標(biāo)識解析體系下電子信息行業(yè)應(yīng)用

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摘要：研究基于國家標(biāo)識頂級節(jié)點(diǎn)管理體系，結(jié)合電子信息行業(yè)標(biāo)識特性，引入Handle技術(shù)體系，構(gòu)建電子信息行業(yè)標(biāo)識二級節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)生態(tài)相關(guān)主體元素標(biāo)識統(tǒng)一管理，并緊密圍繞行業(yè)相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)制造應(yīng)用場景，形成相應(yīng)的創(chuàng)新應(yīng)用，賦能企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加速推進(jìn)企業(yè)數(shù)字化、智能化進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系；產(chǎn)品追溯；數(shù)字化轉(zhuǎn)型

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，是推動新一代信息技術(shù)與實(shí)體工業(yè)融合的重要基礎(chǔ)。為加快推進(jìn)標(biāo)識解析體系建設(shè)，工業(yè)和信息化部于2021年1月印發(fā)了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，引導(dǎo)企業(yè)建設(shè)二級節(jié)點(diǎn)［1］?！蛾P(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》提出，推進(jìn)標(biāo)識解析體系建設(shè)，構(gòu)建標(biāo)識解析服務(wù)體系，要利用標(biāo)識實(shí)現(xiàn)全球供應(yīng)鏈系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)間的精準(zhǔn)對接，促進(jìn)信息資源集成共享。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系為工業(yè)設(shè)備、機(jī)器、物料、零部件和產(chǎn)品提供編碼、注冊與解析服務(wù)，是工業(yè)全要素信息互通的關(guān)鍵樞紐。根據(jù)信通院發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，我國標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)已經(jīng)上線134個，覆蓋23個省區(qū)市和28個行業(yè)，接入企業(yè)超過15000家，標(biāo)識注冊量突破200億，日均解析量達(dá)到1200萬次，發(fā)展趨勢迅猛。在大多數(shù)電子信息行業(yè)生產(chǎn)活動中，都會涉及到供應(yīng)、制造、分銷基本流程，從將原材料提供給制造工廠，到對原材料進(jìn)行加工、制造，最終形成產(chǎn)品，最后再將產(chǎn)品通過各種渠道交付給客戶。隨著科技社會的發(fā)展進(jìn)步，顧客的消費(fèi)行為不斷改變，整條產(chǎn)業(yè)鏈間的變動幅度就越大，使廠商不易掌握顧客需求。當(dāng)用戶的需求信息從產(chǎn)業(yè)鏈末端自下而上經(jīng)過層層傳遞，信息含義肯定會發(fā)生變化，從而使需求和供給的信息不對稱和變形。另外，由于中小企業(yè)信息化程度不高，行業(yè)企業(yè)間協(xié)同水平本身較低；上下游企業(yè)之間不同主體中數(shù)據(jù)多源異構(gòu)，缺乏兼容性，嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)鏈工作協(xié)同效率。為了解決以上問題，本文基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系，搭建電子信息行業(yè)二級標(biāo)識節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨企業(yè)、跨行業(yè)的標(biāo)識信息共享，并且提出一種基于標(biāo)識解析體系的行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)識統(tǒng)一管理。

1工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識體系概述

標(biāo)識解析體系類似互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的域名解析系統(tǒng)，是全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全運(yùn)行的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一。全球存在多種標(biāo)識解析體系，例如GS1體系、OID體系、Handle體系、Ecode體系、UID體系等［2］。標(biāo)識解析體系主要由標(biāo)識編碼、標(biāo)識解析系統(tǒng)兩大部分組成，其中，標(biāo)識編碼是機(jī)器、物品唯一的身份證，解析系統(tǒng)利用標(biāo)識對機(jī)器和物品進(jìn)行唯一性的定位和信息查詢，是實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)精準(zhǔn)對接、產(chǎn)品全生命周期管理和智能化服務(wù)的前提和基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識體系如圖1：工業(yè)互聯(lián)標(biāo)識解析體系架構(gòu)主要包括國際根節(jié)點(diǎn)、國家頂級節(jié)點(diǎn)、二級標(biāo)識解析節(jié)點(diǎn)、公共遞歸解析節(jié)點(diǎn)與企業(yè)節(jié)點(diǎn)。國際根節(jié)點(diǎn)面向全球范圍不同國家、不同地區(qū)提供根區(qū)數(shù)據(jù)管理和根解析服務(wù)。國家頂級節(jié)點(diǎn)與全球根節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，支持跨二級節(jié)點(diǎn)標(biāo)識解析，支持異構(gòu)標(biāo)識解析體系互聯(lián)。二級標(biāo)識解析節(jié)點(diǎn)下接企業(yè)節(jié)點(diǎn)，面向行業(yè)提供標(biāo)識注冊和解析服務(wù)。公共遞歸節(jié)點(diǎn)可以通過緩存等手段提升服務(wù)性能。

2電子信息行業(yè)標(biāo)識解析體系應(yīng)用

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)上接國家頂級節(jié)點(diǎn)，下接行業(yè)企業(yè)節(jié)點(diǎn)。標(biāo)識解析二級平臺功能應(yīng)用層包含企業(yè)前綴注冊、審批、數(shù)據(jù)托管同步、標(biāo)識注冊、標(biāo)識解析、用戶管理和運(yùn)營統(tǒng)計等功能模塊，具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：管理體系主要用于規(guī)范二級節(jié)點(diǎn)建設(shè)與運(yùn)營相關(guān)的管理要求，包括編碼規(guī)則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范和運(yùn)營規(guī)范等。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點(diǎn)在符合國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系總體要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下，結(jié)合行業(yè)和區(qū)域的特色和實(shí)際需求，面向行業(yè)制定特定的標(biāo)識編碼規(guī)范、節(jié)點(diǎn)接入規(guī)范、接口規(guī)范，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一行業(yè)共識［3］。應(yīng)用體系以標(biāo)識編碼為載體，明確如何基于二級節(jié)點(diǎn)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)企信息系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的對接，促進(jìn)供應(yīng)鏈管理、重要產(chǎn)品追溯全生命周期理等應(yīng)用?；ヂ?lián)網(wǎng)標(biāo)識二級解析系統(tǒng)提供企業(yè)信息注冊、前綴申請等功能，企業(yè)提交前綴申請后由二級節(jié)點(diǎn)管理員進(jìn)行審批，審批通過后進(jìn)一步提交至國家頂級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行審核。企業(yè)審核申請通過后就可以在二級解析平臺上完成本企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)識注冊，將企業(yè)的私有產(chǎn)品統(tǒng)一編碼，實(shí)現(xiàn)一物載一碼。企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)識完成注冊后，就可以使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系對產(chǎn)品編碼進(jìn)行解析，查詢產(chǎn)品編碼對應(yīng)的具體詳細(xì)信息。標(biāo)識解析體系建設(shè)還處在起步階段，企業(yè)大多數(shù)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)建設(shè)要早于標(biāo)識解析系統(tǒng)。企業(yè)不同的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)已經(jīng)有了關(guān)于設(shè)備、物料的信息，且產(chǎn)品在不同系統(tǒng)中的存儲信息不一致，比如ERP系統(tǒng)用于存放采購物料信息，WMS用于存放倉庫物流信息，資產(chǎn)在物資系統(tǒng)中，生產(chǎn)制造信息在MES系統(tǒng)，這些不同系統(tǒng)之間的信息無法進(jìn)行交互，出現(xiàn)一個個信息孤島。另外，每個企業(yè)都有一套自己的編碼規(guī)則，不同企業(yè)之間的不同的編碼規(guī)則無法兼容，難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)查詢。因此，為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)與標(biāo)識解析平臺的對接，首先建立企業(yè)級大數(shù)據(jù)平臺，所有系統(tǒng)通過該平臺構(gòu)造中間表建立與標(biāo)識編碼之間的對應(yīng)關(guān)系，包括系統(tǒng)名稱、模塊功能名稱、數(shù)據(jù)存放位置，對不同系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，打通企業(yè)內(nèi)部信息系統(tǒng)，為企業(yè)數(shù)據(jù)對接二級標(biāo)識解析平臺做好準(zhǔn)備。

2.2編碼規(guī)則

近年來中國電子工業(yè)持續(xù)高速增長，帶動產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)勁發(fā)展，其行業(yè)特性為產(chǎn)品多樣、生產(chǎn)工序復(fù)雜、需求變更頻繁、管理難度大，更加需要統(tǒng)一的編碼規(guī)則進(jìn)行管理。標(biāo)識編碼規(guī)則遵循Handle體系標(biāo)準(zhǔn)，由全球統(tǒng)一管理標(biāo)識前綴和標(biāo)識后綴組成，“/”為固定分隔符，標(biāo)識編碼格式如圖3所示。對于電子信息行業(yè)的電子計算機(jī)、電子元器件、通信導(dǎo)航設(shè)備、電子儀器儀表等主要設(shè)備，標(biāo)識對象分為實(shí)物標(biāo)識和虛擬標(biāo)識兩大類。實(shí)物標(biāo)識主要包括各種電子設(shè)備以及零部件等，如工控機(jī)、主板、內(nèi)存條；虛擬標(biāo)識包括電子原理圖、設(shè)計圖紙、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。以一臺計算機(jī)的零部件主板為例，標(biāo)準(zhǔn)編碼格式由國家節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、二級節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、企業(yè)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識、固定分隔符以及企業(yè)私有產(chǎn)品標(biāo)識組成。如表1所示：通過給產(chǎn)品進(jìn)行編碼標(biāo)識解析系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)識編碼查詢，準(zhǔn)確定位標(biāo)識編碼目標(biāo)標(biāo)識碼數(shù)，解析產(chǎn)品的整機(jī)配置信息，零部件內(nèi)存條、硬盤、CPU、主板以及對應(yīng)的物料信息，其所屬來源供應(yīng)商信息，包括入庫時間、生產(chǎn)時間等。通過給不同產(chǎn)品的分類加固定前綴為對應(yīng)產(chǎn)品以及零部件進(jìn)行唯一標(biāo)識編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。

2.3應(yīng)用場景

電子信息產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)雜冗長，處在不同環(huán)節(jié)和規(guī)模的企業(yè)面臨著不同的問題。從產(chǎn)業(yè)鏈角度來說，電子信息制造業(yè)復(fù)雜冗長，涵蓋上游電子原材料、化工產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、中游電子元器件及組件、下游智能終端、消費(fèi)電子等市場，且每個環(huán)節(jié)產(chǎn)品種類廣泛，形成了龐大的產(chǎn)業(yè)鏈體系。因此，電子信息行業(yè)基于互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈信息的共享對于電子信息制造行業(yè)的數(shù)字化改造和信息化升級具有重要意義。產(chǎn)品追溯系統(tǒng)是一種基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系的創(chuàng)新應(yīng)用，在供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品全生命周期管理方面得到了重要應(yīng)用。產(chǎn)品追溯系統(tǒng)通過普通數(shù)碼、一維碼、二維碼、RFID標(biāo)簽等方式對最小單元包裝產(chǎn)品賦予唯一“身份證”，也稱為追溯碼，給予產(chǎn)品身份標(biāo)識。通過采集跟蹤產(chǎn)品在生產(chǎn)、流通、銷售、消費(fèi)等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在原料進(jìn)廠、生產(chǎn)加工、倉儲物流、終端銷售、市場消費(fèi)的全鏈精細(xì)化管理，可明確產(chǎn)品的流量、流向、流速信息?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級系統(tǒng)，通過接口對接開發(fā)出產(chǎn)品追溯小程序。程序查詢功能支持通過掃描整機(jī)條碼可以追溯到CPU、電源、硬盤、主板、內(nèi)存條等關(guān)鍵組件條碼或者二維碼，再通過掃描關(guān)鍵組件的條碼或二維碼獲取組件物料描述、組件型號、組件條碼、組件料號等關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)下游企業(yè)提供的零部件的追溯，同時可以根據(jù)掃描獲得的產(chǎn)品出入貨信息追溯到下級供應(yīng)商，防止發(fā)生竄貨，影響客戶體驗(yàn)和對公司品牌的信任度。通過產(chǎn)品追溯系統(tǒng)，打造從設(shè)計企業(yè)、供應(yīng)鏈企業(yè)、制造企業(yè)、銷售售后到維保服務(wù)商企業(yè)的全生命周期管理過程，實(shí)現(xiàn)跨地域、跨行業(yè)、跨企業(yè)的信息查詢和共享。如圖4所示：

3結(jié)束語

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系是解決信息封閉，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融通的關(guān)鍵手段，利用標(biāo)識解析技術(shù)可以打通不同信息系統(tǒng)、不同上署管理簡單，更適用于實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)的使用，另一方面其對基礎(chǔ)架構(gòu)、服務(wù)、應(yīng)用程序和資源監(jiān)控適配性也更好。

4.2監(jiān)控方案設(shè)計

Zabbix能夠支持多種通信方式，主流通信方式包括Agent、SNMP、SSH/Telnet、IPMI、JMX等。在本文中，Server端和被監(jiān)控端通信主要使用Agent和自發(fā)現(xiàn)兩種協(xié)議以獲取對應(yīng)的主機(jī)和監(jiān)控指標(biāo)。而在已構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控環(huán)境中，主要從三個維度進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控：主機(jī)硬件級別維度、虛擬機(jī)操作系統(tǒng)維度、應(yīng)用軟件服務(wù)維度。其中主機(jī)硬件維度主要對主機(jī)在運(yùn)行時電源、風(fēng)扇狀況以及整體CPU、磁盤空間利用率等方面進(jìn)行監(jiān)控；虛擬機(jī)操作系統(tǒng)維度的監(jiān)控則包括對操作系統(tǒng)運(yùn)行狀況、CPU、內(nèi)存、磁盤空間利用率和操作系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)連通性等方面進(jìn)行監(jiān)控；應(yīng)用軟件服務(wù)維度監(jiān)控則需要對日常運(yùn)行在私有云上自建的軟件服務(wù)健康度進(jìn)行監(jiān)控，可從API和端口等多個維度進(jìn)行監(jiān)控。劃分多個維度優(yōu)點(diǎn)是可以在實(shí)現(xiàn)全方面的監(jiān)控的同時將可能存在的故障進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)快速定位故障的目的。對于主機(jī)級別硬件監(jiān)控采用Agent搭配Shell腳本從主機(jī)ILO接口和磁盤MGT口獲取對應(yīng)監(jiān)控指標(biāo)。而對于虛擬機(jī)和應(yīng)用軟件維度監(jiān)控，如果采用Agent方案存在兩個缺點(diǎn)，一方面會消耗系統(tǒng)資源，對虛擬機(jī)侵入性也較大；另一方面監(jiān)控較為復(fù)雜，每安裝一臺虛擬機(jī)或者一個應(yīng)用都需要單獨(dú)安裝Agent并在Server端進(jìn)行配置。在本文中采取的解決措施是借助虛擬化軟件，通過對其API接口的調(diào)用開發(fā)，自動發(fā)現(xiàn)虛擬機(jī)并從其中獲取到對應(yīng)虛擬機(jī)的各項(xiàng)監(jiān)控指標(biāo)。而對應(yīng)用的監(jiān)控可通過調(diào)用應(yīng)用接口獲取對應(yīng)健康值和通過直接判斷應(yīng)用服務(wù)端口是否可正常連接判斷這兩種方式實(shí)現(xiàn)。兩種方案本質(zhì)上都是采取Python腳本實(shí)現(xiàn)，自動發(fā)現(xiàn)對應(yīng)服務(wù)后獲取到對應(yīng)軟件監(jiān)控值，監(jiān)控中一般設(shè)置為up和down。最終在Zabbix監(jiān)控軟件上對每個監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行配置，當(dāng)獲取到對應(yīng)數(shù)據(jù)即可通過可視化界面進(jìn)行展示。

4.3管理及監(jiān)控效果

本文最后按照設(shè)計方案完成的基于私有云的信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)新舊資源合理化的利用和管理，有效節(jié)約計算機(jī)資源的使用和管理成本，并且可以滿足實(shí)驗(yàn)室約60名師生的日?？蒲腥蝿?wù)。通過監(jiān)控平臺可以實(shí)時查看監(jiān)控指標(biāo)中的數(shù)據(jù)，如圖4為某臺主機(jī)的CPU使用情況。最終設(shè)計共35個監(jiān)控項(xiàng)，18個觸發(fā)器，其中監(jiān)控項(xiàng)中包含硬件服務(wù)器主機(jī)CPU使用率、內(nèi)存使用率等在內(nèi)的10個監(jiān)控項(xiàng)，虛擬主機(jī)硬盤空間使用率、運(yùn)行開機(jī)狀態(tài)在內(nèi)的8個監(jiān)控項(xiàng)，以及應(yīng)用服務(wù)類17個監(jiān)控項(xiàng)。而告警功能通過基于以短信、郵件以及企業(yè)微信的多種方式的級聯(lián)報警，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的高可用和故障的及時處理。

5結(jié)束語

針對實(shí)驗(yàn)室對于信息系統(tǒng)的應(yīng)用需求和可靠性需求，考慮現(xiàn)有硬件資源的再利用。本文提出了具備虛實(shí)資源高可靠監(jiān)控的私有云系統(tǒng)的部署與監(jiān)控方案，可以提供一套切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)室信息平臺的管理、監(jiān)控方案，完成對實(shí)驗(yàn)室物理和虛擬資源的高效管理、分配、利用及監(jiān)控，切實(shí)保障了實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)的高可靠性和安全性。同時本文所構(gòu)建的6主機(jī)2存儲的私有云物理配置方案也具備借鑒價值，可用于其他實(shí)驗(yàn)室私有云搭建參考。

作者:段茹茹 陳超 胡鋼 單位:研祥智能科技股份有限公司 廣東省工業(yè)邊緣智能創(chuàng)新中心有限公司