工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系在石化行業(yè)的應(yīng)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(yè)互聯(lián)網(wǎng)目前已經(jīng)上升到我國核心戰(zhàn)略之一。其中，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的神經(jīng)中樞。標識解析體系是串聯(lián)一切的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其作用類似于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的域名解析系統(tǒng)（DNS）[1]。通過對設(shè)備、配件、原材料、產(chǎn)品等物理實體以及工藝、算法、模型等數(shù)字實體賦予全球唯一的標識，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，實現(xiàn)跨地域、跨行業(yè)、跨企業(yè)、跨系統(tǒng)的信息查詢和共享[2]。從而打通物理世界和數(shù)字世界，推動工業(yè)企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級。

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，根據(jù)標識編碼系統(tǒng)查詢標識對象的相關(guān)信息，如對產(chǎn)品和設(shè)備進行唯一性的定位和查詢，可以實現(xiàn)產(chǎn)品防偽追溯、供應(yīng)鏈協(xié)同、設(shè)備全生命周期管理、倉儲物流以及智能化服務(wù)等創(chuàng)新應(yīng)用場景[3]。

石化工業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，我國石化產(chǎn)業(yè)目前已建成了完整的工業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)規(guī)模躋身于世界石化大國行列[4]。石化行業(yè)結(jié)合行業(yè)特征，通過引入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，打通石化產(chǎn)業(yè)鏈，提升產(chǎn)業(yè)價值鏈。

1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系的重要因素，根據(jù)標識編碼查詢目標對象網(wǎng)絡(luò)位置或者相關(guān)信息的系統(tǒng)，從而對機器和物品進行唯一性的定位和信息查詢是實現(xiàn)全球供應(yīng)鏈系統(tǒng)和企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)精準對接、設(shè)備全生命周期管理和智能化服務(wù)的前提和基礎(chǔ)[5-6]。

我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系邏輯框架主要由國際根節(jié)點、國家頂級節(jié)點、二級節(jié)點、企業(yè)節(jié)點、公共遞歸解析節(jié)點等要素組成，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點通過對接國家頂級節(jié)點和企業(yè)節(jié)點， 接入國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)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(wù)[7-8]。

2 石化行業(yè)的二級節(jié)點平臺設(shè)計

石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點建設(shè)從石化行業(yè)的特征作為切入點，重點針對生產(chǎn)管理、設(shè)備管理與能耗管理等行業(yè)痛點，以提高石化行業(yè)企業(yè)綠色安全高效生產(chǎn)為目標，規(guī)劃行業(yè)發(fā)展路徑，通過打造標識解析體系，實現(xiàn)與國家頂級節(jié)點、石化行業(yè)上中下游企業(yè)節(jié)點之間的互聯(lián)互通，為石化行業(yè)提供統(tǒng)一的標識服務(wù)體系，推動傳統(tǒng)石化行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與升級，重塑產(chǎn)業(yè)核心競爭力，驅(qū)動現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)。

2.1 石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點平臺架構(gòu)

由于面向整個石化行業(yè)，平臺設(shè)計采用混合云的方式搭建石化行業(yè)的標識解析二級節(jié)點應(yīng)用服務(wù)平臺，為石化行業(yè)企業(yè)提供數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的通用解決能力?？傮w架構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)

2.2 石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點應(yīng)用架構(gòu)

應(yīng)用架構(gòu)面向以石化行業(yè)提供標識服務(wù)的方式進行設(shè)計，使其能適應(yīng)不同類型企業(yè)、用戶、政府的需求，實現(xiàn)石化行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用所需的信息協(xié)同與共享，并保持統(tǒng)一管理和統(tǒng)一技術(shù)支持。通過研發(fā)企業(yè)標識綜合服務(wù)，將二級節(jié)點功能與企業(yè)業(yè)務(wù)流程深度結(jié)合，為企業(yè)提供內(nèi)網(wǎng)運行環(huán)境的標識注冊、標識解析等標識綜合服務(wù)。應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。

圖2 應(yīng)用架構(gòu)

2.3 石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點功能設(shè)計

（1）基礎(chǔ)功能：上與國家頂級節(jié)點、下與企業(yè)標識解析節(jié)點對接，為企業(yè)各類平臺及應(yīng)用提供標識注冊和解析服務(wù)，同時可為企業(yè)提供標識托管服務(wù)。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(yè)節(jié)點注冊時企業(yè)信息、自然人信息的合法性功能，從而有效防控企業(yè)登記注冊的違規(guī)行為。

（3）二級節(jié)點門戶：提供石化行業(yè)二級節(jié)點的標識碼查詢、新聞資訊、解決方案展示、數(shù)據(jù)展示面板功能，為石化行業(yè)企業(yè)提供接入咨詢服務(wù)，引導(dǎo)石化行業(yè)企業(yè)接入二級節(jié)點。其中，數(shù)據(jù)展示面板，實現(xiàn)大屏的可視化，包括標識注冊量、注冊企業(yè)分布和典型應(yīng)用情況等展示類別用于展示企業(yè)應(yīng)用標識情況，為運營推廣工作提供決策幫助。

（4）應(yīng)用市場：提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用、標識解析創(chuàng)新應(yīng)用的發(fā)布與銷售渠道，構(gòu)建開發(fā)者合作生態(tài)，打造石化行業(yè)的工業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用產(chǎn)品體系，同時為接入企業(yè)提供試用入口，便于中小微企業(yè)快速接入石化行業(yè)的標識解析生態(tài)圈。

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

（6）二級節(jié)點安全防護：包括云防護墻VPC、DDoS高防、堡壘機系統(tǒng)、企業(yè)主機安全防護、態(tài)勢感知等服務(wù)，實現(xiàn)主被動防護措施，提升安全防護與應(yīng)急響應(yīng)等功能。

2.4 企業(yè)標識綜合服務(wù)主要功能設(shè)計

（1）賦碼微服務(wù)：為企業(yè)標識解析應(yīng)用各種業(yè)務(wù)對象進行工業(yè)數(shù)據(jù)分級分類，賦予唯一、規(guī)范化的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識碼，能夠讓企業(yè)間各種工業(yè)應(yīng)用做到一碼通用，實現(xiàn)系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)。

（2）標識碼權(quán)限控制：為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識碼、標識屬性提供訪問權(quán)限控制功能，解決企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)互聯(lián)互通對同一標識不同訪問權(quán)限的問題。通過標識碼過濾功能，企業(yè)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(jié)點。

2.5 石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點平臺應(yīng)用模式

石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點平臺涉及大量業(yè)務(wù)場景和眾多業(yè)務(wù)系統(tǒng)，每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)場景都有其特殊性。平臺通過提供具備穩(wěn)定性、可擴展性、可維護性、安全性、高效性的統(tǒng)一標識注冊，標識識別，標識管理等服務(wù)，滿足內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用場景、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景及內(nèi)外網(wǎng)協(xié)同應(yīng)用場景3種業(yè)務(wù)場景的業(yè)務(wù)對接，促進跨系統(tǒng)、跨企業(yè)的信息共享和信息利用，為未來的跨行業(yè)信息共享打下堅實的基礎(chǔ)。

（1）支撐企業(yè)內(nèi)網(wǎng)標識應(yīng)用

標識應(yīng)用場景存在僅限企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用間進行標識數(shù)據(jù)的流通交互場景，如部分大型企業(yè)，自身具備完整的產(chǎn)業(yè)鏈，下屬單位包括上中下游企業(yè)，同時建設(shè)有企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，部分標識應(yīng)用場景僅限在內(nèi)部企業(yè)與企業(yè)，系統(tǒng)與系統(tǒng)間進行標識數(shù)據(jù)的流通交互。

（2）支撐互聯(lián)網(wǎng)標識應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)標識解析應(yīng)用可以調(diào)用石化行業(yè)二級節(jié)點進行標識注冊、解析微服務(wù)，實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)的注冊、修改、刪除等操作。標識注冊及解析微服務(wù)依據(jù)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(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景

標識應(yīng)用場景存在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用間進行標識數(shù)據(jù)流通交互的業(yè)務(wù)場景。對于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用將通過企業(yè)標識綜合服務(wù)的API實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)的注冊（修改、刪除）等操作。企業(yè)標識綜合服務(wù)定時批量的單向數(shù)據(jù)同步通過石化行業(yè)二級節(jié)點提供的標識注冊及解析微服務(wù)，實現(xiàn)標識信息批量注冊（修改、刪除）?；ヂ?lián)網(wǎng)標識解析應(yīng)用調(diào)用石化行業(yè)二級節(jié)點標識注冊、解析微服務(wù)實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)的注冊、修改、刪除等操作。

3 基于石化行業(yè)標識解析二級節(jié)點平臺的創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，結(jié)合石化行業(yè)的特征，選擇智能倉儲、工藝管理、高風(fēng)險作業(yè)、實驗室分析（LIMS）、能源模型、設(shè)備預(yù)防性維護6個方面開展創(chuàng)新應(yīng)用設(shè)計。

3.1 基于標識解析的智能倉儲應(yīng)用

以物料編碼標識為核心，采用標識解析技術(shù)關(guān)聯(lián)各類單據(jù)，并貫穿倉儲管理全流程。設(shè)計一套基于標識解析的智能倉儲系統(tǒng)及其配套的移動應(yīng)用，智能倉儲系統(tǒng)打通SAP，實現(xiàn)智能倉儲系統(tǒng)與SAP中采辦、倉儲等業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)聯(lián)通。通過使用智能終端，掃描貨品標識碼進行收發(fā)貨操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時下載流轉(zhuǎn)及實時數(shù)據(jù)回寫；智能倉儲系統(tǒng)包含倉庫主數(shù)據(jù)、入庫管理、出庫管理、庫內(nèi)管理、報表管理、可視化庫存、物品存儲庫存、供應(yīng)商管理、庫存預(yù)警等功能模塊，出入庫全流程可實現(xiàn)智能終端操作，減少業(yè)務(wù)人員往返庫內(nèi)與電腦機房的不便；入庫上架時，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的上架策略推薦相應(yīng)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(tǒng)根據(jù)貨位編碼升序排序，規(guī)劃指引路徑，減少業(yè)務(wù)人員庫內(nèi)重復(fù)路徑；提高企業(yè)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(chǎn)工藝管理應(yīng)用

以智能模型與智能模擬裝置為基礎(chǔ)，開發(fā)智能異常工況受控、智能控制和操作優(yōu)化系統(tǒng)，并應(yīng)用裝置歷史數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)驗證，實現(xiàn)裝置的節(jié)能減耗。將智能模型作為標識對象，利用標識解析技術(shù)注冊石化行業(yè)二級節(jié)點，為石化行業(yè)提供建設(shè)參考，實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨企業(yè)的應(yīng)用；從行業(yè)二級節(jié)點獲取相同設(shè)備所產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)，豐富企業(yè)自身數(shù)據(jù)量，進一步優(yōu)化模型，提高應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化率。

3.3 基于標識解析的生產(chǎn)過程高風(fēng)險作業(yè)管控應(yīng)用

以作業(yè)票標識為核心，采用標識解析技術(shù)打通作業(yè)許可系統(tǒng)、LIMS系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)及設(shè)備工藝信息、氣象、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，充分利用安全相關(guān)數(shù)據(jù)，建立現(xiàn)場作業(yè)審批復(fù)核環(huán)節(jié)，更好地強化屬地安全管控與規(guī)范作業(yè)現(xiàn)場管控；利用人工智能技術(shù)，結(jié)合應(yīng)急管理系統(tǒng)中與安全作業(yè)相關(guān)的信息，建立符合現(xiàn)場作業(yè)過程監(jiān)護需求的報警規(guī)則，通過對高風(fēng)險作業(yè)的過程監(jiān)護，有效提高安全管理效率、降低作業(yè)風(fēng)險，讓制度約束現(xiàn)場行為，實現(xiàn)監(jiān)管問題“早知道”“早處理”“早解決”，將風(fēng)險、隱患消滅在萌芽狀態(tài)，實現(xiàn)安全監(jiān)護由人工識別向智能識別的轉(zhuǎn)變；將高風(fēng)險作業(yè)相關(guān)的作業(yè)票、作業(yè)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(shù)將作業(yè)過程中有價值的數(shù)據(jù)向行業(yè)二級節(jié)點注冊，同時在行業(yè)二級節(jié)點獲取其他企業(yè)對自身有價值的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨企業(yè)的應(yīng)用。

3.4 基于標識解析的LIMS分析應(yīng)用

傳統(tǒng)的LIMS系統(tǒng)對于實驗室設(shè)備和耗材的使用情況缺乏全生命周期的管理，對于檢測數(shù)據(jù)缺乏深入分析能力，也無法實現(xiàn)向外部共享企業(yè)分析化驗的能力?；跇俗R解析的LIMS分析系統(tǒng)主要包括儀器信息管理、儀器檔案管理、檢驗數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)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(guān)聯(lián)實驗室分析化驗過程中的各種數(shù)據(jù)和信息，不僅實現(xiàn)了對實驗室分析檢測業(yè)務(wù)的全過程管理，還實現(xiàn)了分析化驗?zāi)芰Φ目缙髽I(yè)共享和數(shù)據(jù)的跨企業(yè)應(yīng)用，提高了企業(yè)知名度，促進了行業(yè)的良性競爭和健康發(fā)展。

3.5 基于標識解析的能源模型管理應(yīng)用

基于能源管理模型的標識應(yīng)用，選擇循環(huán)水能耗優(yōu)化應(yīng)用，包括能耗預(yù)測、在線模擬、調(diào)度優(yōu)化、實時監(jiān)控、異常報警等功能。通過機理建模與數(shù)據(jù)建模相結(jié)合的方式建立循環(huán)水系統(tǒng)能耗評價、能耗預(yù)測和能耗優(yōu)化模型。將PI實時數(shù)據(jù)庫中循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)的位號數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)中，并通過模型和算法實現(xiàn)精確的能耗計算和評價。采用非線性規(guī)劃等優(yōu)化方法，計算出各工況下的循環(huán)水系統(tǒng)最優(yōu)調(diào)度方案，對循環(huán)水系統(tǒng)的運行和調(diào)度給出科學(xué)指導(dǎo)?；跇俗R解析技術(shù)將循環(huán)水系統(tǒng)模型標識對象注冊到二級節(jié)點，實現(xiàn)循環(huán)水能耗優(yōu)化模型信息共享和復(fù)用，促進企業(yè)間的節(jié)能知識共享，提升企業(yè)的節(jié)能管理水平。

3.6 基于標識解析的設(shè)備預(yù)防性維護應(yīng)用

以設(shè)備標識為核心標識，梳理設(shè)備對象相關(guān)數(shù)據(jù)源，利用標識解析技術(shù)，打通設(shè)備對象相關(guān)數(shù)據(jù)，維護設(shè)備信息一致性和唯一性，降低系統(tǒng)間數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的復(fù)雜度，實現(xiàn)設(shè)備標識一碼貫通設(shè)備信息和各項數(shù)據(jù)。以離心機泵歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用主元分析法搭建故障預(yù)測模型，接入實時數(shù)據(jù)，賦予離心機泵實時狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)測、故障預(yù)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(xiàn)對設(shè)備故障的統(tǒng)一管理，對設(shè)備的維護、檢修和改造做出科學(xué)決策，從而實現(xiàn)裝置生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定、長周期運行。

4 結(jié) 語

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，結(jié)合石化行業(yè)特點建設(shè)石化行業(yè)二級節(jié)點，通過對接國家頂級節(jié)點和企業(yè)節(jié)點，為石化行業(yè)的企業(yè)和用戶提供靈活的標識編碼注冊和標識解析服務(wù)，促進石化行業(yè)的生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、物流管理、能源管理等應(yīng)用，加速產(chǎn)業(yè)聚集，推動標識產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育。從而成為構(gòu)建安全、穩(wěn)定、高效、可靠的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系的重要基礎(chǔ)和支撐環(huán)節(jié)[10-11]。