工业互联网标识解析应用研究

工业互联网标识解析应用研究

作者：毕可骏

来源：《数字技术与应用》2020年第09期

摘要：从工业1.0到工业4.0发展过程中，生产制造管理从纸质标签逐步过渡到数字标签管理。因标签管理多样化、标签规范不统一，导致工业协同生产过程效率低、时延长、成本高、难度大、易出错等特征。本文首先讨论了现有工业领域标识管理及协同生产现状，其次对现有标识解析技术及标识模型进行了概述和分析，再次阐述了基于工业协同化需求条件下工业互联网标识解析与标识模型在工业协同领域的应用研究，最后对未来发展趋势进行了展望。

关键词：工业互联网;标识解析;工业生产;制造协同;标识应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）09-0072-03

0 引言

随着2020年新冠疫情突然来袭，对全球经济社会发展产生了重大冲击和影响。作为生产制造业主力军的制造型企业在此次疫情中面临着严峻考验，高效的生产、品质管控、快速协同、精细化管理、供应链全链路标识统一等成为制约制造企业快速响应市场需求、生产协同无缝对接、企业高质量发展的决定因素。

随着近年来物联网、云计算、区块链、大数据、5G等新兴技术不断发展，工业互联网作为IT（Information Technology）与OT（Operational Technology）深度融合的产物应运而生。在工业制造过程中，覆盖工厂OT网络的大量生产数据、分析数据、运营数据等与IT网络中的管理数据、研发数据、工艺设计数据等异类系统间的数据互通互用需求日益增加。标识解析作为工业互联网网络建设重要组成之一，针对工业协同领域业务需求，利用标识载体的主动标识载体、通信模组、MCU等、被动标识载体、NFC、一维条形码、二维码等作为系统数据采集的主要来源，覆盖生产协同制造过程的采购、物料、生产设备、工艺流程、品质检验、零部件、产品信息等海量要素数据、异构数据，通过统一规范标识、数据分类、数据管理、数据共享，将工业互联网标识解析与工业制造过程深度融合，形成标识信息可识别、可互联、可理解、可协同、可互用、可共享，实现跨系统、跨领域、跨企业的标识数据管理新模式、应用新方向。

1 工业领域协同生产现状分析

生产制造过程是工业企业重点关注环节之一，也是供应链全链路不可或缺的重要部分。从蒸汽时代到智能化生产，从工业1.0到工业4.0，工业制造企业不断在发展中积累经验，不断从市场变化中探索新模式。

为了便于企业自身信息管理，不同企业、不同行业会根据企业自身管理模式及经验制定相应的标识体系或选用成熟的标识体系（如Handle、Ecode等）对生产制造、供应链协同进行规范化管理。

现阶段，国内企业信息化水平不一，部分中小企业信息化程度较弱，且因为信息化建设需事先投入大量成本，导致许多企业信息化进程缓慢。在市场需求日益严苛的条件下，许多企业为了适应不同客户的需求，不得不在制造过程中引入客户的产品标识体系以满足客户信息化管理需求，同时，仍有部分企业使用物理标签来管理标识对象信息。因此，导致在现有生产制造体系中，系统与系统之间、企业与企业之间、行业与行业之间的标识管理体系各异。在工業协同过程中，需要投入更多的精力和人力去处理因数据不规范产生的问题。

2 标识解析技术

从工业1.0到工业4.0发展过程中，生产制造管理从纸质标签逐步过渡到数字标签管理。数字标签以其管理便捷、形式多样、可拓展、可叠加等技术特征，逐渐成为现在工业管理数字化、信息化、智能化的管理基础。数字标签技术的崛起，让数字标签技术相对应的标签编码规则、标识载体、标识管理、数据互操作等成为技术侧、应用侧竞相开展的研究课题。

随着对数字标识技术的探索和研究，越来越多的标识技术应运而生。目前，全球范围内存在多种标识解析体系，而这些体系因解决方案不同分为基于DNS进行扩展的改良方案与可脱离DNS独立运行的革新方案两大类别。其中，改良方案通过对现有DNS架构进行技术扩展，面向工业网络建设提供标识解析服务，如Ecode、OID、EPCglobal体系等;而革新方案提出的是一种脱离了DNS架构的全新标识解析架构，同时面向工业应用领域提供服务，如Handle、UID等[1]。

目前，在工业领域常用的标识解析体系为Handle和Ecode。

2.1 Handle

Handle是由互联网之父Robert Kahn在1944年提出的全球分布式通用标识服务系统。Handle体系主要为用户提供高效、可扩展且安全的全局性质的标识解析服务。Handle体系主要包括一组开放协议、命名空间和协议的参考实现。Handle对编码规则、后台解析系统，以及全球分布式管理架构等进行了定义。

目前，Handle体系是出现最早、应用最广泛的一物一码数字对象标识体系，可实现数字对象标识、服务和其他网络资源的标识。Handle体系可容纳大量实体，且允许通过公共网络进行分布式数据管理。同时，Handle体系的顶层节点是平台互通的，支持用户自定义编码。

Handle标识解析体系因其具备永久性、唯一性、可扩展、可兼容等特性。被广泛应用于多领域，目前，在工业互联网标识建设过程中也被广泛使用[2]。

2.2 Ecode

Ecode编码体系由中国物品编码中心在2011年提出，具有自主知识产权，且拥有一套完整的编码方案和统一的数据结构，可适用于物联网对象的标识管理。在Ecode编码体系中，采用一物一码机制，通过中间件实现在感知层对二维码、条形码等异构数据的兼容接入;在应用层中，Ecode编码还可兼容国际通用的Handle、OID等体系。

目前，Ecode编码体系已广泛的应用于我国工业制造生产的不同领域、不同应用场景。在产品溯源、防伪验证、营销售后管理等方面提供了重要支撑。

在2015年，中国物品编码中心已发布我国首个物联网国家标准GB/T 31866，而此标准中规定了物联网对象的统一编码规则内容，目前此标准已在中国物联网领域内被广泛使用[3]。

3 工业互联网标识解析在工业协同中的应用

目前，标识解析体系已在供应链信息溯源、销售防伪防篡改、质量认证、物流运输等工业应用场景中使用。在工业互联网标识解析体系建设中，标识编码技术、解析技术、数据共享技术、标识载体技术等都是标识解析建设的重要部分。

在工业生产协同过程中，生产制造从采购原材料入库，线上生产，包装入库、到物流出库。除了生产过程不同环节、流程、工艺之间的人员协同、办公协同，还需要IT&OT系统之间的数据和信息协同。

工业互联网标识解析在工业协同中的应用，通过利用标识解析体系的统一标识，将生产制造过程中的物料编码、工艺编码、设备编码、人员编码、零部件编码、产品编码、包装编码、工序编码等进行标识，首先实现“一物一码”管理，将物理实体与虚拟数据绑定。同时，将完善的工业互联网标识解析体系引入生产过程需要使用的应用系统中，通过标识解析技术，将所有标识及其所包含的标识信息在IT&OT系统中与相关数据进行标识绑定和数据采集。

在产品协同化生产过程中，当某个环节需要使用到不同系统中包含该产品/零部件/物料/工艺等信息时，可以从工业互联网标识解析系统获取到该产品相关的协同数据。

在工业互联网标识解析引入工业协同生产过程中，技术上会涉及到数据的信息映射、标识语义分析、标识模型构建、区块链智能合约、区块链跨链协议等。在业务范围方面，需要对不同行业、不同领域、不同标识对象的编码规范进行整合，同时，需要对标识颗粒度进行定义和分析。在该过程中，需要对主动标识对象及被动标识对象进行调整和分类，需要将标识采集设备与标识对象与对应系统应用进行关联，以便更好实施标识解析与应用系统协同。