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工业互联网标识解析体系架构白皮书（征求意见稿）工业互联网产业联盟（AII）2018年编写说明近年来，随着互联网和新一代信息技术与传统行业的加速融合，全球新一轮科技革命和产业变革正蓬勃兴起，一系列新的生产方式、组织方式和商业模式不断涌现，工业互联网也随之应运而生，并正在推动全球工业体系发生深刻变革。工业互联网的本质是以机器、原材料、控制系统、信息系统、产品以及人之间的网络互联为基础，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输交换、快速计算处理和高级建模分析，实现智能控制、运营优化和生产组织方式变革。标识及标识解析技术是实现工业互联网快速发展的关键技术。其中，工业互联网标识是指能够唯一识别机器、产品、算法、工序等制造业物理资源和虚拟资源的身份符号。工业互联网标识类似于互联网域名，赋予每一个产品、零部件、机器设备唯一的“身份证”，以实现资源区分和管理。工业互联网标识解析是指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装置。工业互联网标识解析类似于互联网域名解析，可以通过产品标识查询存储产品信息的服务器地址，或者直接查询产品信息以及相关服务。指导单位：工业和信息化部牵头编写单位：中国信息通信研究院编写组成员：目录一、标识解析的内涵与外延...........................1(一)标识解析的内涵...............................1(二)标识解析的意义...............................2二、工业互联网标识解析应用场景与需求...............5(一)工业互联网标识解析典型应用场景...............5(二)工业互联网标识解析需求分析..................13三、工业互联网标识解析体系功能架构................17(一)功能框架....................................17(二)基础资源....................................18(三)关键角色....................................21四、工业互联网标识解析体系实施架构................23五、工业互联网标识解析体系管理架构................27(一)开展工业互联网标识解析体系管理架构设计的意义28(二)工业互联网标识解析体系管理架构设计..........29六、工业互联网标识解析体系发展趋势................33一、标识解析的内涵与外延(一)标识解析的内涵工业互联网标识解析体系是工业互联网网络架构的重要组成部分，是维护全球工业互联网稳定运行的重要基础设施和服务，其作用就类似于互联网领域的域名解析系统（DNS）。工业互联网标识解析体系的核心包括标识编码和解析系统两部分：一是标识编码，能够唯一识别机器、产品等物理资源和算法、工序等虚拟资源的身份符号，类似于“身份证”；二是解析系统，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装置，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。目前国内外存在许多不同的标识解析体系技术方案，但大都仅在个别领域做了初步探索，散而弱，不能满足工业互联网发展需要。互联网领域美国通过掌控域名系统根服务器，形成国际互联网单边治理格局，工业互联网为我国提供了建设自主可控标识解析体系的时间窗口和改变网络治理格局的历史机遇。因此，亟需国家统筹协调，发挥产业各方力量，形成体系化推进，提升国际话语权和影响力。(二)标识解析的意义1.标识解析体系是网络治理格局的关键近三十年来，域名系统作为重要的网络基础设施之一，始终是全球互联网正常运转的重要支撑，域名资源和根服务器的管理权之争也长期成为互联网治理的焦点议题。一是域名、标识等网络基础资源的分配具有重要意义。为了保证唯一性，任何域名、标识一经分配，则任何人不得重复申请和使用。因此考虑到国家地理位置、企业品牌商标、文化和习俗等方面原因，网络基础资源的分配具有一定竞争性。同时为了便于分配和管理，域名、标识等普遍使用分级、分段编码机制。因此根服务器节点的管理机构通常负责受理和注册顶级前缀，把持网络基础资源分配入口。任何域名、标识顶级前缀的申请、审核、受理，以及后续信息变更都在根服务器节点管理机构政策要求下进行。二是标识解析系统运营机制属于互联网治理规则范畴。为提高系统稳定性和服务效率，标识解析系统通常设有多个根服务器节点。而根服务器节点的选取、不同根服务器节点之间的互联互通，甚至其商业模式等问题，都涉及到多个不同利益相关方，需要国际社会统一协商，才能得到广泛认可。三是根服务器节点扮演全球网络服务的关键入口角色。以域名系统为例，任何域名解析查询，都需要得到根服务器指引，所以根服务器稳定高效的运作对保证互联网应用环境、稳定、促进互联网上层业务进一步发展具有重要意义。目前工业互联网尚未形成全球大规模部署和应用的标识解析体系，存在构建新型标识解析体系的可能性和窗口期，就为在一定程度上改善网络治理格局带来了新的契机。2.标识解析体系是维护网络主权的屏障标识解析体系是网络互联互通的重要基础设施。互联网中用户与网站之间的通信，首先需要经过域名系统进行信息寻址；工业互联网中机器与机器之间、机器与产品之间的通信，首先需要经过工业互联网标识解析系统进行信息寻址。根服务器节点又是影响标识解析体系发挥互联互通作用的关键。正常情况下，根服务器节点是联通各个国家、地区标识解析系统的枢纽。当用户所查询的信息不在本国范围内时，则可通过根服务器节点将请求转发到其他国家或地区。但如果发生极端情况，掌握根服务器节点控制权的国家，则可以通过在根区数据文件中删除敌对国家顶级前缀的方式造成对方网络中断，使得其他人都无法在网络中寻找到该国服务和信息。掌控标识解析服务还是分析国民经济的重要抓手。目前，数据已经成为互联网和工业互联网的核心所在。而通过分析互联网域名系统数据，可以判断一个国家互联网网站数量、互联网公司服务器地理分布、网民查询和使用互联网的趋势等关键信息；通过分析工业互联网标识解析系统数据，可以判断一个国家工业门类、产品目录、企业数量、行业分布、地理分布、企业间互联情况、供应链情况等关键信息，甚至可能间接反映出一个国家的经济运行状况。3.标识解析体系是网络空间创新的起点在互联网时代，TCP/IP协议为主机和主机之间通信提供了技术保障，将不同的异构网络连接到一起，而大量的应用创新则起源于DNS域名系统的诞生。首先，域名为网站提供了人类用户容易识别和记忆的名称，使得上网不再需要复杂的专业知识；其次，随着网站数量的快速增加，当我们无法记住越来越多的网站域名之后，由“域名到IP地址”提供一对一查询服务的DNS域名系统就激发了由“关键词到网址”提供一对多、多对多查询服务的搜索引擎，雅虎、谷歌、百度等一批互联网巨头应运而生；最后，考虑到用户建立自己的网站，不仅仅需要购买域名和IP地址，还需要一个相对模板化的空间来降低开发难度，所以早期互联网公司都是提供网络空间租借等服务，最后演变为可以提供虚拟计算资源、存储资源、网络资源的云计算。在工业互联网时代，新一代信息技术（IT）与传统操作技术（OT）加速融合，正在激发出智能化生产、网络化协同、个性化定制、服务化延伸等许多新模式新业态。由于目标对象的不同、服务粒度的不同、技术方案的不同，工业互联网标识解析体系可能成为未来网络空间创新的起点。首先，标识数据采集从“人为输入域名网址”转变为扫描二维码、射频识别（RFID）等自动化手段；其次，标识数据处理和查询从面向主机的DNS协议转变为面向数据的Handle协议等；最后，标识数据应用从单一的网站浏览转变为产品追溯、供应链管理、全生命周期管理等新模式。二、工业互联网标识解析应用场景与需求(一)工业互联网标识解析典型应用场景目前，工业互联网应用模式主要可以归纳为智能化生产、个性化定制、网络化协同、服务化延伸等四类业务场景，标识编码和标识解析服务在四类场景中均发挥重要支撑作用。1.标识解析在智能化生产中的应用工业互联网中的“智能化生产”是指实现从单个机器到产线、车间乃至整个工厂的智能决策和动态优化，显著提升全流程生产效率、提高质量、降低成本。从实现角度看，智能化生产可以分为两种基本模式。一是叠加式网络，局部改造。即在现有制造系统基础上，通过部署嵌入式系统和新型网络，实现现场数据的采集和集成，并开展大数据分析优化，实现智能生产与管理。例如华为为某酒企实施的智能工厂改造，在原有自动控制设备基础上，部署基于4G的无线宽带集群系统，实时采集温度、湿度、成分比例、设备状况等各类参数，依据大数据分析结果进行优化控制，产能提升40%、能耗下降30%。二是集成式网络，全面改造。即部署新型工业网络同时实现控制与现场数据采集，通过新型数据集成软件，实现各类传感器、控制系统和软件数据的集成，并在此基础上通过大数据分析实现智能生产与管理。例如海尔沈阳无人工厂，全面集成生产管控、物流管理、企业管理、设计平台等系统，实现单线五百多种型号产品的柔性制造，大幅削减物流配送距离。以智能化生产的第一种实现方式，即“叠加式网络，局部改造”为例，使用标识解析的具体应用流程如下图所示：第一步：对监测设备或者传感器进行打码标识，可以是内嵌的虚拟标识，也可以是外部附着的RFID电子标签等。第二步：当监测设备或传感器首次接入网络时，向工业数据平台进行注册，或者直接向企业标识解析系统进行注册。第三步：当工业数据平台需要查询监测设备或传感器所采集的数据时，先通过标识解析系统获取监测设备或传感器的地址，然后建立通信来查询具体数据。2.标识解析在个性化定制中的应用工业互联网中的“个性化定制”是指基于互联网获取用户个性化需求，通过灵活组织设计、制造资源和生产流程，实现低成本大规模定制。从实现角度看，个性化定制应用中利用互联网平台和智能工厂建设，将用户需求直接转化为生产排单，开展以用户为中心的个性定制与按需生产，有效满足市场多样化需求，解决制造业长期存在的库存和产能问题，实现产销动态平衡。一是众创定制。借助互联网平台，大众发起、参与企业新产品研制。海尔天铂空调由用户提出创意、30多名发烧友共同交互设计、一千多名用户参与支持，在设计的同时即实现了万名用户预约下单的业绩。二是深度定制。通过互联网平台，用户与企业一对一交互产品设计元素和细节，企业根据用户个性化需求利用柔性生产线定制生产，如红领集团、鲁泰纺织、尚品宅配等。个性化定制场景中，假定产品具有主体原材料，则使用标识解析的具体应用流程如下图所示：第一步：定制平台生成订单标识ID及对应的订单描述文件Profile。第二步：订单进入企业资源计划（ERP），ERP根据订单生成工序系列，然后每个工序又匹配物料。此时该信息还会被传递给供应链管理系统（SCM），来决定供货和调度。第三步：生产执行系统（MES）根据ERP给出的订单号或者其他方式进行原材料编码，然后通过RFID标签、二维码等形式对原材料进行打码标识。第四步：生产设备读取标签信息，识别主体原材料标识ID。第五步：根据主体原材料标识ID，查询ERP中对应的订单描述文件Profile和关联工序，然后机器进行相应处理3.标识解析在网络化协同中的应用工业互联网中的“网络化协同”是指形成众包众创、协同设计、协同制造、垂直电商等一系列新模式，大幅降低新产品开发制造成本、缩短产品上市周期。从实现角度看，智能化生产借助互联网络或工业云平台，发展企业间协同研发、众包设计、供应链协同等新模式，能有效降低资源获取成本、大幅延伸资源利用范围，打破封闭疆界，加速从单打独斗向产业协同转变，促进产业整体竞争力提升。例如航天科工利用航天云网专有云平台，接入集团内上下游六百余家单位，对设计模型、专业软件、3D打印机、数控机床等七大类上百种资源进行共享，实现在线仿真计算、复杂产品模块协同测试、制造资源统一查看和灵活排产，有效促进集团生产能