□ 文 鄭喬露 劉東坡 楊 昆 姜 露

0 引言

伴隨著第四次工業(yè)革命的浪潮，國際產(chǎn)業(yè)格局面臨重大調(diào)整，圍繞搶奪制造業(yè)制高點的競爭愈演愈烈，各國通過構(gòu)建新型生產(chǎn)方式與發(fā)展模式，推動傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。與此同時，數(shù)字經(jīng)濟浪潮席卷全球，數(shù)據(jù)成為驅(qū)動經(jīng)濟社會發(fā)展的新生產(chǎn)要素，驅(qū)動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)加速變革?；ヂ?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與實體經(jīng)濟深度融合是促進形成新型生產(chǎn)體系，生產(chǎn)力與生產(chǎn)關系的必然選擇，是全球新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。

以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息通信技術的發(fā)展為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)變革帶來巨大機遇，構(gòu)筑了新的產(chǎn)業(yè)體系，并通過技術和模式創(chuàng)新不斷滲透影響實體經(jīng)濟領域。2012年11月GE發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)打破智慧與機器的邊界》白皮書，首次提出了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念。它將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)定義為智能機器、高級分析和人互相連接的集合體，是智能制造的關鍵基礎，而標識解析是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的重要基礎設施，是實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)流通、信息交互的關鍵樞紐。通過標識解析賦予設備終端唯一數(shù)字身份，使機器、產(chǎn)品等物理資源以及算法、工序等虛擬資源能夠被識別和定位查詢。標識載體是指承載標識編碼資源的標簽，是物理世界中可儲存標識編碼的實體。可以分別對工業(yè)設備、設備運營維護人員和設備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)打上標簽，實現(xiàn)底層標識數(shù)據(jù)采集和信息系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享，并通過對數(shù)據(jù)進行全生命周期分析，挖掘數(shù)據(jù)價值，提供數(shù)據(jù)增值服務。

1 主動標識載體技術

標識載體作為一種全新的信息存儲、傳遞和識別技術，得到了世界上許多國家的關注。該技術可用于公安、政府等部門對各類證件的管理，海關、稅務等部門對各類報表和票據(jù)的管理，商業(yè)、交通運輸?shù)炔块T對商品及貨物運輸?shù)墓芾?、郵政部門對郵政包裹的管理、工業(yè)生產(chǎn)領域?qū)I(yè)生產(chǎn)線的自動化管理等領域。

根據(jù)標識載體是否能夠主動與標識數(shù)據(jù)讀寫設備、標識解析服務節(jié)點、標識數(shù)據(jù)應用平臺等發(fā)生通信交互，可以將標識載體分為被動標識載體和主動標識載體兩類。

被動標識載體主要包括條碼標簽、RFID標簽、NFC標簽等需要識讀設備識讀的標識載體。這一類標識載體的主要特點包括：（1）載體附在設備表面，信息易竊??；（2）需借助讀寫器被動讀取；（3）安全能力較弱，缺乏證書；（4）在網(wǎng)絡中沒有地址，難以被找到；（5）非實時聯(lián)網(wǎng)。

主動標識載體一般是指可以嵌入在工業(yè)設備的內(nèi)部，承載工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識編碼及其必要的安全證書、算法和密鑰，具備聯(lián)網(wǎng)通信功能，能夠主動向標識解析服務節(jié)點或標識數(shù)據(jù)應用平臺等發(fā)起連接，而無需借助標識讀寫設備來觸發(fā)。主動標識載體主要包括通用集成電路卡UICC、芯片、模組、設備終端等能夠主動向解析節(jié)點、應用平臺發(fā)起連接的標識載體。相比被動標識載體，主動標識載體的主要特點包括：（1）嵌在設備內(nèi)部，不容易被盜?。唬?）可自動讀??；（3）安全能力強，具有安全區(qū)域存儲證書、算法和密鑰；（4）在網(wǎng)絡中有地址，可以被找到；（5）可以實時聯(lián)網(wǎng)。

其中UICC卡分為ID-1 UICC 和插入式UICC兩種，主要區(qū)別在于物理外形、尺寸和應用環(huán)境。應用較多的是插入式UICC，它實現(xiàn)了平臺和應用的分離。通用用戶身份識別模塊USIM應用只是UICC 平臺上的第一個應用，而像電子簽名一類的非電信應用或者電信增值服務應用，都可以在UICC 平臺上建立。除此之外，USIM中存儲了用戶的身份驗證、鑒權(quán)加密以及系統(tǒng)登錄的信息，所以USIM在安全機制、鑒權(quán)方式等方面也有了進一步的加強和完善。主動標識載體由于其具備聯(lián)網(wǎng)通信能力，能夠主動向解析節(jié)點、應用平臺發(fā)起連接的新特點，能夠提升工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)融合能力、實現(xiàn)不同行業(yè)企業(yè)標識體系的互聯(lián)互通，打破信息孤島，具有巨大的發(fā)展空間。

2 主動標識載體應用現(xiàn)狀分析

結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，主動標識載體相關二級節(jié)點也得到快速發(fā)展。主動標識載體相關二級節(jié)點已有5個，目前已接入7家企業(yè)，標識注冊量233萬（2021年10月25日），預計截至2021年年底，接入企業(yè)數(shù)為10家左右，標識注冊量為400萬左右。智能聯(lián)網(wǎng)設備相關行業(yè)標識解析二級節(jié)點已經(jīng)涵蓋了中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三家電信運營商，海爾、美的等智慧家電行業(yè)，中國南方電網(wǎng)、北京熱力等智能聯(lián)網(wǎng)設備行業(yè)，合醫(yī)網(wǎng)絡科技、上海申康醫(yī)院發(fā)展中心等智慧醫(yī)療行業(yè)，浪潮、用友、航天云網(wǎng)等多家物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商，福田汽車、東風汽車等車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，紫光、振華等芯片與元器件制造企業(yè)。標識服務的應用也得到進一步發(fā)展，包括基于標識解析的智能聯(lián)網(wǎng)設備全生命周期管理、物聯(lián)網(wǎng)設備核心零部件質(zhì)量追溯、預測性維護、售后維保等應用。目前可以承載標識應用服務的智能終端類型已經(jīng)涵蓋了通信設備、物聯(lián)網(wǎng)家電、物聯(lián)網(wǎng)熱計量表、電子設備、智能聯(lián)網(wǎng)汽車、醫(yī)療器械等。

為加速建設和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，主動標識載體技術與應用生態(tài)正在持續(xù)積極構(gòu)建中。2020年7月7日，在2020年第三次工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟會上，聯(lián)盟標準組啟動了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析主動標識載體總體技術要求》等標準立項制定工作。多家企業(yè)、研究院、大學等單位也組織進行了主動標識載體研討會。在主動標識載體應用推進方面，中國計量院、北京熱力、多家燃氣企業(yè)和江蘇協(xié)同創(chuàng)新中心聯(lián)合紫光國微已開展主動標識應用測試相關工作，形成主動標識應用方案，取得較大進展。另一方面，中移物聯(lián)、聯(lián)通物聯(lián)網(wǎng)、天翼物聯(lián)和紫光國微在主動標識載體技術上也有更進一步研究。

3 主動標識應用模式

3.1 數(shù)字身份認證

所謂數(shù)字身份認證就是關于認證、授權(quán)以及用戶屬性(比如物品名稱、網(wǎng)絡地址等信息)的聲明集合，主要功能是在不同的安全域之間提供身份認證和授權(quán)信息交換，為用戶跨平臺進行身份認證和授權(quán)提供了方便，解決了多個系統(tǒng)共享認證、授權(quán)過程中的信息傳遞問題。傳統(tǒng)的身份認證存在許多缺陷，比如用戶數(shù)據(jù)與隱私的泄露。在身份認證的過程中，服務器由于收到網(wǎng)絡攻擊，造成了用戶數(shù)據(jù)與用戶隱私的泄露。其次，傳統(tǒng)身份認證效率低，各服務提供商或認證機構(gòu)間互為數(shù)據(jù)孤島，難以打通，同時，用戶的認證信息碎片化，無法完整地反映用戶的身份特質(zhì)。利用主動標識載體技術可以為數(shù)字身份認證提供強有力的保障。當要驗證一個用戶身份時，標識解析服務器向目標標識載體發(fā)出認證請求，主動標識載體響應標識解析服務節(jié)點的請求，以標識編碼的方式表明用戶身份和相關屬性，標識解析服務節(jié)點接收到主動標識載體的認證響應之后，驗證其消息來源是否可信，驗證通過之后解析標識編碼獲得認證信息，提高了身份認證的效率和安全性。

3.2 數(shù)據(jù)安全連接

智能制造離不開數(shù)據(jù)的支撐。在制造過程中，數(shù)控機床不僅是生產(chǎn)工具和設備，更是車間信息網(wǎng)絡的節(jié)點，通過機床數(shù)據(jù)的自動化采集、統(tǒng)計、分析和反饋，將結(jié)果用于優(yōu)化制造過程，大大提高制造過程的柔性和加工過程的集成性，從而提升產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量和效率。目前最常見的就是數(shù)據(jù)保存在用戶操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫當中，并通過人為手動進行更新，操作復雜且出錯率高。利用安裝在設備內(nèi)部的主動標識載體，設備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以存儲在標識載體中，通過UICC和模組等主動向標識解析服務節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)處理請求，在獲取數(shù)據(jù)時，能夠精準的定義數(shù)據(jù)來源，自動完成數(shù)據(jù)的增、刪、改等操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的主動采集和動態(tài)更新。

3.3 設備數(shù)據(jù)采集和分析管理

對于大部分制造業(yè)企業(yè)，自動數(shù)據(jù)采集一直是個令人煩惱的事情，不但工作繁重，同時也無法保證數(shù)據(jù)的準確性，常常管理人員得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)是滯后了一兩天的數(shù)據(jù)，而對于現(xiàn)場的不良產(chǎn)品信息及相關的產(chǎn)量數(shù)據(jù)，如何實現(xiàn)高效率、簡潔、實時的數(shù)據(jù)采集更是一大難題。通過主動標識載體能夠建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)及設備狀態(tài)信息采集分析管理機制，利用主動標識載體采集生產(chǎn)設備的工作和運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設備的監(jiān)視與控制，配合標識解析服務節(jié)點上傳標識數(shù)據(jù)至用戶的操作系統(tǒng)，對采集的數(shù)據(jù)進行分析處理與診斷。同時也可為產(chǎn)品全生命周期系統(tǒng)PLM和企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP 等其他工業(yè)軟件提供數(shù)據(jù)支持，具有助力企業(yè)數(shù)據(jù)采集、設備監(jiān)控，數(shù)據(jù)分析處理等功能。

例如在儀表制造企業(yè)側(cè)，嵌入符合標識解析協(xié)議的芯片、模組（中移物聯(lián)、紫光），完成生產(chǎn)，通過二級節(jié)點的標識注冊，完成權(quán)屬移交。在儀表應用企業(yè)，通過空口協(xié)議完成標識的寫入（中移物聯(lián)、中國聯(lián)通），完成標識注冊，并面向熱力、燃氣、水利等行業(yè)提供標識解析服務，結(jié)合標識解析完成終端的連接和權(quán)限的獲取，對遠程計量能夠提供有效支撐。

智能制造離不開數(shù)據(jù)的支撐。在制造過程中，數(shù)控機床不僅是生產(chǎn)工具和設備，更是車間信息網(wǎng)絡的節(jié)點。

3.4 基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）模組的高端產(chǎn)品主動標識載體應用探索研究

以某高端產(chǎn)品為例，為了更好地了解消費底數(shù)，通過國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系，為每一個產(chǎn)品分配一個數(shù)字身份證——工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識，并將該標識寫入窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組。消費者在未開啟瓶蓋前，可通過NFC 標簽技術，對產(chǎn)品進行真?zhèn)尾轵灐ＯM者在開啟瓶蓋后，觸發(fā)窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組的電池接通，通過主動標識載體技術，向該產(chǎn)品的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點平臺發(fā)送一條已消費的信息，表示該產(chǎn)品已被打開，視為該產(chǎn)品已被消費。消費者此時通過NFC 標簽技術，不僅能夠查詢到產(chǎn)品的防偽信息，還可以收到該產(chǎn)品包裝已拆的信息。基于國家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析二級節(jié)點平臺可以獲取產(chǎn)品的銷售總量，通過該方案可以獲得產(chǎn)品的消費數(shù)量，從而得出產(chǎn)品的未消費數(shù)量。如圖1所示。

圖1 某高端產(chǎn)品主動標識載體應用示意圖

4 應用建議

首先，結(jié)合產(chǎn)業(yè)應用需求，從終端管理需要、安全監(jiān)管需要、入網(wǎng)許可需要、表具遠程檢定需求四個方面作為應用切入點，重點建設全生命周期管理、數(shù)據(jù)傳輸服務和標識解析對接平臺。其次，培育技術支持體系，構(gòu)建安全芯片供應商、通信模組供應商、MCU供應商、智能終端供應商、運營商多樣相關方的技術支持生態(tài)體系，重點建設標識解析軟硬件研發(fā)、標識解析對接測試、寫入。最后，建立標準及規(guī)范體系，以國家和行業(yè)標準體系、主動標識技術規(guī)范為管理抓手，重點建設遠程計量檢定標準、主動標識載體標準、主動標識行動規(guī)范、車聯(lián)網(wǎng)標準體系、安全監(jiān)管體系等。

主動標識載體產(chǎn)業(yè)組成主要可以分為行業(yè)應用企業(yè)、解決方案供應商、運營商、以及標識載體供應商四類。標識解析體系的應用可以和這四類參與方結(jié)合：與標識載體供應商合作將標識寫入主動標識載體；與解決方案供應商以及運營商合作，形成完整的主動標識載體應用解決方案；與行業(yè)應用企業(yè)合作，落地主動標識載體應用。通過培育應用生態(tài)，打通芯片、模組、MCU、終端等標識載體與標識解析體系的對接，為企業(yè)、行業(yè)、政府提供數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換、遠程檢定、終端監(jiān)管等應用服務。

5 結(jié)束語

標識解析是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的重要基礎設施，是實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)流通、信息交互的關鍵樞紐。標識服務應用的進一步發(fā)展離不開主動標識載體，主動標識作為一種通用、便捷的載體，重新定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男路绞剑軌蜃鳛椴杉?、存儲?shù)據(jù)的介質(zhì)在跨系統(tǒng)、主體間流通。能夠幫助工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字身份認證、數(shù)據(jù)安全鏈接以及底層標識數(shù)據(jù)采集和信息系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享，推動企業(yè)實現(xiàn)智能聯(lián)網(wǎng)設備全生命周期管理、物聯(lián)網(wǎng)設備核心零部件質(zhì)量追溯、預測性維護、售后維保等應用。并通過對數(shù)據(jù)進行全生命周期分析，挖掘數(shù)據(jù)價值，提供數(shù)據(jù)增值服務。在未來，通信模組以及智能芯片等將會成為標識載體未來發(fā)展的趨勢。主動標識載體具有雙向通信、靈活更改和安全增強等突出優(yōu)勢，因此主動標識載體的應用比例將逐步增加，將成為萬物互聯(lián)的重要基礎?！?/p>