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Etat des travaux du comite ISA SP95 et du groupe de travail WBF B2MML

Jean Vieille

Psynapses

Manufacturing IT Consultant - Membre du comite SP95

La premiere partie de la norme ISA 95 a ete publiee en mai 2000. Apres 5
ans d'existence, la norme est maintenant citee par la grande majorite
des acteurs et utilisateur des systemes d'information de production.

L'objectif initial limite a la description de l'interface entre systemes
de gestion et d'execution a du s'etendre a l'ensemble de la
problematique du controle de la production et les travaux se poursuivent
activement, soutenus et pousses par la communaute professionnelle.

1 - l'ISA, le comite SP95

L'ISA - The Instrumentation, Systems and Automation Society est une
association professionnelle internationale de 38000 membres repartis
dans 110 pays. Elle est organisee en 14 Districts et 300 Sections, dont
la section ISA France presidee par Jean-Pierre Hauet et rattachee au
District 12 couvrant la zone EMEA. Reseau professionnel, l'ISA est un
creuset de reflexion et de developpement technique dans le domaine du
controle automatise des installations industrielles. Outre une vingtaine
de divisions techniques sectorielles et technologiques, l'ISA anime un
certain nombre de departements traitant de l'organisation de conferences
et d'expositions (ISA Show), de la publication de magazines (dont
InTECH), livres et media electroniques, du developpement et de
l'organisation de stages de formation ainsi que du developpement de
normes et rapports techniques. Cette derniere activite est sans doute la
plus connue dans la profession a travers des normes telles que l'ISA5,
l'ISA88 et l'ISA95 (la nouvelle denomination remplace les appellations
Sxx). La formation est egalement connue en France a travers les efforts
de la section locale pour diffuser le " Body Of Knowledge " ISA a
travers Psynapses. HYPERLINK "http://www.isa.org" www.isa.org
HYPERLINK "http://www.isa-france.org" www.isa-france.org

Le comite SP95 se definit ainsi son but :

" Creer une norme definissant l'interface entre les fonctions de
controle-commande et les autres fonctions de l'entreprise sur la base du
Purdue Reference Model for CIM (forme hierarchique) publie par l'ISA.
L'interface traitee initialement est l'interface entre les niveaux 3 et
4 de ce modele. D'autres interfaces pourront etre traitees selon les
besoins. Le but est de reduire le risque, le cout et les erreurs lies a
la mise en ?uvre de ces interfaces. La norme doit definir un echange
d'information robuste, sure et economique. Le mecanisme d'echange devra
preserver l'integrite de l'information et l'espace de controle de chaque
systeme. "

... et son domaine d'action :

" Un effort en plusieurs parties

Definir en detail un modele abstrait de l'entreprise, incluant les
fonctions de controle de la fabrication, les fonctions de gestion et
l'information echangee

Etablir une terminologie commune pour la description et la comprehension
de l'entreprise, incluant les fonctions de controle de la fabrication,
les fonctions de gestion et l'information echangee

Definir l'information echangee entre les fonctions de controle de la
fabrication et les autres fonctions de l'entreprise incluant les modeles
de donnees et les definitions d'echanges. "

Le comite SP95 compte pres de 300 membres. A travers sa composition on
releve:

la participation francaise :

Damien Maton (Cira Concept), Frederic Guyon (Rockwell), Didier Collas
(Wonderware), Bernard Dumortier (Schneider), Jean Vieille (Psynapses)

Les membres actifs votants :

Marc Leroux, Anne Poorman, Swarandeep Singh (ABB) ; Dennis Delaney
(Accenture) ; Richard Martin (Aspen Technology) ; Chris Monchinski
(Automated Control Concepts) ; Dennis Brandl (BR&L Consulting) ; Eric C.
Cosman (Dow Chemical) ; Ray Walker (DuPont) ; David J. Adler (Eli Lilly
& Co) ; Saroj Patnaik (Emerson Process Automation) ; Leon Steinocher
(Fluor Enterprises) ; Charlie Gifford (GE Fanuc America) ; Yasuyuki
Nishioka (Hosei University) ; Donald Clark (Invensys) ; Costantino
Pipero, Jay Jeffreys (Invensys - Wonderware) ; Charlotta Johnsson (Lund
Institute of Technology) ; Gary Addison (Lyondell - Equistar) ; Lynn W.
Craig (MAA) ; Alan Johnston (MIMOSA) ; Leif Poulsen (Novo Nordisk
Engineering) ; Paresh Dalwalla (OpteBiz) ; Theodore Williams (Purdue
University) ; Jean Vieille (Psynapses) ; Em delaHostria, Gavan Hood
(Rockwell Automation) ; Stefano Dighero (Siemens) ; Keith Unger (Stone
Technologies) ; Les Hastings (ProsCon) ; William H. Bosler (Texas
Consultants) ; David Emerson (Yokogawa)

2 - Le comite joint ISO/IEC TC65/SC65A/JW15 et la norme IEC 62264

L'ISA est affiliee a l'ANSI pour produire des normes americaines.
L'importance de la norme ISA95 a conduit l'ISA a la presenter aux
instances de normalisation internationales ISO et IEC. Le sujet a
suscite un tel interet que les 2 organismes ont decide de collaborer au
sein du comite joint JW15 pour aboutir a la publication de la norme sous
la reference IEC62264. Les apports de ce comite sont toutefois mineurs
et la publication internationale, relativement meconnue, est en pratique
equivalente a l'originale ISA95.

Les membres de ce comite classes par pays sont les suivants :

Franz Rudolf BUENGER (Suisse) ; Heike SCHUMACHER, Martin ZELM
(Allemagne) ; D. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31607" CHEN
, Bernard HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=381"
DUMORTIER , Jean-Jacques HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31608"
GENIN , Christine HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=10283"
HERMETET-FILEZ , Jean-Jacques HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31612"
MICHEL , Pascal HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=2443"
TANTIN (France) ; Iain HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=8341"
LINDSAY , David HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31615"
SHORTER ; George F. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=444"
THOMPSON (Royaume Uni) ; Koji HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=37176"
DEMACHI (Japon) ; Charlotta HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31610"
JOHNSSON (Suede) ; Keith HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31616"
UNGER , Jean HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31617"
VIEILLE , B. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31618"
VOGEL-HEUSER , T. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31619"
WILLIAMS , G. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31620"
WINCHESTER , Bill HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31606"
BOSLER , Dennis L. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=30356"
BRANDL , Emmanuel HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=1886"
DELAHOSTRIA , Joseph D. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=353" DUFFY
, Lois M. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=144" FERSON
, R. HYPERLINK
"http://www.iec.ch:8080/expertManagement/CExpert?infoExpert=31613"
SADOWSKI (USA)

3 - le WBF, le groupe de travail XML / B2MML

Le WBF est ne de la volonte des membres du comite SP88 de promouvoir
leurs travaux en favorisant les echanges entre les professionnels du
controle des procedes batchs principalement en organisant une conference
annuelle.

En fait, la creation du comite SP95 a ete suscitee au sein du comite
SP88 dont les travaux avaient justement revele la necessite de prolonger
ses concepts d'automatisation responsable en coherence avec les
decisions strategiques et tactiques de l'entreprise.

Le WBF a suivi l'elargissement des centres d'interet de ses membres,
jusqu'a changer de nom tout recemment, sans toutefois abandonner son
acronyme. Si le WBF s'interesse toujours aux procedes batch et a la
norme ISA88, il couvre desormais les 2 normes sous la denomination " The
Forum for Automation and Manufacturing Professionals "

Le groupe de travail WBF XML a ete lance pour offrir une structure de
developpement plus reactive au support des aspects mise en ?uvre (XML
est un moyen technologique) que le SP95, cantonne au niveau normatif
volontairement decouple de la technologie. Il developpe 2 specifications
de Schemas XML, BatchML et B2MML construites respectivement a partir
des normes ISA88 partie 2 et ISA95 partie 2. Les membres actifs du
groupe sont :

Alejandro Imass (MPR - Venezuela), Andy Bridge (Invensys - USA), Arne
Svendsen (ARLA Foods - Danemark), Bill Bosler (Texas Consultants - USA)
, Charlotta Johnsson (Lund University, Suede), David Cornell (P&G -
USA), Dave Emerson (Yokogawa - USA), Dennis Brandl (BR&L Consulting -
USA), Greame Hall (Aspen Tech), Gavan Hood (Rockwell), Jean Vieille
(Psynapses), Jeremy Suratt (Invensys), Kishen Manjunath (Honeywell), Ed
Lynch (Pfizer), Rafael Batres (Toyohashi University of Technology), Rick
Bullotta (LihghtHammer), Yasuyuki NISHIOKA (MIT)

4 - Les differentes parties de la norme et leur avancement

La norme comporte actuellement 5 parties en cours de developpement. Le
tableau ci-dessous indique les references des publications ISA et IEC

Norme ISA (US) Norme IEC (Intl) Titre

ANSI/ISA95.00.01: 2000 IEC62264-1:2003 Part 1: Models and Terminology''

ANSI/ISA95.00.02: 2001 IEC62264-2:2004 Part 2: Data Structures and
Attributes

ANSI/ISA95.00.03: 2005 - Part 3: Activity Models of Manufacturing
Operations Management

ISA draft 95.00.04:D4 05/2005 - Part 4: Object Models and Attributes of
Manufacturing Operations Management

ISA draft 95.00.05:D5 05/2005 - Part 5: Business to Manufacturing
Transactions

Seules les parties 4 et 5, encore meconnues seront rapidement presentees
ci-dessous.

A ces normes s'ajoute la specification B2MML du WBF.

Version 1.0 03/2003

Version 2.0 09/2003

Version 3.0 est en cours de publication, dont les nouveautes seront
egalement presentees ci-apres.

5 - La partie 5 : B2M Transactions

Les parties 1 et 2 de la norme definissent des modeles pour structurer
l'information echangee entre les systemes. Lorsque l'on veut
effectivement echanger de l'information, il faut

Mettre en oeuvre une transaction (par exemple " obtention d'un etat de
stock ")

Declenchant un ou plusieurs messages (par exemple : " Demande
d'information de stock " et " Reponse d'information de stock ")

L'objectif de la partie 5 de la norme est de definir le format des
messages necessaires pour realiser ces echanges d'information.

Le concept de message peut etre facilement apprehende par analogie avec
les messages electronique echanges sur Internet.

La norme ISA95 s'inspire de la specification OAGIS et definit les
messages de la facon suivante :

Une zone d'en-tete appelee " zone d'identification applicative " qui
precise l'heure de creation du message, l'adresse de l'expediteur, la
demande d'accuse de reception ;

Une zone de donnees composee d'un verbe, precisant l'objectif du message
et l'action attendue le cas echeant du recepteur, et d'un nom precisant
l'information sur laquelle porte le message.

Les " verbes " definis par la norme dans son etat actuel sont les
suivants :

Verb Description

Acknowledge Acknowledgement of a request.

Cancel Request to the owner of objects to remove an object.

Change Request to the owner of objects to change an object.

Confirm Confirmation response to a request.

Discover* Request to the owner of objects for information on published
objects

Disclose* Response to a DISCOVER

Get Request to the owner of an object for information on one or more
objects.

Process Request to the owner of an object to process a new object.

Show Response to a GET.

Sync Request from the owner of an object for the receiver to add,
change, or delete their information about an object.

Les noms sont des objets des modeles definis dans les parties 1 et 2,
par exemple :

Personnel Model : [Person], [person].[property],
[person].[property].[value]

Production Schedule Model : [Production Request], [Production
Request].[Segment Requirement], [Production Request].[Segment
Requirement].[Personnel Requirement]

Par exemple, le message GET [Production Request].[Segment Requirement]
est une demande d'information sur le segment specifie de la demande de
production specifiee.

6 - La partie 4 : Object Models and Attributes of Manufacturing
Operations Management

Les parties 1 et 2 de la norme etaient focalisees sur la Production. La
Maintenance et la Qualite etaient vaguement traitees par des appendices
aux modeles equipement et matiere, les activites de stock n'etaient meme
pas mentionnees.

La partie 3 a ensuite revele la veritable portee globale de la norme,
traitant tous les aspects de l'execution, incluant la Maintenance, la
Qualite, les stocks et tout autre domaine possible d'exploitation de la
fabrication.

D'autre part, la partie 3 avait ete suscite par la variete des options
possibles pour la repartition des fonctions de controle de la production
entre la gestion et l'execution, que ce soit sur le plan de la
responsabilite que de l'urbanisation. Il en resulte une vision fine des
fonctionnalites susceptibles d'echanger de l'information entre elles.

Les modeles deja publies apparaissent dorenavant restrictifs (ne
traitant que la production) et grossiers (ne traitant que les echanges
avec les systemes de gestion).

Cette nouvelle partie de la norme va donc completer les parties 1 et 2.
On dispose pour cela de retours d'experience pratique, car les premieres
mises en ?uvre de la norme ont vite revele ces lacunes. Une voie bien
exploree pourrait etre retenue. Il apparait en effet que la remarquable
pertinence des modeles appliques a la production et la coherence de la
definition fonctionnelle de la partie 3 autorise une generalisation des
modeles a un meta niveau pour les appliquer ensuite a chaque categorie
d'exploitation de la fabrication.



Dans la figure ci-dessus, le modele " Production Schedule " a simplement
ete transforme en " Working Schedule " applicable indifferemment a la
production, a la maintenance, a la qualite ou aux operations sur stocks.

L'aptitude de ces modeles a prendre en charge efficacement les echanges
d'information a l'interieur du MES est encore en cours d'exploration.

7 - B2MML V3 : du concept a la mise en ?uvre pratique

L'apparition du langage B2MML a ete un element declencheur decisif dans
l'adoption tres large de la norme ISA95 en fournissant un premier niveau
d'interoperabilite.

La specification etait deja tres mature dans sa version 2. La version 3
apportera un progres notable en permettant d'adapter tres facilement les
schemas aux besoins specifiques d'un fournisseur de solution, d'un
secteur industriel, d'une entreprise ou d'un projet specifique.

La figure ci-dessous montre comment le modele Equipment a ete amenage
avec des extensions de 3 origines differentes

Extended:Equipment pour l'utilisateur, avec les nouveaux elements
Equipment Asset (SerialNumber,Brand, Model), Maintenance
(LastMaintenanceStop, NextPlannedMaintenance), TRS (Jour, Semaine,
Annee), Status

Company1:EquipmentExtensions pour un premier fournisseur externe
(SpeedRotation, CouplingHigh, Coupling Diameter)

Company2:EquipmentExtensions pour un 2eme fournisseur (SpeedRotation,
NoiseLevel, Lubricators)

8 - Conclusion

Sous la forte pression des utilisateurs (en tete d'affiche, Nestle, P&G,
Arla Foods et Polar), le comite reste tres actif avec des chantiers
importants en cours, et l'evolution depuis un an est remarquable.

Cote ERP, partant d'une ignorance totale de cette communaute d'editeurs
:

Mai 2004 : SAP declare son support de la norme et lance peu apres le
developpement d'une interface B2MML dans SAP Netweaver XI, deja
disponible.

Mai 2005 : Microsoft declare a son tour son support de la norme, Oracle
semble pret a se lancer...

Cote MES, les interfaces B2MML prennent corps au-dela des brochures.
Certains editeurs utilisent meme largement les modeles de la norme pour
construire leurs solutions.

References

ISA - The Instrumentation, Systems and Automation Society Research
Triangle Park, North Carolina :

ANSI/ISA-S95.00.01-2000 Enterprise-Control System Integration Part 1:
Models and Terminology ISBN 1-55617-727-5

ANSI/ISA-95.00.02-2001 Enterprise-Control System Integration Part 2:
Object Model Attributes ISBN: 1-55617-773-9

ANSI/ISA-95.00.03-2005 Enterprise-Control System Integration Part3:
Activity Models of Manufacturing Operations Management ISBN:
1-55617-955-3

ISA Draft 95.00.04 Enterprise-Control System Integration, Part 4: Object
Models and Attributes of Manufacturing Operations Management ISBN:
-to-be-assigned-

ISA Draft 95.00.05 Enterprise-Control System Integration, Part 5:
Business to Manufacturing Transactions ISBN: -to-be-assigned-

World Batch Forum

Business To Manufacturing Markup Language Version 02 September 23, 2003

Business To Manufacturing Markup Language Version 03 Draft 1 March 2005

L'auteur

Jean Vieille est consultant specialise dans les normes ISA88 et ISA95,
membre du reseau Psynapses. Ses 30 annees d'experience lui ont permis
d'explorer de nombreux aspects du controle et de la gestion industrielle
et de developper des methodes pratiques pour tirer partie de ces normes.

Membre votant des comites SP88 et SP95, participant au developpement du
dialecte XML B2MML, il a ete president de la section ISA France et
vice-President du District 12 de l'ISA. Il est membre du WBF et
fondateur du Forum Batch Francophone.

Resume

L'ISA - The Instrumentation, Systems and Automation Society est une
association professionnelle largement connue pour son activite de
production de normes.

La norme ISA95 est aux limites superieures du domaine de l'execution
dans la hierarchie decisionnelle de l'entreprise et connait un
developpement rapide dans sa creation comme dans son adoption. La
specification de langage XML B2MML du WBF apparait comme un catalyseur
favorisant l'essor de la norme en proposant un moyen de mise en ?uvre
pratique des echanges de donnees. Cet article presente les groupes ISA
et WBF en presence, l'etat des travaux de la norme et quelques
indications sur le contenu des futures parties 4 et 5 ainsi que les
particularites de la version 3 de B2MML.

Abstract

ISA - The Instrumentation, Systems and Automation Society is a
professional organization that is largely known for its standardization
activities.

The ISA95 standard is at the upper limit of the execution domains within
the Enterprise decisional hierarchy, and it shows a fast development in
its elaboration as well as in its adoption. The WBF B2MML XML language
specification appears as a catalyser promoting the standard soaring by
providing a practical implementation mean for information exchange. This
article presents the involved ISA and WBF working groups, the status of
the current development of the standard, some indications about the
content of future part 4 and 5 as well as particularities of coming
B2MML version 3.

Mots-cles

ISA95, S95, SP88, SP95, B2MML, MES, B2M, ISA, WBF, ISO, IEC, ANSI, XML,
SAP, ORACLE, Microsoft

L'essentiel

Portee par une grande association professionnelle, la norme ISA95 est
developpee par un groupe international d'experts. Lances en 1995, les
travaux se poursuivent activement avec 3 parties ont deja ete publiees
et 2 autres sont en chantier. Le WBF a joint ses efforts pour definir
une specification de mise en ?uvre XML de la norme rapidement adoptee
par l'industrie.

Synopsis

Carried by a major professional organization, the ISA95 standard is
developed by an international group of experts. Launched in 1995, the
works wear on actively with 3 parts are already published and 2 others
under construction. The WBF joined its efforts to define an XML
implementation specification of the standard, which is rapidly adopted
by the industry.




Johann Sebastian Bach. the music closest to silence, closest, in spite of its being so highly organized, to pure, one-hundred-degree proof Spirit" (Aldous Huxley, Island)