钢铁行业工业互联网标识解析二级节点建设及应用方案设计

刘凯 刘佳伟 杨奇睿 宋宝玲 武志和

1.鞍钢自动化公司；2.鞍钢教育培训中心

本文立足钢铁企业应用驱动，以解决企业痛点为建设导向，论述了钢铁行业工业互联网标识解析二级节点建设及应用方案，此方案可在钢铁冶金行业内复制、推广、应用，对钢铁行业工业互联网产业链形成和发展提供思路和参考。

工业互联网标识解析就是赋予生产要素标识，从而实现信息的跨维度查询与共享，是工业互联网建设的基础核心[1,2]。政府、企业和用户可以通过工业互联网标识，实现对异主、异地、异构信息的智能关联，为信息共享以及全生命周期管理提供重要手段和支撑[3]。

工业互联网标识解析二级节点向上对接国家顶级节点，向下对接企业标识节点及应用系统[4]，可以有效地解决钢铁企业在数智化转型过程中出现的各类实际问题。

1 二级节点建设内容概况

本项目规划方案针对钢铁行业工业互联网标识解析二级节点以及基于二级节点的各项应用服务，围绕标识编码、标识解析系统、标识数据服务三个部分进行。软件建设内容包括工业互联网标识解析二级节点基础平台部署、二级节点对接顶级节点、二级节点应用三套系统。

依据钢铁企业在生产过程中遇到的各类痛点、凸显出的信息化需求等，项目建设采取上云方式承载二级节点及应用模块服务。二级节点各项应用功能模块如下：

（1）资产协同运维管理系统。有效把控采购的物资装备的质量，实现设备全生命周期管理；固定资产管理实现资产定位、物流管理等功能。

（2）供应商管理系统。实现将设备的所有信息录入统一的标识解析体系——国标通用物联码进行数字化交付的功能。

（3）数字化图纸系统。系统实现设备图纸信息数字化、3D 化、可视化，快准设计建模，图纸设计模块化，实现图纸、设备、零部件协同管理的功能。

（4）钢铁企业的服务化延展。实现物联网平台，不同企业协同互联、不同硬件数据接口统一的功能。

（5）ERP 平台对接服务。完成企业ERP 系统对接与调试的功能。

2 项目产品方案

2.1 二级节点建设架构

本项目建设是在分析了钢铁企业信息化基础以及行业痛点后，提供的切实可行的系统解决方案，旨在通过标识解析创新应用平台，打通企业内数据壁垒，实现供应链上下游企业间信息共享，同时实现工业设备、材料、物流等环节全流程追溯，提升钢铁行业信息化、自动化、智能化水平。

2.1.1 二级节点的总体框架

总体框架设计基于5G、云计算、大数据、区块链、物联网和人工智能等技术，围绕钢铁行业，从展示、运行、服务三个维度建设工业互联网平台，在该平台上，二级节点建设将涵盖标识资源分配管理、软件系统建设与运营、标识对接与应用推广等内容，划分为管理、功能和应用三大模块，总体框架如图1 所示。

图1 二级节点总体框架Fig.1 Overall framework of secondary nodes

2.1.2 二级节点与国家顶级节点对接

二级节点是工业互联网标识解析体系的基础，与国家顶级结点的对接不需要走开发注册认证流程，属于专有接口，具有不同的加密方式及权限认证方式。本方案通过建设接口开放平台，提供运营管理监测、网络通信、数据传输等接口服务来实现二级节点与国家顶级结点的对接。

2.1.3 二级节点与企业节点对接

二级节点接口开放平台也为钢铁行业内部企业信息化系统提供注册的入口及一套接口开发规范，同时会提供一套安全访问机制，每个注册企业都会有自己访问二级节点的密钥，通过密钥确保访问二级节点的信息系统都是经过合法授权，保护标识数据的安全。接入流程包括：

（1）开发者接入及应用发布业务流程。首先对企业/个人开发者进行身份及信息审核，成为开发者，然后在开放平台门户中接入Web/App 应用，平台下发AppID 和AppSecret，作为应用的唯一标识；应用完成创建后，即可申请调用开放平台上公布的各种API。根据API 分级，进入审核流程，API 申请通过后，可进行API 调用调试。开发过程中，可调用开放平台沙箱环境进行生产流程模拟；ISV 认为应用具备上线资格后，提出应用上线申请，对ISV 应用进行审核后，批准应用上线，上线后，即可拥有调用生产API 权限。优质应用会在开放平台应用广场中作为标杆进行展示，提供应用介绍、下载、访问入口。

（2）应用开发流程。首先需要在开放平台注册应用，获取应用的唯一标识Appkey、Appsecret；Appkey、Appsecret 是用户调用服务OAUTH 授权的重要凭证，开发过程中可调用平台提供的API 沙箱地址进行测试，应用开发测试完成后，上线部署。

（3）应用调用服务OAUTH 认证流程。根据 Appkey、Appsecret、回调地址等信息访问授权URL；根据以上URL，弹出登录页面，提示输入用户名密码进入授权页面；用户确认授权后，返回Code 并跳转回调地址；根据返回的Code、Appkey、Appsecret 换取access_token；授权通过，调用服务。

（4）服务接入流程。接入系统提出接入申请；运维审批通过后，要求接入系统提供接入地址等信息；运维接收到接入信息后，登录后台运维系统配置接入系统信息及安全控制等配置；接入完成后，公开的服务将在API 中心发布，供开发者开发调用。

2.1.4 二级节点PaaS 平台

PaaS 平台是钢铁行业标识解析二级节点的核心建设内容，包括标识解析核心组件IDIS、行业标识的融合增强模块、计量赋码模块、IoT 平台、大数据平台、数据集成平台、微服务开发平台等技术支撑环境。

（1）IDIS 标识解析基础系统。基于区块链技术及云中心化的算法机制，IDIS 系统采用全新的注册认证模式，兼容Handle、OID、Ecode、EPC 等多种标识体系，支撑解析协议智能化自适应功能，兼具访问控制与隐私保护机制，保障信息安全，支持根、顶级节点、企业节点等基础设施的部署，同时提供企业应用终端软件和可集成中间件。主要包括标识注册、标识解析、标识代理、数据同步、业务综合管理等功能模块。

（2）数据监测集成平台。支撑政府监管要求，提供标识备案、解析监测等公共服务能力，简化企业上云，支持用户本地机房的应用集成，以达到企业的内部、内外、多云互通。方案主要包括：服务集成、数据集成、消息集成、设备集成。

（3）应用物联网平台。物联网平台可以屏蔽接入设备的复杂性和协议的差异性，解耦应用、数据和设备，为上层应用提供格式规范统一的数据，实现钢铁行业中终端在线设备统一快速接入。该平台主要包括设备接入、设备管理和应用管理功能。

（4）大数据处理系统。大数据应用平台实现钢铁行业的标识数据处理、数据探索、数据建模、数据应用多个活动以及丰富的开发工具支持，可为标识解析二级节点平台实现海量数据处理、实时流处理、预防性维护、人工智能等能力。并支持弹性扩展、低时延、高吞吐的高性能计算资源，业界主流的实时分析业务平台，结合大带宽、支持多种协议的对象存储服务，提升实时分析业务整体资源利用率。

2.2 二级节点应用方案

工业互联网标识解析二级节点平台建成后，钢铁行业内部企业系统通过二级节点对接国家顶级节点，实现企业工业互联网全面升级，形成钢铁行业工业互联网基础服务示范区，面向全国钢铁行业用户提供服务，工业互联网标识解析应用情景如图2 所示。

图2 工业互联网标识解析应用情景Fig.2 Application scenario of industrial Internet sign parsing

2.3 应用推广及影响

二级解析节点项目落地后，将优先在5G 应用产业方阵、钢铁行业龙头企业、集团内子企业等，推广标识解析应用，实现标识体系应用快速扩展；联合全国各地一级节点、二级节点及工业互联网产业联盟，制定行业规则，推动标识解析体系相关政策法规的制定；联合其他地市、其他行业及上下游产业，推动标识解析体系全覆盖。

工业互联网数据采集、分析、利用的基础和源头是设备编码，二级节点与国家顶级节点连通，面向钢铁行业提供标识编码注册和标识解析服务，应用平台与企业对接，在充分保证数据主权的前提下，可以促进跨企业的信息共享和信息交易[5]。围绕标识编码、标识读写、标识解析、软硬件集成、标识应用、公共服务等，加速产业聚集，形成产业生态链，为设备物联网化、信息化设备溯源打下基础，推动设备管理模式的提升，带动整个产业的科技水平和质量提高。

3 风险分析

项目实施的主要风险来源于以下几个风险点：

（1）安全风险。标识数据在存储、传输、备份与恢复等过程中存在数据被篡改、伪造等风险，标识系统鉴别与授权存在数据丢失风险。

（2）市场风险。如果对市场的预测不十分准确，用户数量达不到预测值，可能会造成设备的闲置，影响收入目标的完成。

（3）资金风险。项目审批通过后，如果项目下拨资金延后，存在由于项目工期滞后而造成的项目资金损失的风险。

（4）管理风险。项目管理单位在项目实施过程中没有制定出科学合理的、切实可行的管理方案，从而造成项目建设上一些不必要的损失。

4 结语

本项目方案建设目标是建立钢铁行业标识解析二级节点服务平台，契合钢铁行业数字化转型及数智化升级的需求，平台在供应链管理、智能制造与全生命周期管理等工业场景中将发挥重要作用。通过建设二级节点，制定钢铁行业标识解析相关标准，在行业内形成引领效应，切实有效地解决钢铁企业内各厂矿、供应商、管理层等信息孤岛问题，支撑企业有序实现数据与信息共享、业务与流程协同、图纸数字化以及上下游全局优化，为钢铁企业实现精益管理提供信息支撑。