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摘要：標識解析技術在重要產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產制造環節應用仍有一定局限性。通過對工業生產全過程標識技術應用現狀的分析，基于語義化技術提出了適用于工業生產的標識解析應用系統，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：標識解析；工業互聯網；工業生產；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、云計算、大數據等新一代信息技術成果，并與制造業深度融合，形成新的業態和應用模式，是互聯網從消費領域向生產領域、從虛擬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。標識解析是工業互聯網的重要基礎設施，不同于傳統互聯網標識解析體系，工業互聯網標識體系將更加針對工業生產及應用特點。工業互聯網標識解析是實現貫穿工業生產全生命周期，包括制造實體、過程、產品等相關數據信息互通的關鍵技術。隨著我國工業企業生產制造過程數字化、網絡化水平的不斷提升，覆蓋工廠生產過程的大量生產/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，數據內容擴展到包含產品、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、部門和供應商等在內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，引入工業互聯網標識解析技術，將這些海量、異構的數據信息進行統一標識與解析，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，將有效指導工業企業生產高效運行。因此，工業互聯網標識解析體系在生產制造過程中的應用將成為具有代表性的一類標識解析應用模式。

同時工業互聯網標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，“構建標識解析服務體系，支持各級標識解析節點和遞歸節點建設，利用標識實現全球供應鏈系統和企業生產系統間精準對接，以及跨企業、跨地區、跨行業的產品全生命周期管理，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“加快工業互聯網標識解析體系建設，推進國家頂級節點、二級節點建設，提高標識解析供給能力，加大探索標識解析集成應用”。

2　國內外發展現狀分析

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。在標識解析方面，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側標識解析技術發展方向與使用模式也不盡相同。國際上IT側標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，以及物聯網體系標識解析體系如EPC編碼、uCode編碼、RFID標準體系、OID、re：ClaimID、IoT@Work等。在我國，IT側標識解析體系以Ecode編碼和CPC編碼為代表。

國際上OT側標識編碼側重于細分領域數據字典的制定，對于實現細節在標準層面一般不做更多規定，工業領域的標識體系構建主要是從工業生產面臨的具體問題出發，具有分層、異構、碎片化特征。工業領域標識重在進行信息的無異議交互，以IEC、ISO、IEEE為主導進行的數據標識體系構建，例如IEC 61360、IEC61987、ecl@ss等。國內OT側標識解析主要有工業物聯網儀表身份標識協議，該標準旨在制定工業物聯網中儀器儀表的身份標識，通過制定統一格式的編碼來實現儀器儀表的唯一身份標識，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側標識解析技術體系與OT側標識解析技術體系均有一定局限性。IT側標識解析技術目前從標識對象、標識載體到應用模式側重于對實體的元數據進行接口級別的標識；OT側標識解析技術以領域數據字典形式為主，致力于實現對工業產品、裝備的元數據標準化定義，但是數據字典應用形式單一，無法支持工業生產過程的動態數據關聯以及跨環節綜合應用。

因此，工業互聯網標識解析體系在工業生產過程中的深度應用，需要充分考慮IT側與OT側標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　標識解析在生產過程各個環節中應用現狀分析

目前，標識解析體系已經在供應鏈中物品自動化跟蹤和追溯成熟應用，在物流供應鏈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。但是生產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，工業企業生產制造全過程貫穿生產訂單、設計、工藝、計劃、倉儲采購、物流、生產、裝配、質量以及售后服務各環節。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；從標識技術的成熟度發展角度區分，可以分為標識化水平、標準化水平以及應用水平，其中標識化水平指該環節中產品、設備以及相關因素數據的標識編碼進展，標準化水平指該環節中對其涵蓋的產品、生產全要素的標準覆蓋范圍，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，可以細粒度的對生產制造全流程標識能力進行分析。

圖1 工業企業生產制造全過程

（1）生產訂單環節

生產訂單環節的標識化水平以及標準化水平是比較高的，原因在于生產訂單過程主要發生在IT側，具有可復制性及通用性，當前的工業互聯網標識解析模型可以覆蓋到生產訂單中的各類數據信息，并且能夠將數據進行統一的分類與映射，生成具有一定標準化水平的生產訂單。

（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、采購物流環節的標識化水平與標準化水平相似，兩個環節中標識化水平處在可互聯級別，標準化水平以及應用水平處在可協同級別。每個工業生產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，因此在兩個環節中標識化處在中等水平。

（3）生產裝配環節

生產裝配環節的標識技術應用水平在數據可兼容性以及覆蓋范圍、標準化水平綜合是比較低的，原因在于生產裝配過程不具有通用特性且其細分環節相互耦合嚴重，當前標識解析的應用模式難以直接復制到生產制造環節中去，導致在整個工業產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別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

質量服務環節的標識技術應用水平在數據可兼容性以及覆蓋范圍、標準化水平處于中等，處于可協同級別，原因在于產品加工完成后難以獲取其設計、加工以及生產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產環節，但是無法達到互操作級別。

綜上，工業企業在生產制造全過程中雖然部分階段環境應用了標識技術，但是從全局角度來看，仍然停留在各個系統之間只能相互協同工作，數據共享也只是在點對點的系統集成階段，無法進行工業生產全流程的互操作。由于企業生產過程中各環節數據可互操作水平低，例如細粒度成本核算、生產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產環節的數據標識應用壁壘，將各個環節的數據信息通過語義數據標識建立關聯關系，以支撐全局數據標識互聯互通互操作需求。

4　語義技術在工業互聯網標識解析中應用

語義分析技術適用于解決工業生產關鍵過程所面臨的異構元數據/設計數據/生產運行數據/管理數據的統一語義標識映射、跨系統數據無歧義解析、面向業務關聯的標識解析等問題，能夠將異構的數據信息進行統一的標識并且解析，而且將各類標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將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標識編碼并且進行解析，同時能夠與工業互聯網標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標識解析應用參考流程

（1）生產現場將各類數據，包括設計數據、生產運行數據等通過標識注冊、標識解析以及語義分析及模糊匹配存儲到實例級標識數據本體庫中，實例級語義標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）概念級語義標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標準，各類數據集通過數據轉換工具實現對概念級通用標識基準庫的數據對接；行業概念級標識數據語義基準庫的構建流程與概念級語義標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標準內容；結合概念級語義標識基準庫的數據信息來構建出行業概念級標識數據語義基準庫；概念級標識數據語義基準庫可以與行業概念級標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，后將檢索結果按需返回給用戶。

5　結論

工業互聯網標識是實現全球供應鏈系統和企業生產系統間精準對接、以及跨企業、跨地區、跨行業的產品全生命周期管理的重要技術支撐。但是企業生產過程中的各類數據標識化、標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，標識解析體系在生產過程數據共享應用中所應發揮的作用尚未充分體現出來。通過對當前工業生產應用中標識解析的應用水平、標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、跨企業的綜合標識解析數據互通互操作應用系統，將為標識解析體系在工業生產過程中的深入應用提供支持。

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

摘自《自動化博覽》2019年11月刊