【专题】工业互联网仪表平台支撑全面质量提升

　　社会发展是基于人们对需求的不断提升，科技进步是基于科技人员对科研成果的不断追求，社会经济发展就是在不断追求与创新的进程。1969年，在美国军方诞生了互联网。1994年进入中国之后又历经了25年的高速发展，人们在互联网的基础上做了很多拓展应用，包括物联网的应用。物联网从1999年在美国提出，2009年进入中国。物联网至今建设应用也经历了20年的历程。

　　原始的网络结构偏小，拓展其功能也受到了基础构架的限制。随着时代发展的需求，人们对网络的功能有了更高的要求，如何实现万物互联的新一代互联网？2012年，中国提出了产业互联网的概念。2017年11月26日两办发布《推进IPv6规模部署行动计划》提出，要用5—10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络，实现下一代互联网在经济社会各领域深度融合应用，成为全球下一代互联网发展的重要支撑设施。

　　2019年，我国“两会”明确了发展5G+工业互联网，它不仅是中国工业基于互联网的创新应用，更是基于新的网络架构规划设计的可以实现万物互联的新一代互联网。新一代互联网定义叫作工业互联网，它像中国实现5G和北斗一样，是中国的科研技术人员基于IPv6建设的真正可以实现万物互联的新一代互联网。

　　要建设新一代互联网就需要一个解析服务平台做支撑，这就是工业互联网标标识解析体系。标识解析体系（IDIS）类似互联网中的域名解析系统（DNS）是全球工业互联网安全运行的核心基础设施。

　　工业互联网标识解析的功能，不仅要解析IP，还要解析ID。即不仅能把智能化的计算机设备接入工业互联网，还要把非智能化的物，包括物理世界看到的物和社会组织、数据资产等非智能化的“物”。也都要给每一个实体或虚拟的“物”一个唯一的ID，让它能够存在于工业互联网上。所以工业互联网的体系要比现有的互联网大了许多倍，这也是基于ID的数量定义的。IPv4是232个IP地址，而IPv6是2128个IP或ID地址，是39位数的十进制数，比现有的互联网多了29个数量级，所以它就有需要更庞大的支撑体系。这样一个体系由工业互联网一级节点、二级节点和企业节点这三个层级的基本构架。工业互联网的建设启动于2012年，到2018年完成了整个IDIS的规划设计，并在祖国东西南北中的五个中心城市部署了顶级节点，去年又在南京和贵阳完成了两个灾备节点的部署，现在七个工业互联网顶级节点已经投入运行。

　　顶级节点是管理整个工业互联网的顶级服务平台，下面联接的是二级节点，二级节点有垂直节点、行业节点和区域节点等组成，现在已经接入了55个二级节点，即有55个专业领域的服务器已经建成并网。因为仪器仪表行业服务的范围在国民经济里面应用面是最宽的，仪表计量在社会上是无处不在，活动经济的数据主要来自于仪器仪表，所以需求范围非常宽。故此，在规划仪器仪表行业节点建设的时候规划构建了三级节点，是社会与仪器仪表相关的服务都可以通过三级节点构建相关服务平台，当然这个三级节点是虚拟节点。

　　工业互联网顶级节点分别在北京、上海、广州、武汉、重庆、南京、贵阳等七个核心城市部署完成上线运行。工业互联网标识解析二级节点是网络运行的重要公共基础设施，按照国民经济行业分类和地市区域分别部署。既要完成对顶级节点的链接，又要完成面向行业或者区域用户提供高效安全稳定的标识编码注册和解析服务。标识解析二级节点是工业互联网基础设施中不可或缺的重要环节。

　　国民经济行业分类（GB/T4754—2017）已于2017年10月1日实施，新版行业分类共有20个门类、97个大类、473个中类、1381个小类。其中第40大类是仪器仪表制造业，含有6个中类，20个小类。

　　标识解析节点建设是基于小类有重点企业试点发展的，要加速这种进程，国家对国内的有研发及服务能力的单位进行招标。济南大陆机电股份有限公司协同中国科学院沈阳自动化研究所、华为技术有限公司、国家超算济南中心和浙江中控自动化仪表有限公司五个单位共同承担标识解析二级节点——仪器仪表行业公共服务平台的建设。

　　仪表行业的标识解析服务对象不仅包括仪器仪表的制造企业，还包括仪器仪表的使用单位及仪表测量数据的应用组织。可以为用户提供安全生产日常管理、使用维修、检校监管等多种服务。

　　工业互联网的总体架构包含着多个层次的平台功能。有网络的最基层企业节点，即生产现场的传感器与仪表及边缘层智能化设备，还有在边缘层负责数据采集和执行机构，它们类似于人的感知器官和四肢。还有企业内网的管理系统与安全网关设备，类似于人类的血管与神经，把数据信息经过企业外网传输IaaS层的基础设施数据中心中。PaaS层是整个平台的核心，承担着标识解析的基本功能，负责编码、赋码、管理、解析及网络交互等等，类似于人的大脑。SaaS层是仪表平台的万能服务层，为用户提供参与建设和发展平台生态，其中的数据是双向流动的，可以实现数字化和信息化，并挖掘数据中的潜在价值。应用层为人们提供了各种各样的应用接口可以拓展应用场景，构建仪器仪表商城等。

　　服务平台面向仪器仪表制造、经销、安装、使用、检校、监管、公众、第三方服务各个层面的用户提供工业互联网标识解析服务。

　　工业互联网仪表平台已经上线，平台入口是在该平台上注册的任何编码都是工业互联网上唯一的编码，在工业互联网上都是通用的，因为工业互联是统一规划设计的，仪表平台是工业互联网核心设施的组成部分，整个网络都是互联互通的。2020—2022年是大量二级节点及相关服务平台并网的高峰时期，工业互联网会得到广泛的应用，应抓住先机成为制造2025的践行者。

　　（1） 一般访客，是自然人，只做一般信息查询。（2）平台用户，是自然人，平台的操作者，有确定的角色和授权。（3）平台客户，是法人组织，企业节点，可以自己建设，也可以委托管理，利用平台实现自我管理。（4）第三方服务机构可以参与平台建设与运营。

　　社会的发展现在进入了变革的时代，工业互联网是互联网的变革，物联网计量是世界计量基准的变革。

　　计量1.0：度量起源于贸易。统一度量衡（秦公元前221年—前207年）推动了中国的封建社会的发展。当时计量单位分散，计量标准随意性大，与皇权紧密联系。

　　计量2.0：工业革命驱动。1875年5月20日，法国等17个成员国签署了《米制公约》规定了国际单位米、千克、秒，计量标准趋于统一，国际计量局成为世界量值源头。1960年国际单位制（SI）应运而生。西方主导了工业化发展的进程。

　　计量3.0：2018年11月16日第26届国际计量大会通过使用量子化国际单位制取代现行实物基准的决议，并于2019年5月20日全面实施。SI基本单位的重新定义，计量基准全面量子化，形成量值源头多极化态势；量子基准与信息技术高度融合，实现量值溯源扁平化。中国迎来新的发展机遇！

　　为推动物联网计量的发展，由中国计量科学研究院和济南大陆机电股份有限公司等45家单位发起成立了中国计量器具产业创新联盟，制定了物联网计量标准体系。这个体系建设的目标之一就是实现计量校准的芯片化，以实现远程计量，使新一代的仪器仪表不用在停机送计量校准机构。做好仪表的编码，追溯仪表的管理，获得精准数据，并为数据作为唯一编码，实现精准数据可追溯，进一步认证其变成数据资产。就和股票有一个代码可以交易一样，把节能量、减放量、碳指标都用唯一编码来标注，通过工业互联网仪表平台来支撑成为可交易的数据资产。

　　工业互联网支持各行各业的发展，关于用能权、排放权的新的《能源法》将要发布，要把原有的能源利用依法治理，不仅是指标考核。能源管理服务由原来的系统或者区域平台、系统平台要上升到工业互联网上来做全流程的云架构服务，可以节省大量的建设与运营成本。

　　全面质量提升就要做到细致分析，从单类产品的能源消耗、碳排放指标到一个设备，到一条生产线或者一个厂，通过能源消耗和排放量的占比进一步地来分析行业指标，区域指标，加强宏观调控和管理。

　　评价指标包括单位综合能耗一般公共预算收入（元/吨标准煤）及其年变化率、煤炭消费占比年变化率（标准煤当量值）、人均能耗（吨标准煤/人）。4个指标经过归一化处理转换为百分制标准分，按照0.5、0.2、0.2、0.1的权重系数进行加权平均，计算综合得分。对综合得分进行排序，利用平均先进值（平均值以上二次平均值）、平均值、平均落后值（平均值以下二次平均值）三个标准，划分为A高效率类、B较高效类、C较低效类、D低效率类四类地区。

　　依据单位综合能耗税收（元/吨标准煤），对区域主要耗能行业单位能耗产出效益进行对比分析荆书典（z-zmin/zmax-zmin）。

　　企业评价分行业开展，用能源经济效率和能源技术效率两类指标进行综合评价。能源经济效率由单位综合能耗税收（元/吨标准煤）、单位排污量税收（万元/吨标准排污量）2个指标（0.6：0.4）组成。能源技术效率为重点产品或工序综合可比能耗。以上两类效率指标分别计算和定档（各分成abcd、ABCD四个等级），组成4行与4列的矩阵。根据预设的矩阵分类规则，将企业划分为I优先发展类、II鼓励提升类、Ⅲ监管调控类、IV落后整治类四类。

　　工业互联网应用目标是实现制造业全面系统性优化，仪器仪表是目前最具有潜力的上云工业企业设备之一，只有上云才能拥有强大计算能力，存储能力和网络带宽，才能够对庞大的系统进行管理，也只有通过云计算，才能让更多的企业员工及管理者接入并使用工业互联网。也能够让开发者有更大的空间，去设计更好的应用。云计算还可以为企业与企业之间，工厂与供应链之间，工厂与经销商之间提供接口，进行特定数据的共享。甚至还能提供工厂与最终消费者用户之间的接口，方便用户对产品进行个性化定制。只有这样才能全面提升产品质量。

　　本文根据作者在第二十二届中国科协年会工业互联网与5G创新发展论坛上所作报告速记整理而成。