ISA-88: Standard für Batch Control, Rezepte & modulare Automatisierung

Was ist ISA-88?

ISA-88 (häufig auch S88 genannt, IEC 61512 / DIN EN 61512) ist ein internationaler Standard für chargenorientierte Fahrweise (Batch Control). Er liefert Modelle und Terminologie, um Anlagen und Rezepte strukturiert zu beschreiben – unabhängig von Hersteller, Steuerung oder Software.

Wichtiger Punkt: ISA-88 ist keine konkrete Software-Spezifikation, sondern eine Designphilosophie für die Gestaltung von Prozessen, Anlagenstrukturen und Rezepten.

Ziele von ISA-88:

• einheitliche Sprache für Batch Control,

• Trennung von Verfahren (Rezepte) und Equipment,

• Wiederverwendbarkeit und Modularität von Steuerungsfunktionen,

• einfachere Integration zwischen Leitsystem, MES und Automatisierung.

Ursprünglich für Batch-Prozesse (Pharma, Chemie) entwickelt, wird ISA-88 heute auch über Batch hinaus als Referenzmodell für viele Industrieprozesse genutzt.

Die Kernmodelle von ISA-88

ISA-88 definiert mehrere hierarchische Modelle, die zusammen ein vollständiges Bild aus Prozess, Anlage und Rezept ergeben.

1. Prozessmodell (Process Model)

Das Prozessmodell beschreibt den verfahrens­technischen Ablauf – unabhängig von der Anlage. Es besteht aus: 

• Process → gesamter Prozess

• Process Stages → Hauptabschnitte

• Process Operations → logische Arbeitsschritte

• Process Actions → elementare Prozessaktionen

Dieses Modell ist Basis für „geräteunabhängige“ Prozessdefinitionen (z. B. in General- oder Site-Recipes).

2. Physikalisches Modell (Physical Model)

Das physikalische Modell beschreibt die Anlagenhierarchie: 

• Enterprise
• Site
• Area
• Process Cell
• Unit (Pflicht-Ebene)
• Equipment Modules
• Control Modules

Wesentlich ist die strikte Trennung von Verfahren und Equipment: Prozesslogik wird nicht fest in eine einzelne Steuerung „einbetoniert“, sondern auf eine wiederverwendbare Struktur von Einheiten, Equipment-Modulen und Control-Modulen gemappt. (Wikipedia)

3. Prozeduralmodell (Procedural Control Model)

Das prozedurale Kontrollmodell beschreibt, wie eine Charge gefahren wird – also die Ablaufsteuerung eines Rezepts: (Wikipedia)

• Recipe Procedure

• Unit Procedures

• Operations

• Phases

Phasen sind dabei die ausführbaren Bausteine, die auf Equipment-/Control-Module gemappt werden. Genau hier entsteht die Modularität: Gleiche Phasenlogik, anderes Equipment – oder umgekehrt. (SG Systems Global)

4. Rezeptmodell (Recipes)

ISA-88 unterscheidet vier Rezepttypen: (Wikipedia)

• General Recipe

• Site Recipe

• Master Recipe

• Control Recipe

Ein Rezept besteht aus:

• Header (Stammdaten)

• Formula (Stoff- und Produktionsdaten)

• Equipment Requirements

• Recipe Procedure

• weiteren, relevanten Informationen

So können Rezepte sauber von Produktdefinition (General/Site) über Anlagen-spezifische Master Recipes bis hin zum laufenden Control Recipe (für die einzelne Charge) heruntergebrochen werden. (gmpua.com)

Warum ISA-88 für MES und Cloud-MES relevant ist

Auch wenn ISA-88 aus der Batch-Welt stammt, sind die Prinzipien heute Best Practice für MES- und Cloud-MES-Architekturen – auch in diskreter Fertigung:

1. Trennung von Rezept/Verfahren und Equipment

   • Verfahrenslogik (Unit Procedures, Operations, Phases) ist nicht hart an eine SPS gebunden.

   • Gleiche Prozesslogik kann auf unterschiedlichen Maschinen / Units laufen. 

2. Modularisierung & Wiederverwendung

   • Phasen, Operations und Equipment-Module sind wiederverwendbare Bausteine.

   • Änderungen werden an zentralen Modulen durchgeführt – nicht in hunderten Einzelskripten.

3. Klarer Anlagenbaum

   • Enterprise/Site/Area/Process Cell/Unit-Struktur ist direkt auf MES-/ISA-95-Modelle übertragbar.

4. Bessere Kommunikation & Spezifikation

   • Engineering, Automatisierung, Qualität und IT sprechen über dieselben Modelle und Begriffe.

   • Lastenhefte, Funktionsspezifikationen und MES-Modellierung werden konsistenter. 

ISA-88 im Kontext von ISA-95 und Digital Factory

ISA-95 erweitert die Modellwelt von ISA-88 auf die Unternehmens- und Betriebsleitebene (Level 3/4), z. B. für MES-Funktionalität, Produktionsplanung und Informationsmodelle.

Kombiniert ergeben ISA-88 und ISA-95:

• saubere OT-Modelle (Anlage, Rezept, Batch, Phasen),

• saubere IT-Modelle (Operations, Aufträge, Material, Personal, Equipment),

• eine Blaupause für MES-, MOM- und Digital-Factory-Architekturen. 

Für moderne Cloud-MES-Ansätze ist diese Trennung entscheidend, um:

• Standardfunktionen (OEE, Traceability, Batches, Recipes) generisch anzubieten,

• trotzdem werks- und anlagenspezifische Besonderheiten sauber zu modellieren,

• und Integrationen zu Leitsystemen, ERP und PLM nicht jedes Mal neu zu erfinden.