工業互聯網標識解析生態與創新支撐技術研究

劉澍　劉東坡　袁雪騰　狄航　劉文軍

摘要：當前，工業互聯網標識解析體系已經實現質的飛躍，成為支撐產業數字化轉型的重要基礎設施。該文結合當前工業互聯網標識解析應用發展的最新態勢，從技術角度自底向上梳理了其產業生態體系，給出了一種融合智能化生產、全生命周期管理和供應鏈協同等維度的分層創新應用架構，實現工業生產要素的有效融入，并通過產業實踐證明其有效性，為工業互聯網標識創新應用發展繁榮進行了有益探索。

關鍵詞：工業互聯網標識解析;產業生態;創新應用;數字化轉型

中圖分類號：TP399? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）08-0004-02

1 引言

工業互聯網是新一代通信技術與工業經濟深度融合的產物，已成為推動傳統工業轉型升級的重要著力點。工業互聯網標識解析體系作為工業互聯網的重要基礎設施，是我國工業互聯網建設的關鍵任務，也是支撐工業互聯網實現身份管理、數據互聯互通的樞紐[1-2]。當前，我國工業互聯網標識解析體系實現了從0到1的突破，北京、上海、廣州、武漢、重慶五大國家頂級節點建設完成并穩定運行，南京、貴陽災備節點啟動建設，156個二級節點完成上線，分布在25個省（區市），覆蓋了30個行業，接入企業節點近3萬家，標識注冊量接近500億。在智能化生產、供應鏈協同、全生命周期管理等應用成效顯著。

接下來，工業互聯網標識解析體系在保障平穩運行基礎下，標識應用逐步向規模化發展，標識產業生態不斷健全。作為工業互聯網標識生態繁榮發展的技術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互聯網標識解析體系的數據共享機制[3]，鄒波等研究了基于工業互聯網標識體系的協同制造研究[4]，劉文軍等人給出了一種工業互聯網標識解析公共支撐平臺設計與實現[5]。本文結合當前工業互聯網發展的最新態勢，從技術角度梳理了其產業生態，給出了一種分層的創新應用架構，并通過產業實踐證明其有效性，為工業互聯網標識創新應用發展進行了有益探索。

2 工業互聯網標識解析體系

2.1 標識解析體系

圖1給出工業互聯網標識解析體系架構圖，包括“根節點-頂級節點-二級節點-企業節點”四級架構。首先，國家頂級節點與全球根節點互聯，支持跨二級節點標識解析，支持異構標識解析體系互聯。二級節點具備標識查詢、標識注冊等功能，是產業生態中的主要樞紐。企業節點通過二級節點接入工業互聯網標識解析體系獲取標識注冊與解析服務。

2.2 遞歸解析過程

遞歸解析服務系統構成工業互聯網標識解析的重要中轉節點。首先，遞歸解析服務系統收到客戶端發起查詢請求后，向國家頂級節點發起標識解析查詢，獲取標識二級解析服務節點的地址信息。遞歸解析系統向該地址發起標識查詢請求;企業解析系統收到請求后，把企業應用數據返回。最終，遞歸解析服務系統把獲取到的標識企業應用數據返回給解析客戶端。

3 生態體系

工業互聯網標識解析生態體系如圖2所示，按照分層架構的方法，整個體系包括三個層次，自底向上依次為設備設施層、基礎能力層和行業應用層。底層為上層提供技術服務支撐，上層為底層提供多樣化的應用需求。

3.1 設備設施層

設備設施層是指工業互聯網標識解析生態體系中的各種典型載體，該層解決工業互聯網中人、機、物、系統的接入和唯一身份認證問題。主要包括主動標識載體、被動標識載體和各類工業軟件等。其中主動標識載體包括芯片、模組、UICC以及終端等。被動標識載體則包括條碼、二維碼、RFID標簽以及NFC標簽等。工業軟件則包括MES、ERP、WMS、PLM為代表的各類工業生產經營專用軟件及其互聯互通的插件。

3.2 基礎能力層

基礎能力層是指為各類型標識創新應用提供技術支撐的業務模塊及相關中間件，典型的包括標識賦碼、標識映射、流程管理、權限管理等。比如標識賦碼提供了工業現場對象的賦碼問題，可以實現單品賦碼、上傳關聯文件批量賦碼等多種方式，降低標識體系的應用門檻。流程管理則針對供應鏈管理的實際需要，通過拖拽方式快速定義業務流程。權限管理則實現不同用戶數據訪問的不同權限。所有這些模塊構成基礎能力服務池，按需調用，為上層應用提供業務支撐能力。

3.3 行業應用層

當前典型的工業互聯網標識應用包括智能化生產、供應鏈協同、質量追溯以及遠程運維等類別。如智能化生產包括工業管理、質量管理、工業產品追溯等。該生態體系中的各層能力不斷豐富和拓展，標識應用模式也將不斷深化，未來必將涌現更多的創新模式。

4 技術架構與實踐

4.1 分層技術架構

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

邊緣標識網關層（ID-Edge）：該層主要完成對象（人員、設備、工藝、數據、算法等）的接入和標識化、授權和安全認證等工作。向下負責接入各種生產要素和各類終端，向上進行數據匯聚和重定向，并完成本地業務處理。

業務軟件集成接入中間件（ID-Hub）：該層主要完成現有或自建業務系統的集成。定義業務系統與平臺間的交互接口/規范，通過軟件端插件、平臺端配置等模式實現，發揮標識體系業務系統中串聯的優勢，解決供應鏈協同問題。按需采用企業端或平臺端等多種部署方式。

標識解析應用服務封裝與發布（ID-API/SDK）：在平臺功能層面進行基礎功能和應用功能的業務封裝，提供功能模塊的API/SDK。作用上，企業內實現服務治理，功能復用;行業企業實現功能復用的同時，進行業務協同、生態繁榮。

4.2 實踐探索

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

裝備制造行業數字化過程中需要大量采集制造設備的運轉信息，通過為制造設備加裝通用的支持主動標識功能的數據采集模塊，可以快速實現標識應用集成。該主動標識采集模塊和云端管控平臺進行交互，通過ID-Edge完成設備安全認證等功能，通過ID-Hub實現標識賦碼、流程管理等功能，為數字化轉型提供支撐能力。如圖4給出主動標識管控云平臺。圖5給出通過移動端掃碼查看生產設備的實時信息。

4.2.2 汽車行業

汽車行業為工業互聯網標識解析提供了典型應用場景。從原材料采購、汽車零部件生產，到汽車的整裝，再到車輛運營及售后服務，標識解析體系打通了智能化生產和供應鏈協同兩個維度。如圖6所示，在零部件生產過程中，通過工業軟件連接ID-Edge以及ID-Hub提供的碼注冊和碼關聯，最終實現了產品質量追溯，通過ID-SDK/API提供給產業鏈上的行業企業，實現生態的繁榮。圖7給出了基于汽車零部件產品碼進行產品質量追溯的界面，通過查詢標識碼可以獲取該零部件生產加工過程中的詳細信息。

5 結論

當前，工業互聯網標識解析體系已經實現從0到1突破，涌現出智能化生產、網絡化協同等多種應用模式，成為支撐產業數字化轉型的重要基礎設施。本文結合當前工業互聯網發展的最新態勢，從技術角度自底向上梳理了其產業生態體系，并給出了一種基于ID-Edge、ID-Hub和ID-SDK的標識創新應用分層體系架構，實現工業生產要素的便捷接入，并通過產業實踐證明其有效性，為工業互聯網標識創新應用發展繁榮進行了有益探索。

參考文獻：

[1] 工業互聯網產業聯盟.工業互聯網體系架構2.0[Z].2020.

[2] 謝家貴，齊超，朱佳佳.工業互聯網標識解析體系架構及部署進展[J].信息通信技術與政策，2020（10）：10-17.

[3] 劉陽，韓天宇，謝濱，等.基于工業互聯網標識解析體系的數據共享機制[J].計算機集成制造系統，2019，25（12）：3032-3042.

[4] 鄒波，侯小明，黃振林，等.基于工業互聯網標識體系的協同制造研究[J].信息通信技術與政策，2021，47（1）：14-19.

[5] 劉文軍，陳晨，袁雪騰，等.工業互聯網標識解析公共支撐平臺設計研究[J].信息通信技術與政策，2021（10）：18-24.

【通聯編輯：梁書】250460BF-818D-4010-ABDD-39EB0C58E054