基于标识解析化工新材料行业应用

费海平，汤冰影，杨 敏

（1.上海华峰创享互联网络科技有限公司，上海 200120；2.同济大学，上海 201804；3.上海犀浦智能系统有限公司，上海 201306）

1 研究背景

化工新材料是在各高新技术领域发展时新出现的或正在发展中的具备优异性能和功能的先进材料，它的特点是具有高技术含量、高价值，属于知识密集和技术密集的新型材料[1]。化工新材料产业是我国化学工业体系中发展潜力最大的领域，它不仅是重要的战略性新兴产业，还是其他战略性新兴产业（如新能源）的重要支撑材料，其起到的推动作用意义重大，这也决定了化工新材料行业在战略新兴产业中举足轻重的地位[2]。然而，我国企业与国外先进企业相比基本产品的总体差距在20-25年左右。近年来，随着行业的发展，化工新材料行业占比明显提高，行业发展的质量和效益明显增强，逐步掌握了一批核心技术。这些突破与工业互联网和信息技术的广泛应用密不可分，这为新型化学工业的转型升级提供了新的动力[3]。

工业互联网平台的建设是实现工业数字化，网络化和智能发展的重要基础设施和关键支持，也是我国制造业转型升级的重要平台。在化工新材料行业，已经有一部分行业优秀企业建立了工业互联网平台，提供供应链金融、物流服务、ERP、设备监控、大数据分析等众多功能与服务。但其中仍存在一些问题：一是各企业在做智能系统开发时，大部分是定制开发，根据自身的特点和要求使用了不同的生产服务系统，导致企业间数据无法互通；二是难以进行跨企业、跨行业、跨区域的数据共享，一定程度上阻碍了行业融合发展，拖慢了行业与其相关行业的转型升级[4]。基于工业互联网的标识解析使这成为了可能。同时，标识解析技术是促使工业互联网创新和发展的重要基础设施。我国标识解析体系建设正在不断完善。北京、上海、广州、重庆、武汉五大国家顶级节点已经建成，与Handle国际根节点、OID国际体系等实现了对接。同时标识解析技术实现了平台交易商品全生命周期的生产追溯、物流追溯、质量追溯等功能。综上所述，迫切需要开展基于工业互联网的标识解析在化工新材料行业中的应用研究。本文旨在探索工业互联网标识解析在我国的发展现状以及在化工新材料行业的主要应用，对化工新材料行业及各企业的标识解析应用和工业互联网建设有一定意义。

2 工业互联网标识解析概述

2.1 工业互联网标识解析体系组成要素

标识符可以理解为用于标识物联网的不同实体对象和虚拟对象的名称标签。它可以是由具有特定规则的数字、字母、符号、文本等组成的字符串[5]。目前全球主流的标识解析体系有Handle体系、OID体系、Ecode体系、GS1体系、UID体系等。基于工业互联网的标识解析即赋予每一个产品、零部件、机器设备等对象惟一的标识，以实现资源区分和管理，方便直接查询产品信息和相关服务。

国家顶级节点、二级节点、企业节点和公共递归节点是我国的工业互联网标识解析系统的五大组成要素。第一，国家顶级节点是指一个国家或地区内的顶级标识服务节点，我国的国家顶级节点兼容Handle、OID、Ecode等不同体系，是我国工业互联网标识解析体系的关键，既是对外互联的国际关口，也是对内统筹的核心枢纽；第二，二级节点是一个公共节点，为行业或区域提供前缀注册、企业注册和标识解析服务。企业节点是指企业内部的工业互联网标识服务节点。公共递归节点是国家顶级节点的一个内部模块，负责标识路由的递归解析。

2.2 工业互联网标识解析核心体系

基于工业互联网的标识解析系统使用身份信息，对工业互联网平台及其集成的各种资源进行惟一性的定位和信息查询。在国家工业互联网平台标识解析体系的支撑下，可以进行标识前缀的申请、注册、分配和备案。

Handle标识解析体系作为国际几大主流标识解析体系之一，在兼容性、可扩展性、与国际接轨等方面有较强的优势。通过Handle标识解析体系的标识注册、解析、信息管理等功能，各个行业或企业的数据资源都可按照需求进行管理和共享。中国是拥有自主可控的全球Handle根系统运营管理权的国家，该系统的应用既能够满足工业互联网平台发展的国际接轨要求，又能确保工业互联网平台的自主可控。

Handle技术具有两个明显的特点：其一，Handle在全球范围内建立了完整的根节点，这些根节点可以相互通信以完成数据传输和标识。第二，Handle设置了可进行部分自主定义的编码功能，这一特点使得企业可以按照自身的需求，对Handle技术进行灵活使用[6]。

2.3 工业互联网标识解析现状及发展趋势

该标识主要用于仓储和物流管理，以实现物流自动化，提高物流运营效率，并降低人工成本。随着工业互联网平台的发展，标识不再局限在企业内部管理中，而是成为了跨区域、跨行业、跨企业数据共享的重要途径，为产品追溯、质量控制等提供了保证。基于工业互联网的标识解析具有以下几个特点：

（1）工业互联网标识服务的主体可细分到物品和数据。早期标识解析的任务是将域名标识转换为IP地址，以支持用户互联网访问和其他行为。现在，基于工业互联网的标识解析实际上将标识转换为对象或相关信息服务器的地址，在此基础上，增加了查询项目相关属性的过程，即一种产品追溯的过程。（2）工业互联网标识服务中增加了数据的管理。主机是传统网络的核心，对数据的关注较少，因此标识解析服务旨在实现如何查询主机的地址。而工业互联网的核心是数据，大量高速是工业数据的特点，因此需要针对如何查询和管理数据进行设计。同时，如若企业没有足够的能力管理数据，工业互联网平台还提供了信息托管的服务。（3）工业互联网标识解析更加强调性能的高效和灵活性。我们在传统的上网过程中可以接受解析时的某些延迟和抖动；而工业互联网中往往传输的工业数据，具有数据量大、快速等特点，对网络服务性能要求较高，需要低时延、高可靠的网络服务。（4）识别服务范围需要相互连接和互操作，以实现跨行业的数据共享。工业互联网标识解析是实现跨区域、跨行业、跨企业数据共享下的产物，是基于实际需求下产生的，而不是技术的产物。（5）标识服务保证追求安全性和数据有效性。企业比较在意企业本身数据的保密性，部分数据不愿意公开，同时为了企业对上下游企业数据的了解，如何保证数据的真实有效也是一关键问题[7]。

2.4 化工新材料工业互联网标识解析体系

化工新材料行业工业互联网标识解析二级节点是企业之间数据互通的关键技术，已标识解析应用技术，促进工业APP的创新研发，实现传统制造业的数据形成行业领域数据池，成为实现智能应用开发、产品服务价值提升的模式创新，也是未来工业互联网产业生态的核心和参与全球竞争的制高点。基于化工新材料工业互联网的标识解析技术，催生了新的交易模式、结算模式、金融模式、记账模式，将产业价值延伸到跨行业、跨区域、跨时空的产业生产圈。盘活了企业、金融、银行、政府之间的职能与关系，起到了经济增长的推动力。有利于提升行业健康有序竞争；有利于企业快速增长，促进企业向智能化生产的意愿；有利于金融机构发现新的商业模式，提升金融稳健发展；有利于政府做好服务的角色，促进发展开放创新、产业优能、模式创新、绿色生产和服务质量提升，也是创造新经济增长点提供重要手段。

3 化工新材料行业工业互联网标识解析信息系统架构

以供应链管理标识解析为例，主要包含两个核心系统：工业互联网标识解析国家顶级节点和行业或企业标识管理系统。工业互联网标识解析国家顶级节点，负责管理企业前缀及企业的注册信息。行业或企业标识管理系统负责企业上下游供应链企业的产品及保障设备的标识管理等功能。化工新材料行业二级节点，具备标识注册、标识搜索、标识发现、标识查询、标识解析、标识分配等六大功能模块。）图1具体展现了化工新材料标行业二级节点的功能模块。

图1 化工新材料二级节点功能模块

（1）标识注册系统。主要是通过注册协议，提供企业用户、个人用户基本信息注册功能，提供Handle等标识前缀注册功能。（2）标识分配系统。主要通过用户提交的申请请求，分配前缀，并进行分配案例记录。（3）标识解析系统。主要是通过Handle解析协议，实现标识对应地址与元数据的解析，提供Handle及其他标识对等互通的解析功能。（4）标识查询系统。主要是通过标识语义检索技术，提供基于标识的信息检索和基于关键字的信息检索功能。（5）标识搜索系统。作为与用户交互的前端，为用户提供单一入口的检索与获取，提供单品级别的数据动态发现，对于相关信息的查询解析，会通过下一步的信息查询请求，触发相关标识解析服务器。（6）标识发现系统。在标识解析集成应用系统中，为了实现供应链上下游协同，以及智能分享和处理信息，需要通过标识发现服务系统的发现机制，为用户提供所关心物品的信息服务器地址，进而通过服务器地址获得物品的完整信息。

4 化工新材料行业工业互联网标识解析应用分析

在标识解析系统的建设基础上，化工新材料标识解析的应用十分广泛。企业及上下游企业，可以开展企业间的协同应用如采购优化、产品追溯，在企业生产内容开展质量控制等应用建设。包括终端产品定制平台、产业协同平台、高端材料定制平台、产业金融平台，同时可无缝集成智能制造系统，通过互联网信息技术手段整合上下游企业资源，优化商品销售及采购的供销流程，实现终端产品定制、产业资源协同、智能工厂加工，高端原料定制、产业金融支持，F2C管理穿透，区跨链技术的应用，提高工业互联网交易效率，降低工业互联网交易成本。如图2所示，为化工新材料标识解析的业务架构。

图2 化工新材料标识解析业务架构

4.1 基于标识解析的产品全生命周期应用

从一个的产品需求打样开始，以及小试、中试、直至批量生产都进行标识体现产品的研发过程；从每一批产品从计划到生产、从生产到检验、从检验到入库以及销售出库每一批产品每个环节都进行标识体现其生产过程；从销售出库到运输、从运输到客户接收，每一批产品每个环节都进行标识体现其交接过程；从用户接收到使用，每一批产品每个环节都进行标识体现其耗用过程体现其消耗过程；从批量生产到产品更新换代，每个产品每个环节都进行标识体现其更替过程。其中涉及到的系统有ERP系统、MES制造执行系统、条码系统、仓储管理系统、PLM产品生命周期系统以及工业互联网业务平台。全部系统节点的数据以逻辑方式同步到服务平台和二级节点平台，以实现产品全生命周期。

实现的场景是基于标识解析的应用，从需求、规划、设计、生产、经销、运行、使用的各个环节进行标识，并将其信息存储在标识解析系统中，实现产品全生命周期过程信息查询。通过跟踪人们对产品的需求开始，到产品淘汰报废的全部生命周期，这使得在激烈的市场竞争中，企业不得不考虑如何使用最有效的方法来为企业增加收入和降低成本。

4.2 基于标识解析的产品质量追溯应用

产品质量跟踪是通过对每个加工过程中每个批次产品的生产时间和生产批号进行相关搜索，每个加工过程的在线或离线检验数据记录以及每批次中用于质量检查的辅助材料的质量检验记录分析人员提供手段和方法，以跟踪每批产品在整个生产过程中或整个生产环节中的质量控制状况，再现该批产品的整个生产过程，从中发现问题，并为质量改善提供可能[8]。这些数据信息都通过标识将其记录到标识解析服务平台，再将其入库过程、发运程记录到标识解析服务平台，实现企业内部产品质量追溯。

实现的场景是通过质量管理系统与生产执行系统，结合最新的条码自动识别技术、序列号、条码等信息技术，在生产和物流运作中有效收集管理对象的相关信息和数据，并跟踪管理对象在其生命周期中移动的全过程，从而使企业可以实现对采购，销售和生产的跟踪和监控。具体流程见图3。

图3 标识解析产品质量追溯

4.3 基于标识解析的产业链协同应用

以客户订单为导向，将制造商的销售订单、采购订单、供应商发货单、采购到货单、采购入库单、生产订单、生产入库单、销售发货单、物流单进行标识，再将客户收货单进行标识，将其状态实时更新到标识解析服务平台，实现交易信息的实时共享，提高企业间协同效率，如图4所示。

图4 标识解析产业链协同

实现的场景是对于在企业供应链上的物品，在生产环节、流通环节、销售环节等均由不同的主体对该物品的相关信息进行注册。同一物品的信息来源于多个主体，即来源于多个信息服务器，标识信息呈现出多源性和异构性，通过采用一种基于公共属性库的多源异构协同方案解决数据协同问题，为实现企业供应链的采购协同、物流协同、销售协同等协同应用提供技术手段。

通过标识解析系统将企业间的信息能够及时共享，减少沟通过程，降低沟通成本，提供协同效率。

5 结束语

将标识解析应用于化工新材料行业，制定自身的工业互联网平台，建设连接供应链企业的标识解析集成应用，是提高化工新材料行业整体信息化水平的有效措施。

同时，化工新材料行业标识解析创新性的将标识解析系统融合到企业内部系统。标识解析系统完成了底层工厂数据的采集、存储，为业务系统提供数据支撑。基于业务系统需求，标识解析系统可以与化工材料企业内部的ERP系统、MES制造执行系统、条码系统、仓储管理系统、PLM产品生命周期系统通过有效的数据集成方式实现无缝集成，从而保障采购、生产、销售、供应数据的统一和共享，提升整个化工新材料行业的信息化、协作化水平。最后，化工新材料行业标识解析应用首次提出定义材料行业标识编码规范。它主要规范工业互联网的编码方案，现在工业互联网的标识注册并没有规范化，在以后大量运用时容易产生问题，建立标准化的注册方案也很重要。

本项目受2018年工信部工业互联网创新发展工程超纤新材料行业供应链管理标识解析集成应用项目资助。互联网与工业的融合创新发挥了工业和互联网的各自优势，为我国各高新技术产业的转型提供了方向和保障，并在产业高度融合的现代为企业信息分享提供了便利，未来在国家相关部门的加入下，也能为我国产品质量提供一个监管途径。