در چشمانداز صنعتی که بهسرعت در حال تحول است، دادهها بهعنوان یک دارایی حیاتی برای سازمانهایی که به دنبال سادهسازی فرآیندها، بهبود کارایی و کسب مزیت رقابتی هستند، شناخته میشوند. حوزه اتوماسیون، بهویژه در چارچوب ISA-95، فرصتها و چالشهایی را در مدیریت مؤثر دادهها ارائه میدهد.
در این مقاله، مفاهیم بنیادین استانداردهای ISA-95 و اهمیت آنها در بهبود فرآیندهای تولیدی را بررسی میکنیم. نقش این استانداردها در تقویت همکاری بینوظیفهای به بهینهسازی و اجرای عملیات صنعتی سنتی کمک میکند.
فهرست مطالب
آشنایی با استانداردهای ISA-95
استاندارد ISA-95، که بهعنوان ANSI/ISA-95 یا بهاختصار ISA-95 شناخته میشود، یک استاندارد بینالمللی است که توسط انجمن بینالمللی اتوماسیون (ISA) توسعه یافته است. این استاندارد بر یکپارچگی سیستمهای سازمانی و کنترلی در صنعت تولید تمرکز دارد. ISA-95 که مخفف “یکپارچگی سیستمهای سازمانی و کنترلی” است، چارچوبی برای طراحی و پیادهسازی تعاملپذیری بین فرآیندهای تجاری و تولیدی یک سازمان ارائه میدهد.
این چارچوب در بهبود هماهنگی و کارایی بین این سیستمهای بههمپیوسته نقش کلیدی دارد و هدف آن بهبود تعاملات بین این فرآیندها و افزایش کارایی کلی عملیات است.
هدف اصلی ISA-95
هدف اصلی ISA-95 ایجاد یک زبان مشترک و ساختار برای ارتباطات و تبادل دادهها بین سطوح مختلف است. این سطوح از سطح سازمانی، جایی که تصمیمگیریهای تجاری انجام میشود، تا سطح کنترلی، جایی که فرآیندهای تولیدی در زمان واقعی مدیریت میشوند، امتداد دارند.
این استاندارد شکاف بین حوزههای فناوری اطلاعات (IT) و فناوری عملیاتی (OT) را پر میکند.
هرم اتوماسیون ISA-95 (Automation Pyramid)
هرم اتوماسیون تولیدی یک نمایش مفهومی از سلسلهمراتب ISA-95 است که اغلب با سیستمهای اتوماسیون و کنترل صنعتی مرتبط است.
هرم اتوماسیون، که بهعنوان سلسلهمراتب اتوماسیون صنعت 3.0 نیز شناخته میشود، ساختار سلسلهمراتبی سیستمهای کنترل و اتوماسیون در محیطهای صنعتی را نشان میدهد. این نمایش به درک سطوح مختلف کنترل و ارتباطات بین آنها در محیط تولیدی کمک میکند.
سطوح هرم اتوماسیون
سطوح هرم اتوماسیون از پایین به بالا معمولاً شامل موارد زیر است:
- سطح 0: دستگاهها و ابزارهای میدانی
پایینترین سطح هرم، جایی که دستگاههای میدانی فیزیکی مانند سنسورها، فعالکنندهها و ابزارها قرار دارند. این دستگاهها دادهها را از فرآیند تولید جمعآوری کرده و به سطوح بالاتر برای پردازش ارسال میکنند و ماشینآلات را کنترل میکنند. - سطح 1: دستگاههای کنترلی و PLCها (کنترلکنندههای منطقی قابل برنامهریزی)
در این سطح، عملکردهای کنترلی پایه اجرا میشوند. PLCها و دستگاههای کنترلی ورودیها را از دستگاههای میدانی دریافت کرده و بر اساس منطق برنامهریزیشده تصمیمگیری میکنند. این دستگاهها فرآیندها و ماشینآلات را مستقیماً کنترل میکنند. - سطح 2: کنترل نظارتی
این سطح شامل سیستمهای کنترل نظارتی است که دادهها را از چندین PLC و دستگاه کنترلی جمعآوری میکنند. این سطح نظارت در زمان واقعی، تجمیع دادهها و قابلیتهای کنترلی محدود برای مناطق یا فرآیندهای خاص را فراهم میکند. - سطح 3: سیستمهای اجرای تولید (MES)
MES مسئولیت مدیریت برنامهریزی تولید، سفارشات کاری، کنترل کیفیت و هماهنگی کلی عملیات تولیدی را بر عهده دارد. این سطح شکاف بین کارگاه تولید و سیستمهای سازمانی را پر میکند. - سطح 4: سیستمهای سازمانی
بالاترین سطح هرم شامل سیستمهای برنامهریزی منابع سازمانی (ERP) است که عملیات تجاری مانند امور مالی، فروش، خرید و برنامهریزی را مدیریت میکنند. دادههای سطوح پایینتر به این سیستمها برای تصمیمگیریهای سطح بالا وارد میشوند.
ISA-95 چیزی فراتر از یک سلسلهمراتب هرمی است. این استاندارد رویکردی جامعتر و استاندارد برای یکپارچگی سیستمهای سازمانی و کنترلی ارائه میدهد. این استاندارد به سازمانها در طراحی و پیادهسازی تعاملپذیری بین فرآیندهای تجاری و تولیدی کمک میکند و هماهنگی و کارایی را بهبود میبخشد.
همچنین، هرم اتوماسیون میتواند یک ابزار تجسمی مفید برای درک سطوح مختلف کنترل در چارچوب پیادهسازی استانداردهایی مانند ISA-95 باشد.
دستهبندیهای مدل اطلاعاتی
دستهبندیهای مدل اطلاعاتی به یک سیستم طبقهبندی اشاره دارند که اطلاعات تبادلشده بین سطوح مختلف فرآیندهای تولیدی یک سازمان را سازماندهی و دستهبندی میکند. این مدل، تعریف و درک انواع اطلاعات موردنیاز برای اطمینان از ارتباط و یکپارچگی مؤثر بین فرآیندهای تجاری و تولیدی را ساختارمند و تسهیل میکند.
- کنترل و نظارت
این دسته شامل اطلاعاتی مرتبط با کنترل و نظارت در زمان واقعی بر تجهیزات، فرآیندها و فعالیتهای تولیدی است. این اطلاعات شامل دادههایی مانند خوانش سنسورها، نقاط تنظیم، هشدارها، وضعیتهای عملیاتی و سایر دادههای موردنیاز برای کنترل فوری عملیات است. - برنامهریزی تولید
این دسته شامل اطلاعات مربوط به برنامهریزی و زمانبندی تولید است. دادههایی مانند سفارشات تولید، سفارشات کاری، توالیهای تولید، زمان شروع و پایان وظایف و هرگونه تغییر در برنامه تولید را در بر میگیرد. - تحلیل عملکرد
این دسته شامل اطلاعاتی است که برای تحلیل عملکرد فرآیندهای تولیدی استفاده میشود. دادههایی مانند زمان چرخه، نرخ تولید، زمان توقف، معیارهای کارایی، اندازهگیریهای کیفیت و سایر شاخصهای عملکرد را شامل میشود. - کیفیت و انطباق
اطلاعات مربوط به کنترل کیفیت و انطباق در این دسته قرار میگیرند. این شامل دادههایی در مورد استانداردهای کیفیت، نتایج بازرسی، دادههای آزمایش، نقایص، اقدامات اصلاحی و انطباق با مقررات است. - نگهداری و قابلیت اطمینان
این دسته شامل اطلاعاتی در مورد نگهداری تجهیزات، قابلیت اطمینان و مدیریت داراییها است. دادههایی مانند برنامههای نگهداری، فعالیتهای نگهداری، موجودی قطعات یدکی، نظارت بر وضعیت تجهیزات و نگهداری پیشبینانه را در بر میگیرد. - جریان مواد و موجودی
این دسته شامل اطلاعاتی در مورد حرکت مواد، سطوح موجودی و نیازمندیهای مواد است. دادههایی مانند مصرف مواد، درخواستهای مواد، مقادیر موجودی و ردیابی مواد را شامل میشود. - تخصیص منابع
این دسته شامل اطلاعاتی مرتبط با تخصیص و استفاده از منابع، از جمله پرسنل، تجهیزات، ابزارها و امکانات است. دادههایی مانند دسترسی منابع، تخصیصها و استفاده را در بر میگیرد. - اجرای سفارش
اطلاعات مربوط به پردازش و اجرای سفارشات در این دسته قرار میگیرند. این شامل دادههایی در مورد سفارشات مشتری، وضعیت سفارش، تغییرات سفارش، جزئیات حملونقل و برنامههای تحویل است.
مدل شیء تجهیزات
مدل شیء تجهیزات در استاندارد ISA-95 بر نمایش تجهیزات فیزیکی و منطقی و منابع مورداستفاده در فرآیندهای تولیدی و تولید تمرکز دارد. این مدل چارچوبی ساختاریافته برای سازماندهی، دستهبندی و مدیریت تجهیزات فراهم میکند و امکان نظارت، کنترل و نگهداری مؤثر در محیط تولیدی را فراهم میکند.
این مدل سلسلهمراتب، روابط فیزیکی و منطقی بین واحدهای مختلف تجهیزات و نقشهای آنها در فرآیند تولید را نشان میدهد. اگرچه اصطلاحات خاص ممکن است بسته به صنعت و سازمان متفاوت باشد، سازماندهی رایج مدل شیء تجهیزات شامل موارد زیر است:
- سازمان
بالاترین سطح سلسلهمراتب، که کل سازمان یا شرکت را نشان میدهد و شامل تمام سایتها و امکانات است. - سایت
یک سایت، یک مکان فیزیکی یا تأسیساتی است که عملیات تولیدی در آن انجام میشود. این میتواند یک کارخانه، کارگاه یا هر تأسیسات دیگری باشد. چندین منطقه یا زون میتوانند در یک سایت وجود داشته باشند. - منطقه
یک منطقه، بخشی خاص در یک سایت است که نوع خاصی از فعالیت تولیدی در آن انجام میشود. مناطق میتوانند برای فرآیندها، محصولات یا عملکردهای مختلف تعیین شوند. - واحد
یک واحد به یک قطعه تجهیزات مشخص یا یک واحد تولیدی خاص در یک منطقه اشاره دارد. واحدها میتوانند ماشینهای منفرد، خطوط مونتاژ یا واحدهای فرآیندی باشند. اینها اجزای اصلی عملیاتی فرآیند تولید هستند. - ماژول کنترلی
یک ماژول کنترلی، جنبهای عملکردی یا ماژولی از یک واحد است که میتوان آن را بهصورت مستقل کنترل و نظارت کرد. این میتواند یک زیرسیستم، دستگاه یا جزء خاص در یک واحد بزرگتر باشد. - جزء
یک جزء، قطعات کوچکتر یا زیراجزایی را نشان میدهد که یک ماژول کنترلی را تشکیل میدهند. این سطح ممکن است در همه سلسلهمراتب وجود نداشته باشد و بهویژه برای سیستمهای پیچیده مفید است.
هدف ISA-88
هدف ISA-88 ارائه استانداردها و روشهای پیشنهادی مناسب برای طراحی و مشخصات سیستمهای کنترل دستهای (Batch Control Systems) در صنایع فرآیندی است.
تبادل اطلاعات بین سطح 4 (ERP) و سطح 3 (MES)
مدل تبادل اطلاعات بین سطح 4 (سازمانی) و سطح 3 (مدیریت عملیات تولیدی) در چارچوب ISA-95 شامل ارتباطات و تبادل دادهها بین فرآیندهای تجاری در سطح سازمانی و فرآیندهای عملیات تولیدی در سطح مدیریت عملیات است. این تبادل برای همراستا کردن استراتژیهای تجاری، برنامهریزی تولید و اجرا در کارگاه تولید حیاتی است.
مدلهای اطلاعاتی میتوانند بهعنوان منابع، قابلیت تولید، تعریف محصول، برنامه تولید و عملکرد تولید طبقهبندی شوند:
- دسترسی به منابع
سطح 3 بهروزرسانیهای در زمان واقعی در مورد دسترسی فعلی منابع و هرگونه محدودیت احتمالی که ممکن است بر تولید تأثیر بگذارد را به سطح 4 ارائه میدهد. سطح 4 بر اساس سفارشات تولید، درخواستهایی برای تخصیص منابع خاص برای فعالیتهای تولیدی ارسال میکند. - قابلیت تولید
سطح 4 اطلاعاتی در مورد ظرفیت تولیدی و محدودیتها را با سطح 3 به اشتراک میگذارد. سطح 3 استفاده از قابلیتهای تولیدی را به سطح 4 گزارش میدهد و نشان میدهد که منابع موجود تا چه حد بهطور مؤثر استفاده میشوند. - تعریف محصول
سطح 4 مشخصات و الزامات دقیق محصولات تولیدی را ارائه میدهد. سطح 3 تأیید میکند که مشخصات و الزامات محصول از سطح 4 دقیق و برای تولید قابلاجرا هستند. - برنامه تولید
سطح 3 برنامههای تولید را از سطح 4 دریافت میکند که توالی و زمانبندی فعالیتهای تولیدی موردنیاز برای اجرای سفارشات را مشخص میکند. سپس سطح 3 هرگونه تغییر یا بهروزرسانی در برنامه تولید را به سطح 4 گزارش میدهد، مانند تأخیرها، سفارشات فوری یا تنظیمات به دلیل محدودیتهای منابع. - عملکرد تولید
سطح 3 بهروزرسانیهای پیشرفت در زمان واقعی را با سطح 4 به اشتراک میگذارد، از جمله اطلاعاتی در مورد مقادیر تولیدشده، وظایف تکمیلشده و هرگونه انحراف از برنامه تولید. سطح 3 دادههایی در مورد بازرسیهای کیفیت، نتایج آزمایش و هرگونه مشکل مرتبط با کیفیت که در طول تولید ایجاد میشود را ارائه میدهد.
بنابراین، سطح 4 تبادل را با ارسال سفارشات تولید، سفارشات کاری و درخواستهای تخصیص منابع به سطح 3 آغاز میکند. سطح 3 با بهروزرسانیهایی در مورد دسترسی منابع، پیشرفت تولید، دادههای کیفیت و هرگونه تغییر در برنامه تولید پاسخ میدهد.
مدل فعالیت مدیریت عملیات تولیدی (MOM)
مدل فعالیت مدیریت عملیات تولیدی (MOM) بخشی از چارچوب ISA-95 است که بر تجزیه و ساختاردهی فعالیتهایی که در فرآیندهای عملیات تولیدی رخ میدهند تمرکز دارد. این مدل دید جامعی از وظایف و عملیاتهایی که باید در کارگاه تولید اجرا شوند تا الزامات مشخصشده توسط فرآیندهای سطح بالاتر، مانند سفارشات تولید و سفارشات کاری، را برآورده کند، ارائه میدهد.
علاوه بر این، مدل فعالیت MOM بهعنوان پلی بین فرآیندهای تجاری سطح بالا که در سطح سازمانی (سطح 4) تعریف شدهاند و اقدامات خاصی که در سطح مدیریت عملیات تولیدی (سطح 3) در کارگاه تولید انجام میشوند، عمل میکند.
نقش ISA-95
استاندارد ISA-95 نقش مهمی در بهبود ارتباطات و یکپارچگی در تولید ایفا کرده است و با چالشهای مدیریت صنعتی مدرن سازگار شده است. پیچیدگی روزافزون تولید، همراه با پیشرفتهای سریع فناوری مانند صنعت 4.0، نیازمند انعطافپذیری است که ممکن است چارچوب ساختاریافته این استاندارد بهطور کامل ارائه ندهد.
منبع: iotforall