随着IT高效的技术和OT手艺发展的ISA-95体系演进过程

news/2025/12/3 17:36:28/文章来源:https://www.cnblogs.com/gccbuaa/p/19303349

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、DCSERP、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”

  • 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

  • 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”。

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