一個制造型企業的資訊系統基本上由ERP系統，MES系統，生産單元的控制系統和裝置子產品控制系統構成。這些系統的種類繁多，不同的行業，企業對資訊系統的需求也不同，這給軟體開發商，系統設計商帶來了複雜性。
建立數字化工廠的困惑
開發數字化工廠資訊系統的困惑包括下面幾個方面：
傳統制造商提不出完整，明晰的需求。向軟體開發商提供的隻是企業現有的業務流程和現場管理方式。如果完全遵循客戶提出的需求，采用IT 技術來實作，定制化程度高，開發和更新的工作量非常大。另一方面，工廠現有的管理模式并不完全合理，管理的基礎工作薄弱（比如物料編碼，審批流程），是以，即使建立了資訊管理系統，收效并不明顯。甚至帶來更大的麻煩，受到公司管理層的抵觸。一個好的軟體開發商應該是一個咨詢公司，要對客戶現有的業務流程，現場操作進行調查，梳理和調整。使其更合理和高效，同時要說服客戶的管理者接受這樣的改變，這也是一個不小的挑戰，特别是如果遇到一位固執的主管，會有相當的難度，是以，一個好的軟體開發商還應該是一個布道師。
客戶工廠的制造裝置無法提供資訊系統管理接口
客戶工廠的裝置往往都是不同時期安裝，不同供應商提供的。它們大多數是一個封閉式的控制系統，客戶在購買裝置時也沒有提出IT接口的需要。這為日後建構MES 系統帶來了困難。這樣造成了許多MES 沒有和制造單元相連接配接，或者與制造裝置的互動非常少，采集的生産資料非常少。隻是實作了安燈，生産資訊看闆，RFID 掃碼槍等功能，有些MES 采用額外添加傳感器和網橋來采集制造系統的實體資料。
解決問題的方法
，如果從根本上建構數字化制造工廠， 參與者要對制造工廠有一種整體的架構，也就是為制造工廠模組化。在完整的模型指導下實作各個子系統，以及它們之間的資料格式，語義和協定。IEC 61512/ ISA 88是針對批量控制（batch Control）的國際标準，它對批量控制建立了完整的模型，IEC61512 是一個關于批量控制的國際标準，它和美國的ANSI/ISA-88 标準是相同的。ISA-88是1995年制定的。IEC61512 是1997年制定的。何為批量控制(Batch Control) 呢？批量控制是以化學過程的方式連續生産有限數量的材料（continuous production of finite quantities of materials (batches) in chemical processes）。 比如生産一百噸活性劑就是批量控制的過程。它的生産過程是連續的，而每次生産的數量是有限的，或者說産品的生産間隙性的。這個批次生産的是産品A，下一個批次生産的可能是産品B。化工，制藥行業比較常見批量控制的生産方式。對于像電子産品裝配，機械加工等離散加工過程，ISA-88 的概念也同樣具有指導意義。
批量生産的特點生産過程是連續的，産品生産是批量方式的。它的特點是
· 生産操作是按配方規定的順序進行的，産品是批量輸出的；
· 裝置要求設計成可以生産不同産品的柔性連接配接；
· 不同流程工藝條件和被控對象變化比較顯著， 對控制系統參數優化要求高；
· 控制政策上涉及許多順序操作，步與步之間的切換有的是時間觸發，有的是狀态或者事件觸發；
· 批量生産過程的配方管理和生産排程任務複雜繁重。
ISA –88标準對批量控制建利一個完整的模型，它并不是一個技術實作的标準，沒有涉及具體的協定和表達方式。它隻是對批量控制進行了規範，提出了許多的術語，結構和流程。它對軟體，裝置開發 ，系統內建具有指導意義。能夠建立一個完整的架構。進一步地，人們又提出了更為具體的行業标準，例如packML 是是包裝行業的批量控制具體實施标準，batchML 是批量控制的具體實施标準。在這些标準的指導下，MES 軟體，控制單元的控制軟體研發有了明确的規範，促進了數字工廠各個部分的互聯互通和互相協同。數字工廠系統，軟體和裝置設計人員，了解和研究ISA-88是非常有必要的。
ISA-88 标準的主要概念
實體模型（Physical model）
一個制造型企業的實體資産是一個分層的金字塔結構。它們分别是
- 企業（Enterprise）
- 場所（Site）
- 區域（Area）
- 過程單元（process cell）
- 裝置單元（Unit）
- 裝置子產品（Equipment Module）
- 控制子產品（Control Module）
一個企業由若幹個生産場所（site）。你可以将場所了解為工廠，每個場所可能生産多種材料（應為批量控制的是連續的生産過程的産品，是以稱為材料更加貼切）。它們可能是化學材料，生物制劑，軟飲料，藥品等等。每個場所分為多個區域（你可以了解為工廠中的房間），而每個區域中包含了多個過程單元。它可能是一個加熱爐，發酵系統，反應釜等。過程單元可以由多個部件構成。比如閥門。而部件可以進一步分為裝置子產品和控制子產品。
過程分層模型
ISA-88 标準将批量生産過程分為下面幾個層次：
- 過程（process）
- 過程段（process stage）
- 過程操作（process Operation）
- 過程動作（process action）
過程
通過聚合氯乙烯單體生産聚氯乙烯。
過程段
過程包含一個或多個過程段，這些階段按有序集合進行組織，可以是串行，并行或兩者。流程階段是流程的一部分，通常獨立于其他過程段進行操作。它們會導緻材料的化學或實體變化。在典型的過程階段，聚氯乙烯工藝可能如下：
- —聚合：将氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯。
- —回收：回收殘留的氯乙烯單體。
- —幹燥：幹燥的聚氯乙烯。
流程操作
每個過程段都包含一個或多個過程操作。流程操作代表了主要的加工活動。過程操作通常會導緻材料的化學或實體變化。氯乙烯單體聚合成聚氯乙烯工藝階段可能是
- —準備反應器：抽空反應器以除去氧氣。
- —裝料：添加軟化水和表面活性劑。
- —反應：加入氯乙烯單體和催化劑，加熱至55-60°C，并在此溫度下保持
- 直至反應器壓力降低。
配方（Recipes）的概念
前面提到過，材料的生産過程是連續的，生産的數量是有限的，而且是可以生産多種材料。顯然，如果是連續生産一種産品，事情就比較簡單，生産過程中的大部分參數都不需要改變，完全可以将這些工藝參數編寫到控制軟體中，由裝置執行。當生産多種材料時，事情就變得複雜一點，針對每一種材料，需要設定不同的工藝參數。比如加入的催化劑，升溫時間，反應時間等等都會不同。正是應為如此，ISA-88 将配方(Recipes)管理與裝置分離了。這就好比早期的計算機硬體和軟體是不分的，在發展的過程中，逐漸将硬體和軟體分離了。實踐上，數字化生産系統就好比是一個可程式設計的硬體，注入不同的配方生産不同的材料。這才是數字化制造的願景。
與硬體的分層結構相對應，配方也是分層結構。
通用配方（General Recipe）
這是企業級的配方，每個生産的材料有一個通用配方，在企業級别維護比如一個企業生産1000種材料，就有1000個配方。
場地配方（Site Recipe）
這是工廠級的配方，每個工廠和生産的材料就都一個配方，在工廠本地維護。
主配方（Master Recipe）
這是生産單元的配方，每個生産單元和生産的材料就都一個配方，
控制配方（Control Recipe）
每個批次有一個配方，比如每年生産100萬個批次。描述客戶的選項和公式化的值。
下面是裝置單元配方的例子
生産計劃，排程
生産計劃和排程是MES必需要的部分，它分解成為企業，工廠，過程單元幾個層面。指出了生産的要求。
模式和狀态
實體裝置和過程單元的模式包括了自動（基本），自動（過程），半自動，手動（基本），手動（過程）。
實體裝置和過程單元的狀态和狀态轉移矩陣：
活動與功能
批量生産的活動
标準中描述了控制活動的模型（Control activity model）
批量生産的功能包括：
- 控制操作
- 配方管理
- 過程計劃和排程
- 過程資訊管理
- 過程管理
- 裝置單元監控
- 過程控制
- 人員和環境保護
标準中的這些概念和模型，幫助我們勾勒出來批量制造生産執行系統（MES）的大緻輪廓，為開發MES 系統具有很強的指導意義。
符合ISA-88 的資訊系統架構
ERP 是企業業務管理系統，它通過網絡協定與MES 系統互動資訊。比如下達生産任務，提供客戶的可選項，等等。
MES 主要實作ISA-88 中與裝置無關的資訊管理，比如生産排程，配方管理，MES 通過MES 接口與工廠中的房間的過程單元交換資訊。
過程單元，以及其中的裝置，控制子產品完成生産過程的底層控制。
開發符合ISA-88 的裝置系統
在ISA-88 标準中，工廠中的房間裡的裝置成為unit，翻譯成裝置單元比較貼切。 為了能在符合ISA-88 标準的數字工廠中使用，裝置要具有如下的數字化能力：
1 從MES下載下傳配方
2 接受來自MES 的指令，例如排程指令，改變狀态等等
3 向MES提供過程資訊
4 向MES提供監控資訊
是以，至少開發裝置時，要保留與MES 交換資訊的資料格式，語義和協定。
裝置要盡量采用開放型協定向目前和未來的IT系統提供更多的資訊，裝置具備更多可程式設計能力，最好做到硬體和配方（控制程式） 分離，解耦。盡管你可能認為一個封閉式的系統更能保護自己的技術。不過具有數字工廠的特性，能提升産品競争能力。而且也可以通過其它技術手段保護你合理的知識産權。
具有ISA-88 标準特征的裝置能夠與國際大廠的軟硬體系統相融合，這也提升了裝置的競争能力，而且這是一種發展趨勢。盡快告别裸機，擁抱數字化。