工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析生態(tài)與創(chuàng)新支撐技術(shù)研究

劉澍　劉東坡　袁雪騰　狄航　劉文軍

摘要：當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系已經(jīng)實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，成為支撐產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)設(shè)施。該文結(jié)合當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析應(yīng)用發(fā)展的最新態(tài)勢，從技術(shù)角度自底向上梳理了其產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，給出了一種融合智能化生產(chǎn)、全生命周期管理和供應(yīng)鏈協(xié)同等維度的分層創(chuàng)新應(yīng)用架構(gòu)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)要素的有效融入，并通過產(chǎn)業(yè)實踐證明其有效性，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展繁榮進行了有益探索。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析;產(chǎn)業(yè)生態(tài);創(chuàng)新應(yīng)用;數(shù)字化轉(zhuǎn)型

中圖分類號：TP399? ? ?文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）08-0004-02

1 引言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的產(chǎn)物，已成為推動傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要著力點。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)，也是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)身份管理、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的樞紐[1-2]。當(dāng)前，我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系實現(xiàn)了從0到1的突破，北京、上海、廣州、武漢、重慶五大國家頂級節(jié)點建設(shè)完成并穩(wěn)定運行，南京、貴陽災(zāi)備節(jié)點啟動建設(shè)，156個二級節(jié)點完成上線，分布在25個省（區(qū)市），覆蓋了30個行業(yè)，接入企業(yè)節(jié)點近3萬家，標(biāo)識注冊量接近500億。在智能化生產(chǎn)、供應(yīng)鏈協(xié)同、全生命周期管理等應(yīng)用成效顯著。

接下來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系在保障平穩(wěn)運行基礎(chǔ)下，標(biāo)識應(yīng)用逐步向規(guī)?；l(fā)展，標(biāo)識產(chǎn)業(yè)生態(tài)不斷健全。作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識生態(tài)繁榮發(fā)展的技術(shù)保障和支撐能力研究受到重視。劉陽等提出了一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的數(shù)據(jù)共享機制[3]，鄒波等研究了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識體系的協(xié)同制造研究[4]，劉文軍等人給出了一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析公共支撐平臺設(shè)計與實現(xiàn)[5]。本文結(jié)合當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最新態(tài)勢，從技術(shù)角度梳理了其產(chǎn)業(yè)生態(tài)，給出了一種分層的創(chuàng)新應(yīng)用架構(gòu)，并通過產(chǎn)業(yè)實踐證明其有效性，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展進行了有益探索。

2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系

2.1 標(biāo)識解析體系

圖1給出工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系架構(gòu)圖，包括“根節(jié)點-頂級節(jié)點-二級節(jié)點-企業(yè)節(jié)點”四級架構(gòu)。首先，國家頂級節(jié)點與全球根節(jié)點互聯(lián)，支持跨二級節(jié)點標(biāo)識解析，支持異構(gòu)標(biāo)識解析體系互聯(lián)。二級節(jié)點具備標(biāo)識查詢、標(biāo)識注冊等功能，是產(chǎn)業(yè)生態(tài)中的主要樞紐。企業(yè)節(jié)點通過二級節(jié)點接入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系獲取標(biāo)識注冊與解析服務(wù)。

2.2 遞歸解析過程

遞歸解析服務(wù)系統(tǒng)構(gòu)成工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析的重要中轉(zhuǎn)節(jié)點。首先，遞歸解析服務(wù)系統(tǒng)收到客戶端發(fā)起查詢請求后，向國家頂級節(jié)點發(fā)起標(biāo)識解析查詢，獲取標(biāo)識二級解析服務(wù)節(jié)點的地址信息。遞歸解析系統(tǒng)向該地址發(fā)起標(biāo)識查詢請求;企業(yè)解析系統(tǒng)收到請求后，把企業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)返回。最終，遞歸解析服務(wù)系統(tǒng)把獲取到的標(biāo)識企業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)返回給解析客戶端。

3 生態(tài)體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析生態(tài)體系如圖2所示，按照分層架構(gòu)的方法，整個體系包括三個層次，自底向上依次為設(shè)備設(shè)施層、基礎(chǔ)能力層和行業(yè)應(yīng)用層。底層為上層提供技術(shù)服務(wù)支撐，上層為底層提供多樣化的應(yīng)用需求。

3.1 設(shè)備設(shè)施層

設(shè)備設(shè)施層是指工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析生態(tài)體系中的各種典型載體，該層解決工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中人、機、物、系統(tǒng)的接入和唯一身份認(rèn)證問題。主要包括主動標(biāo)識載體、被動標(biāo)識載體和各類工業(yè)軟件等。其中主動標(biāo)識載體包括芯片、模組、UICC以及終端等。被動標(biāo)識載體則包括條碼、二維碼、RFID標(biāo)簽以及NFC標(biāo)簽等。工業(yè)軟件則包括MES、ERP、WMS、PLM為代表的各類工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營專用軟件及其互聯(lián)互通的插件。

3.2 基礎(chǔ)能力層

基礎(chǔ)能力層是指為各類型標(biāo)識創(chuàng)新應(yīng)用提供技術(shù)支撐的業(yè)務(wù)模塊及相關(guān)中間件，典型的包括標(biāo)識賦碼、標(biāo)識映射、流程管理、權(quán)限管理等。比如標(biāo)識賦碼提供了工業(yè)現(xiàn)場對象的賦碼問題，可以實現(xiàn)單品賦碼、上傳關(guān)聯(lián)文件批量賦碼等多種方式，降低標(biāo)識體系的應(yīng)用門檻。流程管理則針對供應(yīng)鏈管理的實際需要，通過拖拽方式快速定義業(yè)務(wù)流程。權(quán)限管理則實現(xiàn)不同用戶數(shù)據(jù)訪問的不同權(quán)限。所有這些模塊構(gòu)成基礎(chǔ)能力服務(wù)池，按需調(diào)用，為上層應(yīng)用提供業(yè)務(wù)支撐能力。

3.3 行業(yè)應(yīng)用層

當(dāng)前典型的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識應(yīng)用包括智能化生產(chǎn)、供應(yīng)鏈協(xié)同、質(zhì)量追溯以及遠(yuǎn)程運維等類別。如智能化生產(chǎn)包括工業(yè)管理、質(zhì)量管理、工業(yè)產(chǎn)品追溯等。該生態(tài)體系中的各層能力不斷豐富和拓展，標(biāo)識應(yīng)用模式也將不斷深化，未來必將涌現(xiàn)更多的創(chuàng)新模式。

4 技術(shù)架構(gòu)與實踐

4.1 分層技術(shù)架構(gòu)

提出了一種基于ID-Edge、ID-Hub和ID-SDK的標(biāo)識創(chuàng)新應(yīng)用分層體系架構(gòu)，能夠簡化創(chuàng)新應(yīng)用模式，如圖3所示，主要分為三個層級。

邊緣標(biāo)識網(wǎng)關(guān)層（ID-Edge）：該層主要完成對象（人員、設(shè)備、工藝、數(shù)據(jù)、算法等）的接入和標(biāo)識化、授權(quán)和安全認(rèn)證等工作。向下負(fù)責(zé)接入各種生產(chǎn)要素和各類終端，向上進行數(shù)據(jù)匯聚和重定向，并完成本地業(yè)務(wù)處理。

業(yè)務(wù)軟件集成接入中間件（ID-Hub）：該層主要完成現(xiàn)有或自建業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成。定義業(yè)務(wù)系統(tǒng)與平臺間的交互接口/規(guī)范，通過軟件端插件、平臺端配置等模式實現(xiàn)，發(fā)揮標(biāo)識體系業(yè)務(wù)系統(tǒng)中串聯(lián)的優(yōu)勢，解決供應(yīng)鏈協(xié)同問題。按需采用企業(yè)端或平臺端等多種部署方式。

標(biāo)識解析應(yīng)用服務(wù)封裝與發(fā)布（ID-API/SDK）：在平臺功能層面進行基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能的業(yè)務(wù)封裝，提供功能模塊的API/SDK。作用上，企業(yè)內(nèi)實現(xiàn)服務(wù)治理，功能復(fù)用;行業(yè)企業(yè)實現(xiàn)功能復(fù)用的同時，進行業(yè)務(wù)協(xié)同、生態(tài)繁榮。

4.2 實踐探索

4.2.1裝備制造行業(yè)250460BF-818D-4010-ABDD-39EB0C58E054

裝備制造行業(yè)數(shù)字化過程中需要大量采集制造設(shè)備的運轉(zhuǎn)信息，通過為制造設(shè)備加裝通用的支持主動標(biāo)識功能的數(shù)據(jù)采集模塊，可以快速實現(xiàn)標(biāo)識應(yīng)用集成。該主動標(biāo)識采集模塊和云端管控平臺進行交互，通過ID-Edge完成設(shè)備安全認(rèn)證等功能，通過ID-Hub實現(xiàn)標(biāo)識賦碼、流程管理等功能，為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供支撐能力。如圖4給出主動標(biāo)識管控云平臺。圖5給出通過移動端掃碼查看生產(chǎn)設(shè)備的實時信息。

4.2.2 汽車行業(yè)

汽車行業(yè)為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析提供了典型應(yīng)用場景。從原材料采購、汽車零部件生產(chǎn)，到汽車的整裝，再到車輛運營及售后服務(wù)，標(biāo)識解析體系打通了智能化生產(chǎn)和供應(yīng)鏈協(xié)同兩個維度。如圖6所示，在零部件生產(chǎn)過程中，通過工業(yè)軟件連接ID-Edge以及ID-Hub提供的碼注冊和碼關(guān)聯(lián)，最終實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量追溯，通過ID-SDK/API提供給產(chǎn)業(yè)鏈上的行業(yè)企業(yè)，實現(xiàn)生態(tài)的繁榮。圖7給出了基于汽車零部件產(chǎn)品碼進行產(chǎn)品質(zhì)量追溯的界面，通過查詢標(biāo)識碼可以獲取該零部件生產(chǎn)加工過程中的詳細(xì)信息。

5 結(jié)論

當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系已經(jīng)實現(xiàn)從0到1突破，涌現(xiàn)出智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同等多種應(yīng)用模式，成為支撐產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)設(shè)施。本文結(jié)合當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最新態(tài)勢，從技術(shù)角度自底向上梳理了其產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，并給出了一種基于ID-Edge、ID-Hub和ID-SDK的標(biāo)識創(chuàng)新應(yīng)用分層體系架構(gòu)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)要素的便捷接入，并通過產(chǎn)業(yè)實踐證明其有效性，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識創(chuàng)新應(yīng)用發(fā)展繁榮進行了有益探索。

參考文獻：

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【通聯(lián)編輯：梁書】250460BF-818D-4010-ABDD-39EB0C58E054