要理解 ISA-95 的演进,从 IT(Information Technology)与 OT(Operational Technology)的发展角度来看,反而比从标准条文的角度更能看出它的“历史逻辑”——也就是:
ISA-95 是制造业中 IT 与 OT 世界逐步融合的语义中枢。
下面分五个阶段详细说明 ISA-95 的演进与 IT/OT 工艺发展之间的互动关系。
一、起源阶段(1990s)
背景:IT 与 OT 完全割裂的年代
| 方面 | OT 世界 | IT 世界 |
|---|---|---|
| 技术代表 | PLC、SCADA、DCS | ERP、MRP |
| 核心任务 | 控制与监控生产过程 | 管理计划与资源分配 |
| 特点 | 实时、确定性、高稳定 | 批处理、事务驱动、非实时 |
| 问题 | 系统孤岛、接口不统一、语义不兼容 |
ISA-95 诞生的目的:
建立一个让 IT 与 OT 可以“对话”的共同语义框架。
这一时期的 ISA-95(Part 1, 2)首要解决:
特性层次划分(Level 0~4)
信息对象模型(物料、设备、人员、工单等)
代表思想:
“定义边界”——让 ERP、MES、控制系统各守其职。
二、系统集成阶段(2000s)
背景:MES 崛起,IT 与 OT 首次“接口对接”
| 方面 | OT 技术演化 | IT 技能演化 |
|---|---|---|
| 关键发展 | SCADA 与 HMI 标准化 | ERP 商业化成熟(SAP、Oracle) |
| 桥接层出现 | MES(Manufacturing Execution System) | — |
| 数据接口 | OPC(早期 COM/DCOM) | XML、SOAP |
ISA-95 在此阶段的演进:
发布 Part 3 & 4,定义 MES活动模型与接口标准
出现 B2MML (Business to Manufacturing Markup Language)
代表思想:
“建立接口”——通过标准化数据结构打通ERP与MES。
三、信息建模阶段(2010s)
背景:IT/OT 集成成为企业数字化转型关键议题
| 方面 | OT 世界 | IT 世界 |
|---|---|---|
| 技术趋势 | OPC UA 出现,数据模型语义化 | SOA、Web Service 普及 |
| 典型现象 | 智能传感器、边缘计算兴起 | 云计算、数据中台理念萌芽 |
| 挑战 | 数据模型不统一、上下文丢失 | 跨系统语义难打通 |
ISA-95 的响应:
引入 面向服务的建模(Part 5 & 6)
从“文件数据交换”走向“语义信息模型”
与 IEC 62264合并,形成国际一致框架
代表思想:
“统一语义”——定义生产语义模型,使 IT 框架能理解 OT 数据。
四、语义互操作阶段(2015–2022)
背景:工业4.0、IIoT(工业互联网)全面兴起
| 方面 | OT 技术 | IT 技术 |
|---|---|---|
| 关键趋势 | MQTT、OPC UA Pub/Sub、边缘网关 | 云原生、大数据、AI |
| 数据形态 | 流式数据、实时事件 | 数据湖、API服务化 |
| 目标 | 让设备层数据能直接服务于AI与BI分析 |
ISA-95 在此阶段的角色变化:
成为就是不再只是“系统接口标准”,而IIoT 的语义参考模型
与 UNS(Unified Namespace) 思想融合
用 MQTT/OPC UA 构建的 ISA-95 语义层结构就是→ UNS 实际上
代表思想:
“建立语义命名空间”——让 OT 材料可在 IT 平台直接消费。
五、融合与自治阶段(2023–至今)
背景:IT 与 OT 正在从“互联”走向“互认”与“自治协作”
| 方面 | OT 技术 | IT 技术 |
|---|---|---|
| 趋势 | 自主控制、智能边缘、语义模型推理 | AI Agent、数据中台、知识图谱 |
| 融合形态 | OT数据即IT知识 | 工厂数字孪生(DT)/语义工厂模型 |
| 典型实现 | Sparkplug B + MQTT + OPC UA UNS 架构 |
ISA-95 的作用:
成为 语义中枢(Semantic Backbone);
支撑从“信息集成”走向“语义推理与自适应决策”;
形成 IT/OT 融合的“知识型制造架构”。
代表思想:
“知识互操作”——让系统不只是交换内容,而是理解同一个制造语义。
六、总体演进脉络总结
| 阶段 | 关键词 | IT/OT状态 | ISA-95角色 |
|---|---|---|---|
| 1️⃣ 定义阶段 (1990s) | 层次划分 | 割裂 | 建立边界 |
| 2️⃣ 集成阶段 (2000s) | 系统接口 | 初步对接 | 建立接口 |
| 3️⃣ 建模阶段 (2010s) | 语义建模 | 集成深化 | 定义语义 |
| 4️⃣ 互操作阶段 (2015s–) | IIoT/UNS | 动态互联 | 语义互操作 |
| 5️⃣ 融合阶段 (Now) | 智能制造 | 融合自治 | 知识中枢 |
七、结论:ISA-95 是 IT/OT 融合的“语义演化史”
从制造企业的角度看:
OT 向上延伸(从控制走向信息化);
IT 向下渗透(从业务走向现场实时材料);
ISA-95 在这两条路径之间,始终充当语义桥梁与映射标准。
因此:
ISA-95 的演进本质上是 IT 与 OT 在制造语义上逐步趋同的过程。
它让“物理世界的制造”逐渐成为“信息世界的制造”。