基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的汽車共享制造模式研究

劉琳　徐春松　趙濤

摘 要：共享經(jīng)濟(jì)是通過(guò)將資源擁有者的閑置資源進(jìn)行共享而創(chuàng)造價(jià)值的商務(wù)模式。隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，共享經(jīng)濟(jì)迎來(lái)了新的契機(jī)。本文深入探究汽車制造模式的未來(lái)趨勢(shì)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前景，對(duì)基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的汽車共享制造模式進(jìn)行深入挖掘，構(gòu)建以共享制造平臺(tái)為核心的端到端的閉環(huán)運(yùn)作模式。同時(shí)，重點(diǎn)研究以終端用戶的整車訂單為輸入，經(jīng)共享制造平臺(tái)將訂單轉(zhuǎn)化為一系列服務(wù)需求，通過(guò)平臺(tái)匹配最優(yōu)的資源配置方案，實(shí)現(xiàn)最終的訂單交付的全過(guò)程?；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)的汽車共享制造模式將引領(lǐng)汽車產(chǎn)業(yè)的集群式發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步升級(jí)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：共享制造 汽車產(chǎn)業(yè) 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

Research on Car Sharing Manufacturing Mode Based on Industrial Internet

Liu Lin Xu Chunsong Zhao Tao

Abstract：Sharing economy is a business model that creates value by sharing the idle resources of resource owners. With the continuous development of industrial Internet technology， the sharing economy has ushered in new opportunities. This paper deeply explores the future trend of automobile manufacturing model and the development prospect of industrial Internet technology， and deeply explores the car sharing manufacturing model based on industrial Internet technology， and builds an end-to-end closed-loop operation mode with a shared manufacturing platform as the core. At the same time， the key research is to take the end user's vehicle order as the input， transform the order into a series of service requirements through the shared manufacturing platform， and match the optimal resource allocation plan through the platform to realize the final order delivery process. The car-sharing manufacturing model based on the industrial internet will lead the cluster development of the automotive industry and lay the foundation for the further upgrading of the industry.

Key words：shared manufacturing， automobile industry， industrial Internet

1 前言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展、制造能力的不斷升級(jí)，傳統(tǒng)的消費(fèi)模式已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者的需求，為了滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求、進(jìn)一步降低交易費(fèi)用，讓渡閑置資源的共享經(jīng)濟(jì)規(guī)?？焖贁U(kuò)張。

《中國(guó)共享經(jīng)濟(jì)發(fā)展年度報(bào)告（2019）》研究表明制造能力共享成為共享經(jīng)濟(jì)的新的發(fā)力點(diǎn)。共享制造是指運(yùn)用共享經(jīng)濟(jì)的核心原理，將過(guò)剩的生產(chǎn)制造能力作為資源統(tǒng)一聚集、動(dòng)態(tài)匹配給制造資源需求方。工業(yè)和信息化部印發(fā)的《關(guān)于加快培育共享制造新模式新業(yè)態(tài)促進(jìn)制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》將共享制造平臺(tái)建設(shè)作為共享制造發(fā)展的核心任務(wù)，打造“平臺(tái)接單、按工序分解、多工廠協(xié)同”的共享制造模式，并不斷提升平臺(tái)的智能化水平。

目前，共享制造模式已具備應(yīng)用案例，沈陽(yáng)機(jī)床的i5智能谷、海爾的開放式創(chuàng)新平臺(tái)、五鑫科技Mould Lao平臺(tái)等，但在汽車行業(yè)還未有先例。

2 汽車制造模式的演變

汽車制造是中國(guó)工業(yè)的重要支柱和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。汽車制造發(fā)展過(guò)程中，制造模式不斷在變革。

2.1 傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式

傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)模式以企業(yè)系統(tǒng)配套生產(chǎn)模式為主。汽車整車制造企業(yè)有完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，能生產(chǎn)汽車所有需要的零部件，包括汽車大總成、大系統(tǒng)或者螺帽螺栓等，汽車整車制造公司能夠設(shè)計(jì)開發(fā)汽車的新產(chǎn)品、開發(fā)設(shè)計(jì)整車所有的零部件、汽車整車制造公司能夠完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到工藝準(zhǔn)備一系列的過(guò)程。

2.2 目前的生產(chǎn)模式

目前，大規(guī)模定制化的需求驅(qū)動(dòng)汽車企業(yè)的制造能力進(jìn)一步升級(jí)，混線生產(chǎn)（多個(gè)車型、車型項(xiàng)目可在無(wú)需額外調(diào)試的前提下載同一生產(chǎn)線生產(chǎn)）成為了主流的生產(chǎn)模式。首先，識(shí)別的車輛型號(hào)，生產(chǎn)線自動(dòng)匹配生產(chǎn)方案、生產(chǎn)器具和檢測(cè)方案。

2.3 未來(lái)的生產(chǎn)模式

在C2M的未來(lái)商業(yè)模式下，柔性生產(chǎn)和智能制造成為了未來(lái)汽車生產(chǎn)制造的主流模式。汽車企業(yè)以智能化信息系統(tǒng)平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過(guò)中央控制平臺(tái)對(duì)工廠進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接和調(diào)度，完成對(duì)訂單、人員、產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施和操作。工廠中，從原材料的儲(chǔ)存到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，再到產(chǎn)品的最終交付，實(shí)際上是由智能設(shè)備和算法完成的每一道工序，大大降低了人工干預(yù)，從而實(shí)現(xiàn)了汽車行業(yè)的智能化生產(chǎn)模式。

3 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)能將人、數(shù)據(jù)和機(jī)器三者鏈接起來(lái)的新應(yīng)用模式，是一個(gè)開放的、全球化的網(wǎng)絡(luò)模式，能夠?qū)⑿畔⑼ㄐ偶夹g(shù)、高級(jí)計(jì)算、傳感分析和先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)的高度融合后形成的新的應(yīng)用模式。

3.1 數(shù)據(jù)集成與邊緣處理技術(shù)

數(shù)據(jù)集成與邊緣處理技術(shù)是通過(guò)采用不同的信息方式對(duì)不同的信息設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)、收集不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。輸入訪問(wèn)設(shè)備的過(guò)程必須連接到基于工業(yè)以太網(wǎng)等工業(yè)通信協(xié)議的低邊緣平臺(tái)上。基于多源異種數(shù)據(jù)的歸一化和邊緣集成的協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)。轉(zhuǎn)換分為兩個(gè)方面：一方面，使用其他技術(shù)與工業(yè)通信協(xié)議或者軟件通信接口兼容。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)，使用HTTP、MQTT等方式將收集到的數(shù)據(jù)從邊緣層向云傳送。使用邊緣計(jì)算設(shè)備聚合底層數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)集成到云平臺(tái)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)大范圍、深層次的采集，借助異構(gòu)數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換和邊緣處理等方法，構(gòu)建一個(gè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。邊緣數(shù)據(jù)處理方法是在高性能計(jì)算芯片和邊緣分析算法等技術(shù)的基礎(chǔ)上，預(yù)處理、存儲(chǔ)、智能分析在數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)源的網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)，不僅能夠提高響應(yīng)性，還能消除網(wǎng)絡(luò)堵塞消除。

3.2 平臺(tái)使能技術(shù)

資源調(diào)動(dòng)是通過(guò)云端監(jiān)控企業(yè)流量的動(dòng)態(tài)變化，并且通過(guò)調(diào)度算法將底層資源分配，使云應(yīng)用能夠自動(dòng)適應(yīng)流量變化。多租戶的管理支持執(zhí)行讀取環(huán)境以通過(guò)過(guò)程或在過(guò)程之間進(jìn)行分離的多應(yīng)用，或者另一種機(jī)制就是在同一個(gè)服務(wù)器過(guò)程中對(duì)另一戶租戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，原力數(shù)據(jù)的切割就是采用中介數(shù)據(jù)的技術(shù)。

3.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)

采用Hadoop、Spark、Storm等分布式處理框架的數(shù)據(jù)處理框架，滿足海量數(shù)據(jù)批處理和流處理計(jì)算需求;通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理，剔除冗余數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)價(jià)值，降低數(shù)據(jù)管理、分析難度;通過(guò)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理技術(shù)，利用不同的數(shù)據(jù)管理引擎來(lái)分區(qū)選擇、存儲(chǔ)和管理大規(guī)模的工業(yè)數(shù)據(jù)。

3.4 應(yīng)用開發(fā)和微服務(wù)技術(shù)

微服務(wù)技術(shù)圍繞業(yè)務(wù)領(lǐng)域以單一功能組件為基礎(chǔ)，通過(guò)模塊化組合方式實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的開發(fā)、管理和升級(jí)。為服務(wù)架構(gòu)提供涵蓋服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、通信、調(diào)用的管理機(jī)制和運(yùn)行環(huán)境;提供圖形化編程模式，支持用戶采用拖拉拽的方式進(jìn)行應(yīng)用創(chuàng)建、測(cè)試、擴(kuò)展等。

3.5 工業(yè)數(shù)據(jù)建模與分析技術(shù)

在進(jìn)行工業(yè)機(jī)理建模時(shí)，可根據(jù)科學(xué)理論知識(shí)結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建各類模型并不斷優(yōu)化調(diào)整，實(shí)現(xiàn)基于工業(yè)模型的分析應(yīng)用、優(yōu)化決策。因工業(yè)數(shù)據(jù)量較為龐大，分析計(jì)算的難度相對(duì)較高，往往需運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿算法。

3.6 安全技術(shù)

為了防止數(shù)據(jù)的泄漏或丟失，可以采用工業(yè)防火墻技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)關(guān)技術(shù)、隧道加密技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的安全;可建立統(tǒng)一的訪問(wèn)機(jī)制來(lái)限制用戶的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)私密信息或重要資源的訪問(wèn)控制和管理，防止非法訪問(wèn)，確保云平臺(tái)訪問(wèn)安全。

4 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的汽車共享制造模式

汽車共享制造平臺(tái)以平臺(tái)為核心，以標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，由工業(yè)SaaS（軟件即服務(wù)）層、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）層、IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）層和MaaS（制造即服務(wù)）層組成。平臺(tái)的成員包括但不限于原材料制造商、N級(jí)供應(yīng)鏈、主機(jī)廠、經(jīng)銷商、客戶、第三方物流公司等企業(yè)，共享制造平臺(tái)使汽車行業(yè)供應(yīng)鏈從簡(jiǎn)單、獨(dú)立的層級(jí)結(jié)構(gòu)變?yōu)榱讼嗷ソ豢?、資源共享的復(fù)雜層級(jí)結(jié)構(gòu)。在共享制造平臺(tái)環(huán)境下，汽車行業(yè)的供應(yīng)關(guān)系變得以客戶為中心，提高效率，減少成本，增強(qiáng)靈活性，合理分配產(chǎn)能。

4.1 平臺(tái)主導(dǎo)型汽車共享制造平臺(tái)

平臺(tái)由制造資源需求方負(fù)責(zé)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)，平臺(tái)第三方匯聚制造資源提供方，負(fù)責(zé)產(chǎn)能提供與生產(chǎn)執(zhí)行。制造資源需求方與制造資源提供方的角色是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變的，且制造資源提供方提供的服務(wù)層級(jí)也是根據(jù)制造資源需求方的需求而動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換的。當(dāng)終端用戶發(fā)布制造需求后，平臺(tái)SaaS層將制造需求進(jìn)行拆分，以整車訂單為例，整車訂單輸入平臺(tái)后，平臺(tái)將現(xiàn)有MaaS層資源進(jìn)行整合分析，利用SaaS層軟件算法將訂單拆分成主機(jī)廠、N級(jí)供應(yīng)商、第三方物流等資源提供方的資源需求，同步生產(chǎn)、配送，同時(shí)，由平臺(tái)負(fù)責(zé)質(zhì)量的監(jiān)管和項(xiàng)目的管控，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的執(zhí)行方案的匹配。

4.2 平臺(tái)監(jiān)管型汽車共享制造平臺(tái)

平臺(tái)為供需雙方提供對(duì)接渠道，平臺(tái)本身不具備制造資源，也不負(fù)責(zé)服務(wù)匹配，平臺(tái)第三方僅僅負(fù)責(zé)制定準(zhǔn)入的原則和監(jiān)管的要求，每層級(jí)制造資源提供方作為新的制造資源需求方發(fā)布新的訂單。以整車訂單為例，整車制造資源提供方根據(jù)一級(jí)供應(yīng)商的配套執(zhí)行方案制定項(xiàng)目整體可行性方案，資源需求方評(píng)定可行性方案并確定最終承接單位（其它層級(jí)同上）;制造資源提供方主導(dǎo)的全過(guò)程質(zhì)量管控和項(xiàng)目管理，保障合格產(chǎn)品交付至終端用戶。平臺(tái)第三方提供全過(guò)程的監(jiān)管并處理用戶的投訴與意見，將信用度低的用戶從平臺(tái)中淘汰，保障平臺(tái)用戶的高質(zhì)量服務(wù)。

基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的汽車共享制造平臺(tái)以滿足用戶需求、最大化資源利用率為導(dǎo)向，以統(tǒng)一的價(jià)值體系和戰(zhàn)略目標(biāo)為基礎(chǔ)，標(biāo)志著汽車行業(yè)由核心企業(yè)為主導(dǎo)的供應(yīng)鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向由平臺(tái)主導(dǎo)或監(jiān)管的區(qū)域生態(tài)的賦能，制造能力和研發(fā)設(shè)計(jì)能力將階梯式提升。

5 結(jié)論

建設(shè)共享制造平臺(tái)以行業(yè)先進(jìn)企業(yè)帶動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)整體制造水平提升，是解決當(dāng)前汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)高、區(qū)域發(fā)展不均衡、產(chǎn)能利用率低的重要方法。汽車共享制造平臺(tái)是以汽車共性制造需求為基礎(chǔ)，形成產(chǎn)能對(duì)接、協(xié)同生產(chǎn)、共享工廠的共享制造新模式新業(yè)態(tài)。未來(lái)汽車行業(yè)將形成以共享產(chǎn)能為主營(yíng)業(yè)務(wù)的制造服務(wù)型企業(yè)和以市場(chǎng)品牌營(yíng)銷為主營(yíng)業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)服務(wù)型企業(yè)這兩者為主的格局，共享制造平臺(tái)將迎來(lái)巨大發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳穎，孫杰.汽車制造模式及其發(fā)展前景分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2008（06）：67-68.方紅衛(wèi)，馬建，劉科強(qiáng).

[2]沈彬，李?；?，高騰.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)洞察[J].中興通訊技術(shù)，2020，26（06）：34-37.

[3]鄔賀銓.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J].信息通信技術(shù)，2020，14（03）：4-6.

[4]郭朝暉.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].自動(dòng)化儀表，2020，41（05）：1-4+8.

[5]俞春陽(yáng). 共享制造模式下的計(jì)劃體系研究[D].浙江大學(xué)，2016.

[6]向坤，楊慶育.共享制造的驅(qū)動(dòng)要素、制約因素和推動(dòng)策略研究[J].宏觀經(jīng)濟(jì)研究，2020（11）：65-75.