标识解析体系下电子信息行业应用
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摘要：研究基于国家标识顶级节点管理体系，结合电子信息行业标识特性，引入Handle技术体系，构建电子信息行业标识二级节点，实现行业生态相关主体元素标识统一管理，并紧密围绕行业相关企业生产制造应用场景，形成相应的创新应用，赋能企业数字化转型，加速推进企业数字化、智能化进程。
工业互联网标识解析体系是工业互联网的基础设施，是推动新一代信息技术与实体工业融合的重要基础。为加快推进标识解析体系建设，工业和信息化部于2021年1月印发了《工业互联网创新发展行动计划（2021-2023年）》，引导企业建设二级节点［1］。《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》提出，推进标识解析体系建设，构建标识解析服务体系，要利用标识实现全球供应链系统和企业生产系统间的精准对接，促进信息资源集成共享。工业互联网标识解析体系为工业设备、机器、物料、零部件和产品提供编码、注册与解析服务，是工业全要素信息互通的关键枢纽。根据信通院发布的最新数据显示，我国标识解析二级节点已经上线134个，覆盖23个省区市和28个行业，接入企业超过15000家，标识注册量突破200亿，日均解析量达到1200万次，发展趋势迅猛。在大多数电子信息行业生产活动中，都会涉及到供应、制造、分销基本流程，从将原材料提供给制造工厂，到对原材料进行加工、制造，最终形成产品，最后再将产品通过各种渠道交付给客户。随着科技社会的发展进步，顾客的消费行为不断改变，整条产业链间的变动幅度就越大，使厂商不易掌握顾客需求。当用户的需求信息从产业链末端自下而上经过层层传递，信息含义肯定会发生变化，从而使需求和供给的信息不对称和变形。另外，由于中小企业信息化程度不高，行业企业间协同水平本身较低；上下游企业之间不同主体中数据多源异构，缺乏兼容性，严重影响产业链工作协同效率。为了解决以上问题，本文基于工业互联网标识解析体系，搭建电子信息行业二级标识节点，实现跨系统、跨企业、跨行业的标识信息共享，并且提出一种基于标识解析体系的行业创新应用，实现行业产品标识统一管理。
1工业互联网标识体系概述
标识解析体系类似互联网领域的域名解析系统，是全球工业互联网安全运行的核心基础设施之一。全球存在多种标识解析体系，例如GS1体系、OID体系、Handle体系、Ecode体系、UID体系等［2］。标识解析体系主要由标识编码、标识解析系统两大部分组成，其中，标识编码是机器、物品唯一的身份证，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，是实现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提和基础。工业互联网标识体系如图1：工业互联标识解析体系架构主要包括国际根节点、国家顶级节点、二级标识解析节点、公共递归解析节点与企业节点。国际根节点面向全球范围不同国家、不同地区提供根区数据管理和根解析服务。国家顶级节点与全球根节点互联，支持跨二级节点标识解析，支持异构标识解析体系互联。二级标识解析节点下接企业节点，面向行业提供标识注册和解析服务。公共递归节点可以通过缓存等手段提升服务性能。
2电子信息行业标识解析体系应用
2.1系统架构
标识解析二级节点上接国家顶级节点，下接行业企业节点。标识解析二级平台功能应用层包含企业前缀注册、审批、数据托管同步、标识注册、标识解析、用户管理和运营统计等功能模块，具体系统架构如图2所示：管理体系主要用于规范二级节点建设与运营相关的管理要求，包括编码规则、技术标准范和运营规范等。工业互联网标识解析二级节点在符合国家工业互联网标识解析体系总体要求和技术标准下，结合行业和区域的特色和实际需求，面向行业制定特定的标识编码规范、节点接入规范、接口规范，实现统一行业共识［3］。应用体系以标识编码为载体，明确如何基于二级节点与工业互联网平台、工业企信息系统节点的对接，促进供应链管理、重要产品追溯全生命周期理等应用。互联网标识二级解析系统提供企业信息注册、前缀申请等功能，企业提交前缀申请后由二级节点管理员进行审批，审批通过后进一步提交至国家顶级节点进行审核。企业审核申请通过后就可以在二级解析平台上完成本企业产品标识注册，将企业的私有产品统一编码，实现一物载一码。企业产品标识完成注册后，就可以使用工业互联网标识解析体系对产品编码进行解析，查询产品编码对应的具体详细信息。标识解析体系建设还处在起步阶段，企业大多数业务信息系统建设要早于标识解析系统。企业不同的业务信息系统已经有了关于设备、物料的信息，且产品在不同系统中的存储信息不一致，比如ERP系统用于存放采购物料信息，WMS用于存放仓库物流信息，资产在物资系统中，生产制造信息在MES系统，这些不同系统之间的信息无法进行交互，出现一个个信息孤岛。另外，每个企业都有一套自己的编码规则，不同企业之间的不同的编码规则无法兼容，难以实现统一的数据查询。因此，为了实现企业内部数据与标识解析平台的对接，首先建立企业级大数据平台，所有系统通过该平台构造中间表建立与标识编码之间的对应关系，包括系统名称、模块功能名称、数据存放位置，对不同系统中的数据进行集成，打通企业内部信息系统，为企业数据对接二级标识解析平台做好准备。
2.2编码规则
近年来中国电子工业持续高速增长，带动产业链强劲发展，其行业特性为产品多样、生产工序复杂、需求变更频繁、管理难度大，更加需要统一的编码规则进行管理。标识编码规则遵循Handle体系标准，由全球统一管理标识前缀和标识后缀组成，“/”为固定分隔符，标识编码格式如图3所示。对于电子信息行业的电子计算机、电子元器件、通信导航设备、电子仪器仪表等主要设备，标识对象分为实物标识和虚拟标识两大类。实物标识主要包括各种电子设备以及零部件等，如工控机、主板、内存条；虚拟标识包括电子原理图、设计图纸、业务数据等。以一台计算机的零部件主板为例，标准编码格式由国家节点标识、二级节点标识、企业节点标识、固定分隔符以及企业私有产品标识组成。如表1所示：通过给产品进行编码标识解析系统可以实现标识编码查询，准确定位标识编码目标标识码数，解析产品的整机配置信息，零部件内存条、硬盘、CPU、主板以及对应的物料信息，其所属来源供应商信息，包括入库时间、生产时间等。通过给不同产品的分类加固定前缀为对应产品以及零部件进行唯一标识编码，实现数据的共享。
2.3应用场景
电子信息产业链复杂冗长，处在不同环节和规模的企业面临着不同的问题。从产业链角度来说，电子信息制造业复杂冗长，涵盖上游电子原材料、化工产品、生产设备、中游电子元器件及组件、下游智能终端、消费电子等市场，且每个环节产品种类广泛，形成了庞大的产业链体系。因此，电子信息行业基于互联网标识解析体系的创新应用，实现全产业链信息的共享对于电子信息制造行业的数字化改造和信息化升级具有重要意义。产品追溯系统是一种基于工业互联网标识解析体系的创新应用，在供应链管理、产品全生命周期管理方面得到了重要应用。产品追溯系统通过普通数码、一维码、二维码、RFID标签等方式对最小单元包装产品赋予唯一“身份证”，也称为追溯码，给予产品身份标识。通过采集跟踪产品在生产、流通、销售、消费等环节的数据，实现产品在原料进厂、生产加工、仓储物流、终端销售、市场消费的全链精细化管理，可明确产品的流量、流向、流速信息。基于工业互联网标识解析二级系统，通过接口对接开发出产品追溯小程序。程序查询功能支持通过扫描整机条码可以追溯到CPU、电源、硬盘、主板、内存条等关键组件条码或者二维码，再通过扫描关键组件的条码或二维码获取组件物料描述、组件型号、组件条码、组件料号等关键信息，实现下游企业提供的零部件的追溯，同时可以根据扫描获得的产品出入货信息追溯到下级供应商，防止发生窜货，影响客户体验和对公司品牌的信任度。通过产品追溯系统，打造从设计企业、供应链企业、制造企业、销售售后到维保服务商企业的全生命周期管理过程，实现跨地域、跨行业、跨企业的信息查询和共享。如图4所示：
3结束语
工业互联网标识解析体系是解决信息封闭，实现数据融通的关键手段，利用标识解析技术可以打通不同信息系统、不同上署管理简单，更适用于实验室信息系统的使用，另一方面其对基础架构、服务、应用程序和资源监控适配性也更好。
4.2监控方案设计
Zabbix能够支持多种通信方式，主流通信方式包括Agent、SNMP、SSH/Telnet、IPMI、JMX等。在本文中，Server端和被监控端通信主要使用Agent和自发现两种协议以获取对应的主机和监控指标。而在已构成的实验室监控环境中，主要从三个维度进行数据监控：主机硬件级别维度、虚拟机操作系统维度、应用软件服务维度。其中主机硬件维度主要对主机在运行时电源、风扇状况以及整体CPU、磁盘空间利用率等方面进行监控；虚拟机操作系统维度的监控则包括对操作系统运行状况、CPU、内存、磁盘空间利用率和操作系统之间的网络连通性等方面进行监控；应用软件服务维度监控则需要对日常运行在私有云上自建的软件服务健康度进行监控，可从API和端口等多个维度进行监控。划分多个维度优点是可以在实现全方面的监控的同时将可能存在的故障进行分组，实现快速定位故障的目的。对于主机级别硬件监控采用Agent搭配Shell脚本从主机ILO接口和磁盘MGT口获取对应监控指标。而对于虚拟机和应用软件维度监控，如果采用Agent方案存在两个缺点，一方面会消耗系统资源，对虚拟机侵入性也较大；另一方面监控较为复杂，每安装一台虚拟机或者一个应用都需要单独安装Agent并在Server端进行配置。在本文中采取的解决措施是借助虚拟化软件，通过对其API接口的调用开发，自动发现虚拟机并从其中获取到对应虚拟机的各项监控指标。而对应用的监控可通过调用应用接口获取对应健康值和通过直接判断应用服务端口是否可正常连接判断这两种方式实现。两种方案本质上都是采取Python脚本实现，自动发现对应服务后获取到对应软件监控值，监控中一般设置为up和down。最终在Zabbix监控软件上对每个监控指标进行配置，当获取到对应数据即可通过可视化界面进行展示。
4.3管理及监控效果
本文最后按照设计方案完成的基于私有云的信息化系统实现了实验室内新旧资源合理化的利用和管理，有效节约计算机资源的使用和管理成本，并且可以满足实验室约60名师生的日常科研任务。通过监控平台可以实时查看监控指标中的数据，如图4为某台主机的CPU使用情况。最终设计共35个监控项，18个触发器，其中监控项中包含硬件服务器主机CPU使用率、内存使用率等在内的10个监控项，虚拟主机硬盘空间使用率、运行开机状态在内的8个监控项，以及应用服务类17个监控项。而告警功能通过基于以短信、邮件以及企业微信的多种方式的级联报警，实现信息系统的高可用和故障的及时处理。
5结束语
针对实验室对于信息系统的应用需求和可靠性需求，考虑现有硬件资源的再利用。本文提出了具备虚实资源高可靠监控的私有云系统的部署与监控方案，可以提供一套切实可行的实验室信息平台的管理、监控方案，完成对实验室物理和虚拟资源的高效管理、分配、利用及监控，切实保障了实验室信息系统的高可靠性和安全性。同时本文所构建的6主机2存储的私有云物理配置方案也具备借鉴价值，可用于其他实验室私有云搭建参考。
作者:段茹茹 陈超 胡钢 单位:研祥智能科技股份有限公司 广东省工业边缘智能创新中心有限公司
