国产资源站采集

当前位置: > 国产资源站采集 >

工业互联网主动标识载体应用研究_通信世界网

时间:2022-03-16 07:00    作者:admin     点击:

  伴随着第四次工业革命浪潮的来临,国际产业格局面临重大调整,围绕抢夺制造业制高点的竞争愈演愈烈,各国通过构建新型生产方式与发展模式,推动传统制造业转型升级。在新一轮产业革命的背景下,信息技术高速发展,生产力与生产关系均面临创新和变革。与此同时,数字经济浪潮席卷全球,数据成为驱动经济社会发展的新生产要素,驱动传统产业加速变革。互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合是促进形成新型生产体系、生产力与生产关系的必然选择,是全球新一轮产业竞争的制高点。

  以工业互联网为代表的信息通信技术的发展为传统产业变革带来巨大机遇,构筑了新的产业体系,并通过技术和模式创新不断渗透影响实体经济领域。2012年11月,GE发布了白皮书——《工业互联网:打破智慧与机器的边界》,首次提出了工业互联网的概念。工业互联网是智能制造的关键基础,而标识解析是工业互联网的重要基础设施,是实现工业企业数据流通、信息交互的关键枢纽。标识解析赋予设备终端唯一数字身份,使机器、产品等物理资源以及算法、工序等虚拟资源能够被识别和定位查询。标识载体是指承载标识编码资源的标签,是物理世界中可储存标识编码的实体。可以通过分别对工业设备、设备运营维护人员和设备所产生的数据打上标签,实现底层标识数据采集和信息系统间数据共享,并通过对数据进行全生命周期分析,挖掘数据价值,提供数据增值服务。

  标识载体技术作为一种全新的信息存储、传递和识别技术,自诞生之日起就得到了世界上许多国家的关注。标识载体技术可用于公安、政府等部门对各类证件的管理,海关、税务等部门对各类报表和票据的管理,商业、交通运输等部门对商品和货物运输的管理,邮政部门对邮政包裹的管理,工业生产领域对工业生产线的自动化管理等。

  根据标识载体是否能够主动与标识数据读写设备、标识解析服务节点、标识数据应用平台等发生通信交互,可以将标识载体分为被动标识载体和主动标识载体两类。被动标识载体主要包括条码标签、RFID标签、NFC标签等需要设备识读的标识载体。这一类标识载体的主要特点包括:

  主动标识载体一般可以嵌入在工业设备内部,承载工业互联网标识编码及其必要的安全证书、算法和密钥,具备联网通信功能,能够主动向标识解析服务节点或标识数据应用平台等发起连接,而无需借助标识读写设备来触发。主动标识载体主要包括通用集成电路卡(UICC)、芯片、模组、设备终端等能够主动向解析节点、应用平台发起连接的标识载体。相比被动标识载体,主动标识载体的主要特点包括:

  其中UICC卡分为ID-1 UICC和插入式UICC两种,主要区别在于物理外形、尺寸和应用环境。应用较多的是插入式UICC,它实现了平台和应用的分离。通用用户身份识别模块USIM应用只是UICC平台上的第一个应用,而像电子签名之类的非电信应用或者电信增值服务应用,都可以在UICC平台上建立。除此之外,USIM中存储了用户的身份验证、鉴权加密以及系统登录的信息,所以USIM在安全机制、鉴权方式等方面也有了进一步的加强和完善。主动标识载体由于具备联网通信能力,能够主动向解析节点、应用平台发起连接,进而提升工业互联网数据融合能力,实现不同行业企业标识体系的互联互通,打破“信息孤岛”,具有巨大的发展空间。

  结合工业互联网标识解析体系,主动标识载体相关二级节点也得到快速发展。截至2021年10月25日,主动标识载体相关二级节点已有5个,目前已接入7家企业,标识注册量达233万。智能联网设备相关行业标识解析二级节点已经涵盖了中国移动、中国联通、中国电信三大电信运营商,海尔、美的等智慧家电企业,中国南方电网、北京热力等智能联网设备企业,合医网络科技、上海申康医院发展中心等智慧医疗企业,浪潮、用友、航天云网等多家物联网解决方案提供商,福田汽车、东风汽车等车联网企业,紫光、振华等芯片与元器件制造企业。标识服务的应用也得到进一步发展,包括基于标识解析的智能联网设备全生命周期管理,以及物联网设备核心零部件质量追溯、预测性维护、售后维保等应用。目前可以承载标识应用服务的智能终端类型已经涵盖了通信设备、物联网家电、物联网热计量表、智能联网汽车、医疗器械等。为加速建设和发展工业互联网标识解析体系,主动标识载体技术与应用生态正在积极构建中。2020年,工业互联网产业联盟标准组启动了《工业互联网标识解析主动标识载体总体技术要求》等标准立项制定工作。此外,多家企业、研究院、大学等单位也组织了主动标识载体研讨会。在主动标识载体应用推进方面,中国计量院、北京热力、多家燃气企业联合紫光国微,已开展主动标识应用测试相关工作,形成主动标识应用方案,并取得较大进展。此外,中移物联、联通物联网、天翼物联和紫光国微在主动标识载体技术上也有更进一步的研究。

  所谓数字身份认证就是关于认证、授权以及用户属性(如物品名称、网络地址等信息)的声明集合,主要功能是在不同的安全域之间提供身份认证和授权信息交换,为用户跨平台进行身份认证和授权提供了方便,解决了多个系统共享认证、授权过程中的信息传递问题。传统的身份认证存在许多缺陷,如用户数据与隐私的泄露问题。在身份认证过程中,服务器可能受到网络攻击,造成用户数据与用户隐私的泄露。此外,传统身份认证效率低,各服务提供商或认证机构间互为“数据孤岛”,难以打通;与此同时,用户的认证信息碎片化,无法完整地反映用户的身份特质。利用主动标识载体技术可以为数字身份认证提供强有力的保障。当要验证用户的身份时,标识解析服务器向目标标识载体发出认证请求,主动标识载体响应标识解析服务节点的请求,以标识编码的方式表明用户身份和相关属性,标识解析服务节点接收到主动标识载体的认证响应之后,验证其消息来源是否可信,验证通过之后,解析标识编码获得认证信息,提高了身份认证的效率和安全性。

  智能制造离不开数据的支撑。在制造过程中,数控机床不仅是生产工具和设备,更是车间信息网络的节点,通过机床数据的自动化采集、统计、分析和反馈,将结果用于改善制造过程,将大大提高制造过程的柔性和加工过程的集成性,从而提升产品生产过程的质量和效率。目前最常见的就是数据保存在用户操作系统的数据库中,并通过人为手动进行更新,操作复杂且出错率高。利用安装在设备内部的主动标识载体,设备的生产数据可以存储在标识载体中,通过UICC和模组等主动向标识解析服务节点发送数据处理请求,在获取数据后,能够精准地定义数据来源,自动完成数据的增、删、改等操作,实现数据的主动采集和动态更新。

  对于大部分制造企业,数据采集一直是个令人烦恼的事情,不但工作繁重,同时也无法保证数据的准确性,管理人员得到的数据往往已经滞后了一两天,而对于现场的不良产品信息及相关的产量数据,如何实现高效、简洁、实时的数据采集更是一大难题。通过主动标识载体能够建立生产数据及设备状态信息采集分析管理机制,利用主动标识载体采集生产设备的工作和运行状态数据,实现对设备的监视与控制,配合标识解析服务节点上传标识数据至用户的操作系统,对采集的数据进行分析处理与诊断,同时也可为产品全生命周期系统(PLM)和企业资源管理系统(ERP)等其他工业软件提供数据支持,具有助力企业数据采集、设备监控、数据分析处理等功能。例如在仪表制造企业,嵌入符合标识解析协议的芯片、模组,通过二级节点的标识注册,完成权属移交。在仪表应用企业,通过空口协议完成标识的写入和注册,并面向热力、燃气、水利等行业提供标识解析服务,结合标识解析完成终端的连接和权限的获取,对远程计量提供有效支撑。

  以某高端产品为例,如图1所示,为了更好地了解消费底数,通过国家工业互联网标识解析体系,为每一件产品分配一个数字身份证——工业互联网标识,并将该标识写入NB-IoT模组。消费者在未开启瓶盖前,可通过NFC标签技术对产品进行真伪查验。消费者在开启瓶盖后,触发NB-IoT模组的电池接通,通过主动标识载体技术,向该产品的工业互联网标识解析二级节点平台发送一条已消费的信息,表示该产品已被打开,视为该产品已被消费。消费者此时通过NFC标签技术,不仅能够查询到产品的防伪信息,还可以收到该产品包装已拆的信息。基于国家工业互联网标识解析二级节点平台可以获取产品的销售总量,通过该方案可以获得产品的消费数量,从而得出产品的未消费数量。

  首先,结合产业应用需求,从终端管理需要、安全监管需要、入网许可需要、表具远程检定需求4个方面切入,重点建设全生命周期管理、数据传输服务和标识解析对接平台。其次,培育技术支持体系,构建安全芯片供应商、通信模组供应商、微控制单元供应商、智能终端供应商、运营商等相关方的技术支持生态体系,重点建设标识解析软硬件研发、标识解析对接测试与写入。最后,建立标准及规范体系,以国家和行业标准体系、主动标识技术规范为管理抓手,重点建设远程计量检定标准、主动标识载体标准、主动标识行动规范、车联网标准体系、安全监管体系等。

  主动标识载体产业组成主要可以分为行业应用企业、解决方案供应商、运营商以及标识载体供应商4类。标识解析体系的应用可以和这4类参与方结合:与标识载体供应商合作将标识写入主动标识载体;与解决方案供应商以及运营商合作,形成完整的主动标识载体应用解决方案;与行业应用企业合作,落地主动标识载体应用。通过培育应用生态,打通芯片、模组、微控制单元、终端等标识载体与标识解析体系的对接,为企业、行业、政府提供数据传输、数据交换、远程检定、终端监管等应用服务。

  标识解析是工业互联网的重要基础设施,是实现工业企业数据流通、信息交互的关键枢纽。标识服务应用的进一步发展离不开主动标识载体,主动标识作为一种通用、便捷的载体,重新定义了数据传输的方式,能够作为采集、存储数据的介质在不同系统、主体间流通。能够帮助工业企业实现数字身份认证、数据安全连接以及底层标识数据采集和信息系统间数据共享,推动企业实现智能联网设备全生命周期管理,以及物联网设备核心零部件质量追溯、预测性维护、售后维保等应用。并通过对数据进行全生命周期分析,挖掘数据价值,提供数据增值服务。在未来,通信模组以及智能芯片等将成为标识载体发展的趋势。主动标识载体具有双向通信、灵活更改和安全增强等突出优势,因此预计主动标识载体的应用比例将逐步增加,成为万物互联的重要基础。

咨询中心