基于標識解析化工新材料行業應用

費海平，湯冰影，楊 敏

（1.上海華峰創享互聯網絡科技有限公司，上海 200120；2.同濟大學，上海 201804；3.上海犀浦智能系統有限公司，上海 201306）

1 研究背景

化工新材料是在各高新技術領域發展時新出現的或正在發展中的具備優異性能和功能的先進材料，它的特點是具有高技術含量、高價值，屬于知識密集和技術密集的新型材料[1]。化工新材料產業是我國化學工業體系中發展潛力最大的領域，它不僅是重要的戰略性新興產業，還是其他戰略性新興產業（如新能源）的重要支撐材料，其起到的推動作用意義重大，這也決定了化工新材料行業在戰略新興產業中舉足輕重的地位[2]。然而，我國企業與國外先進企業相比基本產品的總體差距在20-25年左右。近年來，隨著行業的發展，化工新材料行業占比明顯提高，行業發展的質量和效益明顯增強，逐步掌握了一批核心技術。這些突破與工業互聯網和信息技術的廣泛應用密不可分，這為新型化學工業的轉型升級提供了新的動力[3]。

工業互聯網平臺的建設是實現工業數字化，網絡化和智能發展的重要基礎設施和關鍵支持，也是我國制造業轉型升級的重要平臺。在化工新材料行業，已經有一部分行業優秀企業建立了工業互聯網平臺，提供供應鏈金融、物流服務、ERP、設備監控、大數據分析等眾多功能與服務。但其中仍存在一些問題：一是各企業在做智能系統開發時，大部分是定制開發，根據自身的特點和要求使用了不同的生產服務系統，導致企業間數據無法互通；二是難以進行跨企業、跨行業、跨區域的數據共享，一定程度上阻礙了行業融合發展，拖慢了行業與其相關行業的轉型升級[4]。基于工業互聯網的標識解析使這成為了可能。同時，標識解析技術是促使工業互聯網創新和發展的重要基礎設施。我國標識解析體系建設正在不斷完善。北京、上海、廣州、重慶、武漢五大國家頂級節點已經建成，與Handle國際根節點、OID國際體系等實現了對接。同時標識解析技術實現了平臺交易商品全生命周期的生產追溯、物流追溯、質量追溯等功能。綜上所述，迫切需要開展基于工業互聯網的標識解析在化工新材料行業中的應用研究。本文旨在探索工業互聯網標識解析在我國的發展現狀以及在化工新材料行業的主要應用，對化工新材料行業及各企業的標識解析應用和工業互聯網建設有一定意義。

2 工業互聯網標識解析概述

2.1 工業互聯網標識解析體系組成要素

標識符可以理解為用于標識物聯網的不同實體對象和虛擬對象的名稱標簽。它可以是由具有特定規則的數字、字母、符號、文本等組成的字符串[5]。目前全球主流的標識解析體系有Handle體系、OID體系、Ecode體系、GS1體系、UID體系等。基于工業互聯網的標識解析即賦予每一個產品、零部件、機器設備等對象惟一的標識，以實現資源區分和管理，方便直接查詢產品信息和相關服務。

國家頂級節點、二級節點、企業節點和公共遞歸節點是我國的工業互聯網標識解析系統的五大組成要素。第一，國家頂級節點是指一個國家或地區內的頂級標識服務節點，我國的國家頂級節點兼容Handle、OID、Ecode等不同體系，是我國工業互聯網標識解析體系的關鍵，既是對外互聯的國際關口，也是對內統籌的核心樞紐；第二，二級節點是一個公共節點，為行業或區域提供前綴注冊、企業注冊和標識解析服務。企業節點是指企業內部的工業互聯網標識服務節點。公共遞歸節點是國家頂級節點的一個內部模塊，負責標識路由的遞歸解析。

2.2 工業互聯網標識解析核心體系

基于工業互聯網的標識解析系統使用身份信息，對工業互聯網平臺及其集成的各種資源進行惟一性的定位和信息查詢。在國家工業互聯網平臺標識解析體系的支撐下，可以進行標識前綴的申請、注冊、分配和備案。

Handle標識解析體系作為國際幾大主流標識解析體系之一，在兼容性、可擴展性、與國際接軌等方面有較強的優勢。通過Handle標識解析體系的標識注冊、解析、信息管理等功能，各個行業或企業的數據資源都可按照需求進行管理和共享。中國是擁有自主可控的全球Handle根系統運營管理權的國家，該系統的應用既能夠滿足工業互聯網平臺發展的國際接軌要求，又能確保工業互聯網平臺的自主可控。

Handle技術具有兩個明顯的特點：其一，Handle在全球范圍內建立了完整的根節點，這些根節點可以相互通信以完成數據傳輸和標識。第二，Handle設置了可進行部分自主定義的編碼功能，這一特點使得企業可以按照自身的需求，對Handle技術進行靈活使用[6]。

2.3 工業互聯網標識解析現狀及發展趨勢

該標識主要用于倉儲和物流管理，以實現物流自動化，提高物流運營效率，并降低人工成本。隨著工業互聯網平臺的發展，標識不再局限在企業內部管理中，而是成為了跨區域、跨行業、跨企業數據共享的重要途徑，為產品追溯、質量控制等提供了保證。基于工業互聯網的標識解析具有以下幾個特點：

（1）工業互聯網標識服務的主體可細分到物品和數據。早期標識解析的任務是將域名標識轉換為IP地址，以支持用戶互聯網訪問和其他行為。現在，基于工業互聯網的標識解析實際上將標識轉換為對象或相關信息服務器的地址，在此基礎上，增加了查詢項目相關屬性的過程，即一種產品追溯的過程。（2）工業互聯網標識服務中增加了數據的管理。主機是傳統網絡的核心，對數據的關注較少，因此標識解析服務旨在實現如何查詢主機的地址。而工業互聯網的核心是數據，大量高速是工業數據的特點，因此需要針對如何查詢和管理數據進行設計。同時，如若企業沒有足夠的能力管理數據，工業互聯網平臺還提供了信息托管的服務。（3）工業互聯網標識解析更加強調性能的高效和靈活性。我們在傳統的上網過程中可以接受解析時的某些延遲和抖動；而工業互聯網中往往傳輸的工業數據，具有數據量大、快速等特點，對網絡服務性能要求較高，需要低時延、高可靠的網絡服務。（4）識別服務范圍需要相互連接和互操作，以實現跨行業的數據共享。工業互聯網標識解析是實現跨區域、跨行業、跨企業數據共享下的產物，是基于實際需求下產生的，而不是技術的產物。（5）標識服務保證追求安全性和數據有效性。企業比較在意企業本身數據的保密性，部分數據不愿意公開，同時為了企業對上下游企業數據的了解，如何保證數據的真實有效也是一關鍵問題[7]。

2.4 化工新材料工業互聯網標識解析體系

化工新材料行業工業互聯網標識解析二級節點是企業之間數據互通的關鍵技術，已標識解析應用技術，促進工業APP的創新研發，實現傳統制造業的數據形成行業領域數據池，成為實現智能應用開發、產品服務價值提升的模式創新，也是未來工業互聯網產業生態的核心和參與全球競爭的制高點。基于化工新材料工業互聯網的標識解析技術，催生了新的交易模式、結算模式、金融模式、記賬模式，將產業價值延伸到跨行業、跨區域、跨時空的產業生產圈。盤活了企業、金融、銀行、政府之間的職能與關系，起到了經濟增長的推動力。有利于提升行業健康有序競爭；有利于企業快速增長，促進企業向智能化生產的意愿；有利于金融機構發現新的商業模式，提升金融穩健發展；有利于政府做好服務的角色，促進發展開放創新、產業優能、模式創新、綠色生產和服務質量提升，也是創造新經濟增長點提供重要手段。

3 化工新材料行業工業互聯網標識解析信息系統架構

以供應鏈管理標識解析為例，主要包含兩個核心系統：工業互聯網標識解析國家頂級節點和行業或企業標識管理系統。工業互聯網標識解析國家頂級節點，負責管理企業前綴及企業的注冊信息。行業或企業標識管理系統負責企業上下游供應鏈企業的產品及保障設備的標識管理等功能。化工新材料行業二級節點，具備標識注冊、標識搜索、標識發現、標識查詢、標識解析、標識分配等六大功能模塊。）圖1具體展現了化工新材料標行業二級節點的功能模塊。

圖1 化工新材料二級節點功能模塊

（1）標識注冊系統。主要是通過注冊協議，提供企業用戶、個人用戶基本信息注冊功能，提供Handle等標識前綴注冊功能。（2）標識分配系統。主要通過用戶提交的申請請求，分配前綴，并進行分配案例記錄。（3）標識解析系統。主要是通過Handle解析協議，實現標識對應地址與元數據的解析，提供Handle及其他標識對等互通的解析功能。（4）標識查詢系統。主要是通過標識語義檢索技術，提供基于標識的信息檢索和基于關鍵字的信息檢索功能。（5）標識搜索系統。作為與用戶交互的前端，為用戶提供單一入口的檢索與獲取，提供單品級別的數據動態發現，對于相關信息的查詢解析，會通過下一步的信息查詢請求，觸發相關標識解析服務器。（6）標識發現系統。在標識解析集成應用系統中，為了實現供應鏈上下游協同，以及智能分享和處理信息，需要通過標識發現服務系統的發現機制，為用戶提供所關心物品的信息服務器地址，進而通過服務器地址獲得物品的完整信息。

4 化工新材料行業工業互聯網標識解析應用分析

在標識解析系統的建設基礎上，化工新材料標識解析的應用十分廣泛。企業及上下游企業，可以開展企業間的協同應用如采購優化、產品追溯，在企業生產內容開展質量控制等應用建設。包括終端產品定制平臺、產業協同平臺、高端材料定制平臺、產業金融平臺，同時可無縫集成智能制造系統，通過互聯網信息技術手段整合上下游企業資源，優化商品銷售及采購的供銷流程，實現終端產品定制、產業資源協同、智能工廠加工，高端原料定制、產業金融支持，F2C管理穿透，區跨鏈技術的應用，提高工業互聯網交易效率，降低工業互聯網交易成本。如圖2所示，為化工新材料標識解析的業務架構。

圖2 化工新材料標識解析業務架構

4.1 基于標識解析的產品全生命周期應用

從一個的產品需求打樣開始，以及小試、中試、直至批量生產都進行標識體現產品的研發過程；從每一批產品從計劃到生產、從生產到檢驗、從檢驗到入庫以及銷售出庫每一批產品每個環節都進行標識體現其生產過程；從銷售出庫到運輸、從運輸到客戶接收，每一批產品每個環節都進行標識體現其交接過程；從用戶接收到使用，每一批產品每個環節都進行標識體現其耗用過程體現其消耗過程；從批量生產到產品更新換代，每個產品每個環節都進行標識體現其更替過程。其中涉及到的系統有ERP系統、MES制造執行系統、條碼系統、倉儲管理系統、PLM產品生命周期系統以及工業互聯網業務平臺。全部系統節點的數據以邏輯方式同步到服務平臺和二級節點平臺，以實現產品全生命周期。

實現的場景是基于標識解析的應用，從需求、規劃、設計、生產、經銷、運行、使用的各個環節進行標識，并將其信息存儲在標識解析系統中，實現產品全生命周期過程信息查詢。通過跟蹤人們對產品的需求開始，到產品淘汰報廢的全部生命周期，這使得在激烈的市場競爭中，企業不得不考慮如何使用最有效的方法來為企業增加收入和降低成本。

4.2 基于標識解析的產品質量追溯應用

產品質量跟蹤是通過對每個加工過程中每個批次產品的生產時間和生產批號進行相關搜索，每個加工過程的在線或離線檢驗數據記錄以及每批次中用于質量檢查的輔助材料的質量檢驗記錄分析人員提供手段和方法，以跟蹤每批產品在整個生產過程中或整個生產環節中的質量控制狀況，再現該批產品的整個生產過程，從中發現問題，并為質量改善提供可能[8]。這些數據信息都通過標識將其記錄到標識解析服務平臺，再將其入庫過程、發運程記錄到標識解析服務平臺，實現企業內部產品質量追溯。

實現的場景是通過質量管理系統與生產執行系統，結合最新的條碼自動識別技術、序列號、條碼等信息技術，在生產和物流運作中有效收集管理對象的相關信息和數據，并跟蹤管理對象在其生命周期中移動的全過程，從而使企業可以實現對采購，銷售和生產的跟蹤和監控。具體流程見圖3。

圖3 標識解析產品質量追溯

4.3 基于標識解析的產業鏈協同應用

以客戶訂單為導向，將制造商的銷售訂單、采購訂單、供應商發貨單、采購到貨單、采購入庫單、生產訂單、生產入庫單、銷售發貨單、物流單進行標識，再將客戶收貨單進行標識，將其狀態實時更新到標識解析服務平臺，實現交易信息的實時共享，提高企業間協同效率，如圖4所示。

圖4 標識解析產業鏈協同

實現的場景是對于在企業供應鏈上的物品，在生產環節、流通環節、銷售環節等均由不同的主體對該物品的相關信息進行注冊。同一物品的信息來源于多個主體，即來源于多個信息服務器，標識信息呈現出多源性和異構性，通過采用一種基于公共屬性庫的多源異構協同方案解決數據協同問題，為實現企業供應鏈的采購協同、物流協同、銷售協同等協同應用提供技術手段。

通過標識解析系統將企業間的信息能夠及時共享，減少溝通過程，降低溝通成本，提供協同效率。

5 結束語

將標識解析應用于化工新材料行業，制定自身的工業互聯網平臺，建設連接供應鏈企業的標識解析集成應用，是提高化工新材料行業整體信息化水平的有效措施。

同時，化工新材料行業標識解析創新性的將標識解析系統融合到企業內部系統。標識解析系統完成了底層工廠數據的采集、存儲，為業務系統提供數據支撐。基于業務系統需求，標識解析系統可以與化工材料企業內部的ERP系統、MES制造執行系統、條碼系統、倉儲管理系統、PLM產品生命周期系統通過有效的數據集成方式實現無縫集成，從而保障采購、生產、銷售、供應數據的統一和共享，提升整個化工新材料行業的信息化、協作化水平。最后，化工新材料行業標識解析應用首次提出定義材料行業標識編碼規范。它主要規范工業互聯網的編碼方案，現在工業互聯網的標識注冊并沒有規范化，在以后大量運用時容易產生問題，建立標準化的注冊方案也很重要。

本項目受2018年工信部工業互聯網創新發展工程超纖新材料行業供應鏈管理標識解析集成應用項目資助。互聯網與工業的融合創新發揮了工業和互聯網的各自優勢，為我國各高新技術產業的轉型提供了方向和保障，并在產業高度融合的現代為企業信息分享提供了便利，未來在國家相關部門的加入下，也能為我國產品質量提供一個監管途徑。