智慧供应链视角下零部件产业智能化升级模式研究

王 晋，颜浩龙 （湖南工业职业技术学院，湖南 长沙 410208）

WANG Jin， YAN Haolong (Hunan Industry Polytechnic, Changsha 410208, China)

在当前纷繁复杂的国际形势下，国际贸易中发达国家逐步加强对各行各业的关键技术进行封锁，特别是对我国支柱产业的关键零部件进行技术封锁，因此构建起具有国家自主知识产权的全产业链技术显得尤为重要。当前我国已具备全球最完备的产业链，但是在各产业链上的关键零部件大多受制于发达国家，如何破除关键零部件的技术封锁实现自主知识产权是我国《中国制造2025》战略顺利实现的关键。

据调研，目前国际上国家之间竞争的汽车产业、装备制造业、信息技术等产业链上的全球前100 强零部件企业排行榜上，我国的企业数量极少，部分产业甚至还没有。如何利用我国庞大的市场和世界上最完整的产业链的已有优势，在当今新一代信息产业高速发展的今天，通过融合云计算、大数据、人工智能、移动应用等新一代智能技术，实现我国零部件产业发展的弯道超车，重构我国零部件产业整体布局，控制关键产业的战略技术点，具有重要的战略意义。

1 文献综述

近年来，随着全球产业发展步入智能制造时代，许多专家学者开始对智能制造领域相关问题展开研究。国内专家周济[1]（2015） 指出制造业数字化、网络化、智能化是新一轮工业革命的核心技术，智能制造是中国制造2025 的主攻方向。陶飞、刘蔚然[2]（2018） 等研究了数字孪生的五维结构模型，提出了数字孪生驱动的6 条准则，并对数字孪生驱动的14 类应用设想与实施过程中的关键技术展开了研究。周济、李培根[3](2018) 将智能制造的不断发展归纳为数字化制造、数字化网络化制造、数字化网络化智能化制造（新一代智能制造） 三个基本范式，提出新一代智能制造是人工智能技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品设计、制造、服务全生命周期的各个环节及相应系统的优化集成，是新一轮工业革命的核心驱动力。周佳军、姚锡凡[4]（2017） 对基于云计算、大数据、信息物理系统、物联网等新一代信息技术的制造物联、泛在制造、云制造、社会化企业、主动制造和智慧制造等几种典型新兴智能制造模式的产生背景、核心技术等方面进行了归纳总结，并对未来的发展趋势做了展望。岳维松、程楠[5]（2017） 从生产柔性化、零部件模块化、平台资源化和产品智能化四个方面研究了海尔集团的离散型智能制造模式，并提出了支持生产线数字化改造、鼓励平放性平台建设、发展服务型制造和开展离散型智能制造四个方面的建议。任杉、张映锋[6]（2018） 从产品生命周期的视角研究了基于大数据驱动的复杂产品智能制造服务新模式，详细分析了制造与运维动态数据驱动的产品和服务设计、实时多源数据驱动的生产过程分析与优化、面向服务的运维数据故障演化分析与预测等关键技术。刘宗巍、张保磊[7]（2019）研究了新技术条件下汽车产业智能制造C2B 模式，并对汽车产业C2B 模式与智能工厂相互交融、支撑所需要的软硬件条件进行了分析。谭建荣、刘达新[8]在分析智能制造的内涵与关键技术的基础上，并提出了从数字制造到智能制造的三大发展模式和具体技术途径。Bo-hu LI 和Bao-cun HOU[9]（2017） 从人工智能技术与信息通信技术、制造技术及产品有关专业技术等融合的基础上提出了智能制造新模式，以及智能制造系统体系架构和智能制造系统技术体系。唐堂、滕琳[10]对智能工厂方案与体系、数字孪生模型、制造执行系统、智能制造执行系统、全集成的系统概念、企业间价值网络的横向集成、全流程的端到端集成、网络化的纵向垂直集成与网络化制造进行了系统的研究。

综上所述，国内外知名专家学者对我国智能制造进行了全面而系统的宏观分析与研究，主要观点集中在智能制造是我国制造业发展的必由之路，并对智能制造中的关键技术、智能化的路径和智能制造模式进行了相应的研究。根据联合国的分类标准完整的工业门类包括41 个大类、207 个中类和666 个小类，而我国正是世界上工业门类最完整的国家，因此，我国制造业智能化转型升级涉及到的具体门类众多，还有许多理论和实践问题需要专家学者深入研究。

2 智慧供应链与新一代信息技术

随着我国新一代信息技术的飞速发展，特别是以5G 技术为代表的部分ICT 技术处于世界先进水平，为我国新旧产业转换注入了内生活力与动力源泉。移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展，从纵向和横向两个维度对我国制造业转型升级提供了内生动力。一方面，新一代信息技术从产品功能设计方面提供了更多的技术支持，对产品功能的升级提供了新的思路。另一方面，新一代信息技术对供应链管理水平起到了提档升级的作用，特别是区块链技术不能篡改的特点让供应链中的信息流能保质传递，使得供应链上下游企业之间高度协同共享的可行性更高，新技术让传统的供应链升级为了智慧供应链，从产业链终端需求到产品、零部件、原材料的生产加工和研发设计全程都充满了“智慧”，为供应链赋能。

智慧供应链准确地来讲是智慧供应链管理，供应链自交易开始就存在，随着科技的发展和社会的分工，供应链中的节点越来越多。随着社会的发展，企业之间竞争的加剧，让供应链管理的重要性显得越来越突出，市场竞争由企业之间的竞争转变为了两条供应链之间的竞争，而供应链管理的水平是随着物流、资金流、信息流的技术和水平而不断提升的，很多先进的供应链管理理论在多年前就被专家学者提出来，但是在学者们提出来的时候并没有马上实施，主要是受限于物流、资金流和信息技术的水平，而是跟着物流和信息技术水平的提升而逐步实现和完善的，随着互联网、物朕网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的出现与发展，为当代供应链管理注入了智慧的属性。融入了新一代信息技术的供应链管理，将具有怎样的“智慧”，与传统的供应链有什么区别。可以从以下几个方面来了解：

（1） 物联网技术的出现。物联网技术让每一个产品都有了唯一的IP，特别是RFID 技术的成熟和成本的下降，让互联网与产品全自动联接起来，但是，受制于网络传输速度问题，让众多在理论上可行的物联网技术与方案并没有应用于实际场景中，随着5G 技术的到来，彻底解决了物联网应用场景受网络传输速度限制的困境，并进一步激发了物联网技术的开发和应用。

（2） 5G 技术的应用。5G 技术的应用让供应链上各个关键节点可以即时地获取产品的所有信息，解决了供应链管理中各个环节信息滞后的问题，同时也解决了信息滞后引起的系列供应链管理问题，大大提升了服务水平。

（3） 大数据技术的应用。大数据技术的运用可以对供应链上的海量数据进行深入分析，从而精准地预测供应链上各个环节的市场需求，并以此为基础提前完成订货，大大提高订单满足率和缩短产品供应链上的周期。并且可以从海量数据中找到新产品的研发方向。

（4） 云计算技术的应用。云计算技术的运用可以极大地降低企业的信息化成本，特别是解决了供应链上的中小企业信息化管理的问题，中小企业不需要花费大额支出配备信息技术产品，而只需要小额的费用就可以直接购买公有云的服务，为供应链上全链企业的信息化提供了可行的解决方案，能为整个产品供应链数据化网络化水平大幅提高。

（5） 人工智能技术的应用。人工智能技术中的机器学习、语音识别和图像识别等领域的不断突破，使得计算机能根据给定的数据与场景不断的自主学习，在某些给定的环节具有自主意识。将语音识别、图像识别和机器学习等人工智能技术融入到供应链管理中，则可以赋予供应链“智慧”。

（6） 移动互联技术的应用。移动互联技术的发展，使得互联网从电脑终端转移到了手机等移动终端，移动互联技术和移动终端功能的不断提档升级，使得万物互联得以成形，为供应链上各环节、各场景中数据的收发不受约束，如移动支付、移动定位、全程监控等得以普及。

3 零部件产业智能化升级模式设计

我国是全球产业链最完整的国家，拥有全球最大的消费市场，如何运用移动互联网、物联网、云计算、大数据和人工智能等新一代信息技术来推动我国零部件产业实现智能化升级，是推动我国制造业新旧动能转换的关键问题。结合我国的国情来看，零部件产业的智能化升级可以从以下方面进行思考，一是将新一代信息技术融入到零部件的研发设计中去，直接通过新技术将零部件的功能实现扩大和提升；二是运用新一代信息技术对零部件的生产过程实现智能化制造；三是运用新一代信息技术实现零部件产业供应链的智能化，缩短生产周期、降低库存、提高供需对接的精准度、提高产能与生产效率。

3.1 零部件的智能化设计

零部件生产商融合新一代信息技术，在关键零部件的研发设计中融入智能控制芯片，并在芯片中融入关键数据采集与传输模块，将关键零部件的实时数据通过移动互联、5G 技术传入到云计算技术服务器中，为大数据分析提供分析数据源，在大数据分析的基础上运用人工智能技术进行深入分析，实时将分析结果反馈给零部件生产商，实现零部件对工况的自适应。

关键零部件工作数据的实时捕捉与传输是零部件制造企业实现智能化和服务化转型的必备条件，只有通过对生产出来的零部件的工作数据进行实时捕捉与收集，并利用云计算和大数据技术对海量的零部件工作数据进行实时分析，根据零部件实时反馈的数据提前制订维护方案，确保生产的正常运行，为零部件生产商转型为生产服务型制造商提供条件。

关键零部件的智能化设计主要包括两个方面，一是需要设计获取零部件工作数据的传感器，二是要根据捕捉的数据进行实时分析，并根据设定程序进行反馈，调整零部件的运行参数，实行零部件的智能化运行。

3.2 生产过程的智能化

运用工业互联网、物联网、移动互联、5G 技术、大数据和人工智能技术，从协同共享的视角，通过搭建智慧供应链将零部件制造商、整机生产商、设备使用方三者的相关数据贯通起来，形成完整的大数据源，再运用大数据技术、人工智能技术、云计算技术来实现整机设备的智能化升级。实现工厂无人化、黑灯工厂。全部由智能控制系统控制完成，实现零部件工厂24 小时不间断的无人化生产与管理，提高工作效率和生产能力，并降低生产成本和提高产品质量。

（1） 协同研发。零部件企业通过工业互联网平台实现协同研发，通过授权将研发相关的真实数据对共同研发的团队成员开放，而且工业互联网平台上集成了各种工业软件与控制系统，可随时用于团队成员进行相关的仿真实验，基于工业互联网平台的大量工业App 等工业软件将已有的各种相关工艺、技术等知识积累了下来，研发团队可以基于工业互联网平台拥有完整的知识、技术、数据、实验平台等研发环境，而不用受研发人员工作地点的限制，让协同研发真正意义上成为研发的主要途径，而且可以让有兴趣的消费者参与部分环节的研发，既能充分挖掘人民大众的智慧，又能实现与消费者的深度互动，把握市场的发展趋势。

（2） 网络化制造。当前我国各主要工业门类的零部件产业均处于规模小、技术含量低的状况，要快速发展提升在全球零部件企业中的地位，需要充分借助新一代信息技术发展带来的契机，零部件企业之间通过网络化制造实现优势互补。零部件企业之间联合起来进行网络化制造，不仅能扩大零部件企业的生产能力和产品门类，更重要的是可以实现我国零部件产业生产资源的最优配置，生产出最高水平的零部件产品，加快我国零部件产业发展速度，为我国零部件产业集中力量攻克关键零部件技术打好基础。

（3） 智能物流。无人化、快速的智能物流为协同研发和网络化制造创造了充分的前提条件，特别网络化制造模式下，一个完整零部件产品的制造工厂可能分布在全国各地，要充分发挥网络化制造的优势就必须要有快速、高效对接的智能物流体系提供支撑。通常情况下制造业是会形成产业集聚形态的，因为产业集聚可以大大缩短合作企业之间的物流时间与物流成本，因此网络化制造要成为智能制造时代主要制造模式的一种，就必须要将物理距离产生的物流成本与时间成本控制在可以承受的范围之内。物流时间与物流成本的控制主要在于各物流环节之间的高效衔接和物流节点内的高速运转，以无人化、智能化为特征的智能物流能有效地解决这个问题，为制造业智能化发展构筑充分条件。

3.3 供应链智慧化

供应链管理主要是从供应源头到终端消费之间高效对接的管理，在供应链管理中的物流、信息流、资金流起着至关重要的作用。云计算、大数据和人工智能技术的出现极大地提升了供应链上信息流的管理质量与效率，同时，云大物智移技术使得供应链上的物流速度、服务范围和服务水平都有了极大的提升，移动支付技术的日益成熟使得供应链上的资金流变得实时畅通，进一步提高了供应链响应速度，并且能实现供应链全链条实时的监控与定位，5G 技术能确保产品在供应链上任何一个节点都可以实现数据的实时传递。新一代信息技术的运用，赋予了供应链“智慧”，通过大数据和人工智能技术，可以对零部件产业现有供应链进行优化，遴选出最优的供应链上合作伙伴，并可以提前预测终端市场需求，进行精准生产，降低供应链上总库存，并为产品的研发提供终端市场需求信息的变化，智慧供应链能高度实时预测市场需求，并根据需求调整供应链上企业的采购、生产和库存计划，缩短供应链响应时间、降低链上企业原材料库存、提高供应链效率。

4 结 论

零部件产业是整机产业链的基本组成单元，特别是关键零部件产业技术更是决定产品产业链完整性和高度的重要支撑元素。在当前国际贸易摩擦不断的情况下，拥有自主知识产权的高质量完整产业链成为一个国家竞争力的重要支撑，当前我国作为世界制造工厂，已具备了世界上最完备的产业链，但是部分关系到国家核心竞争力的智能制造、信息技术等产业链上的关键零部件技术还不完备，在国际竞争形势越来越激烈的当代社会，建立国家自主完整知识产权的产业链具有极其重要的战略意义，从智慧供应链的视角来探索零部件产业智能化的路径具有重大的意义，只有突破了关键零部件的技术封锁，才能真正意义上实现国家具有自主知识产权的完整产业链；只有具备了世界上最完备的工业体系才真正的成为国家的核心竞争力，才能在国家和民族发展上不受制于人，实现制造大国向制造强国的转变。