王鴻鵠, 李光耀

(上海電科電機(jī)科技有限公司，上海 200063)

0 引 言

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合下的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、新型應(yīng)用模式和全新工業(yè)生態(tài)體系，加速了全球工業(yè)供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈的重塑再造，日益成為各國(guó)搶占新工業(yè)革命制高點(diǎn)以及改造提升傳統(tǒng)制造業(yè)、塑造未來(lái)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略選擇。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)[1-3]。工信部印發(fā)的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》文件中，將標(biāo)識(shí)解析增強(qiáng)行動(dòng)作為下階段工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)之一，提出了具體要求：完善標(biāo)識(shí)解析體系建設(shè)，建立標(biāo)識(shí)編碼分配協(xié)調(diào)機(jī)制，提升國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)能力，引導(dǎo)建設(shè)運(yùn)營(yíng)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)和遞歸節(jié)點(diǎn)，建設(shè)兼容開(kāi)放、服務(wù)全球的標(biāo)識(shí)解析服務(wù)系統(tǒng)，推動(dòng)標(biāo)識(shí)解析與區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等技術(shù)融合創(chuàng)新，提升數(shù)據(jù)綜合服務(wù)能力，增強(qiáng)對(duì)域名等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源的支撐能力[4]。

我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系由國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)、二級(jí)節(jié)點(diǎn)和企業(yè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。我國(guó)已在廣州、上海、北京、重慶、武漢建立了五個(gè)根節(jié)點(diǎn)；截至2021年8月，全國(guó)已上線二級(jí)節(jié)點(diǎn)達(dá)156個(gè)，累計(jì)標(biāo)識(shí)注冊(cè)總量386億，涵蓋40余個(gè)行業(yè)[5-12]，服務(wù)企業(yè)超過(guò)24 000家。

電機(jī)是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的核心工業(yè)裝備。電機(jī)及其系統(tǒng)運(yùn)行工況多樣，運(yùn)行狀態(tài)涉及的知識(shí)領(lǐng)域較多，有電路系統(tǒng)、磁路系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等。同時(shí)，數(shù)據(jù)種類繁雜，如輸入輸出數(shù)據(jù)、管網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)、相關(guān)工藝數(shù)據(jù)及產(chǎn)品產(chǎn)量等，數(shù)據(jù)類型也多為非結(jié)構(gòu)化。因此，本文通過(guò)建設(shè)電機(jī)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系對(duì)電機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)一編碼和管理，以幫助保障電機(jī)產(chǎn)品的安全、可靠和高效運(yùn)行。

1 電機(jī)制造行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國(guó)的電機(jī)行業(yè)云平臺(tái)有“電機(jī)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)”“中國(guó)電機(jī)行業(yè)云服務(wù)平臺(tái)”“電機(jī)預(yù)測(cè)性維護(hù)平臺(tái)”等。國(guó)內(nèi)外很多電機(jī)制造業(yè)企業(yè)開(kāi)始研發(fā)屬于自己的云平臺(tái)，開(kāi)發(fā)標(biāo)識(shí)追溯系統(tǒng)。但是目前看來(lái)，企業(yè)自己開(kāi)發(fā)信息系統(tǒng)，存在以下不足。

(1) 電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)自行開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)僅適用于企業(yè)自身產(chǎn)品，而最終用戶往往會(huì)同時(shí)采用多家企業(yè)的電機(jī)產(chǎn)品，這樣就需要面對(duì)多個(gè)企業(yè)的應(yīng)用程序，造成學(xué)習(xí)量大和應(yīng)用不便的問(wèn)題，降低了用戶的使用意愿。

(2) 目前電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)以信息檢索功能為主，靜態(tài)數(shù)據(jù)難以給企業(yè)帶來(lái)大數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集的功能應(yīng)用，在當(dāng)前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)全面應(yīng)用階段難以體現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)越性。

(3) 沒(méi)有電機(jī)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)二級(jí)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的行業(yè)級(jí)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。企業(yè)自主研發(fā)的編碼標(biāo)識(shí)，僅能夠在自己企業(yè)與用戶之間進(jìn)行溝通操作，不利于整個(gè)行業(yè)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，造成編碼標(biāo)識(shí)的局限性。

目前電機(jī)行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，從用戶的易用性和整個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通角度，建立一個(gè)電機(jī)行業(yè)通用的產(chǎn)品編碼和解析平臺(tái)是必要的，能避免重復(fù)投入，也能避免形成互聯(lián)網(wǎng)信息孤島。為此，上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司牽頭建設(shè)了電機(jī)制造行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)，可支撐實(shí)現(xiàn)全國(guó)電機(jī)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈、全領(lǐng)域的廣發(fā)互聯(lián)，促進(jìn)信息資源集成共享。

2 電機(jī)制造行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析總體設(shè)計(jì)思路

電機(jī)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的總體架構(gòu)采用現(xiàn)有行業(yè)二級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的通用技術(shù)方案，同時(shí)結(jié)合電機(jī)行業(yè)自身的特色進(jìn)行改進(jìn)和提升，通過(guò)將標(biāo)識(shí)解析與工業(yè)數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，打造針對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)的標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)。電機(jī)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)采用先進(jìn)的四層架構(gòu)，分別為邊緣層、IaaS層、平臺(tái)層(工業(yè)PaaS)和應(yīng)用層(工業(yè)SaaS)。第一層為邊緣層，實(shí)現(xiàn)大范圍、深層次的數(shù)據(jù)采集以及異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與邊緣處理。第二層為IaaS層，是二級(jí)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施層，主要包括各類服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)設(shè)計(jì)，采用云服務(wù)搭建IaaS各類基礎(chǔ)服務(wù)。第三層是平臺(tái)層(工業(yè)PaaS)，包括應(yīng)用開(kāi)發(fā)、工業(yè)微服務(wù)組件庫(kù)和標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)，沉淀了工業(yè)機(jī)理模型，構(gòu)建可擴(kuò)展的開(kāi)發(fā)式云平臺(tái)。在平臺(tái)層中部署集成標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，供SaaS層用戶通過(guò)REST API和SDK開(kāi)發(fā)基于標(biāo)識(shí)解析的創(chuàng)新應(yīng)用。頂層為應(yīng)用層(工業(yè)SaaS)，包括大量基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析技術(shù)的集成創(chuàng)新應(yīng)用。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

電機(jī)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析的一個(gè)組成部分，二級(jí)節(jié)點(diǎn)主要由管理體系、功能體系和應(yīng)用體系組成。管理體系主要用于規(guī)范二級(jí)節(jié)點(diǎn)建設(shè)行業(yè)運(yùn)營(yíng)的相關(guān)管理要求，包括編碼規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范和運(yùn)營(yíng)規(guī)范等。從功能體系出發(fā)，電機(jī)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)由標(biāo)識(shí)注冊(cè)、標(biāo)識(shí)解析、業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理和安全保障5部分組成。電機(jī)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析作為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析的一部分，其功能體系與國(guó)家頂級(jí)節(jié)點(diǎn)一脈相承，和其他上下游行業(yè)協(xié)調(diào)一致。在應(yīng)用體系建設(shè)方面，結(jié)合電機(jī)制造行業(yè)的特點(diǎn)，提出了產(chǎn)品追溯、協(xié)同設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈管理和遠(yuǎn)程運(yùn)維4種應(yīng)用場(chǎng)景。

圖1 電機(jī)制造行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)

3 電機(jī)制造行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析建設(shè)情況

3.1 產(chǎn)品編碼

標(biāo)識(shí)為產(chǎn)品的唯一編碼，是產(chǎn)品的“身份證”。針對(duì)電機(jī)行業(yè)已經(jīng)制訂了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析電機(jī)標(biāo)識(shí)編碼規(guī)范》，2021年末報(bào)批。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電機(jī)產(chǎn)品編碼進(jìn)行了規(guī)范，致力于編碼的可讀性、差異性、科學(xué)性和規(guī)范性，確保電機(jī)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電機(jī)的標(biāo)識(shí)編碼結(jié)構(gòu)和示例如圖2所示。

圖2 編碼結(jié)構(gòu)

編碼示例：

88.242.10001/0220120211015YE4000000168

其中：“/”為分隔符，左側(cè)為標(biāo)識(shí)前綴，對(duì)于企業(yè)是固定編碼，右側(cè)為標(biāo)識(shí)后綴，為企業(yè)內(nèi)部編碼；88為國(guó)家編碼；242為電機(jī)制造行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)編碼；10001為企業(yè)編碼，不同企業(yè)的企業(yè)編碼各不相同；標(biāo)識(shí)后綴的第1～2位為產(chǎn)品基礎(chǔ)分類代碼，02代表電動(dòng)機(jī)，各代碼含義如表1所示；標(biāo)識(shí)后綴的第3～5位為產(chǎn)品特征分類代碼，201代表三相異步電動(dòng)機(jī)，各代碼含義如表2所示；標(biāo)識(shí)后綴的第6～13位為日期代碼，20211015代表該電機(jī)的生產(chǎn)日期是2021年10月15日；標(biāo)識(shí)后綴的第14～25位為企業(yè)自定義代碼，其中前4位推薦為產(chǎn)品系列名稱，YE4代表YE4系列電機(jī)產(chǎn)品，后8位為產(chǎn)品編號(hào)，168代表當(dāng)日生產(chǎn)的第168臺(tái)產(chǎn)品。

表1 基礎(chǔ)分類代碼

表2 特征分類代碼

3.2 節(jié)點(diǎn)建設(shè)

電機(jī)制造行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)于2021年2月完成部署，2021年4月接入正式環(huán)境，目前已有40余家企業(yè)完成了企業(yè)節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)，并配置了相應(yīng)的企業(yè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。電機(jī)產(chǎn)品標(biāo)識(shí)注冊(cè)量超過(guò)500萬(wàn)條，總解析量超過(guò)40萬(wàn)次。

3.3 功能建設(shè)

基于電機(jī)產(chǎn)品的標(biāo)識(shí)開(kāi)發(fā)了專用的應(yīng)用軟件，通過(guò)掃描電機(jī)表面的二維碼，能夠直接進(jìn)入標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)產(chǎn)品的追蹤以及供應(yīng)鏈、協(xié)同設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程運(yùn)維的查詢和管理。該應(yīng)用軟件的操作流程如圖3所示。

圖3 軟件工作流程

4 電機(jī)制造行業(yè)標(biāo)識(shí)解析體系應(yīng)用

針對(duì)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)的特點(diǎn)，提出了電機(jī)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析體系的應(yīng)用。

4.1 產(chǎn)品追溯

基于標(biāo)識(shí)解析的關(guān)鍵產(chǎn)品追溯集成創(chuàng)新應(yīng)用是一種可以對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)品進(jìn)行不定項(xiàng)追溯的系統(tǒng)，可應(yīng)用在關(guān)鍵產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、交易、營(yíng)銷等各個(gè)環(huán)節(jié)。標(biāo)識(shí)解析通過(guò)賦予產(chǎn)品、相關(guān)原料、設(shè)計(jì)方案唯一的標(biāo)識(shí)碼，將與關(guān)鍵產(chǎn)品相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)，為關(guān)鍵產(chǎn)品的追溯奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

4.2 協(xié)同設(shè)計(jì)

基于標(biāo)識(shí)解析的電機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)集成創(chuàng)新應(yīng)用使電機(jī)的設(shè)計(jì)與零部件供應(yīng)商、遠(yuǎn)程運(yùn)維、報(bào)廢回收等環(huán)節(jié)融為一體。通過(guò)設(shè)置不同使用權(quán)限，電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)可以通過(guò)協(xié)同設(shè)計(jì)創(chuàng)新集成應(yīng)用，形成從電機(jī)設(shè)計(jì)到生產(chǎn)、銷售、運(yùn)維和報(bào)廢的閉環(huán)，通過(guò)各環(huán)節(jié)的反饋優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)，提升電機(jī)質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的協(xié)同設(shè)計(jì)。例如，通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型各模塊機(jī)理模型的研究，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的機(jī)理模型，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)選型、自動(dòng)設(shè)計(jì)、與行業(yè)水平對(duì)比優(yōu)化、自動(dòng)輸出電機(jī)設(shè)計(jì)方案的電磁設(shè)計(jì)功能。基于標(biāo)識(shí)解析的電機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)集成創(chuàng)新應(yīng)用的技術(shù)路線模型如圖4所示。

圖4 協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)路線模型

基于設(shè)計(jì)中材料的用量和所用材料種類計(jì)算電機(jī)的綜合成本，再結(jié)合電機(jī)應(yīng)用工況模型，可得到電機(jī)全生命周期能耗和電機(jī)的總能耗。通過(guò)與行業(yè)水平或標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，得到電機(jī)產(chǎn)品的節(jié)能水平和電機(jī)的投資回收期。

4.3 供應(yīng)鏈管理

在不同的電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)供應(yīng)鏈的評(píng)價(jià)中，根據(jù)本企業(yè)產(chǎn)品、工藝和設(shè)計(jì)等需求，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行選擇，這樣就需要對(duì)每一個(gè)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估，如果電機(jī)制造企業(yè)為N家，零部件供應(yīng)商為M家，則評(píng)估的工作量為N×M。如果運(yùn)用電機(jī)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)二級(jí)節(jié)點(diǎn)，建立電機(jī)行業(yè)供應(yīng)商服務(wù)平臺(tái)，所有供應(yīng)商的產(chǎn)品鏈接到二級(jí)節(jié)點(diǎn)，這樣當(dāng)電機(jī)制造企業(yè)選擇供應(yīng)商時(shí)，僅需要訪問(wèn)二級(jí)節(jié)點(diǎn)服務(wù)平臺(tái)，即可得到不同零件供應(yīng)商的零部件產(chǎn)品信息，并通過(guò)各個(gè)企業(yè)對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品的評(píng)價(jià)來(lái)確定自己的供應(yīng)渠道，將工作量降為N+M。

4.4 遠(yuǎn)程運(yùn)維

在電機(jī)產(chǎn)品遠(yuǎn)程運(yùn)維過(guò)程中，通過(guò)電機(jī)產(chǎn)品編碼將電機(jī)產(chǎn)品與運(yùn)維系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，通過(guò)運(yùn)維系統(tǒng)中各類電機(jī)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行各類運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，測(cè)試電機(jī)的各種電氣參數(shù)性能和振動(dòng)、噪聲等。通過(guò)數(shù)據(jù)分析獲得設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)律或變化趨勢(shì)，在電機(jī)系統(tǒng)設(shè)備真正發(fā)生異常之前，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常狀況并將相關(guān)的報(bào)警推送到二級(jí)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。故障預(yù)警可以在故障發(fā)生的早期甚至故障發(fā)生前進(jìn)行設(shè)備的及時(shí)保養(yǎng)或采取針對(duì)性維護(hù)策略，消除設(shè)備的潛在隱患。

5 結(jié) 語(yǔ)

電機(jī)行業(yè)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)是電機(jī)制造行業(yè)的專用標(biāo)識(shí)解析平臺(tái)，是國(guó)家工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析體系的組成部分。該平臺(tái)能夠?qū)﹄姍C(jī)產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)編碼，并能夠通過(guò)標(biāo)識(shí)編碼實(shí)現(xiàn)電機(jī)的產(chǎn)品追溯、協(xié)同設(shè)計(jì)、供應(yīng)鏈管理和遠(yuǎn)程運(yùn)維的數(shù)據(jù)溝通和功能應(yīng)用，促進(jìn)電機(jī)行業(yè)產(chǎn)品的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)。