电机行业工业互联网标识解析体系研究*

王鸿鹄, 李光耀

(上海电科电机科技有限公司，上海 200063)

0 引 言

工业互联网作为新一代信息通信技术与工业经济深度融合下的关键基础设施、新型应用模式和全新工业生态体系，加速了全球工业供应链、产业链、价值链的重塑再造，日益成为各国抢占新工业革命制高点以及改造提升传统制造业、塑造未来产业竞争力的战略选择。

工业互联网标识解析体系作为工业互联网的重要组成部分，是支撑工业互联网互联互通的基础[1-3]。工信部印发的《工业互联网创新发展行动计划(2021—2023年)》文件中，将标识解析增强行动作为下阶段工业互联网发展的重点任务之一，提出了具体要求：完善标识解析体系建设，建立标识编码分配协调机制，提升国家顶级节点服务能力，引导建设运营标识解析二级节点和递归节点，建设兼容开放、服务全球的标识解析服务系统，推动标识解析与区块链、大数据等技术融合创新，提升数据综合服务能力，增强对域名等网络基础资源的支撑能力[4]。

我国工业互联网标识解析体系由国家顶级节点、二级节点和企业节点构成。我国已在广州、上海、北京、重庆、武汉建立了五个根节点；截至2021年8月，全国已上线二级节点达156个，累计标识注册总量386亿，涵盖40余个行业[5-12]，服务企业超过24 000家。

电机是机电能量转换的核心工业装备。电机及其系统运行工况多样，运行状态涉及的知识领域较多，有电路系统、磁路系统、绝缘系统、机械系统等。同时，数据种类繁杂，如输入输出数据、管网负荷数据、相关工艺数据及产品产量等，数据类型也多为非结构化。因此，本文通过建设电机行业工业互联网标识解析体系对电机产品进行统一编码和管理，以帮助保障电机产品的安全、可靠和高效运行。

1 电机制造行业工业互联网发展现状

目前，我国的电机行业云平台有“电机工业互联网云平台”“中国电机行业云服务平台”“电机预测性维护平台”等。国内外很多电机制造业企业开始研发属于自己的云平台，开发标识追溯系统。但是目前看来，企业自己开发信息系统，存在以下不足。

(1) 电机生产企业自行开发的系统仅适用于企业自身产品，而最终用户往往会同时采用多家企业的电机产品，这样就需要面对多个企业的应用程序，造成学习量大和应用不便的问题，降低了用户的使用意愿。

(2) 目前电机生产企业开发的系统以信息检索功能为主，静态数据难以给企业带来大数据动态采集的功能应用，在当前工业互联网全面应用阶段难以体现系统的优越性。

(3) 没有电机工业互联网二级节点标识系统的行业级标识系统，无法实现数据互联。企业自主研发的编码标识，仅能够在自己企业与用户之间进行沟通操作，不利于整个行业数据的互联互通，造成编码标识的局限性。

目前电机行业没有统一的工业互联网平台，从用户的易用性和整个工业互联网的互联互通角度，建立一个电机行业通用的产品编码和解析平台是必要的，能避免重复投入，也能避免形成互联网信息孤岛。为此，上海电器科学研究所(集团)有限公司牵头建设了电机制造行业标识解析二级节点，可支撑实现全国电机产品的产业链、全领域的广发互联，促进信息资源集成共享。

2 电机制造行业工业互联网标识解析总体设计思路

电机行业标识解析二级节点应用服务平台的总体架构采用现有行业二级节点应用服务平台的通用技术方案，同时结合电机行业自身的特色进行改进和提升，通过将标识解析与工业数据分析、物联网等技术相结合，打造针对行业痛点的标识解析二级节点应用服务平台。电机行业标识解析二级节点应用服务平台采用先进的四层架构，分别为边缘层、IaaS层、平台层(工业PaaS)和应用层(工业SaaS)。第一层为边缘层，实现大范围、深层次的数据采集以及异构数据的协议转换与边缘处理。第二层为IaaS层，是二级节点的基础设施层，主要包括各类服务器、网络、存储等基础设施服务设计，采用云服务搭建IaaS各类基础服务。第三层是平台层(工业PaaS)，包括应用开发、工业微服务组件库和标识解析二级节点基础服务系统，沉淀了工业机理模型，构建可扩展的开发式云平台。在平台层中部署集成标识解析二级节点系统，供SaaS层用户通过REST API和SDK开发基于标识解析的创新应用。顶层为应用层(工业SaaS)，包括大量基于工业互联网标识解析技术的集成创新应用。系统架构如图1所示。

电机行业标识解析体系是工业互联网标识解析的一个组成部分，二级节点主要由管理体系、功能体系和应用体系组成。管理体系主要用于规范二级节点建设行业运营的相关管理要求，包括编码规范、技术标准、管理规范和运营规范等。从功能体系出发，电机行业工业互联网标识解析系统由标识注册、标识解析、业务管理、数据管理和安全保障5部分组成。电机行业工业互联网标识解析作为工业互联网标识解析的一部分，其功能体系与国家顶级节点一脉相承，和其他上下游行业协调一致。在应用体系建设方面，结合电机制造行业的特点，提出了产品追溯、协同设计、供应链管理和远程运维4种应用场景。

图1 电机制造行业标识解析二级节点应用服务平台总体架构

3 电机制造行业工业互联网标识解析建设情况

3.1 产品编码

标识为产品的唯一编码，是产品的“身份证”。针对电机行业已经制订了团体标准《工业互联网标识解析电机标识编码规范》，2021年末报批。标准中对电机产品编码进行了规范，致力于编码的可读性、差异性、科学性和规范性，确保电机行业标识解析系统的正常运行。电机的标识编码结构和示例如图2所示。

图2 编码结构

编码示例：

88.242.10001/0220120211015YE4000000168

其中：“/”为分隔符，左侧为标识前缀，对于企业是固定编码，右侧为标识后缀，为企业内部编码；88为国家编码；242为电机制造行业标识解析二级节点编码；10001为企业编码，不同企业的企业编码各不相同；标识后缀的第1～2位为产品基础分类代码，02代表电动机，各代码含义如表1所示；标识后缀的第3～5位为产品特征分类代码，201代表三相异步电动机，各代码含义如表2所示；标识后缀的第6～13位为日期代码，20211015代表该电机的生产日期是2021年10月15日；标识后缀的第14～25位为企业自定义代码，其中前4位推荐为产品系列名称，YE4代表YE4系列电机产品，后8位为产品编号，168代表当日生产的第168台产品。

表1 基础分类代码

表2 特征分类代码

3.2 节点建设

电机制造行业标识解析二级节点于2021年2月完成部署，2021年4月接入正式环境，目前已有40余家企业完成了企业节点的注册，并配置了相应的企业节点，实现了数据的互联互通。电机产品标识注册量超过500万条，总解析量超过40万次。

3.3 功能建设

基于电机产品的标识开发了专用的应用软件，通过扫描电机表面的二维码，能够直接进入标识解析系统，实现对电机产品的追踪以及供应链、协同设计和远程运维的查询和管理。该应用软件的操作流程如图3所示。

图3 软件工作流程

4 电机制造行业标识解析体系应用

针对标识解析系统中标识的特点，提出了电机行业标识解析体系的应用。

4.1 产品追溯

基于标识解析的关键产品追溯集成创新应用是一种可以对关键产品进行不定项追溯的系统，可应用在关键产品的生产、运输、交易、营销等各个环节。标识解析通过赋予产品、相关原料、设计方案唯一的标识码，将与关键产品相关的各个环节串联起来，为关键产品的追溯奠定技术基础。

4.2 协同设计

基于标识解析的电机协同设计集成创新应用使电机的设计与零部件供应商、远程运维、报废回收等环节融为一体。通过设置不同使用权限，电机生产企业可以通过协同设计创新集成应用，形成从电机设计到生产、销售、运维和报废的闭环，通过各环节的反馈优化电机设计，提升电机质量，从而实现电机的协同设计。例如，通过对三相异步电动机电磁设计数学模型各模块机理模型的研究，产生对应的机理模型，实现电动机的自动选型、自动设计、与行业水平对比优化、自动输出电机设计方案的电磁设计功能。基于标识解析的电机协同设计集成创新应用的技术路线模型如图4所示。

图4 协同设计技术路线模型

基于设计中材料的用量和所用材料种类计算电机的综合成本，再结合电机应用工况模型，可得到电机全生命周期能耗和电机的总能耗。通过与行业水平或标准进行比较，得到电机产品的节能水平和电机的投资回收期。

4.3 供应链管理

在不同的电机生产企业对供应链的评价中，根据本企业产品、工艺和设计等需求，对供应商进行选择，这样就需要对每一个供应商进行评估，如果电机制造企业为N家，零部件供应商为M家，则评估的工作量为N×M。如果运用电机工业互联网二级节点，建立电机行业供应商服务平台，所有供应商的产品链接到二级节点，这样当电机制造企业选择供应商时，仅需要访问二级节点服务平台，即可得到不同零件供应商的零部件产品信息，并通过各个企业对供应商产品的评价来确定自己的供应渠道，将工作量降为N+M。

4.4 远程运维

在电机产品远程运维过程中，通过电机产品编码将电机产品与运维系统相关联，通过运维系统中各类电机测试设备进行各类运行数据采集，测试电机的各种电气参数性能和振动、噪声等。通过数据分析获得设备运行检测数据规律或变化趋势，在电机系统设备真正发生异常之前，及时发现设备的异常状况并将相关的报警推送到二级节点，实现故障预警。故障预警可以在故障发生的早期甚至故障发生前进行设备的及时保养或采取针对性维护策略，消除设备的潜在隐患。

5 结 语

电机行业标识解析二级节点应用服务平台是电机制造行业的专用标识解析平台，是国家工业互联网标识解析体系的组成部分。该平台能够对电机产品进行标识编码，并能够通过标识编码实现电机的产品追溯、协同设计、供应链管理和远程运维的数据沟通和功能应用，促进电机行业产品的数字化转型和智能化升级。