工业互联网不是将要发生,而是正在发生。工业互联网的核心价值在于通过信息技术赋能传统制造业,实现信息共享,带动生产环节提质增效,提升工业产品附加值,甚至实现产业链协同发展。

为此,各行业纷纷布局工业互联网,包括传统制造业龙头企业(富士康和三一重工)、传统制造业方案服务商(宝信和石化盈科)、传统软件企业(用友和金蝶)、互联网龙头企业(阿里和腾讯)等。

在工业互联网的网络体系中,标识解析体系是基石,是串联一切的神经网络,功能类似互联网的DNS。标识解析体系的建设进度是工业互联网发展的风向标。

什么是标识解析体系?

标识可以理解为身份ID,用来识别不同物品、实体或者对象的名称标记,通常是由数字、字母、文字、符号等按照一定规则组合而成,如www.baidu.com就是一个标识,非常容易记忆。标识的作用就是在信息世界里为物品和数字对象进行唯一标记并提供信息查询的功能,进而发展成底层信息架构。

我们知道,工业互联网主要包括网络、平台、安全三大体系建设,其中网络体系是基础,平台体系是核心,安全体系是保障。工业互联网标识解析体系是工业互联网网络体系的重要组成部分,是实现工业全要素、各环节信息互通的关键枢纽。

标识解析系统与互联网域名解析系统(DNS)功能类似,就像工业互联网设备的 “字典”。如上图所示,DNS是互联网使用的命名系统,用来把便于人们使用的机器名字转换成为IP地址,即解决的是IP地址和域名的映射问题。在公共互联网上,用户借助DNS域名解析系统,可以通过输入网址来访问网站。在工业互联网中,政府、企业等用户可以通过工业互联网标识解析体系,来访问保存机器、物料、 零部件和产品等相关信息的服务器。全球存在多种标识解析体系,包括GS1、OID、Handle、Ecode和UID等。

标识解析系统由三部分构成—— 

? 标识编码:相当于机器、设备的“身份证”

? 解析系统:利用标识,对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询

? 标识数据服务:借助标识编码资源和标识解析系统开展工业标识数据管理和跨企业、跨行业、跨地区、跨国家的数据共享共用

解析系统的架构

在看工业互联网标识解析体系架构之前,我们先来看看DNS目前的架构以及DNS解析的工作流程。

由于因特网的用户数量较多,为了更好区分任何一台连接在因特网上的主机或路由器,每个主机或路由器都有一个唯一的层次化结构的名字——即域名(domain name)。DNS采用了层次树状结构的命名方法:如mail.tsinghua.edu.cn这个域名,顶级域名是最后一部分,即cn,二级域是倒数第二部分,即edu,三级域名是tsinghua,四级域名是mail。

DNS服务器的存在就是为了提供从域名到IP地址的解析服务,但由于域名数量极其庞大,不可能所有的域名信息都保存在一个服务器,当然也不能每个节点都采用一个域名服务器。实际公网DNS系统,跟域名结构的树状分布类似,DNS服务器也是对应的树形结构,每个DNS服务器能够提供部分域名(它管辖的域名)到IP地址的解析。

域名服务器可以划分为4种不同的类型:根域名服务器、顶级域名服务器、权限域名服务器以及本地域名服务器。

根域名服务器:最高层次的域名服务器,就像一个国家的总理,统领DNS解析任务。所有的根域名服务器都知道所有的顶级域名服务器的域名和IP地址。不管是哪一个本地域名服务器,若要对因特网上任何一个域名进行解析,只要自己无法解析,就首先求助根域名服务器。全球有13个根域名服务器名称。假定所有的根域名服务器都瘫痪了,那么整个DNS系统就无法工作。

顶级域名服务器:就好像国家总理下的各个省长,管辖各个省级单位。在DNS中,它们负责管理在该顶级域名服务器注册的二级域名。

权限域名服务器:负责一个区的域名服务器,顶级域名服务器其实也可以算作是权限域名服务器,只不过由于其特殊性,专门把它划分为一类。因此权限域名服务器通常是指顶级域名以下的管理二级、三级、四级等域名的服务器。

本地域名服务器:当一个主机(个人电脑)发出DNS请求时,查询请求就被发送到本地域名服务器,本地域名服务器负责回答这个查询,或者代替主机向域名空间中不同层次的权限域名服务器查询,再把查询的结果返回给主机。

通过一个例子可以清晰看到DNS解析的工作流程,假设域名为x.abc.com的主机想知道www.baidu.com的IP地址:

主机x.abc.com先向本地服务器dns.abc.com进行查询;

本地域名服务器采用迭代查询,先向根域名服务器查询,根域名服务器会告诉本地服务器下一次应查询的顶级域名服务器dns.com的IP地址;

本地域名服务器向顶级域名服务器dns.com进行查询,顶级域名服务器会告诉本地服务器下一次应查询的权限服务器dns.baidu.com的IP地址;

本地域名服务器向权限域名服务器dns.baidu.com进行查询,权限域名服务器会告诉本地域名服务器所查询主机的IP地址;

本地域名服务器将得到的IP地址返回给主机x.abc.com。

跟DNS架构类似,我国工业互联网标识解析体系由国际根节点、国家顶级节点、二级节点、 企业节点、递归节点等要素组成。

根节点:类比DNS根域名服务器

国际性的节点,提供全球范围内或者若干个国家地区的服务,负责标识解析、数据分发等数据管理功能。作为工业互联网标识体系中的根节点,其也负责实现与国内、国际其它工业互联网系统的互联互通等数据管理功能。

国家顶级节点:类比DNS顶级域名服务器

国家内部最顶级的标识服务节点,能够面向全国范围提供顶级标识解析服务,以及标识备案、标识认证等管理能力。国家顶级节点既要与各种标识体系的国际根节点保持连通,又要连通国内的各种二级及以下其他标识服务节点。

二级标识解析节点:类比DNS权限域名服务器 

是面向特定行业或者多个行业提供标识服务的公共节点,并为其提供标识注册和解析服务,并与顶级节点、企业标识解析系统进行对接。作为推动标识产业应用规模性发展的主要抓手,二级节点是打造有价值的行业级标识应用、探索可持续发展业务模式的关键。

企业标识解析系统:类比下一级DNS权限域名服务器

为特定工业企业提供标识注册和解析服务,并可根据该企业的规模定义工厂内标识解析系统组网形式及企业内标识数据格式。企业标识解析系统既可以独立部署,也可以作为企业信息系统的组成要素。

公共递归解析节点:类比DNS本地域名服务器

是指标识解析体系的关键性入口设施,能够通过缓存等技术手段提升整体服务性能。当收到客户端的标识解析请求时,递归节点会首先查看本地缓存是否有查询结果,如果没有,则会通过标识解析服务器返回的应答路径查询,直至最终查询到标识所关联的地址或者信息,将其返回给客户端,并将请求结果进行缓存。

标识解析客户端:类比互联网的浏览器、应用软件

标识解析查询的起点,独立存在或成为应用的一部分。典型的如一个标识读写器和后台软件。

标识体系当前建设进度

根据《工业互联网发展行动计划(2018-2020)》, 2020年要建成5个左右标识解析国家顶级节点,形成10个以上公共标识解析体系服务节点。目前国家顶级节点以及二级节点数量已经提前完成。

国际顶级节点:已经确定北京、上海、重庆、广东(广州)和湖北(武汉)作为5个国家顶级节点,并已完成部署并上线,初步形成“东西南北中”的顶层布局服务架构。

二级节点:呈现爆发式规模上线状态。

截至2019年7月31日,全国已经完成了17个二级节点部署,重点面向汽车制造、装备制造、船舶制造、工程机械、家电制造等不同行业提供标识编码注册、解析、业务管理、应用对接服务。一大批企业积极推进企业应用,三大基础电信企业也在加快探索公共递归节点建设。此外,全国范围内部署中的二级节点有11个,拟建设二级节点的单位有45家;拟签约二级节点单位有7家。

标识体系应用场景

基于标识解析体系,可以构建工业互联网应用,其中最典型也是最切合企业自身需求的主要应用有全生命周期管理、供应链管理以及产品质量追溯等。

标识解析体系贯穿工业生产和销售的全流程,通过标识解析,各工业企业将能够实现产品与设备的全生命周期管理:

? 从纵向集成来看,标识解析体系打通智能设备与工厂,实现底层数据的规模化采集与系统间共享;

? 从横向集成来看,大型企业链接上下游企业利用标识解析按需查询数据,中小型企业可以横向连接成平台,利用标识解析按需地共享数据;

? 从端到端集成来看,打通设计、制造、物流、使用等全流程,从而实现真正的全生命周期管理。

标识解析体系对机器和物品赋予唯一的“身份证”,通过解析系统,实现对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询。没有标识解析体系,一个零部件在各个部门和各个企业流转的相关信息其实是一座座孤岛,就像彼此不相连的局域网,处于割裂状态。如下图,有了标识解析体系,一个零部件有唯一的“身份证”,从生产、出厂、配送、经销等全生命周期的信息都能实现与该零部件紧密关联。

标识解析体系帮助工业企业打通产业链上下游,帮助企业实现高效便捷的供应链管理。在统一的标识体系下,不同企业之间异构的标识之间得以互通,数据沟通也变得通畅,进而可以消除供需两方之间的信息不对称,降低工业领域乃至全社会的交易成本。整机制造商通过标识解析查询确立采购来源,获取库存信息,实现零部件库存可视化管理,提高库存周转率。

供应链管理案例

徐工牵头建设的二级节点主要是面向工程机械行业。实际应用中,通过扫描整机二维码获取该整机产品及相关核心零部件的信息;根据信息解析出零部件装配信息,整机装配信息以及物流配送信息,便于供应链管理;可直接填报产品故障信息反馈到相关部门及时跟踪分析,为产品质量改善提供数据支撑。

标识解析体系利用标识对机器和物品进行定位和信息查询,帮助企业实现重要产品追溯。

产品追溯案例

奥瑞金为食品饮料做罐装包装,奥瑞金科技牵头建设的二级节点主要面向食品饮料工业。奥瑞金二级节点为企业用户分配标识前缀。用户通过识读产品上的二维码,向工业互联网标识解析体系发送解析请求,通过国家顶级节点、二级节点、企业节点,解析出产品的追溯信息及营销信息,并将解析结果返回查询终端。通过产品溯源,进一步可以帮助企业实现消费者画像,进而提供精准营销等服务。

小结

无论是消费互联网,还是工业互联网,其中最重要的目的都是为了实现数据流通以及信息共享。

目前的现状是,工厂内的机器、产品、零部件要么处于没有标识的状态,完全粗放式管理;要么处于“私有化”标识的状态,企业之间甚至部门之间的标识都无法相互识别,导致无法有效管理。企业内的标识数据缺乏汇聚和集成,导致标识数据既无法对内部的其它信息系统发挥作用,也无法对外提供服务;企业间的标识数据结构不一样、使用权限不一样,无法互通。

可以说标识解析体系是打通企业信息系统、实现数据流通的技术引擎,没有标识解析体系,工厂内、企业内以及企业间的数据流通和信息共享则无法实现。

标识解析体系建设进度是工业互联网发展的风向标。随着标识解析体系建设快速往前推进,工业领域将会出现更多创新发展机会,我们拭目以待。