《中国核能行业智库丛书（第四卷）》已完成出版发行，这是一本发产业先声的智慧文萃，是行业专家们从不同角度、不同深度对产业前途命运进行思考的思想文库。自2021年12月起，协会微信公众号将精选大部分文章与广大读者共享。今天推出的是数字化转型板块文章《基于工业互联网标识解析的核电工程供应链管理平台建设研究》。

何炳海

国家核电上海核工程研究设计院数字化工程所副所长，高级工程师。国家电投网络与信息安全组成员， 中国核能行业协会网络安全工作组副组长，企业信息化高级管理师资质。从事企业信息化管理与应用工作 15 年，专注信息系统架构设计，企业网络与信息安全架构设计，互联联网云架构设计与应用。

《基于工业互联网标识解析的核电工程供应链管理平台建设研究》

1  背景

2012 年 11 月，GE 公司发布了《工业互联网打破智慧与机器的边界》白皮书，首次提出了工业互联网概念。国际大环境中，发达国家政府纷纷加快推进工业互联网建设。

中国也高度重视工业互联网发展。2015 年 5 月，国务院印发了《中国制造2025》，部署全面推进实施制造强国战略。在 2019 年 5 月中国互联网产业联盟发布的《工业互联网白皮书》中，把工业互联网定义为通过信息技术，将人、机、物实现全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系，成为支撑第四次工业革命的基础设施。

近年来，我国工业互联网发展加快，从概念普及进入实践深耕阶段。标识解析能赋予物品唯一的标识编码，实现物品全生命周期的溯源及与其相关联的信息解析。如“三只松鼠”基于工业互联网平台的标识解析，打通了从种植到食品加工、品牌包装、销售等全数据链，将研发设计、生产制造、市场营销、增值服务等环节进行一体化集成，赋能上下游 600 家小企业。“徐工信息”基于汉云工业互联网平台实现江铜集团及下属二级公司从采购、生产、仓储、物流全流程管理，以平台赋能产业链上下游企业。上汽通用五菱汽车股份有限公司通过大数据、云平台架构及信息技术的融合应用，推动上下游 700 家企业实现网络化协同。

2  现状分析

核电工程项目周期长，物资需求种类和数量庞大，核电设备采购是项目工程总承包管理的重要业务，对项目成本和工程建设进度有着直接影响。目前对于供应商生产现场状况、运输过程等的管控，尚采用传统的线下方式，造成了信息滞后，难以实现对设备的全流程追溯。

标识解析系统能对核电产业链上下游的对象进行全球统一标识，对设备关键属性信息进行定义与管理。本文通过分析构建基于工业互联网标识解析的核电供应链管理平台，打通工程设计、生产、物流等上下游产业链之间的信息壁垒，实现采购业务的自动化、智能化管理，同时采用先进的物联网技术，实现核电设备在生产制造、物流运输等诸多环节的实时数据采集，提升系统智能化应用，满足核电厂整体产业链的协同要求与信息共享。

3  建设方案

3.1工业互联网标识解析

标识及标识解析技术是实现工业互联网快速发展的关键技术。其中，工业互联网标识是指能够唯一识别机器、产品、算法、工序等制造业物理资源和虚拟资源的身份符号，它类似于互联网域名，国家一级节点会赋予各注册企业唯一的前缀名，各企业在前缀后加入自己的编码，从而赋予每一个产品、零部件、机器设备唯一的“身份证”，以实现资源区分和管理。工业互联网标识解析是指能够根据标识编码查询目标对象网络位置或者相关信息的系统装置。工业互联网标识解析类似于互联网域名解析，可以通过产品标识查询存储产品信息的服务器地址，或者直接查询产品信息以及相关服务。

3.2供应链管理

供应链管理是一种现代管理和方法，是利用计算机网络技术全面规划供应链中的物流、信息流、资金流等，实行计划、组织、协调与控制，采用信息系统的方法整合供应商、生产制造商、物流运输商的业务流程，提高企业的合作效率，使产品以正确的数量、质量，在正确的时间、地点，以最佳的成本进行运输交付。

3.3基于标识解析的供应链管理平台

核电行业标识解析系统的建立，可对产业链上下游的对象进行全球统一标识，行业内的企业可利用标识解析系统实现与企业信息系统精准对接，实现跨企业、跨地区的产品全生命周期管理，促进核电产业信息有效共享。基于标识解析的供应链管理平台，可以打通核电供应链与工程设计建设的信息流、实物流、业务流，实现核电工程项目设计、采购、物流，现场仓储、土建、安装、调试、移交，设备运维监控等工作流程与管理技术的自动化和标准化。同时利用先进的物联网技术，实现核电设备在生产制造、物流运输、仓储管控、建设管理等诸多环节的实时数据的自动化检测、采集，完成系统实时分析、处理和决策反馈，提升管理能力和整体运营效率。所有采用标识解析系统注册的企业都会取得工业互联网带来的数字红利，实现多赢局面。

通过基于标识解析的供应链管理平台的建设，能够针对目前上下游产业链之间信息壁垒，形成创新型解决方案和应用模式。在供应链采购协同方面，可以实现加强与制造商的协同，及时准确地掌握设备在制造商的生产进度、质量监造、装箱出货状况，提高采购效率。在物流管理方面，以订单按期交付为基础物流过程可视为目标，引导制造商合理控制生产节奏，协助运输方调配合适运输工具，设计高效装运计划，帮助采购部门持续优化采购策略，提高零部件库存周转率，降低库存成本，建立实时的物流跟踪，实现物流过程的可视化、可追溯，结果的可分析，提升整体物流管控效率和质量。

核电设备全生命周期包含项目设计、生产制造、物流运输、仓储管控、建设管理和运行维护，各阶段所产生的信息分散在设计方、原材料供应商、生产制造商、物流商、施工方、业主方等信息系统中。工业互联网标识解析系统给设备分配标识、继而将分散的设备信息关联起来，是提供面向设备的全生命周期的追溯、控制等智能化服务的基础设施（见图 1）。

图 1 基于标识解析系统的信息交互

如图 1 所示，各相关方通过标识解析交互的信息过程如下：

第①步项目：EPC 总包方在项目管理系统中进行项目管理、项目执行及项目跟踪，项目信息上传至 EPC 总包方的标识解析系统中。

第②步设计：设计院在设计平台中完成项目的设计，形成设计图纸，设计图纸上传至设计方的标识解析系统中。

第③步采购：设备通过 BOM 结构，形成设备的唯一标识，生成设备的二维码或 RIFD 无线射频标签，在供应链管理平台中将按照企业信息安全规范进行标识信息内容审核，待标识内容审核通过后传输至 EPC 总包方标识解析系统企业节点上注册，同时注册到工信部标识解析系统，并向制造商采购设备形成合同。质量监造：制造商在生产制造过程中，根据质量人员制定质量计划执行监造检查，实时协同反馈监造结果，通过后监造放行，制造商合同执行并按要求装箱，生成出货通知单，同时通知物流发运。相关信息同步至 EPC 总包方的标识解析系统中。

第④步制造：包含原料采购、生产进度跟踪和包装发货。原料采购：制造商根据设备销售合同，同时根据设备的产品结构，向原材料供应商完成设备生产所需原材料的采购、收货及原料验收；生产制造：制造商根据生产计划生产设备，形成工单、领料、生产入库等相关的生产流程，同时在生产线上增加一步打码工序（根据第③步中形成的设备 ID 在生产过程中打码，贴上二维码或 RFID），这个生产过程自动采集生产进度，实时跟踪设备生产制造过程中的进度状况；包装发货：设备生产完成后根据 EPC 总包方监造放行装箱出货，通知 EPC 总包方出货， 形成物流的运输计划。原料采购、生产进度和装箱单上传至制造商的标识解析系统中。

第⑤步运输：物流商根据运输计划产生发运单，调度派车并承运商承和运输工具，在运输过程中，可以根据运输工具上安装的北斗 /GPS 物联网终端实时采集运输位置，承运人在运输过程中也可按需填报运输进度、运输问题，到达现场后把客户的回单上传到签收信息里。运输过程上传至物流商的标识解析系统中。

第⑥步仓储：设备签收移交现场入库管理，设备在现场仓库内库位的调拨、移交出库等设备的现场仓储状况，通过 RF 设备完成仓内仓储管理，并实时采集到供应链管理平台和标识解析系统，便于及时了解设备在现场的存储状况。仓储信息上传至 EPC 总包方的标识解析系统中。

第⑦步建设：工程建设人员根据工程建设计划完成设备的调试、安装和土建施工，移交核电站使用。相关信息上传至施工方的标识解析系统中。

工业互联网标识解析供应链管理平台支持扫码设备扫描二维码或 RFID，通过工业互联网标识解析系统，查询并解析设备的项目设计、生产制造、物流运输、仓储管控、建设管理全生命周期信息。

3.4系统功能设计

供应链管理平台的功能架构：

供应链管理平台是链接中心企业合作伙伴（设计方、EPC 总包商、制造商、物流商、施工方、业主）的平台，基于最前沿技术（北斗 /GPS、物联网、GIS 地理信息、大数据、云计算、数据安全）开发实现，主要功能包含项目管理、设计管理、设备管理、采购协同管理、物流管理、设备仓储管理、工程建设和运行维护管理八大模块。同时集成企业的其他内部相关系统等，如图 2 所示。

图 2 系统功能架构图

项目管理模块：项目全生命周期管理，包含项目的计划、执行跟踪、项目设备清单（BOM）及项目的收付款等。

设计管理模块：项目建设中各类的设计图纸，主要功能包含图纸设计跟踪、图纸跟踪、设计变更跟踪及设计过程跟踪。

设备管理模块：主要设备资料的管理，包含设备 BOM、设备清单、设备编码及设备分类。

采购管理模块：管理 EPC 总包方和制造商的交易协同，包含采购合同协同、制造商的生产进度跟踪、质量监造、装箱出货。

物流管理模块：主要管理设备的物流过程，以便供相关人员及时跟踪物流运输状况。主要功能包含运输计划、发运单、调度派车和在途跟踪。在途跟踪包含运输轨迹跟踪、运输跟踪、在途问题，和运输到达后回单签收。

设备存储模块：管理签收后设备现场仓的管理，含签包含收货入库，库位调拨和移交出库功能，并可实时查询设备的库存状况。

4  技术实现

工业互联网标识解析供应链管理平台是互联网标识解析和新型供应链的密切融合，通过大数据、云计算、物联网、GIS 等技术，打通供应链上的商流、信息流、资金流、物流，实现供应链可视化管理，具有即时、可视、可感知、可调节的能力，相比传统供应链管理平台更可靠、更高效、更灵活、更精细、更准确。

技术架构分为数据采集层，存储与计算层，数据服务层，微服务应用层，如图 3 所示。数据采集层包含通过 Sqoop 和 Flume 完成批量数据采集，通过 Kafka完成实时数据采集，通过 TCP/MQTT、Kafka 完成物联网数据采集，通过数据脱敏后的数据，通过 Spider 采集互联网上的数据。存储与计算层包含 HDFS 文件存储、HBASE 存储、Redis 缓存数据库、关系型数据库（MySQL、DB2、Oracle、PostgreSQL 和 BW），批量计算（Hive，SparkSQL，Map/Reduce，MLLIB、Mahout， Graph），在线分析（In-Memory DB，Spark Streaming，Storm）。数据服务层包含各类标签、知识库、数据模型管理、数据共享服务和 GIS 等相关的支撑，技术协议支持：REST，Thrift，ODBC/JDBC，数据协议支持：JSON，XML，Flat File、String格式。

图 3  总体技术架构图

微服务应用层采用微服务架构模式，主要优势是服务可以独立部署、扩展性强。具体来说就是将整个 Web 应用组织为一系列小的 Web 服务。这些小的 Web服务可以独立地编译及部署，并通过各自暴露的 API 接口相互通信。它们彼此相互协作，作为一个整体为用户提供功能，却可以独立地进行扩容。微服务应用架构如图 4 所示。

微服务是建立在 IaaS 和 PaaS 层之前的 SaaS 层，所有应用都采用微服务标准实现。做的服务高度治理，便于扩展。

微服务技术选项：工业互联网标识解析供应链管理平台采用 Spring Cloud 框架。Spring Cloud 是基于 Spring Boot 的一整套实现微服务的框架，它提供了微服务开发所需的配置管理、服务发现、断路器、智能路由、微代理、控制总线、全局锁、决策竞选、分布式会话和集群状态管理等组件。Spring Boot 旨在简化创建产品级的 Spring 应用和服务，简化了配置文件，使用嵌入式 Web 服务器，含有诸多开箱即用微服务功能。

图 4  微服务应用层架构

5  不足与展望

本文重点针对核电设备设计、采购、制造、物流过程的业务协同做了探索，今后将继续深入研究在现场仓储、安装调试以及电厂运行等业务领域的创新应用，进一步发挥标识解析在核电行业的潜在价值。

综上所述，标识解析在供应链管理平台的成功应用寄托于相关企业的积极参与，各企业在为国家标识解析系统提供实时相关数据的同时，也通过标识解析系统树立其企业的形象，建议国家相关部门制定相关条规，对于积极使用标识解析系统的企业，在鼓励创新应用的同时，给予政策性优惠，如作为招投标加分项，优质产品或服务评定的基本要求等。

基于工业互联网标识解析的供应链管理平台，可实现贯穿全产业链的核电设备全生命周期管理过程，能最大限度地整合核电产业链各方信息资源，实现标识解析系统与业务信息系统间的集成应用，开拓相关产业间的信息资源共享，促进核电研发设计制造的高质量发展和产业链的融合，为构筑核电装备研发、制造、建设、运维一体化生态体系奠定坚实的基础，也为其他行业工业互联网标识解析的应用起到引领和示范作用。