軌道交通行業(yè)基于Handle體系的標(biāo)識解析應(yīng)用研究

吳志強 李國慶 張玉魯 牛才華

（北京國信會視科技有限公司 北京市 100102）

1 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)APP 技術(shù)的發(fā)展，“中國制造2025”戰(zhàn)略的推進(jìn)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為支撐制造強國戰(zhàn)略的重要載體，國內(nèi)已有數(shù)百家龍頭企業(yè)開展了平臺建設(shè)。

標(biāo)識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的神經(jīng)樞紐[1]。為繼續(xù)推進(jìn)標(biāo)識解析體系建設(shè)，工業(yè)和信息化部于2021年1月印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，引導(dǎo)企業(yè)建設(shè)二級節(jié)點[2]。據(jù)信通院數(shù)據(jù)顯示，我國已上線標(biāo)識解析二級節(jié)點134 個，覆蓋23 個省區(qū)市28 個行業(yè)，接入企業(yè)超過15000 家，標(biāo)識注冊量突破200 億，日均解析量達(dá)到1200 萬次。不到半年時間超額完成到2023年標(biāo)識注冊量超過150 億的目標(biāo)，發(fā)展趨勢迅猛[3]。

國外存在多種標(biāo)識解析技術(shù)，包括標(biāo)識碼（Handle）、對象標(biāo)識符（OID）、國際物品編碼（GS1）、泛在編碼（Ucode）、產(chǎn)品電子代碼（EPC）等技術(shù)[4]。我國自主研發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一標(biāo)識（Ecode）技術(shù)，適用于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)任意對象的編碼解決方案，它突破了各系統(tǒng)間的信息壁壘，滿足跨平臺、跨行業(yè)多類型應(yīng)用需求。Handle 系統(tǒng)是全球范圍的分布式系統(tǒng)，具有唯一性、兼容性、可擴展性、無長度限制的特點。基于國際地位、我國有根節(jié)點、政府推薦等原因，國內(nèi)主要應(yīng)用Handle 標(biāo)準(zhǔn)體系。

2 研究內(nèi)容

軌道交通行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長，供應(yīng)商多，流水線作業(yè)對生產(chǎn)排程、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同提出了更高的要求。信息化建設(shè)初期，因缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，編碼體系尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致系統(tǒng)異構(gòu)、數(shù)據(jù)多源、一物多碼、數(shù)據(jù)重復(fù)采集、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)不暢、信息不完整等問題，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)溯源。此外，產(chǎn)品零件眾多（百萬級），編碼不統(tǒng)一，嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)鏈工作協(xié)同效率。

本文通過研究標(biāo)識解析體系突破跨系統(tǒng)、跨企業(yè)、跨行業(yè)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能力搭建軌道交通行業(yè)二級標(biāo)識節(jié)點，實現(xiàn)行業(yè)生態(tài)相關(guān)主體元素的標(biāo)識統(tǒng)一管理。同時，基于行業(yè)應(yīng)用場景創(chuàng)新業(yè)務(wù)發(fā)展能力，實現(xiàn)行業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新。

3 架構(gòu)設(shè)計

3.1 定標(biāo)準(zhǔn)、建體系

針對軌道交通行業(yè)標(biāo)識解析體系的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，充分研究標(biāo)識規(guī)則與解析規(guī)則，按照“定標(biāo)準(zhǔn)、建平臺、享成果”的指導(dǎo)思想開展建設(shè)。

標(biāo)識編碼應(yīng)用Handle 技術(shù)，由全球統(tǒng)一管理的Handle 前綴（企業(yè)唯一編碼）和企業(yè)自定義編碼兩部分組成，通過“/”分開，格式如圖1所示。

圖1：標(biāo)識碼格式

標(biāo)識對象分為實物標(biāo)識（Ph）和虛擬標(biāo)識（Tw）兩類，實物標(biāo)識包括列車（Tr）、物料（M）、設(shè)備（E）、廠房（P）等，虛擬標(biāo)識包括信息系統(tǒng)（Is）、仿真模型（Sm）、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（Bd）、任務(wù)名稱（Tn）、電子文檔（Ed）等。

統(tǒng)一編碼標(biāo)準(zhǔn)，并讓標(biāo)識碼具有良好辨識度。例如，列車車型+列號方式，可通過標(biāo)識碼辨識車型及列號。標(biāo)識碼格式如表1所示。

表1：編碼格式

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

標(biāo)識解析平臺包括制造商注冊、標(biāo)識注冊、標(biāo)識管理、標(biāo)識解析、統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)監(jiān)測等功能，向上與國家頂級節(jié)點連接，向下連接企業(yè)信息系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2：系統(tǒng)架構(gòu)圖

以標(biāo)識碼為載體，依托標(biāo)識解析平臺系統(tǒng)建設(shè)，貫通研發(fā)設(shè)計鏈、營銷鏈、供應(yīng)鏈、智造鏈、資源財務(wù)鏈、運維服務(wù)鏈，實現(xiàn)全壽命周期全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)追溯。

標(biāo)準(zhǔn)化注冊制造商用戶注冊、物料編碼注冊（一個物料編碼對應(yīng)一類物料，可能有多家制造商供應(yīng)）、物料編碼對照（物料編碼與制造商關(guān)聯(lián)）、制造商產(chǎn)品標(biāo)識注冊（生成制造商自有標(biāo)識碼）等流程。例如，編碼“36036010008” 是“差壓閥（DP5 型）”，由供應(yīng)鏈牽頭單位填寫物料分類、材質(zhì)、規(guī)格型號等屬性，并完成物料編碼注冊。企業(yè)代碼為“10”和“11”的企業(yè)分別通過物料編碼對照功能關(guān)聯(lián)企業(yè)標(biāo)識。企業(yè)代碼為“10”的企業(yè)通注冊標(biāo)識碼86.109.10/36036010008.序列號/批次號。若企業(yè)代碼為“11”的企業(yè)也供應(yīng)該物料，則注冊標(biāo)識碼86.109.11/36036010008.序列號/批次號。

標(biāo)識解析系統(tǒng)支持按標(biāo)識碼、物料編碼/序列號等屬性組合高級搜索，可根據(jù)錄入信息動態(tài)模糊匹配，準(zhǔn)確定位目標(biāo)物料標(biāo)識碼，實現(xiàn)快速搜索，解析物料基本信息、物流信息、采購訂單等業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)物料數(shù)據(jù)追溯。

標(biāo)識解析系統(tǒng)支持按列號、車型、配屬局或車輛標(biāo)識碼等信息模糊搜索，解析列車相關(guān)信息，實現(xiàn)列車全壽命周期、全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)追溯，如圖3所示。

圖3：列車數(shù)據(jù)追溯界面

3.3 數(shù)據(jù)架構(gòu)

因標(biāo)識解析平臺的建設(shè)晚于既有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，在不同的信息系統(tǒng)中已經(jīng)存在了列車、物料、設(shè)備等信息，且各系統(tǒng)中已有自己的編碼。系統(tǒng)間存在同一實物編碼不一致情況，無法實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)查詢。為解決老數(shù)據(jù)與新標(biāo)識碼數(shù)據(jù)對標(biāo)問題，需建立企業(yè)級大數(shù)據(jù)平臺，集成各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)識碼與各系統(tǒng)既有編碼轉(zhuǎn)換，為產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)追溯奠定基礎(chǔ)。

通過既有系統(tǒng)改造，打通數(shù)據(jù)路由，實現(xiàn)數(shù)據(jù)定位、數(shù)據(jù)追溯等。各既有系統(tǒng)數(shù)據(jù)與標(biāo)識平臺標(biāo)識碼對標(biāo)，建立既有系統(tǒng)編碼與標(biāo)識碼的映射關(guān)系。各既有系統(tǒng)與標(biāo)識碼相關(guān)數(shù)據(jù)索引存入大數(shù)據(jù)平臺。

產(chǎn)品在不同階段，不同系統(tǒng)分別存儲不同的信息，例如設(shè)計信息在PDM 系統(tǒng)，采購信息在ERP 系統(tǒng)，物流信息在WMS 中，檢修信息在MRO 系統(tǒng)。所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)平臺中間表建立與標(biāo)識碼之間的對應(yīng)關(guān)系，含信息系統(tǒng)、模塊名稱、數(shù)據(jù)存儲位置等，如表3所示。

表3：標(biāo)識碼對照關(guān)系表

當(dāng)用戶檢索某一標(biāo)識碼，則通過大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)索引檢索該標(biāo)識碼對應(yīng)的系統(tǒng)及數(shù)據(jù)存儲位置，并以統(tǒng)一界面形式展示查詢結(jié)果。

4 創(chuàng)新應(yīng)用效果

4.1 貫徹標(biāo)準(zhǔn)

（1）研究制定軌道交通行業(yè)標(biāo)識規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，編制了標(biāo)識解析產(chǎn)品標(biāo)識編碼規(guī)范、制造商編碼規(guī)范、基礎(chǔ)物料分類規(guī)范等，建立標(biāo)識解析體系，統(tǒng)一行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，從數(shù)據(jù)源頭上實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化[5]。

（2）基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開展標(biāo)識解析二級節(jié)點的建設(shè)，通過貫標(biāo)實現(xiàn)軌道交通全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

（3）通過打造集成創(chuàng)新應(yīng)用新模式示范，實現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同應(yīng)用集成，有力帶動了其他場景應(yīng)用創(chuàng)新。

4.2 應(yīng)用場景

在標(biāo)識碼注冊前，通過送貨單物料信息關(guān)聯(lián)供貨計劃、采購訂單等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；注冊標(biāo)識碼后，通過標(biāo)識碼串聯(lián)送貨、收貨息、入庫、物流、裝配及檢修等信息。供應(yīng)商按照物料編碼標(biāo)準(zhǔn)補充“供貨計劃”中的序列號/批次號，注冊生成物料標(biāo)識碼，打印并張貼在物料包裝箱上，實現(xiàn)實物標(biāo)識。通過掃碼標(biāo)識碼，實現(xiàn)掃碼卸車、掃碼收貨、掃碼入庫、掃碼上架和掃碼檢修等業(yè)務(wù)。通過標(biāo)識碼打通設(shè)計鏈、供應(yīng)鏈、制造鏈和服務(wù)鏈，實現(xiàn)了端到端運輸配送全過程監(jiān)控、產(chǎn)供銷協(xié)同、精益配送，有效降低倉儲物流管理成本，流程如圖4所示。

圖4：供應(yīng)鏈協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)用場景

通過基于標(biāo)識解析的供應(yīng)鏈協(xié)同創(chuàng)新應(yīng)用，向上與研發(fā)、設(shè)計鏈關(guān)聯(lián)，向下與制造、服務(wù)鏈關(guān)聯(lián)，從數(shù)據(jù)源頭實現(xiàn)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，提高了產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同和物流溯源等能力[6]。為延伸標(biāo)識碼使用場景，標(biāo)識解析APP 增加了物料信息追溯、設(shè)備信息查詢、物料質(zhì)量檢驗等功能。

5 實踐經(jīng)驗總結(jié)

表2：數(shù)據(jù)索引結(jié)構(gòu)

標(biāo)識解析技術(shù)是解決“信息孤島”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚的有效手段。標(biāo)識解析體系通過標(biāo)識碼（條形碼、二維碼、RFID 等）為實物和虛擬對象賦予唯一標(biāo)識，突破信息壁壘，實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨企業(yè)、跨行業(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)溯源、數(shù)據(jù)挖掘分析，為提高產(chǎn)業(yè)鏈工作協(xié)同能力及賦能企業(yè)轉(zhuǎn)型奠定基礎(chǔ)。標(biāo)識解析是一個新興的概念，尚處于摸石頭過河階段。現(xiàn)將實踐經(jīng)驗及問題總結(jié)如下。

5.1 經(jīng)驗總結(jié)

標(biāo)識解析體系建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，需要多個部門配合，一把手親自掛帥，能夠更有力的推進(jìn)建設(shè)進(jìn)度。

主數(shù)據(jù)是標(biāo)識解析的核心，首先要重視主數(shù)據(jù)的分類和梳理。按照“標(biāo)準(zhǔn)先行”的指導(dǎo)思想，先研究制定規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，再逐步實施標(biāo)識解析系統(tǒng)建設(shè)。

為提高標(biāo)識解析系統(tǒng)建設(shè)成功率，采用試點先行，逐步推廣的策略。選擇合適的應(yīng)用場景，先行示范，引導(dǎo)帶動其他應(yīng)用場景的推廣[7]。

5.2 存在問題及對策

標(biāo)識解析系統(tǒng)應(yīng)用前部分物料、設(shè)備已張貼了條碼或二維碼。兼容老碼是一個必須解決的問題。按照不同標(biāo)識對象分類設(shè)計不同的解析規(guī)則，實現(xiàn)原碼與標(biāo)識碼轉(zhuǎn)換。

部分企業(yè)對數(shù)據(jù)安全問題存在顧慮，不希望將數(shù)據(jù)放在互聯(lián)網(wǎng)。通過權(quán)限控制和加密技術(shù)實現(xiàn)不同類型用戶顯示不同的結(jié)果，可以在一定程度上緩解數(shù)據(jù)安全問題。

因企業(yè)信息化水平不同，標(biāo)識數(shù)據(jù)未延伸至整個產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品數(shù)據(jù)存在斷點。標(biāo)識解析體系的建立，僅靠一個組織是不夠的，需要全行業(yè)共同努力，促進(jìn)標(biāo)識體系建設(shè)和發(fā)展[8]。

零散部件難以張貼標(biāo)識碼，小部件（10mm 以下）。從管理上通過材料帕累托分析法重點管理資金占比較大的物料，從技術(shù)上尋求新突破。

6 未來展望

源頭注冊，一碼到底，多維應(yīng)用。標(biāo)識信息共同維護(hù)，共享數(shù)字紅利。標(biāo)識解析應(yīng)用逐步向社會服務(wù)延伸。乘客可掃碼訂外賣、訂票、查到站情況，業(yè)主可掃描獲取技術(shù)支持，配件采購等服務(wù)。

通過產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)積累，基于知識圖譜技術(shù)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量追溯功能，為分析產(chǎn)品問題原因，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供可靠分析數(shù)據(jù)[9]。

對零散部件、小微部件存在標(biāo)識碼張貼困難等問題，期望從技術(shù)方面突破微碼技術(shù)、水印技術(shù)，替代實物標(biāo)簽，應(yīng)用智能識別算法，無需另行打印張貼條碼或二維碼，實現(xiàn)通過APP 掃描識物解析。

7 結(jié)束語

標(biāo)識萬物，萬物溯源，服務(wù)產(chǎn)業(yè)互聯(lián)是標(biāo)識解析體系建設(shè)的目標(biāo)。標(biāo)識解析體系目前尚處于起步階段，還需要政府、協(xié)會、企業(yè)共同發(fā)力，形成合力，共同推動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)保駕護(hù)航，助力中國工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型。