmms-and-isa-95-framework–Paul Lachance.
Practical Applications Of the ISA 95 Standard —Dennis Brand.

作者：jiangtaotiger007