首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工业综合论文 > 有机化工论文 > 化纤行业工业互联网标识解析体系应用发展研究

化纤行业工业互联网标识解析体系应用发展研究

2024-08-16 43 上传者：管理员

摘要：随着化纤行业制造技术和新一代信息技术的飞速发展，工业互联网标识解析体系的建设恰逢其时。以新凤鸣集团工业互联网标识解析体系二级节点为例，基于Handle体系，结合化纤制造业特征，制定编码规范，研究二级节点平台建设思路，并对平台建设中围绕标识解析有关的核心问题展开分析。

关键词：
Handle体系
工业互联网
新一代信息技术
新工业革命
标识解析
加入收藏

伴随着以5G网络、大数据、人工智能等新一代信息技术的飞速发展和新工业革命的历史机遇，工业互联网应运而生。

纺织产业是我国国民经济的支柱产业，而化学纤维(化纤)作为纺织产业的重要的基础原料，占纺织品原料的70%以上。依据化纤生产的特征，需要对产品进行统一编码。但由于不同企业在产品生产管理模式、信息化建设、标准化工作基础、信息化实施程度等诸多方面存在差异性，统一编码工作缺乏行业标准，造成行业内各企业编码标识呈现多样性与不完整性。企业之间经常出现“一物多码”[1]现象，对化纤行业的供应链管理、产品追溯带来了巨大困难。针对化纤产品不同型号间重复编码、编码标识不兼容、上下游企业间的编码标识矛盾等问题，工业互联网标识解析体系[2]通过标识唯一识别机器、产品等物理资源和算法、工序等虚拟资源的身份，建立解析系统来根据标识编码查询目标对象网络位置或者相关信息的系统装置，从而对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询，这是支撑企业之间互联、互通的神经枢纽，是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品全生命周期管理和智能化服务的前提和基础。

本文以新凤鸣集团工业互联网标识解析体系二级节点为例，基于Handle体系，结合化纤行业特征，对编码规范、二级节点平台建设、核心技术问题展开研究，以期解决上述化纤产品不同型号间重复编码、上下游企业间的编码标识矛盾等问题。

1、化纤行业工业互联网标识解析体系

目前在行业中主要有四种标准的标识解析体系：基于GS1的标识体系[3]、基于Handle的标识体系[4-6]、基于OID的标识体系[7]和基于Ecode的标识体系[8]。针对目前化纤的企业现状与需求，采用Handle体系进行标准构建。Handle系统是一个全球范围的基于Internet的分布式数字对象命名与标识系统，用于对Handle技术标识的数字对象进行识别、解读、定位、追踪和规模化应用。

Handle体系具体编码规则[9]为：Handle码=Handle前缀/Handle后缀，前缀后缀以分割号“/”作为区分。以88.1009.2000/0001.1234567为例，88.1009.2000为前缀，0001.1234567为用户自定义后缀。其中，Handle前缀=数字串0，数字串1，数字串2，……数字串n，每个等级前缀以分隔符“.”作区分。前缀又可以分为顶级前缀、一级前缀、二级前缀和三级前缀，其中中国顶级前缀是经过DONA授权，由MPA中国联合体全权分配和管理“86.”。具体前缀分类说明如表1所示。

表1 前缀分类说明

表2 后缀示例

根据化纤企业的实际业务需求，需要对物料基本属性和相关业务属性进行统一编码。在化纤产品制造的全生命周期中，申请部门确定物料的基本属性及所属类别，获得该物料的唯一编码，此后的采购流程、检验试验流程、入库领料流程均采用该编码唯一确定该物料。其中需编码的物料主数据主要包括丝饼出入库数据、织造坯布数据、染色作业数据、工序流程数据、面料数据以及成衣数据等。物料主数据基础编码代表物料编码，根据物料主数据的组织结构其定义原则如下：

(1)丝饼出入库数据基础编码为6位丝饼品种+5位数量信息+3位扩展预留信息，用于丝饼入库、出库扫描和确认出入库数量。

(2)织造坯布数据基础编码为10位流水号，用于织造上机，落机确认，织造称重确认，坯布仓出入库确认。

(3)染色作业数据基础编码为2位年份+1位月份+5位流水号，用于染色生产任务进度采集，配方信息传输中控系统。

(4)工序流程数据基础编码为2位年份+6位流水号，用于后整理工序进度采集。

(5)成衣数据基础编码为2位年份+1位月份+5位流水号，用于检品中心流转用，确认检品数量、包装数量、检针数量以及成衣质量登记。

(6)各类物料的基本数据属性字段定义如表3所示。

(7)结构件主数据是按照件号、版次作为区分物料的主要属性，成品件以零件号作为区分物料的主要属性，以工程文件为输入，可以保证数据的延续性和唯一性。

表3 各物料基本属性字段表

2、化纤行业工业互联网标识解析二级节点平台建设思路

新凤鸣工业互联网标识解析二级节点直接向Handle根节点申请注册前缀标识，建设二级标识解析节点，成为化纤行业标识解析公共服务节点。本节点面向化纤行业提供标识编码注册和标识解析服务，以及完成相关的标识业务管理、标识应用对接等；是安全、稳定、高效、可靠的国家级网络基础设施，实现异构标识体系的互联互通，支撑化纤工业互联网平台开展资源定位和信息共享，具备备案、监测、认证等保障能力；能够通过条码、电子标签等载体采集数据，并将标识与信息、地址关联，贯通数据链条；并通过有效的权限管理，实现化纤工业大数据的按需共享，支持数据合理流转，激发数据应用。工业互联网Handle标识解析体系架构如图1所示。

图1 新凤鸣工业互联网二级节点框架图

该二级节点部署在浙江省嘉兴市，接入上海国家顶级节点，如图1所示，整个标识解析体系分国际根节点、国家顶级节点、行业应用二级节点、企业及其他服务的子节点，共分为四级。

节点平台部署于互联网数据中心(IDC机房)，保障物理环境安全。网络设备采用双核心路由器、双核心交换机、双负载均衡、双VPN设备、双防火墙来保障标识解析节点的高可用。具体实现包括：利用堆叠技术将双核心交换机整合，实现冗余和负载均衡；采用双交换机、双防火墙对标识解析服务系统、标识应用系统进行隔离；采用VPN设备在公用网络对解析节点内部进行远程访问的方式进行连接，增强系统安全性。具体二级节点网络架构如图2所示。

图2 二级节点网络架构

二级节点平台对接子企业、PTA化工企业、备件供应商、物流服务公司等化纤产业链上下游企业节点。外部企业节点间独立运营，通过中间件集成到基础设施层，与内部企业节点共享基础层的计算、数据、网络、存储、通信资源和云基础服务。外部企业节点可根据自身情况，有选择性地上传和共享数据。在新凤鸣内部，上传和共享的数据包括备品备件、辅料、半成品、成品物料数据基础编码，生产运营层面的实时数据等，以及在经营管理层面产生的经营管理数据，通过这三个层面数据的上传，记录了从PTA到纺织的产品生命周期全过程。

无论是外部企业节点还是内部企业节点，都要向Handle标识解析系统发起注册前缀的请求，Handle提供格式规范的唯一前缀，而后缀编码严格按照定制的化纤行业标识解析体系编码规范，确保注册后的工业标识全球唯一，根治“一物多码”乱象。

此外，已搭建完成的标识解析管理服务平台，提供产品设计、供应链管理、智能仓储物流等十五个应用。完整的化纤行业标识解析二级节点平台架构如图3所示。

图3 化纤行业标识解析二级节点平台架

3、关键问题研究

基于Handle体系的化纤行业工业互联网标识解析二级节点建设需要解决包括标识载体、标识注册解析、安全防护在内的若干关键问题。下面就标识载体、标识注册解析两方面的关键问题进行研究。

3.1 标识载体

标识载体是指承载标识编码资源的标签，一般是附着在工业设备或者产品的表面以方便读卡器读取。标识载体读写设备用于读写标识载体承载的标识标签，并向标识解析服务器发起标识解析请求。

标识载体可以分为被动和主动两类。一般常见被动标识载体有一维条形码、二维条形码、RFID和NFC等。主动标识载体一般是指可以嵌入在工业设备的内部，承载工业互联网标识编码及其必要的安全证书、算法和密钥，具备联网通信功能，能够主动向标识解析服务节点或标识数据应用平台等发起连接，而无需借助标识读写设备来触发。UICC、通信模组、MCU等都是主动标识载体。

通过利用主动标识载体，建立物联设备与标识解析系统的连接接口，经过数据处理与分析，最终使本支撑平台具备主动标识服务能力。

3.2 标识注册解析

二级节点平台建设必定要攻克标识注册解析的问题，具体而言又可以分为标识注册、标识解析两个问题。从图4可知：生产企业需要进行标识注册，形成编码标识；标识解析客户端可以通过扫描，获得标识输入；客户端向二级节点发送标识解析请求，二级节点返回标识关联对象地址；客户端向数据服务器寻址标识关联地址，数据服务器发送给客户端标识关联信息。

图4 标识注册解析基本流程

因此，流程中第1步标识注册，需要建立对象标识和其对应信息地址间的映射关系。标识分配至特定对象后，在记录对象信息之前，需要确定信息记录位置，即可寻址标识，形成对象标识与可寻址标识之间的映射关系，并将该映射关系向上级标识服务提供方(也就是新凤鸣的二级节点平台的注册系统)提交注册，由上级标识服务提供方记录并维护该映射关系。注册系统的操作对象，包括企业级的信息和企业内部的信息，均由企业自行维护。企业级信息的维护，首先会将产品、设备的标识与信息存放地址标识之间的映射关系更新至企业标识管理系统，然后会提交至标识服务节点系统；企业内部信息的维护，只涉及企业标识管理系统。出于企业标识管理系统安全性的考虑，企业与标识管理系统通信时需要对身份进行认证，注册系统与解析系统的通信需要加密。上述过程涉及的加密操作拟采用非对称加密算法以保证系统的安全性。企业对其内部标识所做的变更，包括注册新标识及对已有标识的信息增删改，均会记录在数据库中。数据生成系统从数据库中读取这些变更操作，下发至解析系统供用户查询。

流程中第2、3、4、5、6步是在进行标识解析，采用Handle系统实现标识的解析，实现标识输入—请求—发送至网络服务以返回特定输出结果的过程。解析过程又细分为简单解析和多重解析，这一点在本文前面已经阐述过，这里不再赘述。

对于系统分配的统一标识，本系统应包括根服务器和各级服务器，解析后可返回通信地址。对于其他机构分配的标识，平台建立根服务器，解析后可返回标识所属行业内解析系统的地址；如果行业内解析系统可以与本系统互通，系统可直接返回行业内解析系统的解析结果。

4、二级节点在企业的应用

该二级节点平台应用包括产品全生命周期与设备管理、产品质量追溯、供应链管理等十五个应用。下面以产品全生命周期与设备管理应用为例，阐述二级节点具体接入实施情况和实施效果。

产品全生命周期与设备管理应用通过工业互联网标识解析二级节点，在化纤产业及其上下游相关行业产品全生命周期和设备管理中创新应用。将化纤生产、原材料供应、技术研发等领域的相关企业联系起来，建设综合性跨行业应用服务平台，生成及解析化纤行业原材料、产品、设备等标识，打通设计、生产、运输、使用、服务等环节，建成化纤产品全生命周期质量追溯和设备管理系统，实现工业互联网标识解析跨行业全生命周期产品和设备管理。

化纤企业的产品生产管理具有独特的特征，依靠其特有的连续生产过程、高度自动化的装备控制能力以及大量传感器所带来的数据基础，从而成为建立产品生产过程全周期和设备的数字化管理分析。利用二级节点，实现全面的数据集成和数据链的建立。对制造过程在制品和设备的各项信息进行编码标识，在产品全生命周期和设备管理时，通过标识解析技术对在制品状态信息进行监控，支持设备生产、销售、属性等静态信息与使用过程中的运行信息的采集、汇聚、关联、分析处理能力，建立面向产品全生命周期的统一的产品模型。化纤产品生产过程的工艺过程控制参数、工艺过程数据、生产环境参数、辅助系统监控点数据、过程检验数据、半成品检验数据、客户质量反馈信息(结构化)、全过程物料跟踪数据等被实时采集并集中到产品管理系统中。这些数据需要依据特征进行分组并进行关联和匹配，从而形成化纤产品全生命周期的数据链条，从而实现产品从原料经历聚合、输送、纺丝、卷绕、质检、包装、仓储等阶段到最后销售出厂的全生命周期管理。图5所示为产品全生命周期数据链条。

图5 产品全生命周期与设备管理

5、结语

工业互联网解析体系是保障全球工业互联网统一互联和安全稳定运行的关键基础设施之一。为响应我国建设制造强国的号召，应创新研究工业互联网标识解析技术，建设标识解析节点，推动标识解析集成创新应用。化纤行业作为我国国民经济的支柱产业，也应快速融入国家工业互联网体系，行业龙头企业更应主动承担建设任务，赋能企业高质量发展的同时，为建设中国先进制造强国贡献一份力量。

参考文献:

[1]涟钢,陈鹏.企业物料财务管理五讲之四一物多码和一码多物[J].冶金财会, 2005(1):10.

[2]李晋航,高铭泽,吴文亮,等.电力装备制造业工业互联网标识解析体系应用发展研究[J].电力系统保护与控制, 2020, 48(12):179-187.

[3]王少然,杨宝双,张艳芝.“GS1+区块链”实现生鲜产品冷链物流防伪溯源[J].保鲜与加工, 2021, 21(2):128-132.

[7]中国电子技术标准化研究院.对象标识符(OID)白皮书[R]. 2015.

[8]国家市场监督管理总局,中国国家标准化管理委员会. GB/T36605—2018物联网标识体系Ecode解析规范[S]. 2018.

基金资助:新凤鸣集团资助基金项目(FG2021284);

文章来源:钟云杰,王会成,张潮阳,等.化纤行业工业互联网标识解析体系应用发展研究[J].合成纤维,2024,53(08):26-30.