摘要：标識解析技術在重要産品追溯及物流領域已經取得了成功，但是在工業互聯網中的生産制造環節應用仍有一定局限性。通過對工業生産全過程标識技術應用現狀的分析，基于語義化技術提出了适用于工業生産的标識解析應用系統，以支撐跨企業、跨行業以及跨區域的工業互聯網綜合應用。

關鍵詞：标識解析；工業互聯網；工業生産；語義

Abstract: Identification and resolution technology has been successfully applied in important products trace and logistics field. Therefore, there are still some limitations in the application of product manufacturing process in industrial Internet. Through the analysis of the present situation of identification and resolution technology in the whole process of industrial production, an identification and resolution application system based on the semantic analysis technology which is suitable for industrial production is proposed to support the comprehensive application of industrial Internet across enterprises, industries and regions.

Key words: Identification; Industrial internet; Industrial production; Semantic

1引言

工業互聯網集成了物聯網、移動寬帶、雲計算、大數據等新一代信息技術成果，并與制造業深度融合，形成新的業态和應用模式，是互聯網從消費領域向生産領域、從虛拟經濟向實體經濟拓展的核心載體，是工業智能化發展的關鍵。标識解析是工業互聯網的重要基礎設施，不同于傳統互聯網标識解析體系，工業互聯網标識體系将更加針對工業生産及應用特點。工業互聯網标識解析是實現貫穿工業生産全生命周期，包括制造實體、過程、産品等相關數據信息互通的關鍵技術。随着我國工業企業生産制造過程數字化、網絡化水平的不斷提升，覆蓋工廠生産過程的大量生産/運行數據、控制數據與管理網絡中的管理數據、設計/工藝數據交互需求 日益增加，數據内容擴展到包含産品、人員、在制品、物料、設備工裝、工具模具、文檔、物流單元、位置、單位、部門和供應商等在内的制造全流程全要素數據。因此為實現跨地區、跨行業、跨企業間的工業互聯網數據共享與流動，引入工業互聯網标識解析技術，将這些海量、異構的數據信息進行統一标識與解析，實現海量異構工業互聯網數據信息的可互聯、可理解與可共享，将有效指導工業企業生産高效運行。因此，工業互聯網标識解析體系在生産制造過程中的應用将成為具有代表性的一類标識解析應用模式。

同時工業互聯網标識解析體系發展受到了國務院、工信部等政府部門的高度重視。2017年11月，國務院《關于深化“互聯網 先進制造業”發展工業互聯網的指導意見》指出，“構建标識解析服務體系，支持各級标識解析節點和遞歸節點建設，利用标識實現全球供應鍊系統和企業生産系統間精準對接，以及跨企業、跨地區、跨行業的産品全生命周期管理，促進信息資源集成共享”；2018年11月，工信部部長苗圩在工業互聯網戰略咨詢專家委員會第一次會議中強調，要“加快工業互聯網标識解析體系建設，推進國家頂級節點、二級節點建設，提高标識解析供給能力，加大探索标識解析集成應用”。

2國内外發展現狀分析

不同于傳統互聯網應用體系圍繞IT側來進行，工業互聯網是覆蓋IT側與OT側網絡與應用的基礎設施。在标識解析方面，由于傳統IT系統和OT系統的應用服務起源不同，使得IT側和OT側标識解析技術發展方向與使用模式也不盡相同。國際上IT側标識解析主流技術主要包括MAC與IP地址、IP地址與域名、URN（handle）、Web Service、SWE，以及物聯網體系标識解析體系如EPC編碼、uCode編碼、RFID标準體系、OID、re：ClaimID、IoT@Work等。在我國，IT側标識解析體系以Ecode編碼和CPC編碼為代表。

國際上OT側标識編碼側重于細分領域數據字典的制定，對于實現細節在标準層面一般不做更多規定，工業領域的标識體系構建主要是從工業生産面臨的具體問題出發，具有分層、異構、碎片化特征。工業領域标識重在進行信息的無異議交互，以IEC、ISO、IEEE為主導進行的數據标識體系構建，例如IEC 61360、IEC61987、ecl@ss等。國内OT側标識解析主要有工業物聯網儀表身份标識協議，該标準旨在制定工業物聯網中儀器儀表的身份标識，通過制定統一格式的編碼來實現儀器儀表的唯一身份标識，用于工業儀器儀表之間的身份發布，是儀器儀表間互聯互通的重要基礎。

當前IT側标識解析技術體系與OT側标識解析技術體系均有一定局限性。IT側标識解析技術目前從标識對象、标識載體到應用模式側重于對實體的元數據進行接口級别的标識；OT側标識解析技術以領域數據字典形式為主，緻力于實現對工業産品、裝備的元數據标準化定義，但是數據字典應用形式單一，無法支持工業生産過程的動态數據關聯以及跨環節綜合應用。

因此，工業互聯網标識解析體系在工業生産過程中的深度應用，需要充分考慮IT側與OT側标識解析體系的現狀及應用優勢點，充分發揮二者長處，實現無縫融合，助力工業互聯網全環節信息交互共享。

3标識解析在生産過程各個環節中應用現狀分析

目前，标識解析體系已經在供應鍊中物品自動化跟蹤和追溯成熟應用，在物流供應鍊中對物品進行跟蹤和追溯對于實現高效的物流管理和商業運作具有重要意義。但是生産制造過程的數據共享仍然停留在點對點、一對一的系統集成階段，缺乏基礎設施級支持。如圖1所示，工業企業生産制造全過程貫穿生産訂單、設計、工藝、計劃、倉儲采購、物流、生産、裝配、質量以及售後服務各環節。按照IEC對數據兼容性分級的劃分，從低到高可以分為可共存、可互聯、可協同和可互操作；從标識技術的成熟度發展角度區分，可以分為标識化水平、标準化水平以及應用水平，其中标識化水平指該環節中産品、設備以及相關因素數據的标識編碼進展，标準化水平指該環節中對其涵蓋的産品、生産全要素的标準覆蓋範圍，應用水平指該環節中應用系統能夠提供的服務能力和環節覆蓋能力，從這兩個角度出發，可以細粒度的對生産制造全流程标識能力進行分析。

圖1 工業企業生産制造全過程

（1）生産訂單環節

生産訂單環節的标識化水平以及标準化水平是比較高的，原因在于生産訂單過程主要發生在IT側，具有可複制性及通用性，當前的工業互聯網标識解析模型可以覆蓋到生産訂單中的各類數據信息，并且能夠将數據進行統一的分類與映射，生成具有一定标準化水平的生産訂單。

（2）設計、工藝、計劃環節與倉儲、采購物流環節

設計、工藝、計劃環節與倉儲、采購物流環節的标識化水平與标準化水平相似，兩個環節中标識化水平處在可互聯級别，标準化水平以及應用水平處在可協同級别。每個工業生産企業具有一套完善的設計加工計劃以及物料從采購到倉儲、運輸的完整的供應系統，因此在兩個環節中标識化處在中等水平。

（3）生産裝配環節

生産裝配環節的标識技術應用水平在數據可兼容性以及覆蓋範圍、标準化水平綜合是比較低的，原因在于生産裝配過程不具有通用特性且其細分環節相互耦合嚴重，當前标識解析的應用模式難以直接複制到生産制造環節中去，導緻在整個工業産品全生命周期中的數據分析至關重要，但是卻尚無基礎設施級别的工業互聯網支持實現全流程數據共享與綜合應用。

（4）質量服務環節

質量服務環節的标識技術應用水平在數據可兼容性以及覆蓋範圍、标準化水平處于中等，處于可協同級别，原因在于産品加工完成後難以獲取其設計、加工以及生産裝配過程中的詳細數據信息，無法進行質量信息源頭數據的有針對性分析，其質量信息以及服務信息停留在各自的系統中，可以用于指導其他生産環節，但是無法達到互操作級别。

綜上，工業企業在生産制造全過程中雖然部分階段環境應用了标識技術，但是從全局角度來看，仍然停留在各個系統之間隻能相互協同工作，數據共享也隻是在點對點的系統集成階段，無法進行工業生産全流程的互操作。由于企業生産過程中各環節數據可互操作水平低，例如細粒度成本核算、生産過程全流程數據可追溯以及質量問題的細粒度分析等場景需求難以滿足，因此考慮引入語義技術來打破各個生産環節的數據标識應用壁壘，将各個環節的數據信息通過語義數據标識建立關聯關系，以支撐全局數據标識互聯互通互操作需求。

4語義技術在工業互聯網标識解析中應用

語義分析技術适用于解決工業生産關鍵過程所面臨的異構元數據/設計數據/生産運行數據/管理數據的統一語義标識映射、跨系統數據無歧義解析、面向業務關聯的标識解析等問題，能夠将異構的數據信息進行統一的标識并且解析，而且将各類标識解析通過語義分析技術建立關聯關系，結合企業的自身數據信息将這些關聯關系實例化，用于信息檢索，能夠兼容市場中主流的分類标識編碼并且進行解析，同時能夠與工業互聯網标識解析國家節點進行數據對接與同步。其參考應用流程如圖2所示。

圖2 基于語義的工業互聯網标識解析應用參考流程

（1）生産現場将各類數據，包括設計數據、生産運行數據等通過标識注冊、标識解析以及語義分析及模糊匹配存儲到實例級标識數據本體庫中，實例級語義标識本體庫是對企業的所有數據信息的實例化存儲，企業的數據來源主要包括了各類數據庫以及電子文檔等。

（2）概念級語義标識基準庫主要存儲工業互聯網中通用的概念級語義數據信息，具體的數據集為當前相關國際國家标準，各類數據集通過數據轉換工具實現對概念級通用标識基準庫的數據對接；行業概念級标識數據語義基準庫的構建流程與概念級語義标識基準庫的構建路程相似，具體的數據集來源為各個行業的數據字典定義以及行業标準内容；結合概念級語義标識基準庫的數據信息來構建出行業概念級标識數據語義基準庫；概念級标識數據語義基準庫可以與行業概念級标識數據語義基準庫進行拆分聚合，并且進行數據同步，三個數據基準庫通過倒排索引、實體類聚索引、路徑索引、時空關聯索引以及三元組索引等方式建立綜合檢索系統，供終端用戶進行檢索。

（3）終端用戶通過語義檢索以及關聯查詢對概念庫及實例庫進行數據檢索，後将檢索結果按需返回給用戶。

5結論

工業互聯網标識是實現全球供應鍊系統和企業生産系統間精準對接、以及跨企業、跨地區、跨行業的産品全生命周期管理的重要技術支撐。但是企業生産過程中的各類數據标識化、标準化以及應用模式仍然停留在實體信息獲取的淺應用層面，标識解析體系在生産過程數據共享應用中所應發揮的作用尚未充分體現出來。通過對當前工業生産應用中标識解析的應用水平、标準化水平進行深入細粒度分析，引入語義技術實現具有跨行業、跨地區、跨企業的綜合标識解析數據互通互操作應用系統，将為标識解析體系在工業生産過程中的深入應用提供支持。

★本文受“智能制造綜合标準化與新模式應用項目工業互聯網應用協議及數據互認标準研究與試驗驗證”項目資助。

作者簡介：

曾鵬，中國自動化學會邊緣計算專業委員會主任，中國科學院沈陽自動化研究所所長助理，研究員，博士生導師，中國科學院網絡化控制系統重點實驗室主任，入選國家“萬人計劃”創新領軍人才。研究領域包括工業網絡、工業信息處理、工業互聯網、邊緣計算等。

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