2020工业互联网标识解析标准化白皮书.pdf
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1、工业互联网标识解析标准化白工业互联网标识解析标准化白皮书皮书 (20202020 年)年)20202020 年年 月月 工业互联网标识解析标准化白皮书 3 组织单位:工业互联网产业联盟、中国通信标准化协会 牵头编写单位:中国信息通信研究院 参与编写单位(排序不分先后):中国科学院沈阳自动化研究所、中兴通讯股份有限公司、中国电信集团有限公司、中国联合网络通信有限公司、深圳市标准技术研究院、中国科学院计算机网络信息中心、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、网络通信与安全紫金山实验室、山东省标准化研究院、江苏中天互联科技有限公司、广东佛山鑫兴科技有限公司、重庆忽米网络科技有限公司、重庆沄析工业互联网
2、有限公司、北京航天智造科技发展有限公司、威海电子信息技术综合研究中心、软通智慧科技有限公司、辽宁长江智能科技股份有限公司、华盾大数据研究院、新奥数能科技有限公司、河钢数字技术股份有限公司、四川亚度家具有限公司。编写组主要成员:中国信息通信研究院:谢滨、张钰雯、田娟、刘巍、朱斯语、马宝罗、池程、张旭、张青、谢家贵、李志平、刘澍、马超。中国科学院沈阳自动化研究所:于海斌,刘阳 中兴通讯股份有限公司:游世林、高峰 中国电信集团有限公司:杨震、刘伟 中国联合网络通信有限公司:贾雪琴、林晨 深圳市标准技术研究院:李媛红、胡龙珍 工业互联网标识解析标准化白皮书 4 中国科学院计算机网络信息中心:刘佳、王姝
3、 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所:赵华、吴亚平 网络通信与安全紫金山实验室:黄韬、霍如 山东省标准化研究院:钱恒、杨扬 江苏中天互联科技有限公司:时宗胜 广东佛山鑫兴科技有限公司:区景安 重庆忽米网络科技有限公司:徐清华 重庆沄析工业互联网有限公司:陈虎、杨帆 工业互联网标识解析标准化白皮书 5 前言前言 近年来,以工业互联网为代表的新一代信息技术正在深度重构全球产业模式、企业形态和价值分工,并正在推动全球工业体系发生深刻变革。标识解析体系作为工业互联网的关键神经系统,是支撑工业互联网网络互联互通的基础设施,也是实现工业互联网数据共享共用的关键。目前,标识解析体系已初步建立,五大顶级节点间
4、实现互联互通,标识应用成效初步显现,产业基础不断增强,标识解析已从概念形成普及进入到应用实践推广的新阶段。但仍存在关键技术标准缺失、滞后等问题,亟需大力推进标准化工作,支撑标识解析技术创新及指导产业应用,加速科技成果转化,营造公平竞争的市场环境,激发各类市场主体活力,推动我国工业互联网创新成果向国际标准转化,以标准引领我国制造业高质量发展。基于此,工业互联网产业产业联盟组织编写本白皮书,梳理标识解析标准化国内外发展现状,分析面向工业互联网场景的标准化新需求,完善现有标准体系框架,提出标准化工作的实施路径,最后结合当前现状给出了标准化工作建议。工业互联网标识解析标准化白皮书 6 目录 1.1.编
5、写概述编写概述.8 1.1 编写背景.8 1.2 编写意义.8 2.2.标识解析发展现状标识解析发展现状.10 2.1 标识解析体系持续完善.11 2.2 标识技术能力不断增强.14 2.3 标识应用推广加速发展.15 2.4 标识产业生态加速构建.17 3.标识解析标准化国内外进展.18 3.1 国际标准化现状.20 3.2 国内标准化现状.27 3.3 小结.32 4.标识解析标准化需求分析.33 4.1 整体架构需求.33 4.2 编码与存储需求.34 4.3 采集与处理需求.35 4.4 解析需求.35 4.5 数据与交互需求.36 4.6 设备与中间件需求.37 4.7 异构标识互操
6、作需求.38 4.8 应用支撑需求.38 工业互联网标识解析标准化白皮书 7 5.标识解析标准化实施路径.40 5.1 标准化体系框架.40 5.2 标准研制和应用.47 6.标准化工作建议.49 工业互联网标识解析标准化白皮书 8 1.1.编写编写概述概述 1 1.1.1 编写背景编写背景 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,是支撑工业互联网互联互通的神经枢纽。通过为机器、产品等物理资源和算法、工艺等虚拟资源赋予唯一“身份证”并进行快速定位和信息查询,实现跨企业、跨行业、跨地域的信息资源集成共享,是全球供应链系统和企业生产系统精准对接、产品全生命周期管理和智能化服务的前
7、提基础。目前,标识解析已应用于能源、船舶、医疗、食品等多个行业,在与制造业和信息通信等多领域技术的融合集成显现了巨大的生命力和创造力,为进一步创造新的工业互联网发展动能奠定了基础。标识解析技术和应用的快速发展,使标准化工作面临更新、更高的要求。然而,目前标识解析体系仍存在面向工业互联网场景的标准供给不足、产业发展与标准制定步伐不匹配等问题,需建立健全工业互联网标识解析标准体系,着力补齐标识解析发展中的标准化短板,加强跨行业、跨领域的标准化统筹协调。1.2 1.2 编写意义编写意义 标准体系建设是我国工业互联网发展的重要任务。2017 年11 月,国务院印发关于深化“互联网+先进制造业”发展工业
8、互联网的指导意见,明确提出构建工业互联网标准体系,制定一批总体性标准、基础共性标准、应用标准、安全标准。2018 年 5月,工信部印发工业互联网发展行动计划(2018-2020 年),工业互联网标识解析标准化白皮书 9 部署核心技术标准突破行动重点任务,到 2020 年形成一批具有自主知识产权的核心关键技术标准。2019 年 1 月,工信部和国标委联合发布工业互联网综合标准化建设指南,进一步明确了工业互联网和标识解析标准体系的建设内容,指出到 2025 年基本形成涵盖工业互联网关键技术、产品、管理及应用需求的标准体系,并与国际先进标准水平保持同步。标准化是推动标识解析产业统筹布局的重要支撑。当
9、前工业互联网正处于发展初期,全球尚未形成成熟且可大规模应用的标识解析体系,国际和国内主流标识体系、自动识别与采集技术、网络解析架构等相关标准大多服务于消费互联网,难以满足工业互联网应用需求,为支撑标识解析公共基础设施建设,需加快研制解决多设备接入、异构网络连接、多源异质数据互操作、数据安全等方面的技术标准。同时,工业互联网已成为主要工业强国抢占国际制造业竞争制高点的共同选择,我国应加大相关标准化的研究力度,提升国际影响力,争取国际标准话语权。共性标准加快标识解析基础设施建设与规范管理。2019 年标识解析体系已基本形成支持多类型标识统一寻址的基础设施,其中国家顶级节点面向全国范围提供顶级标识解
10、析服务,灾备节点可在出现网络风险和自然灾害等情况下,保障接入数据及业务的安全。国家顶级节点和灾备节点等关键性新型基础设施的建设,需要依托国家层面的统筹管理,建立基础共性标准和相关标准化规范,促进基础设施的建设、部署和运行,保障节点的安全稳定工业互联网标识解析标准化白皮书 10 运行及节点间互联互通。行业性标准引导二级节点建设和规模化应用。二级节点是标识解析体系中直接服务企业的核心环节,是满足行业需求、扩展标识解析服务能力、服务范围、服务深度的重要设施。不同行业二级节点和跨行业二级节点在建设和产业化应用过程中,其对节点部署、对接方式和应用模式等都有不同的需求,通过引导行业建立相关的技术和应用标准
11、规范,如符合行业应用需求的标识编码体系,推动企业接入标识解析体系,促进规模化应用。新技术标准推动科技创新成果更快更好转化。标识解析体系与互联网域名系统在层级结构和功能定位上有很多相似点,但在对象范围、应用场景等方面存在差异。在建设过程中,需引入人工智能、区块链等新一代信息技术,同时融合数字孪生、工业软件对接等技术,通过加强新技术、新产品的先进标准研制,补足关键领域的标准化空白,推动科技创新的成果转化,形成产业竞争优势。应用标准提升标识解析对工业互联网的支撑能力。标识解析体系是打破工业制造信息孤岛、实现跨系统互通的通用基础设施。面向工业应用场景提供数据的管理、交互和共享,加快输出特定行业、特定场
12、景应用支撑标准,发挥标准化服务能力,推动工业互联网新模式、新应用的拓展,构建可复制可推广的应用模式,形成行业示范与标准研制双驱动发展模式。2.2.标识解析标识解析发展现状发展现状 工业互联网标识解析标准化白皮书 11 2 2.1.1 标识解析标识解析体系体系持续完善持续完善 2 2.1.1.1.1 体系架构体系架构 工业互联网标识解析体系的核心包括由标识编码、标识载体、标识解析系统、标识数据服务 4 个部分。标识编码能够唯一识别机器、产品等物理资源和算法、工序、标识数据等虚拟资源的身份符号,类似于“身份证”。标识载体能够承载标识编码的标签或存储装置,包括主动标识载体和被动标识载体两类。标识解析
13、系统能够根据标识编码查询目标对象网络位置或者相关信息的系统,对机器和物品进行唯一性的定位和信息查询,是实现全球供应链系统和企业生产系统的精准对接、产品全生命周期管理和智能化服务的前提和基础。标识数据服务能够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。标识解析涉及互联网和制造业领域的各个环节和各个主体,对标识解析认识和理解的差异,有可能导致技术选择、标准路线等方面的分化,为此,建立了工业互联网标识解析体系架构,作为指导各级标识服务节点部署、产业生态构建的重要理论依据。体系架构包括业务视图、功能视图、实施视图、安全视图四个部分,业务视图明确了面
14、向不同角色提供联网对象唯一标识、数据管理和信息共享服务的业务过程,功能视图给出了解析体系支撑标识服务需提供的功能,实施视图给出了企业端、公共平台端和应用端应当部署的标识软硬件设施及其相互关系,安全视图主要工业互联网标识解析标准化白皮书 12 考虑标识服务过程的身份安全、数据安全和行为安全。图 1 工业互联网标识解析体系架构 2 2.1.2.1.2 编码编码规范规范 标识编码作为标识解析体系的核心基础资源,应建立符合我国工业互联网发展的规范化标识编码规则及管理体系。当前,处于多标识体系并存的发展阶段,主流的公有标识编码方案可归纳为统一的逻辑结构,即最多包括前缀字段、后缀字段,以及可选的安全字段等
15、三个部分。将各类编码纳入到工业互联网标识解析体系中,建立兼容并存的标识编码规范,可基于标识解析各级节点提供各类标识的解析寻址服务。工业互联网标识编码规则一般为两部分,标识前缀用于唯一标识企业主体,标识后缀用于唯一识别标识对象,如图 2。图 2 工业互联网标识编码结构 工业互联网标识编码规则用于规范不同行业对象的标识分类、编码规则、编码结构,指导二级节点、企业节点建立自身的对象标识编码体系。当前,根据“急用先行”原则,已面向能源、工业互联网标识解析标准化白皮书 13 航空、船舶、药品等十几个领域研制行业编码标准,后续,将统筹考虑国民经济分类,建立全面覆盖制造业门类的编码体系。2 2.1.3.1.
16、3 节点节点设施设施 我国的工业互联网标识解析体系架构采用分层、分级的部署模式,由根节点、国家顶级节点、二级节点、企业节点、递归节点要素组成,对应的部署方式如下图所示:图 3 工业互联网标识解析部署架构 其中,国际根节点:是指一种标识体系管理的最高层级服务节点,提供面向全球范围公共的根层级的标识服务,并不限于特定国家或地区。国家顶级节点:是指一个国家或地区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。二级节点:是面向特定行业或者多个行业提供标识服务的公共节点。二级节点既要向上与国家顶级节点对接,又要向下为工工业互联网标识解析标准化白皮书 14
17、 业企业分配标识编码及提供标识注册、标识解析、标识数据服务等,同时满足安全性、稳定性和扩展性等方面的要求。企业节点:是指一个企业内部的标识服务节点,能够面向特定企业提供标识注册、标识解析服务、标识数据服务等,既可以独立部署,也可以作为企业信息系统的组成要素。递归节点: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。此外,标识解析服务的查询触发,可以是来自企业信息系统、工业互联网平台、工业互联网 APP 等多种不同形式。目前,国家顶级节点部署于北京、上海、广州、武汉、重庆 5 个城市,节点之间数据互为备份,提供标识就近解析服务,以保障标识解析效率。二级节点和企业节点主要
18、分布在我国东部、中部等工业发展程度相对较高的省市,截至2020 年 11 月底,76 个二级节点上线运行,接入工业企业7600 余家。2 2.2.2 标识技术能力不断增强标识技术能力不断增强 2 2.2.1.2.1 软硬件系统软硬件系统 标识解析核心软硬件系统基本实现自主化,并在性能、安全性、可管理性上持续提升,有力保障了节点的安全高效稳定运行,带动了创新应用和产业发展。在软件体系方面,已形成部署于不同节点的 IDIS、Mirror、IDPointer 等软件系统。在硬件体系方面,已形成软硬件一体化、适用于不同性能要求的权工业互联网标识解析标准化白皮书 15 威解析服务器、标识解析专用服务器、
19、递归解析服务器等。2 2.2.2.2.2 区块链技术区块链技术 工业互联网标识解析以区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,依托其分布式可信的特性,采用自主研发的许可公有区块链技术,既兼容公有区块链开放接入、灵活、可扩展性等特性,又融合联盟区块链易于监管、高性能、安全可控等特性的区块链技术系统,构建国家区块链新型基础设施,助力改善全球网络空间的治理格局。2 2.2.3.2.3 主动标识载体主动标识载体 结合 5G、窄带物联网(NB-IoT)等新连接技术,推动标识载体从条形码、RFID 等被动标识载体向 SIM 卡、模组等主动标识载体方向拓展。建立物联网设备与标识解析的连接接口,在可信状态下支持
20、基于标识的设备发现、数据获取、数据运营等服务能力,提供可靠的数据支撑和传输保障。同时,提供信息安全服务能力,保证终端安全及通信安全。2 2.3 3 标识应用推广加速发展标识应用推广加速发展 2 2.3 3.1.1 二级节点二级节点布局布局 二级节点是满足行业需求、扩展标识解析服务能力、服务范围、服务深度的重要设施,是构建安全、稳定、高效、可靠的工业互联网标识解析体系的重要基础和支撑环节。根据服务范围,二级节点可以划分为行业型二级节点和综合型二级节点,同一行业可建立多个行业型二级节点。目前,节工业互联网标识解析标准化白皮书 16 点已覆盖 28 个行业,包含船舶、集装箱、石化、食品、医疗器械等领
21、域,直接面向行业企业提供标识服务,初步形成标识应用体系,不断推进应用向更深层次、更广范围、更大规模的发展。2 2.3 3.2.2 行业行业应用模式应用模式 节点企业开展标识应用的前瞻探索,涌现出一批可复制的典型应用案例,基于现有应用成果提炼出智能化生产管控、网络化生产协同、全生命周期管理、数字化产品交付、自动化设备管理五大典型标识应用模式。江苏中天通过为预制棒、光缆、光纤及生产设备赋予工业互联网标识,不仅实现产品生命周期的信息关联,更将产品数据与设备运营数据打通,助力智能化生产管控,生产效率提高 15%以上。浪潮和金蝶将工业软件数据交互设备与标识解析体系对接,实现数据自动化注册和异构标识转化,
22、灵活设定数据管理权限,按需查询,实现上下游企业网络化生产协同。2 2.3 3.3.3 公共公共服务能力服务能力 打通公共客户端、物联网设备端、支付终端和标识读写设备端等多类“端”侧服务入口,进一步拓展标识应用场景,公共服务能力逐渐形成,为社会大众提供全面的应用服务。通过国家顶级节点与支付宝打通,“扫一扫”成为同时连通互联网域名和标识解析体系的服务入口,打造系列公共服务平台,推动标识解析体系向更广范围覆盖。工业互联网标识解析标准化白皮书 17 图 4 标识解析应用行业统计 2 2.4 4 标识标识产业产业生态加速构建生态加速构建 在政府引导市场主导的机制下,标识生态参与者角色不断丰富、规模不断扩
23、大,在标识解析技术标准、标识软硬件研发、安全防护、测试验证、二级节点建设、公共应用支撑、国际合作、端到端生态等八个方面,广泛团结标识解析服务机构、系统集成商、应用企业、开源组织等产学研用各方力量,开放共享、互利共赢的标识产业格局初步形成。引导安全厂商切入标识安全市场,涵盖解决方案提供商、认证服务提供商、国密算法研究机构、加密芯片提供商等,协同构建标识解析安全保障;务实推进国际合作,参与国际6%2%2%2%2%4%2%2%2%2%2%7%4%2%2%32%6%6%2%2%2%2%2%2%2%2%材料行业仓储物流船舶行业电子行业航天设备机械行业集装箱行业家居行业建筑材料煤炭行业汽车行业食品行业线缆
24、行业羽毛(绒)制品加工行业增材制造综合行业医药行业家电行业仪器仪表行业石油石化行业摩托车行业供应链金融注塑行业燃气具行业医疗器械行业快消品行业工业互联网标识解析标准化白皮书 18 标准制定,跻身国际发码机构行列,国际影响力进一步增强;构建标识解析测试验证体系,全面支撑标识技术、产品、系统研发和验证;工业和信息化部主导制定工业互联网标识管理办法及其配套制度,推动标识解析形成统一管理、协调发展的完善制度体系,有效凝聚各方力量达成共识,形成推进合力,指导各级节点的建设和运营。3.标识解析标准化国内外进展 标识解析体系作为工业互联网网络体系的重要组成部分,是域名系统向工业领域的延伸,其一头连着互联网,
25、一头连着生产制造。因此,发展标识解析标准化应充分借鉴与使用原有通信、自动识别、物联网、工业自动化等领域的相关标准,在继承的基础上加以优化。国际相关标准化工作主要在集中在 ISO/IEC(国际标准化组织和国际电工委员会)的 ISO/IEC JTC1 信息技术委员下设 SC6系统间远程通信和信息交换技术委员会和 SC31 自动识别与数据采集技术委员会,IEC(国际电工委员会)的 TC3 文献资料、图形符号及技术资料表示法委员会,TC65 工业过程测量、控制和自动化技术委员会。ITU(国际电信联盟)的 ITU-T 国际电信联盟电信标准分局下设 SG2 业务提供和电信管理运营工作组、SG17 安全工作
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