工业互联网标识解析生态与创新支撑技术研究

刘澍　刘东坡　袁雪腾　狄航　刘文军

摘要：当前，工业互联网标识解析体系已经实现质的飞跃，成为支撑产业数字化转型的重要基础设施。该文结合当前工业互联网标识解析应用发展的最新态势，从技术角度自底向上梳理了其产业生态体系，给出了一种融合智能化生产、全生命周期管理和供应链协同等维度的分层创新应用架构，实现工业生产要素的有效融入，并通过产业实践证明其有效性，为工业互联网标识创新应用发展繁荣进行了有益探索。

关键词：工业互联网标识解析;产业生态;创新应用;数字化转型

中图分类号：TP399     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）08-0004-02

1 引言

工业互联网是新一代通信技术与工业经济深度融合的产物，已成为推动传统工业转型升级的重要着力点。工业互联网标识解析体系作为工业互联网的重要基础设施，是我国工业互联网建设的关键任务，也是支撑工业互联网实现身份管理、数据互联互通的枢纽[1-2]。当前，我国工业互联网标识解析体系实现了从0到1的突破，北京、上海、广州、武汉、重庆五大国家顶级节点建设完成并稳定运行，南京、贵阳灾备节点启动建设，156个二级节点完成上线，分布在25个省（区市），覆盖了30个行业，接入企业节点近3万家，标识注册量接近500亿。在智能化生产、供应链协同、全生命周期管理等应用成效显著。

接下来，工业互联网标识解析体系在保障平稳运行基础下，标识应用逐步向规模化发展，标识产业生态不断健全。作为工业互联网标识生态繁荣发展的技术保障和支撑能力研究受到重视。刘阳等提出了一种基于工业互联网标识解析体系的数据共享机制[3]，邹波等研究了基于工业互联网标识体系的协同制造研究[4]，刘文军等人给出了一种工业互联网标识解析公共支撑平台设计与实现[5]。本文结合当前工业互联网发展的最新态势，从技术角度梳理了其产业生态，给出了一种分层的创新应用架构，并通过产业实践证明其有效性，为工业互联网标识创新应用发展进行了有益探索。

2 工业互联网标识解析体系

2.1 标识解析体系

图1给出工业互联网标识解析体系架构图，包括“根节点-顶级节点-二级节点-企业节点”四级架构。首先，国家顶级节点与全球根节点互联，支持跨二级节点标识解析，支持异构标识解析体系互联。二级节点具备标识查询、标识注册等功能，是产业生态中的主要枢纽。企业节点通过二级节点接入工业互联网标识解析体系获取标识注册与解析服务。

2.2 递归解析过程

递归解析服务系统构成工业互联网标识解析的重要中转节点。首先，递归解析服务系统收到客户端发起查询请求后，向國家顶级节点发起标识解析查询，获取标识二级解析服务节点的地址信息。递归解析系统向该地址发起标识查询请求;企业解析系统收到请求后，把企业应用数据返回。最终，递归解析服务系统把获取到的标识企业应用数据返回给解析客户端。

3 生态体系

工业互联网标识解析生态体系如图2所示，按照分层架构的方法，整个体系包括三个层次，自底向上依次为设备设施层、基础能力层和行业应用层。底层为上层提供技术服务支撑，上层为底层提供多样化的应用需求。

3.1 设备设施层

设备设施层是指工业互联网标识解析生态体系中的各种典型载体，该层解决工业互联网中人、机、物、系统的接入和唯一身份认证问题。主要包括主动标识载体、被动标识载体和各类工业软件等。其中主动标识载体包括芯片、模组、UICC以及终端等。被动标识载体则包括条码、二维码、RFID标签以及NFC标签等。工业软件则包括MES、ERP、WMS、PLM为代表的各类工业生产经营专用软件及其互联互通的插件。

3.2 基础能力层

基础能力层是指为各类型标识创新应用提供技术支撑的业务模块及相关中间件，典型的包括标识赋码、标识映射、流程管理、权限管理等。比如标识赋码提供了工业现场对象的赋码问题，可以实现单品赋码、上传关联文件批量赋码等多种方式，降低标识体系的应用门槛。流程管理则针对供应链管理的实际需要，通过拖拽方式快速定义业务流程。权限管理则实现不同用户数据访问的不同权限。所有这些模块构成基础能力服务池，按需调用，为上层应用提供业务支撑能力。

3.3 行业应用层

当前典型的工业互联网标识应用包括智能化生产、供应链协同、质量追溯以及远程运维等类别。如智能化生产包括工业管理、质量管理、工业产品追溯等。该生态体系中的各层能力不断丰富和拓展，标识应用模式也将不断深化，未来必将涌现更多的创新模式。

4 技术架构与实践

4.1 分层技术架构

提出了一种基于ID-Edge、ID-Hub和ID-SDK的标识创新应用分层体系架构，能够简化创新应用模式，如图3所示，主要分为三个层级。

边缘标识网关层（ID-Edge）：该层主要完成对象（人员、设备、工艺、数据、算法等）的接入和标识化、授权和安全认证等工作。向下负责接入各种生产要素和各类终端，向上进行数据汇聚和重定向，并完成本地业务处理。

业务软件集成接入中间件（ID-Hub）：该层主要完成现有或自建业务系统的集成。定义业务系统与平台间的交互接口/规范，通过软件端插件、平台端配置等模式实现，发挥标识体系业务系统中串联的优势，解决供应链协同问题。按需采用企业端或平台端等多种部署方式。

标识解析应用服务封装与发布（ID-API/SDK）：在平台功能层面进行基础功能和应用功能的业务封装，提供功能模块的API/SDK。作用上，企业内实现服务治理，功能复用;行业企业实现功能复用的同时，进行业务协同、生态繁荣。

4.2 实践探索

4.2.1装备制造行业250460BF-818D-4010-ABDD-39EB0C58E054

装备制造行业数字化过程中需要大量采集制造设备的运转信息，通过为制造设备加装通用的支持主动标识功能的数据采集模块，可以快速实现标识应用集成。该主动标识采集模块和云端管控平台进行交互，通过ID-Edge完成设备安全认证等功能，通过ID-Hub实现标识赋码、流程管理等功能，为数字化转型提供支撑能力。如图4给出主动标识管控云平台。图5给出通过移动端扫码查看生产设备的实时信息。

4.2.2 汽车行业

汽车行业为工业互联网标识解析提供了典型应用场景。从原材料采购、汽车零部件生产，到汽车的整装，再到车辆运营及售后服务，标识解析体系打通了智能化生产和供应链协同两个维度。如图6所示，在零部件生产过程中，通过工业软件连接ID-Edge以及ID-Hub提供的码注册和码关联，最终实现了产品质量追溯，通过ID-SDK/API提供给产业链上的行业企业，实现生态的繁荣。图7给出了基于汽车零部件产品码进行产品质量追溯的界面，通过查询标识码可以获取该零部件生产加工过程中的详细信息。

5 结论

当前，工业互联网标识解析体系已经实现從0到1突破，涌现出智能化生产、网络化协同等多种应用模式，成为支撑产业数字化转型的重要基础设施。本文结合当前工业互联网发展的最新态势，从技术角度自底向上梳理了其产业生态体系，并给出了一种基于ID-Edge、ID-Hub和ID-SDK的标识创新应用分层体系架构，实现工业生产要素的便捷接入，并通过产业实践证明其有效性，为工业互联网标识创新应用发展繁荣进行了有益探索。

参考文献：

[1] 工业互联网产业联盟.工业互联网体系架构2.0[Z].2020.

[2] 谢家贵，齐超，朱佳佳.工业互联网标识解析体系架构及部署进展[J].信息通信技术与政策，2020（10）：10-17.

[3] 刘阳，韩天宇，谢滨，等.基于工业互联网标识解析体系的数据共享机制[J].计算机集成制造系统，2019，25（12）：3032-3042.

[4] 邹波，侯小明，黄振林，等.基于工业互联网标识体系的协同制造研究[J].信息通信技术与政策，2021，47（1）：14-19.

[5] 刘文军，陈晨，袁雪腾，等.工业互联网标识解析公共支撑平台设计研究[J].信息通信技术与政策，2021（10）：18-24.

【通联编辑：梁书】250460BF-818D-4010-ABDD-39EB0C58E054