鋼鐵行業工業互聯網標識解析二級節點建設及應用方案設計

劉凱 劉佳偉 楊奇睿 宋寶玲 武志和

1.鞍鋼自動化公司；2.鞍鋼教育培訓中心

本文立足鋼鐵企業應用驅動，以解決企業痛點為建設導向，論述了鋼鐵行業工業互聯網標識解析二級節點建設及應用方案，此方案可在鋼鐵冶金行業內復制、推廣、應用，對鋼鐵行業工業互聯網產業鏈形成和發展提供思路和參考。

工業互聯網標識解析就是賦予生產要素標識，從而實現信息的跨維度查詢與共享，是工業互聯網建設的基礎核心[1,2]。政府、企業和用戶可以通過工業互聯網標識，實現對異主、異地、異構信息的智能關聯，為信息共享以及全生命周期管理提供重要手段和支撐[3]。

工業互聯網標識解析二級節點向上對接國家頂級節點，向下對接企業標識節點及應用系統[4]，可以有效地解決鋼鐵企業在數智化轉型過程中出現的各類實際問題。

1 二級節點建設內容概況

本項目規劃方案針對鋼鐵行業工業互聯網標識解析二級節點以及基于二級節點的各項應用服務，圍繞標識編碼、標識解析系統、標識數據服務三個部分進行。軟件建設內容包括工業互聯網標識解析二級節點基礎平臺部署、二級節點對接頂級節點、二級節點應用三套系統。

依據鋼鐵企業在生產過程中遇到的各類痛點、凸顯出的信息化需求等，項目建設采取上云方式承載二級節點及應用模塊服務。二級節點各項應用功能模塊如下：

（1）資產協同運維管理系統。有效把控采購的物資裝備的質量，實現設備全生命周期管理；固定資產管理實現資產定位、物流管理等功能。

（2）供應商管理系統。實現將設備的所有信息錄入統一的標識解析體系——國標通用物聯碼進行數字化交付的功能。

（3）數字化圖紙系統。系統實現設備圖紙信息數字化、3D 化、可視化，快準設計建模，圖紙設計模塊化，實現圖紙、設備、零部件協同管理的功能。

（4）鋼鐵企業的服務化延展。實現物聯網平臺，不同企業協同互聯、不同硬件數據接口統一的功能。

（5）ERP 平臺對接服務。完成企業ERP 系統對接與調試的功能。

2 項目產品方案

2.1 二級節點建設架構

本項目建設是在分析了鋼鐵企業信息化基礎以及行業痛點后，提供的切實可行的系統解決方案，旨在通過標識解析創新應用平臺，打通企業內數據壁壘，實現供應鏈上下游企業間信息共享，同時實現工業設備、材料、物流等環節全流程追溯，提升鋼鐵行業信息化、自動化、智能化水平。

2.1.1 二級節點的總體框架

總體框架設計基于5G、云計算、大數據、區塊鏈、物聯網和人工智能等技術，圍繞鋼鐵行業，從展示、運行、服務三個維度建設工業互聯網平臺，在該平臺上，二級節點建設將涵蓋標識資源分配管理、軟件系統建設與運營、標識對接與應用推廣等內容，劃分為管理、功能和應用三大模塊，總體框架如圖1 所示。

圖1 二級節點總體框架Fig.1 Overall framework of secondary nodes

2.1.2 二級節點與國家頂級節點對接

二級節點是工業互聯網標識解析體系的基礎，與國家頂級結點的對接不需要走開發注冊認證流程，屬于專有接口，具有不同的加密方式及權限認證方式。本方案通過建設接口開放平臺，提供運營管理監測、網絡通信、數據傳輸等接口服務來實現二級節點與國家頂級結點的對接。

2.1.3 二級節點與企業節點對接

二級節點接口開放平臺也為鋼鐵行業內部企業信息化系統提供注冊的入口及一套接口開發規范，同時會提供一套安全訪問機制，每個注冊企業都會有自己訪問二級節點的密鑰，通過密鑰確保訪問二級節點的信息系統都是經過合法授權，保護標識數據的安全。接入流程包括：

（1）開發者接入及應用發布業務流程。首先對企業/個人開發者進行身份及信息審核，成為開發者，然后在開放平臺門戶中接入Web/App 應用，平臺下發AppID 和AppSecret，作為應用的唯一標識；應用完成創建后，即可申請調用開放平臺上公布的各種API。根據API 分級，進入審核流程，API 申請通過后，可進行API 調用調試。開發過程中，可調用開放平臺沙箱環境進行生產流程模擬；ISV 認為應用具備上線資格后，提出應用上線申請，對ISV 應用進行審核后，批準應用上線，上線后，即可擁有調用生產API 權限。優質應用會在開放平臺應用廣場中作為標桿進行展示，提供應用介紹、下載、訪問入口。

（2）應用開發流程。首先需要在開放平臺注冊應用，獲取應用的唯一標識Appkey、Appsecret；Appkey、Appsecret 是用戶調用服務OAUTH 授權的重要憑證，開發過程中可調用平臺提供的API 沙箱地址進行測試，應用開發測試完成后，上線部署。

（3）應用調用服務OAUTH 認證流程。根據 Appkey、Appsecret、回調地址等信息訪問授權URL；根據以上URL，彈出登錄頁面，提示輸入用戶名密碼進入授權頁面；用戶確認授權后，返回Code 并跳轉回調地址；根據返回的Code、Appkey、Appsecret 換取access_token；授權通過，調用服務。

（4）服務接入流程。接入系統提出接入申請；運維審批通過后，要求接入系統提供接入地址等信息；運維接收到接入信息后，登錄后臺運維系統配置接入系統信息及安全控制等配置；接入完成后，公開的服務將在API 中心發布，供開發者開發調用。

2.1.4 二級節點PaaS 平臺

PaaS 平臺是鋼鐵行業標識解析二級節點的核心建設內容，包括標識解析核心組件IDIS、行業標識的融合增強模塊、計量賦碼模塊、IoT 平臺、大數據平臺、數據集成平臺、微服務開發平臺等技術支撐環境。

（1）IDIS 標識解析基礎系統?；趨^塊鏈技術及云中心化的算法機制，IDIS 系統采用全新的注冊認證模式，兼容Handle、OID、Ecode、EPC 等多種標識體系，支撐解析協議智能化自適應功能，兼具訪問控制與隱私保護機制，保障信息安全，支持根、頂級節點、企業節點等基礎設施的部署，同時提供企業應用終端軟件和可集成中間件。主要包括標識注冊、標識解析、標識代理、數據同步、業務綜合管理等功能模塊。

（2）數據監測集成平臺。支撐政府監管要求，提供標識備案、解析監測等公共服務能力，簡化企業上云，支持用戶本地機房的應用集成，以達到企業的內部、內外、多云互通。方案主要包括：服務集成、數據集成、消息集成、設備集成。

（3）應用物聯網平臺。物聯網平臺可以屏蔽接入設備的復雜性和協議的差異性，解耦應用、數據和設備，為上層應用提供格式規范統一的數據，實現鋼鐵行業中終端在線設備統一快速接入。該平臺主要包括設備接入、設備管理和應用管理功能。

（4）大數據處理系統。大數據應用平臺實現鋼鐵行業的標識數據處理、數據探索、數據建模、數據應用多個活動以及豐富的開發工具支持，可為標識解析二級節點平臺實現海量數據處理、實時流處理、預防性維護、人工智能等能力。并支持彈性擴展、低時延、高吞吐的高性能計算資源，業界主流的實時分析業務平臺，結合大帶寬、支持多種協議的對象存儲服務，提升實時分析業務整體資源利用率。

2.2 二級節點應用方案

工業互聯網標識解析二級節點平臺建成后，鋼鐵行業內部企業系統通過二級節點對接國家頂級節點，實現企業工業互聯網全面升級，形成鋼鐵行業工業互聯網基礎服務示范區，面向全國鋼鐵行業用戶提供服務，工業互聯網標識解析應用情景如圖2 所示。

圖2 工業互聯網標識解析應用情景Fig.2 Application scenario of industrial Internet sign parsing

2.3 應用推廣及影響

二級解析節點項目落地后，將優先在5G 應用產業方陣、鋼鐵行業龍頭企業、集團內子企業等，推廣標識解析應用，實現標識體系應用快速擴展；聯合全國各地一級節點、二級節點及工業互聯網產業聯盟，制定行業規則，推動標識解析體系相關政策法規的制定；聯合其他地市、其他行業及上下游產業，推動標識解析體系全覆蓋。

工業互聯網數據采集、分析、利用的基礎和源頭是設備編碼，二級節點與國家頂級節點連通，面向鋼鐵行業提供標識編碼注冊和標識解析服務，應用平臺與企業對接，在充分保證數據主權的前提下，可以促進跨企業的信息共享和信息交易[5]。圍繞標識編碼、標識讀寫、標識解析、軟硬件集成、標識應用、公共服務等，加速產業聚集，形成產業生態鏈，為設備物聯網化、信息化設備溯源打下基礎，推動設備管理模式的提升，帶動整個產業的科技水平和質量提高。

3 風險分析

項目實施的主要風險來源于以下幾個風險點：

（1）安全風險。標識數據在存儲、傳輸、備份與恢復等過程中存在數據被篡改、偽造等風險，標識系統鑒別與授權存在數據丟失風險。

（2）市場風險。如果對市場的預測不十分準確，用戶數量達不到預測值，可能會造成設備的閑置，影響收入目標的完成。

（3）資金風險。項目審批通過后，如果項目下撥資金延后，存在由于項目工期滯后而造成的項目資金損失的風險。

（4）管理風險。項目管理單位在項目實施過程中沒有制定出科學合理的、切實可行的管理方案，從而造成項目建設上一些不必要的損失。

4 結語

本項目方案建設目標是建立鋼鐵行業標識解析二級節點服務平臺，契合鋼鐵行業數字化轉型及數智化升級的需求，平臺在供應鏈管理、智能制造與全生命周期管理等工業場景中將發揮重要作用。通過建設二級節點，制定鋼鐵行業標識解析相關標準，在行業內形成引領效應，切實有效地解決鋼鐵企業內各廠礦、供應商、管理層等信息孤島問題，支撐企業有序實現數據與信息共享、業務與流程協同、圖紙數字化以及上下游全局優化，為鋼鐵企業實現精益管理提供信息支撐。