工業互聯網標識解析體系在石化行業的應用研究

刁俊武，汪谷銀，邱 斌

（中海油信息科技有限公司，廣東 惠州 516086）

0 引 言

工業互聯網目前已經上升到我國核心戰略之一。其中，工業互聯網標識解析體系作為工業互聯網的重要組成部分，是實現工業互聯網互聯互通的神經中樞。標識解析體系是串聯一切的神經網絡，其作用類似于互聯網領域的域名解析系統（DNS）[1]。通過對設備、配件、原材料、產品等物理實體以及工藝、算法、模型等數字實體賦予全球唯一的標識，通過工業互聯網標識解析體系，實現跨地域、跨行業、跨企業、跨系統的信息查詢和共享[2]。從而打通物理世界和數字世界，推動工業企業的數字化轉型與智能化升級。

通過工業互聯網標識解析體系，根據標識編碼系統查詢標識對象的相關信息，如對產品和設備進行唯一性的定位和查詢，可以實現產品防偽追溯、供應鏈協同、設備全生命周期管理、倉儲物流以及智能化服務等創新應用場景[3]。

石化工業是國民經濟的支柱產業，我國石化產業目前已建成了完整的工業體系，產業規模躋身于世界石化大國行列[4]。石化行業結合行業特征，通過引入工業互聯網標識解析體系，打通石化產業鏈，提升產業價值鏈。

1 工業互聯網標識解析體系

工業互聯網標識解析體系是工業互聯網網絡體系的重要因素，根據標識編碼查詢目標對象網絡位置或者相關信息的系統，從而對機器和物品進行唯一性的定位和信息查詢是實現全球供應鏈系統和企業生產系統精準對接、設備全生命周期管理和智能化服務的前提和基礎[5-6]。

我國工業互聯網標識解析體系邏輯框架主要由國際根節點、國家頂級節點、二級節點、企業節點、公共遞歸解析節點等要素組成，工業互聯網標識解析二級節點通過對接國家頂級節點和企業節點， 接入國家工業互聯網標識解析體系，為各類用戶提供靈活多樣的標識編碼注冊和標識解析服務[7-8]。

2 石化行業的二級節點平臺設計

石化行業標識解析二級節點建設從石化行業的特征作為切入點，重點針對生產管理、設備管理與能耗管理等行業痛點，以提高石化行業企業綠色安全高效生產為目標，規劃行業發展路徑，通過打造標識解析體系，實現與國家頂級節點、石化行業上中下游企業節點之間的互聯互通，為石化行業提供統一的標識服務體系，推動傳統石化行業數字化轉型與升級，重塑產業核心競爭力，驅動現代化產業體系建設。

2.1 石化行業標識解析二級節點平臺架構

由于面向整個石化行業，平臺設計采用混合云的方式搭建石化行業的標識解析二級節點應用服務平臺，為石化行業企業提供數字化、智能化轉型的通用解決能力。總體架構如圖1所示。

圖1 總體架構

2.2 石化行業標識解析二級節點應用架構

應用架構面向以石化行業提供標識服務的方式進行設計，使其能適應不同類型企業、用戶、政府的需求，實現石化行業創新應用所需的信息協同與共享，并保持統一管理和統一技術支持。通過研發企業標識綜合服務，將二級節點功能與企業業務流程深度結合，為企業提供內網運行環境的標識注冊、標識解析等標識綜合服務。應用架構如圖2所示。

圖2 應用架構

2.3 石化行業標識解析二級節點功能設計

（1）基礎功能：上與國家頂級節點、下與企業標識解析節點對接，為企業各類平臺及應用提供標識注冊和解析服務，同時可為企業提供標識托管服務。對標識注冊、解析、維護、變更日志依法進行留存。

（2）實名核驗：具備核驗企業節點注冊時企業信息、自然人信息的合法性功能，從而有效防控企業登記注冊的違規行為。

（3）二級節點門戶：提供石化行業二級節點的標識碼查詢、新聞資訊、解決方案展示、數據展示面板功能，為石化行業企業提供接入咨詢服務，引導石化行業企業接入二級節點。其中，數據展示面板，實現大屏的可視化，包括標識注冊量、注冊企業分布和典型應用情況等展示類別用于展示企業應用標識情況，為運營推廣工作提供決策幫助。

（4）應用市場：提供工業互聯網創新應用、標識解析創新應用的發布與銷售渠道，構建開發者合作生態，打造石化行業的工業創新應用產品體系，同時為接入企業提供試用入口，便于中小微企業快速接入石化行業的標識解析生態圈。

（5）標識注冊及解析微服務：為接入企業提供多種標識注冊以及解析服務，主要包含基于Web的標識注冊及解析服務；基于DB數據庫的標識注冊及解析服務；基于Restful API 的標識注冊及解析服務[9]。

（6）二級節點安全防護：包括云防護墻VPC、DDoS高防、堡壘機系統、企業主機安全防護、態勢感知等服務，實現主被動防護措施，提升安全防護與應急響應等功能。

2.4 企業標識綜合服務主要功能設計

（1）賦碼微服務：為企業標識解析應用各種業務對象進行工業數據分級分類，賦予唯一、規范化的工業互聯網標識碼，能夠讓企業間各種工業應用做到一碼通用，實現系統間的業務流轉。

（2）標識碼權限控制：為工業互聯網標識碼、標識屬性提供訪問權限控制功能，解決企業內網應用與互聯網應用數據互聯互通對同一標識不同訪問權限的問題。通過標識碼過濾功能，企業可以有選擇地將部分標識及其屬性同步到標識解析二級節點。

2.5 石化行業標識解析二級節點平臺應用模式

石化行業標識解析二級節點平臺涉及大量業務場景和眾多業務系統，每個業務系統和業務場景都有其特殊性。平臺通過提供具備穩定性、可擴展性、可維護性、安全性、高效性的統一標識注冊，標識識別，標識管理等服務，滿足內網應用場景、互聯網應用場景及內外網協同應用場景3種業務場景的業務對接，促進跨系統、跨企業的信息共享和信息利用，為未來的跨行業信息共享打下堅實的基礎。

（1）支撐企業內網標識應用

標識應用場景存在僅限企業內網應用間進行標識數據的流通交互場景，如部分大型企業，自身具備完整的產業鏈，下屬單位包括上中下游企業，同時建設有企業內網，部分標識應用場景僅限在內部企業與企業，系統與系統間進行標識數據的流通交互。

（2）支撐互聯網標識應用

互聯網標識解析應用可以調用石化行業二級節點進行標識注冊、解析微服務，實現標識數據的注冊、修改、刪除等操作。標識注冊及解析微服務依據國家標識解析體系的API標準，定時推送標識批量注冊至國家標識解析體系。

（3）支撐企業內網應用與互聯網應用場景

標識應用場景存在企業內網應用與互聯網應用間進行標識數據流通交互的業務場景。對于企業內網應用將通過企業標識綜合服務的API實現標識數據的注冊（修改、刪除）等操作。企業標識綜合服務定時批量的單向數據同步通過石化行業二級節點提供的標識注冊及解析微服務，實現標識信息批量注冊（修改、刪除）。互聯網標識解析應用調用石化行業二級節點標識注冊、解析微服務實現標識數據的注冊、修改、刪除等操作。

3 基于石化行業標識解析二級節點平臺的創新應用設計

基于工業互聯網標識解析體系，結合石化行業的特征，選擇智能倉儲、工藝管理、高風險作業、實驗室分析（LIMS）、能源模型、設備預防性維護6個方面開展創新應用設計。

3.1 基于標識解析的智能倉儲應用

以物料編碼標識為核心，采用標識解析技術關聯各類單據，并貫穿倉儲管理全流程。設計一套基于標識解析的智能倉儲系統及其配套的移動應用，智能倉儲系統打通SAP，實現智能倉儲系統與SAP中采辦、倉儲等業務的數據聯通。通過使用智能終端，掃描貨品標識碼進行收發貨操作，實現數據實時下載流轉及實時數據回寫；智能倉儲系統包含倉庫主數據、入庫管理、出庫管理、庫內管理、報表管理、可視化庫存、物品存儲庫存、供應商管理、庫存預警等功能模塊，出入庫全流程可實現智能終端操作，減少業務人員往返庫內與電腦機房的不便；入庫上架時，系統根據設置的上架策略推薦相應貨位，減少人工查找合適貨位的時間，提升上架效率，揀貨時系統根據貨位編碼升序排序，規劃指引路徑，減少業務人員庫內重復路徑；提高企業對倉儲和備品備件的管理、管控水平。

3.2 基于標識解析的全生命周期生產工藝管理應用

以智能模型與智能模擬裝置為基礎，開發智能異常工況受控、智能控制和操作優化系統，并應用裝置歷史數據進行系統驗證，實現裝置的節能減耗。將智能模型作為標識對象，利用標識解析技術注冊石化行業二級節點，為石化行業提供建設參考，實現跨系統、跨企業的應用；從行業二級節點獲取相同設備所產生的歷史數據，豐富企業自身數據量，進一步優化模型，提高應用系統優化率。

3.3 基于標識解析的生產過程高風險作業管控應用

以作業票標識為核心，采用標識解析技術打通作業許可系統、LIMS系統、應急管理系統及設備工藝信息、氣象、視頻監控系統，充分利用安全相關數據，建立現場作業審批復核環節，更好地強化屬地安全管控與規范作業現場管控；利用人工智能技術，結合應急管理系統中與安全作業相關的信息，建立符合現場作業過程監護需求的報警規則，通過對高風險作業的過程監護，有效提高安全管理效率、降低作業風險，讓制度約束現場行為，實現監管問題“早知道”“早處理”“早解決”，將風險、隱患消滅在萌芽狀態，實現安全監護由人工識別向智能識別的轉變；將高風險作業相關的作業票、作業標準、違章信息、施工單位、攝像頭、刷卡定位點作為標識對象，以標識解析技術將作業過程中有價值的數據向行業二級節點注冊，同時在行業二級節點獲取其他企業對自身有價值的數據，實現跨系統、跨企業的應用。

3.4 基于標識解析的LIMS分析應用

傳統的LIMS系統對于實驗室設備和耗材的使用情況缺乏全生命周期的管理，對于檢測數據缺乏深入分析能力，也無法實現向外部共享企業分析化驗的能力。基于標識解析的LIMS分析系統主要包括儀器信息管理、儀器檔案管理、檢驗數據查看、數據統計、數據圖形化展示等。通過化驗單、分析檢測儀器、分析檢測報告等標識對象，關聯實驗室分析化驗過程中的各種數據和信息，不僅實現了對實驗室分析檢測業務的全過程管理，還實現了分析化驗能力的跨企業共享和數據的跨企業應用，提高了企業知名度，促進了行業的良性競爭和健康發展。

3.5 基于標識解析的能源模型管理應用

基于能源管理模型的標識應用，選擇循環水能耗優化應用，包括能耗預測、在線模擬、調度優化、實時監控、異常報警等功能。通過機理建模與數據建模相結合的方式建立循環水系統能耗評價、能耗預測和能耗優化模型。將PI實時數據庫中循環水系統相關的位號數據采集到系統中，并通過模型和算法實現精確的能耗計算和評價。采用非線性規劃等優化方法，計算出各工況下的循環水系統最優調度方案，對循環水系統的運行和調度給出科學指導。基于標識解析技術將循環水系統模型標識對象注冊到二級節點，實現循環水能耗優化模型信息共享和復用，促進企業間的節能知識共享，提升企業的節能管理水平。

3.6 基于標識解析的設備預防性維護應用

以設備標識為核心標識，梳理設備對象相關數據源，利用標識解析技術，打通設備對象相關數據，維護設備信息一致性和唯一性，降低系統間數據互聯互通的復雜度，實現設備標識一碼貫通設備信息和各項數據。以離心機泵歷史數據為基礎，采用主元分析法搭建故障預測模型，接入實時數據，賦予離心機泵實時狀態監測、故障預測、故障預警等功能。對故障處理全流程進行跟蹤，避免故障管理斷層，實現對設備故障的統一管理，對設備的維護、檢修和改造做出科學決策，從而實現裝置生產過程的安全、穩定、長周期運行。

4 結 語

基于工業互聯網標識解析體系，結合石化行業特點建設石化行業二級節點，通過對接國家頂級節點和企業節點，為石化行業的企業和用戶提供靈活的標識編碼注冊和標識解析服務，促進石化行業的生產管理、設備管理、物流管理、能源管理等應用，加速產業聚集，推動標識產業生態培育。從而成為構建安全、穩定、高效、可靠的工業互聯網標識解析體系的重要基礎和支撐環節[10-11]。