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《中國核能行業智庫叢書（第四卷）》已完成出版發行，這是一本發產業先聲的智慧文萃，是行業專家們從不同角度、不同深度對產業前途命運進行思考的思想文庫。自2021年12月起，協會微信公眾號將精選大部分文章與廣大讀者共享。今天推出的是數字化轉型板塊文章《基于工業互聯網標識解析的核電工程供應鏈管理平臺建設研究》。

何炳海

國家核電上海核工程研究設計院數字化工程所副所長，高級工程師。國家電投網絡與信息安全組成員， 中國核能行業協會網絡安全工作組副組長，企業信息化高級管理師資質。從事企業信息化管理與應用工作 15 年，專注信息系統架構設計，企業網絡與信息安全架構設計，互聯聯網云架構設計與應用。

《基于工業互聯網標識解析的核電工程供應鏈管理平臺建設研究》

1  背景

2012 年 11 月，GE 公司發布了《工業互聯網打破智慧與機器的邊界》白皮書，首次提出了工業互聯網概念。國際大環境中，發達國家政府紛紛加快推進工業互聯網建設。

中國也高度重視工業互聯網發展。2015 年 5 月，國務院印發了《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰略。在 2019 年 5 月中國互聯網產業聯盟發布的《工業互聯網白皮書》中，把工業互聯網定義為通過信息技術，將人、機、物實現全面互聯，構建起全要素、全產業鏈、全價值鏈全面連接的新型工業生產制造和服務體系，成為支撐第四次工業革命的基礎設施。

近年來，我國工業互聯網發展加快，從概念普及進入實踐深耕階段。標識解析能賦予物品唯一的標識編碼，實現物品全生命周期的溯源及與其相關聯的信息解析。如“三只松鼠”基于工業互聯網平臺的標識解析，打通了從種植到食品加工、品牌包裝、銷售等全數據鏈，將研發設計、生產制造、市場營銷、增值服務等環節進行一體化集成，賦能上下游 600 家小企業。“徐工信息”基于漢云工業互聯網平臺實現江銅集團及下屬二級公司從采購、生產、倉儲、物流全流程管理，以平臺賦能產業鏈上下游企業。上汽通用五菱汽車股份有限公司通過大數據、云平臺架構及信息技術的融合應用，推動上下游 700 家企業實現網絡化協同。

2  現狀分析

核電工程項目周期長，物資需求種類和數量龐大，核電設備采購是項目工程總承包管理的重要業務，對項目成本和工程建設進度有著直接影響。目前對于供應商生產現場狀況、運輸過程等的管控，尚采用傳統的線下方式，造成了信息滯后，難以實現對設備的全流程追溯。

標識解析系統能對核電產業鏈上下游的對象進行全球統一標識，對設備關鍵屬性信息進行定義與管理。本文通過分析構建基于工業互聯網標識解析的核電供應鏈管理平臺，打通工程設計、生產、物流等上下游產業鏈之間的信息壁壘，實現采購業務的自動化、智能化管理，同時采用先進的物聯網技術，實現核電設備在生產制造、物流運輸等諸多環節的實時數據采集，提升系統智能化應用，滿足核電廠整體產業鏈的協同要求與信息共享。

3  建設方案

3.1工業互聯網標識解析

標識及標識解析技術是實現工業互聯網快速發展的關鍵技術。其中，工業互聯網標識是指能夠唯一識別機器、產品、算法、工序等制造業物理資源和虛擬資源的身份符號，它類似于互聯網域名，國家一級節點會賦予各注冊企業唯一的前綴名，各企業在前綴后加入自己的編碼，從而賦予每一個產品、零部件、機器設備唯一的“身份證”，以實現資源區分和管理。工業互聯網標識解析是指能夠根據標識編碼查詢目標對象網絡位置或者相關信息的系統裝置。工業互聯網標識解析類似于互聯網域名解析，可以通過產品標識查詢存儲產品信息的服務器地址，或者直接查詢產品信息以及相關服務。

3.2供應鏈管理

供應鏈管理是一種現代管理和方法，是利用計算機網絡技術全面規劃供應鏈中的物流、信息流、資金流等，實行計劃、組織、協調與控制，采用信息系統的方法整合供應商、生產制造商、物流運輸商的業務流程，提高企業的合作效率，使產品以正確的數量、質量，在正確的時間、地點，以最佳的成本進行運輸交付。

3.3基于標識解析的供應鏈管理平臺

核電行業標識解析系統的建立，可對產業鏈上下游的對象進行全球統一標識，行業內的企業可利用標識解析系統實現與企業信息系統精準對接，實現跨企業、跨地區的產品全生命周期管理，促進核電產業信息有效共享。基于標識解析的供應鏈管理平臺，可以打通核電供應鏈與工程設計建設的信息流、實物流、業務流，實現核電工程項目設計、采購、物流，現場倉儲、土建、安裝、調試、移交，設備運維監控等工作流程與管理技術的自動化和標準化。同時利用先進的物聯網技術，實現核電設備在生產制造、物流運輸、倉儲管控、建設管理等諸多環節的實時數據的自動化檢測、采集，完成系統實時分析、處理和決策反饋，提升管理能力和整體運營效率。所有采用標識解析系統注冊的企業都會取得工業互聯網帶來的數字紅利，實現多贏局面。

通過基于標識解析的供應鏈管理平臺的建設，能夠針對目前上下游產業鏈之間信息壁壘，形成創新型解決方案和應用模式。在供應鏈采購協同方面，可以實現加強與制造商的協同，及時準確地掌握設備在制造商的生產進度、質量監造、裝箱出貨狀況，提高采購效率。在物流管理方面，以訂單按期交付為基礎物流過程可視為目標，引導制造商合理控制生產節奏，協助運輸方調配合適運輸工具，設計高效裝運計劃，幫助采購部門持續優化采購策略，提高零部件庫存周轉率，降低庫存成本，建立實時的物流跟蹤，實現物流過程的可視化、可追溯，結果的可分析，提升整體物流管控效率和質量。

核電設備全生命周期包含項目設計、生產制造、物流運輸、倉儲管控、建設管理和運行維護，各階段所產生的信息分散在設計方、原材料供應商、生產制造商、物流商、施工方、業主方等信息系統中。工業互聯網標識解析系統給設備分配標識、繼而將分散的設備信息關聯起來，是提供面向設備的全生命周期的追溯、控制等智能化服務的基礎設施（見圖 1）。

圖 1 基于標識解析系統的信息交互

如圖 1 所示，各相關方通過標識解析交互的信息過程如下：

第①步項目：EPC 總包方在項目管理系統中進行項目管理、項目執行及項目跟蹤，項目信息上傳至 EPC 總包方的標識解析系統中。

第②步設計：設計院在設計平臺中完成項目的設計，形成設計圖紙，設計圖紙上傳至設計方的標識解析系統中。

第③步采購：設備通過 BOM 結構，形成設備的唯一標識，生成設備的二維碼或 RIFD 無線射頻標簽，在供應鏈管理平臺中將按照企業信息安全規范進行標識信息內容審核，待標識內容審核通過后傳輸至 EPC 總包方標識解析系統企業節點上注冊，同時注冊到工信部標識解析系統，并向制造商采購設備形成合同。質量監造：制造商在生產制造過程中，根據質量人員制定質量計劃執行監造檢查，實時協同反饋監造結果，通過后監造放行，制造商合同執行并按要求裝箱，生成出貨通知單，同時通知物流發運。相關信息同步至 EPC 總包方的標識解析系統中。

第④步制造：包含原料采購、生產進度跟蹤和包裝發貨。原料采購：制造商根據設備銷售合同，同時根據設備的產品結構，向原材料供應商完成設備生產所需原材料的采購、收貨及原料驗收；生產制造：制造商根據生產計劃生產設備，形成工單、領料、生產入庫等相關的生產流程，同時在生產線上增加一步打碼工序（根據第③步中形成的設備 ID 在生產過程中打碼，貼上二維碼或 RFID），這個生產過程自動采集生產進度，實時跟蹤設備生產制造過程中的進度狀況；包裝發貨：設備生產完成后根據 EPC 總包方監造放行裝箱出貨，通知 EPC 總包方出貨， 形成物流的運輸計劃。原料采購、生產進度和裝箱單上傳至制造商的標識解析系統中。

第⑤步運輸：物流商根據運輸計劃產生發運單，調度派車并承運商承和運輸工具，在運輸過程中，可以根據運輸工具上安裝的北斗 /GPS 物聯網終端實時采集運輸位置，承運人在運輸過程中也可按需填報運輸進度、運輸問題，到達現場后把客戶的回單上傳到簽收信息里。運輸過程上傳至物流商的標識解析系統中。

第⑥步倉儲：設備簽收移交現場入庫管理，設備在現場倉庫內庫位的調撥、移交出庫等設備的現場倉儲狀況，通過 RF 設備完成倉內倉儲管理，并實時采集到供應鏈管理平臺和標識解析系統，便于及時了解設備在現場的存儲狀況。倉儲信息上傳至 EPC 總包方的標識解析系統中。

第⑦步建設：工程建設人員根據工程建設計劃完成設備的調試、安裝和土建施工，移交核電站使用。相關信息上傳至施工方的標識解析系統中。

工業互聯網標識解析供應鏈管理平臺支持掃碼設備掃描二維碼或 RFID，通過工業互聯網標識解析系統，查詢并解析設備的項目設計、生產制造、物流運輸、倉儲管控、建設管理全生命周期信息。

3.4系統功能設計

供應鏈管理平臺的功能架構：

供應鏈管理平臺是鏈接中心企業合作伙伴（設計方、EPC 總包商、制造商、物流商、施工方、業主）的平臺，基于最前沿技術（北斗 /GPS、物聯網、GIS 地理信息、大數據、云計算、數據安全）開發實現，主要功能包含項目管理、設計管理、設備管理、采購協同管理、物流管理、設備倉儲管理、工程建設和運行維護管理八大模塊。同時集成企業的其他內部相關系統等，如圖 2 所示。

圖 2 系統功能架構圖

項目管理模塊：項目全生命周期管理，包含項目的計劃、執行跟蹤、項目設備清單（BOM）及項目的收付款等。

設計管理模塊：項目建設中各類的設計圖紙，主要功能包含圖紙設計跟蹤、圖紙跟蹤、設計變更跟蹤及設計過程跟蹤。

設備管理模塊：主要設備資料的管理，包含設備 BOM、設備清單、設備編碼及設備分類。

采購管理模塊：管理 EPC 總包方和制造商的交易協同，包含采購合同協同、制造商的生產進度跟蹤、質量監造、裝箱出貨。

物流管理模塊：主要管理設備的物流過程，以便供相關人員及時跟蹤物流運輸狀況。主要功能包含運輸計劃、發運單、調度派車和在途跟蹤。在途跟蹤包含運輸軌跡跟蹤、運輸跟蹤、在途問題，和運輸到達后回單簽收。

設備存儲模塊：管理簽收后設備現場倉的管理，含簽包含收貨入庫，庫位調撥和移交出庫功能，并可實時查詢設備的庫存狀況。

4  技術實現

工業互聯網標識解析供應鏈管理平臺是互聯網標識解析和新型供應鏈的密切融合，通過大數據、云計算、物聯網、GIS 等技術，打通供應鏈上的商流、信息流、資金流、物流，實現供應鏈可視化管理，具有即時、可視、可感知、可調節的能力，相比傳統供應鏈管理平臺更可靠、更高效、更靈活、更精細、更準確。

技術架構分為數據采集層，存儲與計算層，數據服務層，微服務應用層，如圖 3 所示。數據采集層包含通過 Sqoop 和 Flume 完成批量數據采集，通過 Kafka完成實時數據采集，通過 TCP/MQTT、Kafka 完成物聯網數據采集，通過數據脫敏后的數據，通過 Spider 采集互聯網上的數據。存儲與計算層包含 HDFS 文件存儲、HBASE 存儲、Redis 緩存數據庫、關系型數據庫（MySQL、DB2、Oracle、PostgreSQL 和 BW），批量計算（Hive，SparkSQL，Map/Reduce，MLLIB、Mahout， Graph），在線分析（In-Memory DB，Spark Streaming，Storm）。數據服務層包含各類標簽、知識庫、數據模型管理、數據共享服務和 GIS 等相關的支撐，技術協議支持：REST，Thrift，ODBC/JDBC，數據協議支持：JSON，XML，Flat File、String格式。

圖 3  總體技術架構圖

微服務應用層采用微服務架構模式，主要優勢是服務可以獨立部署、擴展性強。具體來說就是將整個 Web 應用組織為一系列小的 Web 服務。這些小的 Web服務可以獨立地編譯及部署，并通過各自暴露的 API 接口相互通信。它們彼此相互協作，作為一個整體為用戶提供功能，卻可以獨立地進行擴容。微服務應用架構如圖 4 所示。

微服務是建立在 IaaS 和 PaaS 層之前的 SaaS 層，所有應用都采用微服務標準實現。做的服務高度治理，便于擴展。

微服務技術選項：工業互聯網標識解析供應鏈管理平臺采用 Spring Cloud 框架。Spring Cloud 是基于 Spring Boot 的一整套實現微服務的框架，它提供了微服務開發所需的配置管理、服務發現、斷路器、智能路由、微代理、控制總線、全局鎖、決策競選、分布式會話和集群狀態管理等組件。Spring Boot 旨在簡化創建產品級的 Spring 應用和服務，簡化了配置文件，使用嵌入式 Web 服務器，含有諸多開箱即用微服務功能。

圖 4  微服務應用層架構

5  不足與展望

本文重點針對核電設備設計、采購、制造、物流過程的業務協同做了探索，今后將繼續深入研究在現場倉儲、安裝調試以及電廠運行等業務領域的創新應用，進一步發揮標識解析在核電行業的潛在價值。

綜上所述，標識解析在供應鏈管理平臺的成功應用寄托于相關企業的積極參與，各企業在為國家標識解析系統提供實時相關數據的同時，也通過標識解析系統樹立其企業的形象，建議國家相關部門制定相關條規，對于積極使用標識解析系統的企業，在鼓勵創新應用的同時，給予政策性優惠，如作為招投標加分項，優質產品或服務評定的基本要求等。

基于工業互聯網標識解析的供應鏈管理平臺，可實現貫穿全產業鏈的核電設備全生命周期管理過程，能最大限度地整合核電產業鏈各方信息資源，實現標識解析系統與業務信息系統間的集成應用，開拓相關產業間的信息資源共享，促進核電研發設計制造的高質量發展和產業鏈的融合，為構筑核電裝備研發、制造、建設、運維一體化生態體系奠定堅實的基礎，也為其他行業工業互聯網標識解析的應用起到引領和示范作用。