工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析應(yīng)用研究

畢可駿

摘要：從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0發(fā)展過程中，生產(chǎn)制造管理從紙質(zhì)標(biāo)簽逐步過渡到數(shù)字標(biāo)簽管理。因標(biāo)簽管理多樣化、標(biāo)簽規(guī)范不統(tǒng)一，導(dǎo)致工業(yè)協(xié)同生產(chǎn)過程效率低、時延長、成本高、難度大、易出錯等特征。本文首先討論了現(xiàn)有工業(yè)領(lǐng)域標(biāo)識管理及協(xié)同生產(chǎn)現(xiàn)狀，其次對現(xiàn)有標(biāo)識解析技術(shù)及標(biāo)識模型進行了概述和分析，再次闡述了基于工業(yè)協(xié)同化需求條件下工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析與標(biāo)識模型在工業(yè)協(xié)同領(lǐng)域的應(yīng)用研究，最后對未來發(fā)展趨勢進行了展望。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng);標(biāo)識解析;工業(yè)生產(chǎn);制造協(xié)同;標(biāo)識應(yīng)用

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0072-03

0 引言

隨著2020年新冠疫情突然來襲，對全球經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生了重大沖擊和影響。作為生產(chǎn)制造業(yè)主力軍的制造型企業(yè)在此次疫情中面臨著嚴(yán)峻考驗，高效的生產(chǎn)、品質(zhì)管控、快速協(xié)同、精細化管理、供應(yīng)鏈全鏈路標(biāo)識統(tǒng)一等成為制約制造企業(yè)快速響應(yīng)市場需求、生產(chǎn)協(xié)同無縫對接、企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的決定因素。

隨著近年來物聯(lián)網(wǎng)、云計算、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、5G等新興技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為IT（Information Technology）與OT（Operational Technology）深度融合的產(chǎn)物應(yīng)運而生。在工業(yè)制造過程中，覆蓋工廠OT網(wǎng)絡(luò)的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)等與IT網(wǎng)絡(luò)中的管理數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、工藝設(shè)計數(shù)據(jù)等異類系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)互通互用需求日益增加。標(biāo)識解析作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重要組成之一，針對工業(yè)協(xié)同領(lǐng)域業(yè)務(wù)需求，利用標(biāo)識載體的主動標(biāo)識載體、通信模組、MCU等、被動標(biāo)識載體、NFC、一維條形碼、二維碼等作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的主要來源，覆蓋生產(chǎn)協(xié)同制造過程的采購、物料、生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程、品質(zhì)檢驗、零部件、產(chǎn)品信息等海量要素數(shù)據(jù)、異構(gòu)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一規(guī)范標(biāo)識、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析與工業(yè)制造過程深度融合，形成標(biāo)識信息可識別、可互聯(lián)、可理解、可協(xié)同、可互用、可共享，實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨領(lǐng)域、跨企業(yè)的標(biāo)識數(shù)據(jù)管理新模式、應(yīng)用新方向。

1 工業(yè)領(lǐng)域協(xié)同生產(chǎn)現(xiàn)狀分析

生產(chǎn)制造過程是工業(yè)企業(yè)重點關(guān)注環(huán)節(jié)之一，也是供應(yīng)鏈全鏈路不可或缺的重要部分。從蒸汽時代到智能化生產(chǎn)，從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0，工業(yè)制造企業(yè)不斷在發(fā)展中積累經(jīng)驗，不斷從市場變化中探索新模式。

為了便于企業(yè)自身信息管理，不同企業(yè)、不同行業(yè)會根據(jù)企業(yè)自身管理模式及經(jīng)驗制定相應(yīng)的標(biāo)識體系或選用成熟的標(biāo)識體系（如Handle、Ecode等）對生產(chǎn)制造、供應(yīng)鏈協(xié)同進行規(guī)范化管理。

現(xiàn)階段，國內(nèi)企業(yè)信息化水平不一，部分中小企業(yè)信息化程度較弱，且因為信息化建設(shè)需事先投入大量成本，導(dǎo)致許多企業(yè)信息化進程緩慢。在市場需求日益嚴(yán)苛的條件下，許多企業(yè)為了適應(yīng)不同客戶的需求，不得不在制造過程中引入客戶的產(chǎn)品標(biāo)識體系以滿足客戶信息化管理需求，同時，仍有部分企業(yè)使用物理標(biāo)簽來管理標(biāo)識對象信息。因此，導(dǎo)致在現(xiàn)有生產(chǎn)制造體系中，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、企業(yè)與企業(yè)之間、行業(yè)與行業(yè)之間的標(biāo)識管理體系各異。在工業(yè)協(xié)同過程中，需要投入更多的精力和人力去處理因數(shù)據(jù)不規(guī)范產(chǎn)生的問題。

2 標(biāo)識解析技術(shù)

從工業(yè)1.0到工業(yè)4.0發(fā)展過程中，生產(chǎn)制造管理從紙質(zhì)標(biāo)簽逐步過渡到數(shù)字標(biāo)簽管理。數(shù)字標(biāo)簽以其管理便捷、形式多樣、可拓展、可疊加等技術(shù)特征，逐漸成為現(xiàn)在工業(yè)管理數(shù)字化、信息化、智能化的管理基礎(chǔ)。數(shù)字標(biāo)簽技術(shù)的崛起，讓數(shù)字標(biāo)簽技術(shù)相對應(yīng)的標(biāo)簽編碼規(guī)則、標(biāo)識載體、標(biāo)識管理、數(shù)據(jù)互操作等成為技術(shù)側(cè)、應(yīng)用側(cè)競相開展的研究課題。

隨著對數(shù)字標(biāo)識技術(shù)的探索和研究，越來越多的標(biāo)識技術(shù)應(yīng)運而生。目前，全球范圍內(nèi)存在多種標(biāo)識解析體系，而這些體系因解決方案不同分為基于DNS進行擴展的改良方案與可脫離DNS獨立運行的革新方案兩大類別。其中，改良方案通過對現(xiàn)有DNS架構(gòu)進行技術(shù)擴展，面向工業(yè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供標(biāo)識解析服務(wù)，如Ecode、OID、EPCglobal體系等;而革新方案提出的是一種脫離了DNS架構(gòu)的全新標(biāo)識解析架構(gòu)，同時面向工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域提供服務(wù)，如Handle、UID等[1]。

目前，在工業(yè)領(lǐng)域常用的標(biāo)識解析體系為Handle和Ecode。

2.1 Handle

Handle是由互聯(lián)網(wǎng)之父Robert Kahn在1944年提出的全球分布式通用標(biāo)識服務(wù)系統(tǒng)。Handle體系主要為用戶提供高效、可擴展且安全的全局性質(zhì)的標(biāo)識解析服務(wù)。Handle體系主要包括一組開放協(xié)議、命名空間和協(xié)議的參考實現(xiàn)。Handle對編碼規(guī)則、后臺解析系統(tǒng)，以及全球分布式管理架構(gòu)等進行了定義。

目前，Handle體系是出現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣泛的一物一碼數(shù)字對象標(biāo)識體系，可實現(xiàn)數(shù)字對象標(biāo)識、服務(wù)和其他網(wǎng)絡(luò)資源的標(biāo)識。Handle體系可容納大量實體，且允許通過公共網(wǎng)絡(luò)進行分布式數(shù)據(jù)管理。同時，Handle體系的頂層節(jié)點是平臺互通的，支持用戶自定義編碼。

Handle標(biāo)識解析體系因其具備永久性、唯一性、可擴展、可兼容等特性。被廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域，目前，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識建設(shè)過程中也被廣泛使用[2]。

2.2 Ecode

Ecode編碼體系由中國物品編碼中心在2011年提出，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，且擁有一套完整的編碼方案和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可適用于物聯(lián)網(wǎng)對象的標(biāo)識管理。在Ecode編碼體系中，采用一物一碼機制，通過中間件實現(xiàn)在感知層對二維碼、條形碼等異構(gòu)數(shù)據(jù)的兼容接入;在應(yīng)用層中，Ecode編碼還可兼容國際通用的Handle、OID等體系。

目前，Ecode編碼體系已廣泛的應(yīng)用于我國工業(yè)制造生產(chǎn)的不同領(lǐng)域、不同應(yīng)用場景。在產(chǎn)品溯源、防偽驗證、營銷售后管理等方面提供了重要支撐。

在2015年，中國物品編碼中心已發(fā)布我國首個物聯(lián)網(wǎng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 31866，而此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)對象的統(tǒng)一編碼規(guī)則內(nèi)容，目前此標(biāo)準(zhǔn)已在中國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛使用[3]。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析在工業(yè)協(xié)同中的應(yīng)用

目前，標(biāo)識解析體系已在供應(yīng)鏈信息溯源、銷售防偽防篡改、質(zhì)量認(rèn)證、物流運輸?shù)裙I(yè)應(yīng)用場景中使用。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系建設(shè)中，標(biāo)識編碼技術(shù)、解析技術(shù)、數(shù)據(jù)共享技術(shù)、標(biāo)識載體技術(shù)等都是標(biāo)識解析建設(shè)的重要部分。

在工業(yè)生產(chǎn)協(xié)同過程中，生產(chǎn)制造從采購原材料入庫，線上生產(chǎn)，包裝入庫、到物流出庫。除了生產(chǎn)過程不同環(huán)節(jié)、流程、工藝之間的人員協(xié)同、辦公協(xié)同，還需要IT&OT系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)和信息協(xié)同。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析在工業(yè)協(xié)同中的應(yīng)用，通過利用標(biāo)識解析體系的統(tǒng)一標(biāo)識，將生產(chǎn)制造過程中的物料編碼、工藝編碼、設(shè)備編碼、人員編碼、零部件編碼、產(chǎn)品編碼、包裝編碼、工序編碼等進行標(biāo)識，首先實現(xiàn)“一物一碼”管理，將物理實體與虛擬數(shù)據(jù)綁定。同時，將完善的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系引入生產(chǎn)過程需要使用的應(yīng)用系統(tǒng)中，通過標(biāo)識解析技術(shù)，將所有標(biāo)識及其所包含的標(biāo)識信息在IT&OT系統(tǒng)中與相關(guān)數(shù)據(jù)進行標(biāo)識綁定和數(shù)據(jù)采集。

在產(chǎn)品協(xié)同化生產(chǎn)過程中，當(dāng)某個環(huán)節(jié)需要使用到不同系統(tǒng)中包含該產(chǎn)品/零部件/物料/工藝等信息時，可以從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析系統(tǒng)獲取到該產(chǎn)品相關(guān)的協(xié)同數(shù)據(jù)。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析引入工業(yè)協(xié)同生產(chǎn)過程中，技術(shù)上會涉及到數(shù)據(jù)的信息映射、標(biāo)識語義分析、標(biāo)識模型構(gòu)建、區(qū)塊鏈智能合約、區(qū)塊鏈跨鏈協(xié)議等。在業(yè)務(wù)范圍方面，需要對不同行業(yè)、不同領(lǐng)域、不同標(biāo)識對象的編碼規(guī)范進行整合，同時，需要對標(biāo)識顆粒度進行定義和分析。在該過程中，需要對主動標(biāo)識對象及被動標(biāo)識對象進行調(diào)整和分類，需要將標(biāo)識采集設(shè)備與標(biāo)識對象與對應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用進行關(guān)聯(lián)，以便更好實施標(biāo)識解析與應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)同。

為更好地利用標(biāo)識解析共性實現(xiàn)工業(yè)協(xié)同化應(yīng)用，除了對上述技術(shù)、業(yè)務(wù)等方面進行調(diào)研、梳理和研究。還需要構(gòu)建完整的標(biāo)識解析體系，擴大標(biāo)識解析體系覆蓋范圍。體系的要義猶如典籍律法，只有滿足標(biāo)識語義統(tǒng)一，才能更好推動工業(yè)制造過程協(xié)同與數(shù)據(jù)的高效利用。

4 遠景展望

近年來，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受到政府、企業(yè)、聯(lián)盟等廣泛關(guān)注，在政、產(chǎn)、學(xué)、研、用相結(jié)合建設(shè)模式推動下，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)呈現(xiàn)出良好發(fā)展態(tài)勢。

隨著業(yè)務(wù)需求不斷增加，企業(yè)為了完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。在不同工業(yè)場景下的標(biāo)識應(yīng)用要求越來越嚴(yán)苛。同時，基于企業(yè)已有信息化建設(shè)現(xiàn)狀，標(biāo)識解析體系與工業(yè)協(xié)同制造融合，需要借助更好、更優(yōu)的數(shù)據(jù)管理方案與信息技術(shù)。

目前，國內(nèi)的標(biāo)識解析技術(shù)應(yīng)用研究任重道遠，在政策引領(lǐng)、技術(shù)支撐、業(yè)務(wù)推動下，更好地促使工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系建設(shè)與發(fā)展?？v向上，通過平臺賦能，帶動區(qū)域企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，借助標(biāo)識體系搭建數(shù)據(jù)橋梁;橫向上，統(tǒng)一行業(yè)規(guī)范、推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)，實現(xiàn)資源共享，數(shù)據(jù)互用[4]。

5 結(jié)語

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)納入國家新基建戰(zhàn)略范疇，作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)之一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系建設(shè)任重道遠。在新一代信息技術(shù)與工業(yè)制造發(fā)展的碰撞、融合中，業(yè)務(wù)驅(qū)動技術(shù)、技術(shù)帶動產(chǎn)業(yè)、效應(yīng)提升品質(zhì)、品質(zhì)升華價值的工業(yè)新業(yè)態(tài)、新模式必將引領(lǐng)新的變革。時代在發(fā)展，技術(shù)在創(chuàng)新。在工業(yè)互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通的時代，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系建設(shè)，作為實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨企業(yè)、跨領(lǐng)域的橋梁，打破了異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘。為生產(chǎn)數(shù)據(jù)鏈條的全流程、全鏈路信息獲取提供支撐。通過在工業(yè)應(yīng)用中引入標(biāo)識解析體系及相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)信息的精細化管控，實現(xiàn)工業(yè)關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)共享，一定程度上實現(xiàn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完整性。

參考文獻

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[2] 曾鵬，劉陽.工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析技術(shù)應(yīng)用研究[J].自動化博覽，2019（11）：46-48.

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