面向船舶智能制造的工業互聯網標識解析體系

許磊 程廣明 劉丕群 郭婧

摘 要：我國是造船大國，在智能制造、工業互聯網席卷全球的時代背景下，船舶行業也應積極推進制造技術與信息技術的融合發展，船舶工業互聯網服務平臺對標識解析服務的穩定性和安全性都提出了更高要求。為此，文中首先提出了船舶工業互聯網標識解析體系的總體定位及設計思路，其次探討了技術實現原理與體系架構等內容，之后對船舶標識解析體系的關鍵技術進行了分析，最后討論了船舶標識解析體系的應用場景，具有一定的應用價值。

關鍵詞：工業互聯網;標識解析;二級節點;船舶;智能制造;產業鏈

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）11-00-03

0 引 言

工業互聯網是制造業與信息技術融合形成的應用結構，通過大數據分析、互聯網技術與生產現場設備機器的全面結合，完成制造業和互聯網融合的升級發展。標識解析體系是工業互聯網的關鍵神經系統，是工廠內外部網絡實現互聯互通的關鍵基礎設施，其由標識編碼和解析系統兩部分組成[1-2]。在智能制造、工業互聯網席卷全球的時代背景下，我國船舶行業也應加快技術升級的步伐，積極推進制造技術與信息技術的融合發展。船舶行業屬于勞動密集、資金密集、技術密集的離散制造業，具備零件數量多、生命周期長、資本投入大、技術要求高等典型特征。船舶行業立體作業現象頻繁，涉及的非標物資種類繁多，船舶相關配套企業眾多，物資庫存周轉率較低，研發設計環節復雜。由于船舶行業的特殊性，該體系對船舶工業互聯網標識解析服務的穩定性和安全性都提出了更高要求。

1 船舶工業互聯網標識解析體系方案

1.1 總體定位及設計思路

我國工業互聯網標識解析體系主要包括北京、上海、廣州、武漢、重慶5個國家頂級節點，以及面向行業或區域的二級節點，此外還包括眾多的企業節點和遞歸節點等。借助各級節點，政府、企業等用戶可以通過標識解析體系來訪問保存機器、物料、零部件和產品等相關信息服務器，實現全產業鏈信息共享[3-5]。二級節點是工業互聯網標識解析體系的重要建設內容，既要向上對接國家頂級節點，又要向下直接面向行業或區域提供標識編碼注冊和標識解析服務，以及完成相關的標識業務和標識應用對接等。二級節點的發展情況直接決定了標識解析體系的應用價值[6-7]。船舶工業互聯網標識解析體系的總體定位及設計思路如圖1所示。

對船舶行業而言，船舶工業互聯網服務平臺在同一平臺打通設計、生產、運輸、使用、服務等環節，實現工業互聯網終端設備的統一連接和集中管理。建設船舶標識解析二級節點，即船舶標識解析子平臺，是建設船舶工業互聯網服務平臺的重要環節之一。船舶標識解析二級節點將產生注冊信息、解析日志等大量數據，通過數據挖掘將可能衍生出更多新應用、新場景，形成協同產業生態。建設船舶工業互聯網標識解析體系，構建面向船舶智能制造的標識解析二級節點，對于完善船舶工業互聯網數據采集體系，促進船舶行業全要素互聯互通，提升船舶智能制造的應用高度具有重要意義。

1.2 技術實現原理與體系架構

船舶工業互聯網標識解析體系的主要功能包括標識注冊服務、身份認證與權限管理、標識關聯知識服務、標識解析系統、標識信息資源運維等，最終實現圍繞標識信息資源庫全路電子標識的解析與管理，其技術實現原理如圖2所示。

船舶工業互聯網標識解析體系的總體架構如圖3所示，底層包括數據采集中間件和基礎設施層，中層包括標識注冊中間件、標識解析層（標識解析子平臺）和標識解析中間件，上層包括船舶業務應用和產業鏈協同制造，此外還有運維管理體系和安全保障體系。

基礎設施層主要提供船舶標識解析處理中所需要的數據存儲、計算資源和網絡資源，考慮到未來標識解析處理需求會有很大程度的增長，建議采用云端部署方式。

標識解析層即船舶智能制造標識解析二級節點，主要是以標識注冊中間件和標識解析中間件作為開放接口，提供船舶標識解析服務，包括標識注冊/分配、應用映射、標識檢索、信息關聯等，為船舶業務應用和產業鏈協同制造提供支撐。

船舶業務應用主要是基于船舶智能制造標識解析二級節點實現船舶智能制造各個業務的集成創新應用，包括生產線優化、生產組織優化、制造工藝優化、失效分析、故障診斷和模式識別等方面。

產業鏈協同制造主要是打通船舶設計院、鋼材生產商、舾裝件供應商、物流運輸商、船舶總裝廠和維修服務商等上下游企業信息系統的通信鏈路，打破企業信息孤島，提高上下游企業的信息共享水平，提升船舶制造產業鏈的協同效率。

2 船舶工業互聯網標識解析關鍵技術

2.1 標識編碼全局唯一性

實現“一物一碼”，即在標識編碼與資產對象之間建立一一對應關系，是維持標識解析體系穩定的核心。采用多級分層的標識編碼結構設計，維持標識編碼全生命周期長期穩定，才能保證標識編碼在業務領域的全局唯一性[8]。依托船舶標識解析二級節點，制定相應的標準規范編碼分配原則，從而保證船舶標識編碼的全局唯一性。船舶設計院、鋼材生產商、舾裝件供應商、物流運輸商、船舶總裝廠和維修服務商等上下游企業，進一步結合設備物料的標識編碼等實現全局唯一，保證標識編碼的穩定性。

2.2 海量標識高速并行解析

我國是造船大國[9]，隨著我國船舶行業智能制造的快速發展，未來船舶工業互聯網規模將大幅增長，必將產生海量級數據處理需求和網絡流量。因此船舶智能制造標識解析二級節點建議采用云部署的方式部署在云計算中心，從而實現計算、存儲和網絡資源的按需調度。另一方面，標識解析體系建議采用分布式部署架構，實現物名映射信息和資源詳細信息的多級分層存儲，并設置配套的遞歸解析節點作為本地高速緩存，保證對高速并發的標識解析請求實現低時延響應。

2.3 標識編碼與信息安全防護

標識解析系統應支持IPv4、IPv6雙協議棧的標識注冊及解析服務，需要具備權限管理和身份認證的基本功能。建立標識解析過程中，對數據傳輸的完整性和機密性有保護機制，對特定的用戶根據訪問權限動態生成資源描述數據，具備流量重定向等拒絕服務攻擊防護能力。

3 船舶工業互聯網標識解析體系應用

3.1 跨域標識共享與關聯服務

船舶工業互聯網標識解析體系兼容異構標識載體和編碼機制，實現不同行業、不同專業、不同系統的標識共享。工業互聯網數據采集體系的目標是全面感知工業生產設備、物料以及工藝等的屬性、狀態和位置等信息。基于不斷完善的船舶工業互聯網標識解析機制，可以不斷豐富船舶智能制造采集數據的內容和類型，提升船舶智能制造關于技術狀態等的多種信息服務，與船舶行業關聯數據的知識服務水平。

3.2 船舶智能制造流程優化

標識解析應用系統與船舶企業內部的ERP系統、MES制造執行系統、條碼系統、倉儲管理系統、PLM全生命周期系統等通過API接口實現集成協作。在工廠內部通過條碼、電子標簽等對原材料、產品、半成品等進行有效標識和數據采集，通過對部分生產線的智能化改造，打通企業信息系統內部、不同信息系統之間的數據鴻溝，縮短產品研發、設計、制造周期，有效提升效率、質量和良品率，降低生產成本。

3.3 船舶行業供應鏈協同應用

基于工業互聯網服務平臺的微服務框架，船舶工業互聯網標識解析體系可以打通造船供應鏈上下游企業信息系統的通信鏈路，打破上下游企業的信息孤島，最終降低全鏈條企業的信息成本和經營成本，提升造船供應鏈的協同效率。供應鏈各企業間通過標識解析系統實現不同所有權、不同數據結構的數據互通，還能通過改進現有數據集成模型，定義、分析數據集成過程，提出支持產業鏈協同的數據集成規范。

3.4 跨專業多作業面協同聯動

船舶生產制造作業涉及多個專業、多個作業面的協同聯動[10]，通信、供電、倉儲、物流等作業流程和業務邏輯交織在一起，信息系統的水平直接影響智能制造的應用成熟度。標識解析體系支持船舶各單位實現作業人員、固定資產、移動資產、物流環境等業務對象的標準統一管理，兼容不同的電子標識載體及差異化的標識編碼機制，為實現船舶智能制造全要素的互聯互通奠定基礎，也是建立工業互聯網數據采集體系的前提，有利于進一步提升既有信息系統的應用高度。

4 結 語

船舶工業互聯網服務平臺面向船舶智能制造全產業鏈，推進船舶行業標識解析體系應用;依托船舶工業互聯網服務平臺建立面向船舶智能制造的電子標識解析子平臺，實現行業內不同所有權、不同數據結構的數據互通，以及跨系統、跨專業、跨行業甚至跨國的物品標識共享;建設船舶工業互聯網標識解析體系，構建面向船舶智能制造的標識解析二級節點，加速標識解析集成應用。此舉對于促進船舶行業全要素互聯互通，提升船舶智能制造水平，催生新型制造模式具有重要意義。

參考文獻

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