输入搜索关键词

主页 > 观世界之趋势 >

工业4.0下的 智慧供应链绩效评估
时间:2021-05-14 17:28       来源:文 | 本刊编辑部

 

 

关于工业4.0,本刊此前也就该话题采访了中国知名专家教授,本期将再度讨论这个话题,从更多角度补充对工业4.0的认知。 
 

 

 文|台湾全球商贸运筹发展协会
 福建工程学院交通运输学院
徐志宏、吴少雄
美国SOLE国际物流协会台湾分会 邹伯衡
 
 

工业4.0(Industry4.0)的概念自2013年汉诺威工业博览会推出以来,得到了全世界的广泛认可。工业4.0战略不仅彻底变革了制造系统和流程,还形成了智慧供应链(Intelligent Supply Chain)。但直到最近,国际上有关工业4.0和智慧供应链的研究仍不多见,尤其关于智慧供应链绩效衡量指标的研究还很缺乏。因此,本文以发表在国际期刊的最新研究为借鉴,首先,介绍工业4.0与其三大主题。其次,说明智慧供应链有关的新兴技术与目前的应用领域。然后,建议并说明工业4.0下的智慧供应链绩效衡量指标,为提高智慧供应链管理的营运绩效提供了有效途径,可作为产业界今后在工业4.0下的智慧供应链绩效评估的参考。

 

工业4.0(Industry4.0)的概念自2013年汉诺威工业博览会推出以来,得到了全世界的广泛认可。工业4.0战略不仅彻底变革了制造系统和流程,还形成了智慧供应链(Intelligent Supply Chain)。但直到最近,国际上有关工业4.0和智慧供应链的研究仍不多见,尤其关于智慧供应链绩效衡量指标的研究还很缺乏。因此,本文以发表在国际期刊的最新研究为借鉴,首先,介绍工业4.0与其三大主题。其次,说明智慧供应链有关的新兴技术与目前的应用领域。然后,建议并说明工业4.0下的智慧供应链绩效衡量指标,为提高智慧供应链管理的营运绩效提供了有效途径,可作为产业界今后在工业4.0下的智慧供应链绩效评估的参考。

 

 
工业4.0
 

 

工业4.0即是以智慧制造为主导的第四次工业革命。基于工业发展的不同阶段,第一次工业革命是18世纪60年代至19世纪中期掀起的,通过水力和蒸汽机实现的工厂机械化(蒸汽机时代);第二次工业革命是19世纪后半期至20世纪初的电力广泛应用(电气化时代);第三次工业革命是20世纪后半期出现的、基于可程序设计逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的生产自动化(信息化时代);工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代,也就是智慧化时代。

其核心目的是为了提高德国工业的竞争力,德国所谓的工业4.0是指利用信息物流系统(Cyber-PhysicalSystem,CPS是一个结合计算机运算以及传感器和制动器的整合控制系统)将生产中的供应、制造、销售信息数据化和智慧化,最后达到快速有效的个人化产品供应。工业4.0概念迅速成为德国的另一个标签,并在全球范围内引发了新一轮的工业转型竞赛。工业4.0的核心特征是互联,本质就是通过数据流动的自动化技术,互联网技术降低了产销之间的信息不对称,加速两者之间的相互联系和反馈,因此,催生出消费者驱动的商业模式,而工业4.0是实现这一模式的关键环节。工业4.0代表了互联网+制造业的智慧生产,孕育大量的新型商业模式,真正能够实现C2B2C的商业模式。

主要可分为三大主题:

一是智慧工厂,重点研究智慧化生产系统及过程,以及网络化分散式生产设施的实现。

二是智慧生产,主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。

三是智慧物流,主要通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应方的效率,而需求方则能够快速获得服务匹配而得到物流支援。

在工业4.0时代,未来制造业的商业模式就是以解决顾客问题为主。所以说,未来制造业将不仅仅进行硬件的销售,而是通过提供售后服务和其他后续服务,来获取更多的附加价值,这就是软性制造,意味着个性化需求、小批量定制制造将成为潮流。企业要在制造过程中尽可能多地增加产品附加价值,拓展更多、更丰富的服务,提出更好、更完善的解决方案,满足消费者的个性化需求,走弹性制造+个性化订制的道路。

 

 
 
 

 

 

 
智慧供应链
 

 

工业4.0的主题之一为打造智慧物流,即可视为是建构智慧供应链。传统的供应链是一系列离散的、独立的步骤,包括营销、产品开发、制造和分销给客户,工业4.0可以打破这些步骤中的障碍,形成一个智能型网络,使整个价值链在制造中整合,使供应、制造、营运、物流、营销和销售之间的信息共享,在产品订制和高级协作生产中创造高度的灵活性,使供应链成为一个对所有参与者完全透明的完整生态系统。

智慧供应链是将传统供应链转变为数字供应链,通过重新塑造各种流程,并将智慧技术注入其中。它把人与流程和事物连接起来,将构成供应链的所有实物资产连接到数字模型,以实现和扩展可见性(Visibility)、沟通(Communication)、规划(Planning)、分析(Analysis)、模拟(Simulations)和执行(Execution),以优化不确定性下的决策。这些流程是通过物联网基础设施来连接资产和产品,实现实时输入和满足需求,使不同功能和谐地结合在一起。

智慧供应链通过持续捕捉各种制造、运输、分销和与这些产品和服务相关的其他资产生成的相关数据,组合成物理供应链的数字模型,再将人工智能(Artificial Intelligence)和机器学习(Machine Learning)应用到这个模型中,创造了能作出智慧决策的洞察力。此数字供应链模型所得出的智慧洞察力有助于预测潜在问题或机会,能灵活地对变化的客户优先性做出快速反应,或是通过识别瓶颈并快速模拟实时替代方案来提高敏捷性,使得组织能够以最佳方式回应潜在问题。

智慧供应链是对供应链的再创造,是利用已经成熟到实际应用的新兴智慧技术,整合了以下多种技术以实现高效运营:

人工智能/机器学习:将重复的过程自动化,并可以从人类处理和决策中学习。

物联网(Internetof Things)/物流互联网(Internetof Logistics):使商业应用与真实世界互动。

区块链(Blockchain):在整个价值网络中分布协作流程,可信的数字凭证。

大数据(Bigdata):广泛的数据收集分析和智慧。

数据智慧(Data Intelligence):在新商业模式的数据资产中发现新的价值。

高级分析(Advanced Analytics):发现数据模式以支援决策和预测未来。

 

 
 

 

通过以上这些智慧技术,藉由自动化和优化整个供应链,涵盖从设计、制造、资产管理、物流到售后服务,以敏捷的方式在产品、服务和品牌体验中来传递客户价值。

目前,智慧供应链的应用可以在以下领域找到:

 

 
 
 
智慧资产管理
 
 

 

智慧供应链可监控设备的整个生命周期,包含工程、采购、建设、调试、运营、检查、大修、升级和退役等的信息收集与数字显示,接收有关操作的反馈信息,这样就可以在问题变得严重之前发现问题,来进行设备的实时服务,让资产生产效率最大化、安全操作和降低成本。

 

 
 
 
制造计划与调度
 
 

 

智慧供应链可以让有价值的数据可藉由传感器来连接产品与生产过程中的工作中心,以提高资产使用效率,并向生产调度和计划人员提供实时反馈,来改善制造计划和流程调度,当生产线上出现问题时,这种方式提高了计划的准确性和对备选方案的实时模拟。

 

 
 
 
预见性维护
 
 

 

数字孪生(Digital Twins)是指以数位元化方式拷贝一个物理物件、流程、人、地方、系统和设备等。最早用于航空飞行器的维护与保障,首先在网际空间建立真实飞行器的模型,并通过传感器实现与真实飞行器状态完全同步,这样每次飞行后,根据现有情况和过往载荷,实时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。

智慧供应链可让机器学习与数字孪生模型相结合,可以在故障模式对设备性能的影响变得明显之前,通过预测和异常检测算法检测出故障模式,这为预测性和规范性措施提供了更长的前置时间,以避免昂贵的停机损失。

 

 
 
 
仓库与工厂自动化
 
 

 

增强现实(Augmented Reality,AR),也被称为扩增现实,是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的技术,其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息在计算机基础上,将虚拟信息内容在真实世界中加以有效应用,并且能够被人类感官所感知。例如:可帮助消费者通过该软件直观地看到不同的家具放置在家中的效果,从而方便选择;或是模仿装配情况或日常维护、拆装等工作,在虚拟中学习,减少了制造浪费以及对人才培训的成本,以提高效率。

智慧供应链正在改变传统仓库、零售商、消费者和员工的游戏规则。在挑选和包装过程中使用AR简化和优化了仓储活动,提高了效率,并缩短了从货架到发货的时间。再加上使用机器人进行运输操作的自动化,这些技术能够缩短运输时间,并遵守对客户的承诺。此外还可以整合仓库中的无人搬运车(Automated Guided Vehicle,AGV)与企业资源规划ERP和制造执行系统MES软件,制造商可以更好地管理库存水平,提高准时交货。这确保了材料在正确的时间交付到生产和操作之间,以确保最小的时间损失,使得未来的24小时自动化工厂成为可能。

 

 
 
 
全程掌握并优化物流路线
 
 

 

智慧供应链可藉由产品和运输车队中的传感器网络确保对流程、材料、产品和资产进行跟踪,使企业能够根据实时天气和交通状况调整在途发货并优化配送路线,以保持发货日期或将意外事件的影响降至最低,为利益相关者提供实时的业务。联网车辆还允许实时跟踪和监测运输条件,如冷冻容器温度,以保证产品质量,提高生产率,更快地将货物送达客户,并提高了车队的透明度。

 

 
 
 

 

 
工业4.0下的智慧供应链绩效评估
 

 

工业4.0的核心是传统供应链向智慧供应链的转型,智慧供应链的核心是消除供应链中的信息不对称,实现采购、计划、生产、物流、仓储的无缝整合。本文引用并借鉴发表于最新国际期刊的研究并修改之,建议工业4.0下的智慧供应链可以从可视性、精敏性、个性化、信息治理、供应链预警、可持续发展、创新和学习等七方面的绩效衡量指标进行分析。智慧供应链的绩效衡量指标如表1所示。

 

 

 
 
 
可见性
 
 

 

可见性对传统供应链运作是一大挑战。供应链的可见性是供应链所有流程和操作的可追溯性和透明度,可见性越完整,对供应链运行状态的监控就越有效,能实现对供应链的高效管理。供应链的可见性使供应链中的各方能够及时监控和跟踪零部件、部件或产品,提高产品生产、仓储、运输、销售的沟通效率,不仅可以提高整个供应链需求预测的准确性,还可以提高整个供应链的协调性。

 

 
 
 
精敏性
 
 

 

精敏性是精益(总成本优化)和敏捷(快速反应和服务)的结合。智慧供应链利用互联网、物联网和云计算等技术,实时识别、处理和分析供应链各环节的变化,可以整合企业内部和企业之间的生产活动,实时监控生产状态,根据生产进度调整供需。在智慧供应链中,精敏性的实施将确保服务质量、低库存成本、稳定高效的生产运营。

 

 
 
 
个性化
 
 

 

能否及时满足客户日益个性化的需求,将在很大程度上决定企业的整体竞争力。在智慧供应链中,客户将被视为供应链系统中不可分割的一部分,将与客户进行全生命周期的连接,根据众多互动关系来对客户进行分类,进一步为不同的客户提供可靠的个性化服务解决方案。

 

 
 
 
信息治理
 
 

 

信息治理是智慧供应链的核心。为了实现供应链整个过程的信息收集、过滤、分析和传递,智慧供应链必须确保所有参与者在供应链过程中产生高质量的流程和数据,并最大化信息的价值。信息治理的目标是确保信息安全和可靠性,使信息沟通和信息传递更加及时和方便。

 

 
 
 
供应链预警
 
 

 

在智慧供应链中,预警在供应链的每一个环节都必不可少,可以最小化风险和成本。智慧供应链使供应链系统中的利益相关者能实时获得生产、销售、库存的状态,并根据上下游企业的需求进行智慧的自我调整。

 

 
 
 
可持续发展
 
 

 

研究提出可以从环境污染、资源利用和可回收性三个方面进行绿色评价。本文建议可以修改为可持续发展更为全面。可持续发展被定义为:能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展,主要包括生态可持续发展,经济可持续发展和社会可持续发展。为了最大限度地减少环境污染和碳排放,智慧供应链将供应链中的各类业务作为一个整体,形成一个整合的生态、经济和社会管理系统,对产品设计、原材料采购、产品制造、产品销售的整个过程进行优化,以提高可持续发展。

 

 
 
 
创新与学习
 
 

 

创新和学习可以增加产品或服务的价值,有利于竞争优势。智慧供应链的这种创新和学习能力将提高供应链各环节之间信息沟通的有效性,减少时间成本,可以创新和学习为驱动,对智慧供应链的可视性、精敏性、个性化、信息治理、供应链预警、可持续发展具有重要作用。

 

 
 
 
 

 

 
结 论
 

 

工业4.0支援供应链的采购、制造、物流、营销的整合和改善,带动了智慧供应链的发展,而智慧物流作为构建智慧工厂的基石,是连接供应、生产和销售的重要环节。基于工业4.0的智慧供应链将提高供应链流程的回应速度,提升整个供应链的价值,最终实现供应链的管理创新。构建智慧供应链绩效评估是企业在工业4.0中提升核心竞争力的重要途径。

 

参考文献:

台湾全球商贸运筹发展协会,物流与运筹管理,2021.

Xie,Y.,Yin,Y.,Xue,W.,Shi,H.,&Chong,D.(2020).IntelligentsupplychainperformancemeasurementinIndustry4.0. SystemsResearchandBehavioralScience, 37(4),711-718.

https://www.digitalistmag.com

https://www.baidu.com

 

 

 

下一页
参与评论
资讯

更多>

风云人物

更多>

活动一览 国际考察团 论坛

更多>

物流中心案例

更多>

高标准通行“门” 户妙在哪?


扫描二维码
关注《现代物流》公众号
中华人民共和国电信与信息服务业务经营许可证编号:沪ICP备19011712号-1