1. Tiêu chuẩn ISA-95 là gì? 

ISA-95 là một tiêu chuẩn quốc tế do Hiệp hội Công nghiệp Tự động hóa (ISA) phát triển, nhằm đưa ra mô hình chuẩn cho việc kết nối và tích hợp giữa phần mềm quản trị doanh nghiệp (như ERP) và các hệ thống điều khiển sản xuất (như MES). Mục tiêu của ISA-95 là chuẩn hóa thông tin và thuật ngữ, giúp các hệ thống trong doanh nghiệp có thể trao đổi dữ liệu dễ dàng, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành.

Không chỉ dừng lại ở vai trò “cẩm nang” thiết kế và triển khai hệ thống điều hành sản xuất, ISA-95 còn cung cấp một khung chuẩn liên kết thông tin xuyên suốt toàn doanh nghiệp. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể xác định rõ loại dữ liệu nào cần trao đổi giữa các bộ phận: từ kinh doanh, kế toán – tài chính cho đến sản xuất, bảo trì và kiểm soát chất lượng.

Trước khi ISA-95 ra đời, các hệ thống ERP và MES thường hoạt động riêng lẻ, khó giao tiếp với nhau, gây ra tình trạng dữ liệu phân tán và quản lý kém hiệu quả. Sự xuất hiện của ISA-95 đã giải quyết vấn đề này, tạo nền tảng cho việc tích hợp hệ thống, tối ưu hóa sản xuất và quản trị toàn diện trong doanh nghiệp công nghiệp hiện đại.

2. Tầm quan trọng của tiêu chuẩn ISA-95 trong sản xuất hiện đại 

Trong sản xuất hiện đại, việc kết nối liền mạch giữa các hệ thống quản trị và hệ thống điều khiển là yếu tố sống còn để tối ưu hiệu quả và nâng cao năng lực cạnh tranh. ISA-95 ra đời như một tiêu chuẩn quốc tế giúp giải quyết vấn đề này, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho doanh nghiệp:

• Chuẩn hóa thông tin: Tạo ngôn ngữ chung giúp các hệ thống ERP, MES và điều khiển trao đổi dữ liệu dễ dàng.
• Giảm sai sót & gián đoạn: Tránh tình trạng dữ liệu phân tán, tăng tính chính xác trong quản lý và vận hành.
• Tối ưu hóa sản xuất: Hỗ trợ triển khai Lean, Smart Factory, Industry 4.0.
• Ra quyết định hiệu quả: Cung cấp dữ liệu chính xác, kịp thời cho nhà quản lý.
• Nâng cao cạnh tranh: Giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí, tăng năng suất và phát triển bền vững.

3. Mô hình tiêu chuẩn ISA-95 (Kim tự tháp tự động hóa)

Mô hình ISA-95 phổ biến nhất là mô hình tham chiếu chung, mô tả các cấp độ phân cấp logic của những hệ thống phục vụ cho việc giám sát, điều hành và kiểm soát sản xuất. Mô hình này được chia thành 5 cấp độ (từ 0 đến 4):

3.1. Cấp 0: Xác định các quá trình vật lý thực tế (máy móc thiết bị)

Cấp 0 của mô hình tiêu chuẩn ISA-95 tập trung vào việc xác định và mô tả các quá trình vật lý thực tế trong một hệ thống sản xuất. Đây là cấp độ cơ bản nhất, nơi mà các máy móc, thiết bị và các thành phần vật lý khác được định danh và mô tả. Các quá trình sản xuất cụ thể như các dây chuyền lắp ráp, máy sản xuất, hoặc thiết bị xử lý được phân loại và định rõ ở cấp độ này. Mục tiêu của cấp 0 là tạo ra một cơ sở vững chắc để xây dựng các cấp độ tiếp theo của mô hình ISA-95.

3.2. Cấp độ 1: Xác định các hoạt động liên quan đến cảm biến và thao tác với các thiết bị vật lý (thiết bị thông minh)

Ở cấp độ này, mô hình ISA-95 chuyển tập trung vào việc xác định các hoạt động cụ thể liên quan đến các cảm biến và thao tác với các thiết bị vật lý. Các cảm biến được sử dụng để thu thập dữ liệu và thông tin từ các thiết bị, trong khi các hoạt động thao tác liên quan đến việc điều khiển được thực hiện hoặc tương tác trực tiếp trên các thiết bị thông minh. Cấp độ này đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập dữ liệu và cung cấp thông tin cần thiết cho các cấp độ cao hơn trong hệ thống sản xuất.

Ở cấp độ này mô hình tiêu chuẩn ISA-95 sẽ tập trung vào các thiết bị thông minh, đó là các thành phần cơ bản của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Các thiết bị này được trang bị các cảm biến và công nghệ thông minh để thu thập dữ liệu về trạng thái và hoạt động của chúng trong quá trình sản xuất. Điều này bao gồm việc thu thập dữ liệu về nhiệt độ, áp suất, dòng điện, hoặc các thông tin khác liên quan đến quá trình sản xuất. Các thiết bị thông minh đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dữ liệu cơ bản để quản lý và kiểm soát quy trình sản xuất cho các tầng ở trên.

3.3. Cấp độ 2: Xác định các hoạt động giám sát và kiểm soát các quá trình vận hành thực tế trong mô hình sản xuất (hệ thống điều khiển).

Tại cấp độ này, mô hình ISA-95 tập trung vào việc xác định các hoạt động liên quan đến việc giám sát và kiểm soát các quá trình vận hành thực tế trong một hệ thống sản xuất. Các hệ thống điều khiển được sử dụng để quản lý và điều chỉnh các hoạt động sản xuất hàng ngày, bao gồm việc điều khiển quá trình, kiểm tra trạng thái và đảm bảo rằng quá trình sản xuất diễn ra một cách hiệu quả và an toàn.

Cấp độ này sẽ gắn liền với các hệ thống điều khiển như PLC (Programmable Logic Controller) hoặc DCS (Distributed Control System) được sử dụng để tự động hóa và kiểm soát các quy trình sản xuất. Chúng nhận dữ liệu từ các thiết bị thông minh và thực hiện các biện pháp điều chỉnh và kiểm soát tự động dựa trên các tín hiệu và thông tin đó. Các hệ thống điều khiển giúp đảm bảo rằng quy trình sản xuất diễn ra một cách chính xác và hiệu quả.

3.4. Cấp 3: Xác định các hoạt động của quy trình làm việc/quản trị (hệ thống điều hành sản xuất).

Cấp độ tiếp theo của mô hình ISA-95 tập trung vào việc xác định các hoạt động của quy trình làm việc và quản trị trong quá trình sản xuất. Các hệ thống điều hành sản xuất tại cấp độ này chịu trách nhiệm quản lý và điều hành toàn bộ quy trình sản xuất, bao gồm lập kế hoạch sản xuất, quản lý tài nguyên, và đảm bảo tuân thủ các quy trình và tiêu chuẩn. Đây được xem là cấp độ quan trọng nhất trong mô hình ISA-95 bởi chúng là cầu nối giữa các hoạt động sản xuất thực tế và các hoạt động quản trị của doanh nghiệp.

Cấp độ này tương ứng với hệ thống điều hành sản xuất (MES – Manufacturing Execution System), một thành phần quan trọng không thể thiếu của cuộc cách mạng chuyển đổi số ngành công nghiệp sản xuất 4.0. MES giúp quản lý và điều hành các hoạt động sản xuất cụ thể, từ lập kế hoạch và theo dõi sản xuất đến quản lý chất lượng và bảo dưỡng. MES kết nối với cả hệ thống điều khiển và hệ thống quản lý doanh nghiệp (ERP), giúp tạo ra một hệ thống quản lý sản xuất toàn diện và tích hợp.

3.5. Cấp 4: Xác định các hoạt động liên quan đến kinh doanh cần thiết để quản lý hoạt động sản xuất (hệ thống hậu cần kinh doanh).

Cấp độ cuối cùng của mô hình ISA-95 tập trung vào việc xác định các hoạt động liên quan đến kinh doanh cần thiết để quản lý hoạt động sản xuất. Các hoạt động này bao gồm quản lý đơn hàng, tồn kho, dự báo và lập kế hoạch sản xuất, quản lý khách hàng và chuỗi cung ứng, cũng như phân tích hiệu suất sản xuất và tài chính. Cấp độ này đảm bảo rằng hoạt động sản xuất của tổ chức được tích hợp với mục tiêu và chiến lược kinh doanh tổng thể của doanh nghiệp.

Cuối cùng, cấp độ này liên quan đến hệ thống hậu cần kinh doanh – phần mềm ERP (Enterprise Resource Planning). ERP là trung tâm quản lý thông tin của doanh nghiệp, liên kết các hoạt động sản xuất với các hoạt động kinh doanh khác như quản lý nguồn nhân lực, tài chính, bán hàng và cung ứng. ERP giúp tạo ra một hệ thống quản lý toàn diện, thông tin và tích hợp cho doanh nghiệp, từ quy trình sản xuất đến quản lý tài nguyên và chiến lược kinh doanh.

4. Sự trao đổi thông tin giữa cấp độ 4 (ERP) và cấp độ 3 (MES) trong mô hình tiêu chuẩn ISA-95

Trong mô hình ISA-95, điểm kết nối quan trọng nhất chính là sự trao đổi thông tin giữa cấp độ 4 – ERP (Enterprise Resource Planning) và cấp độ 3 – MES (Manufacturing Execution System). Đây là “cầu nối” giúp doanh nghiệp vừa quản lý tổng thể, vừa kiểm soát chi tiết sản xuất, tạo nên một hệ thống tích hợp toàn diện.

• ERP đóng vai trò “bộ não quản trị”, phụ trách kế hoạch sản xuất, quản lý nhân sự, tài chính và nguồn lực kinh doanh.
• MES lại là “bộ điều hành sản xuất”, trực tiếp quản lý tiến độ, chất lượng, bảo dưỡng và hiệu suất thiết bị.

Quy trình thông tin diễn ra hai chiều: ERP cung cấp kế hoạch, nhu cầu nguyên vật liệu và dự báo sản lượng cho MES; ngược lại, MES phản hồi dữ liệu thực tế về tình trạng sản xuất và hiệu suất để ERP cập nhật, điều chỉnh kế hoạch kịp thời.

Chính nhờ sự liên kết này, doanh nghiệp đảm bảo sản xuất đi đúng kế hoạch, đồng thời linh hoạt ứng phó với biến động thị trường, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và nâng cao năng lực cạnh tranh.

5. Giải pháp Quản lý sản xuất thông minh toàn diện hàng đầu MESX thiết kế theo tiêu chuẩn ISA-95

MESX là hệ thống điều hành quản lý toàn diện quy trình sản xuất thông minh được thiết kế theo tiêu chuẩn ISA-95 cung cấp cho doanh nghiệp cái nhìn tổng thể trên từng công đoạn về toàn bộ quá trình sản xuất được phát triển bởi VTI Solutions – VTI Group. 

MESX cho phép trao đổi thông tin tự động giữa các công đoạn sản xuất và các hệ thống khác trong nhà máy như hệ thống ERP (Enterprise Resource Planning), hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), hệ thống PDM (Product Data Management) và hệ thống QMS (Quality Management System).

• Quản lý quy trình sản xuất: MESX giúp quản lý và tối ưu hóa quy trình sản xuất trên từng công đoạn. Cung cấp công cụ để định nghĩa và theo dõi các bước trong quy trình sản xuất, đảm bảo tính tuần tự, đúng thứ tự và đúng quy trình của từng công đoạn.
• Quản lý nguyên liệu và linh kiện: MESX giúp quản lý nguồn cung cấp nguyên liệu và linh kiện cho từng công đoạn sản xuất. Cung cấp thông tin về lượng tồn kho, đặt hàng, theo dõi nguồn cung cấp và cảnh báo khi nguồn cung cấp không đủ hoặc gặp sự cố.
• Theo dõi hiệu suất sản xuất: MESX cho phép theo dõi hiệu suất sản xuất trên từng công đoạn. Chúng tự động thu thập dữ liệu về tốc độ sản xuất, thời gian chờ, thời gian chế biến và các chỉ số hiệu suất khác để phân tích và đánh giá hiệu suất của từng công đoạn.
• Quản lý nhân công: MESX hỗ trợ quản lý nhân công trong quy trình sản xuất. Nó giúp theo dõi số lượng và kỹ năng của nhân viên, quản lý lịch làm việc, phân công công việc và theo dõi hiệu suất làm việc của từng nhân viên trên từng công đoạn.
• Quản lý chất lượng: MESX giúp quản lý quá trình kiểm tra chất lượng và đảm bảo tuân thủ các quy trình kiểm tra và tiêu chuẩn chất lượng. Nó cung cấp các công cụ để ghi lại kết quả kiểm tra, theo dõi lỗi và hỗ trợ quy trình kiểm tra lại và sửa chữa khi cần thiết.

Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và nhận demo miễn phí hệ thống MES hàng đầu Việt Nam!

Nhận demo miễn phí

6. ISA-95 có lỗi thời trong cuộc Cách mạng Công nghiệp Lần thứ 4?

ISA-95 được xây dựng từ cuối thập niên 1990 với mục tiêu chuẩn hóa việc tích hợp giữa hệ thống quản trị (ERP) và hệ thống điều hành sản xuất (MES). Đến nay, tiêu chuẩn này đã trở thành nền tảng quan trọng cho nhiều doanh nghiệp trong việc quản lý và vận hành sản xuất.

Tuy nhiên, khi bước vào Cách mạng Công nghiệp 4.0 với sự xuất hiện của IoT, Big Data, AI, Cloud và hệ thống tự động hóa thông minh, nhiều người đặt câu hỏi: Liệu ISA-95 có còn phù hợp hay đã lỗi thời?

Những điểm vẫn còn giá trị:

• Khung chuẩn cơ bản: ISA-95 vẫn là “ngôn ngữ chung” giúp doanh nghiệp xác định luồng thông tin giữa các cấp quản lý và sản xuất.

• Tính ổn định và phổ biến: Hầu hết hệ thống ERP và MES hiện nay đều tuân thủ hoặc tham chiếu ISA-95, tạo sự đồng bộ và giảm rủi ro tích hợp.

• Nền tảng cho Industry 4.0: Các giải pháp mới như IIoT hay Smart Factory vẫn có thể kế thừa và mở rộng từ mô hình của ISA-95.

Những hạn chế trong bối cảnh 4.0:

• Thiếu tính linh hoạt: ISA-95 được thiết kế theo cấu trúc phân cấp (Level 0–4), trong khi Industry 4.0 hướng tới mạng lưới ngang, phi tập trung với khả năng kết nối trực tiếp giữa thiết bị, hệ thống và con người.
• Chưa phản ánh đầy đủ dữ liệu thời gian thực: IoT và Big Data yêu cầu trao đổi thông tin tức thì và liên tục, trong khi ISA-95 thiên về các dòng thông tin đã chuẩn hóa, theo chu kỳ.
• Chưa bao quát công nghệ mới: AI, điện toán đám mây, phân tích dữ liệu nâng cao chưa được mô tả chi tiết trong khung gốc của ISA-95.

Xu hướng hiện nay: ISA-95 không hoàn toàn lỗi thời, mà đang được mở rộng và bổ sung để phù hợp với thời đại 4.0. Nhiều tổ chức đã đề xuất các phiên bản nâng cấp hoặc tích hợp với tiêu chuẩn khác (ví dụ: OPC UA, RAMI 4.0) để đáp ứng yêu cầu kết nối mở, dữ liệu thời gian thực và sản xuất thông minh.

5432105/5 - (1 bình chọn)