大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究構(gòu)想

苗 強(qiáng)，張 恒，嚴(yán)幸友

(四川大學(xué) 電氣工程學(xué)院，四川 成都 610065)

制造業(yè)是立國之本、強(qiáng)國之基，是國家經(jīng)濟(jì)命脈所系。推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的內(nèi)在要求[1]。2010年以來，中國制造業(yè)整體規(guī)模與增加值已連續(xù)12年位居世界第一，但制造業(yè)“大而不強(qiáng)”問題依舊突出，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革中加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫[2–3]。

大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)是新一輪產(chǎn)業(yè)變革中涉及數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新技術(shù)最全面的平臺與載體，其產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)度高、競爭性強(qiáng)且集群式發(fā)展特征顯著，是先進(jìn)制造技術(shù)和信息技術(shù)的代表性產(chǎn)業(yè)[4]。隨著服務(wù)鏈集群化及協(xié)同化發(fā)展趨勢的加深，企業(yè)之間的協(xié)同范圍逐漸擴(kuò)大，在縱向進(jìn)行延伸，在橫向不斷擴(kuò)張[5]。大規(guī)模制造企業(yè)群的業(yè)務(wù)協(xié)作方式突破了原有的圍繞單核心企業(yè)進(jìn)行上下游協(xié)作的模式，不僅在縱向上與異質(zhì)鏈條中的企業(yè)進(jìn)行跨鏈協(xié)作，還在橫向上與原本彼此競爭的企業(yè)展開跨鏈合作。大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、銷售鏈、環(huán)保鏈不斷交叉融合，逐漸形成了多鏈條合作共生、優(yōu)勢互補(bǔ)的多核服務(wù)價值鏈協(xié)同網(wǎng)絡(luò)[6–7]。

然而，在當(dāng)今世界百年未有之大變局的背景下，貿(mào)易爭端、全球芯片短缺、地緣政治沖突、新冠肺炎疫情蔓延等不確定因素頻發(fā)且難以預(yù)測，中國大規(guī)模制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、銷售鏈等多價值鏈的協(xié)同性、安全性與穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重的沖擊，斷點、堵點、卡點等現(xiàn)象時有發(fā)生。以新冠肺炎疫情對汽車產(chǎn)業(yè)價值鏈影響為例，汽車產(chǎn)業(yè)作為中國典型的大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)，其2019—2022年產(chǎn)量如圖1所示[8]。

圖1 中國2019—2022年汽車月產(chǎn)量[8]Fig.1 Automobile monthly production from 2019 to 2022 of China[8]

中國汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明：2020年2月中國汽車產(chǎn)量僅28.5萬輛，同比2020年1月下降79.8%，環(huán)比2019年2月下降75%；2022年4月中國汽車產(chǎn)量120.5萬輛，同比2022年3月下降46.1%，環(huán)比2021年4月下降46.2%。其主要原因是湖北省、吉林省、上海市等汽車產(chǎn)業(yè)重點省市疫情對中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈與供應(yīng)鏈的正常運行產(chǎn)生了嚴(yán)重沖擊，大批汽車重要零部件供應(yīng)商停工停產(chǎn)，國內(nèi)多家整車企業(yè)供應(yīng)鏈無法得到保障，導(dǎo)致生產(chǎn)供給能力急劇下滑[9]。

隨著經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展和全球產(chǎn)業(yè)升級，企業(yè)群的專業(yè)化分工與社會化協(xié)作不斷深化，價值在產(chǎn)業(yè)中不斷被轉(zhuǎn)移和創(chuàng)造，產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)與產(chǎn)業(yè)鏈間各個環(huán)節(jié)之間的相互聯(lián)系日益緊密，構(gòu)成了復(fù)雜的價值鏈網(wǎng)絡(luò)[10–11]。近年來，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)針對大規(guī)模制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈、銷售鏈、能源鏈、環(huán)保鏈等多價值鏈協(xié)同、升級與優(yōu)化進(jìn)行了深入的研究，取得了明顯的進(jìn)展。

在大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈協(xié)同技術(shù)方面：美國從1995年開始研究建立全美汽車行業(yè)公共信息數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)平臺（ANX），覆蓋了美國主要的汽車及汽車配件制造企業(yè)，為汽車產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作提供服務(wù)與支持；隨后，美國的三大汽車公司聯(lián)合組建了汽車零部件采購電子商務(wù)中心（COVISINT），聚集超過5萬家供應(yīng)商，形成了龐大的網(wǎng)上協(xié)作公共服務(wù)平臺。歐洲十余個國家的主要車企建立了覆蓋整個歐洲的互動網(wǎng)絡(luò)（ENX）。日本建立了日本汽車交易平臺（JANX），覆蓋日產(chǎn)、本田、豐田、三菱等主要的整車及零部件企業(yè)。此外，韓國、澳大利亞等國家也相應(yīng)建立汽車交易網(wǎng)絡(luò)平臺，用于服務(wù)本土汽車工業(yè)[12]。中國大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈協(xié)同起步較晚，2004年，四川省制造業(yè)信息化研究院開發(fā)的“汽車產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作平臺”正式應(yīng)用，支持以龍頭企業(yè)為核心的汽車產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作，實現(xiàn)了向企業(yè)“業(yè)務(wù)協(xié)作”平臺的跨越[13]；隨后，國內(nèi)各類供應(yīng)鏈平臺相繼建立并投入應(yīng)用[14–16]。

中國目前已有多個大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈協(xié)同平臺，但在實際應(yīng)用與服務(wù)過程中，仍存在著諸多問題：1）現(xiàn)有的大規(guī)模制造業(yè)多價值協(xié)同平臺往往是以行業(yè)龍頭企業(yè)為核心建立，上下游產(chǎn)業(yè)圍繞核心企業(yè)開展業(yè)務(wù)，不利于全行業(yè)整體、協(xié)調(diào)發(fā)展[17]；2）變幻莫測的國際環(huán)境、全球供應(yīng)鏈風(fēng)險、新冠肺炎疫情沖擊等多種因素導(dǎo)致原有的協(xié)同平臺穩(wěn)定性不足[18–19]；3）實時、多源、異構(gòu)、海量等特性的大數(shù)據(jù)已成為促進(jìn)價值鏈整體價值增值的重要決策依據(jù)，然而，多價值鏈間的數(shù)據(jù)感知與共享難以實現(xiàn)，業(yè)務(wù)全流程數(shù)據(jù)無法實時追蹤，導(dǎo)致多價值鏈間的跨鏈服務(wù)難以開展[20–21]。因此，有必要建立大規(guī)模制造業(yè)數(shù)字生態(tài)模型，并研究數(shù)字生態(tài)模型中的共生耦合、競爭合作、非線性交互、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M織等復(fù)雜特征，建立跨鏈、多鏈、全鏈的生態(tài)融合提升機(jī)制，構(gòu)建相互信任、資源共享、合作共贏的多價值鏈協(xié)同生態(tài)體系[22]。

為增強(qiáng)中國大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈的穩(wěn)定性與可靠性，本文以大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈為對象，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論體系與基于生態(tài)價值鏈的數(shù)字生態(tài)模型構(gòu)建方法，研發(fā)基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行技術(shù)、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值鏈優(yōu)化技術(shù)、基于人工智能的新型服務(wù)技術(shù)，以期形成基于第三方平臺構(gòu)建的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈協(xié)同，實現(xiàn)多價值鏈數(shù)據(jù)/資源/業(yè)務(wù)融合和跨鏈/多鏈協(xié)同，并在汽車和家電兩類典型大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)開展應(yīng)用示范[10]，全面提升服務(wù)價值鏈企業(yè)群的業(yè)務(wù)協(xié)同能力，更好地發(fā)揮企業(yè)群之間的協(xié)同效應(yīng)，提高服務(wù)響應(yīng)速度及服務(wù)效率，進(jìn)而打造更具競爭優(yōu)勢的生態(tài)價值鏈，加快促進(jìn)中國大規(guī)模制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級。

1 研究內(nèi)容

1.1 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題

1.1.1 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)化問題

大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)所涉及的供應(yīng)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、銷售鏈不斷交叉融合，逐漸形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈構(gòu)成的復(fù)雜數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)，而數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)是否具有良好的演進(jìn)態(tài)勢也決定了大規(guī)模制造業(yè)能否更好地發(fā)展[23]。研究大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀價值鏈拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)，以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈整體性、相關(guān)性、動態(tài)性等相關(guān)特征的建模、分析及優(yōu)化理論，探索數(shù)字生態(tài)模型分析生態(tài)價值鏈在價值循環(huán)、業(yè)務(wù)融合、產(chǎn)業(yè)協(xié)同等方面的演化機(jī)理，揭示網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)的演化機(jī)理和協(xié)同進(jìn)化機(jī)制，是研發(fā)大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論及促進(jìn)生態(tài)價值鏈形成共生、互生、再生的良性發(fā)展態(tài)勢的關(guān)鍵科學(xué)問題和基礎(chǔ)支撐[24]。

1.1.2 基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系構(gòu)建問題

大規(guī)模制造業(yè)中，不同企業(yè)的信息具有多源性和異構(gòu)性，導(dǎo)致企業(yè)之間缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，存在數(shù)據(jù)交互壁壘，信息難以共享，且多價值鏈之間的縱、橫向信息溝通連接和動態(tài)交互無法實現(xiàn)。因此，基于第三方平臺的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈協(xié)同體系構(gòu)建是實現(xiàn)不同企業(yè)間的數(shù)據(jù)動態(tài)集成、多價值鏈之間協(xié)同和業(yè)務(wù)流程融合的關(guān)鍵問題[6,25]。

1.1.3 基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行問題

針對大規(guī)模制造業(yè)縱、橫協(xié)同中面臨的價值鏈孤島困境及可信難、協(xié)同難問題，研究支持跨鏈運行的區(qū)塊鏈技術(shù)，開發(fā)聯(lián)盟鏈、智能合約、共識協(xié)議等技術(shù)構(gòu)件，實現(xiàn)跨鏈的可信可溯運行。研究基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行技術(shù)，構(gòu)建基于全生態(tài)價值鏈公鏈、多價值鏈聯(lián)盟鏈的區(qū)塊鏈運行機(jī)制，設(shè)計基于多價值鏈核心企業(yè)的共識協(xié)議，是提升大規(guī)模制造業(yè)可信協(xié)同的關(guān)鍵[26]。

1.1.4 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值鏈優(yōu)化問題

實時、多源、異構(gòu)、海量等特性的大數(shù)據(jù)已成為促進(jìn)價值鏈整體價值增值的重要決策依據(jù)，然而，現(xiàn)階段多價值鏈間的數(shù)據(jù)感知與共享難以實現(xiàn)，業(yè)務(wù)全流程數(shù)據(jù)無法實時追蹤，導(dǎo)致多價值鏈間的跨鏈服務(wù)難以開展。以多價值鏈中的供需/資源/業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為驅(qū)動，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)對評估預(yù)測/多邊匹配/任務(wù)分解等協(xié)同難題進(jìn)行優(yōu)化分析，設(shè)計相應(yīng)的優(yōu)化算法以實現(xiàn)精度提升/制約均衡/協(xié)同優(yōu)化等技術(shù)支撐[27]。研究面向數(shù)據(jù)的智能服務(wù)模型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈應(yīng)用場景構(gòu)建方法、數(shù)據(jù)驅(qū)動的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈優(yōu)化技術(shù)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈優(yōu)化與智能服務(wù)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈智能服務(wù)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈協(xié)同方法，是達(dá)成更精準(zhǔn)、更智能的多鏈感知與聯(lián)動服務(wù)[28]及價值鏈優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)問題。

1.1.5 基于人工智能的新型服務(wù)問題

新一代產(chǎn)業(yè)變革下，傳統(tǒng)的制造業(yè)服務(wù)技術(shù)難以滿足大規(guī)模制造業(yè)在全環(huán)節(jié)的實際需求。在現(xiàn)有服務(wù)中，數(shù)字生態(tài)、價值流通、網(wǎng)狀協(xié)同、服務(wù)需求等全方位的數(shù)據(jù)利用不足，快速發(fā)展的人工智能技術(shù)應(yīng)用不足?；跀?shù)字生態(tài)多價值鏈的大數(shù)據(jù)處理、分析、挖掘技術(shù)是實現(xiàn)資源優(yōu)化、供需優(yōu)化、協(xié)同優(yōu)化、價值優(yōu)化、生態(tài)優(yōu)化的必然選擇。為實現(xiàn)普惠共贏、高效協(xié)同、創(chuàng)新服務(wù)等目標(biāo)，智能制造、智能物流、智能服務(wù)等技術(shù)方案亟待研究。因此，基于新一代人工智能技術(shù)，研發(fā)具備需求預(yù)測、知識學(xué)習(xí)、決策規(guī)劃的智能服務(wù)技術(shù)，是提升整個生態(tài)價值鏈的產(chǎn)出效率和服務(wù)水平的關(guān)鍵技術(shù)難題[29]。

1.2 主要研究內(nèi)容和研究方向

針對上述關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題，開展以下研究：建立基于第三方平臺的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈協(xié)同體系，分析網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)多價值鏈數(shù)據(jù)/資源/業(yè)務(wù)融合和跨鏈/多鏈協(xié)同；在此基礎(chǔ)上，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論體系，建立基于生態(tài)價值鏈的數(shù)字生態(tài)模型，基于深度分析數(shù)字生態(tài)價值鏈在價值流動、種群狀態(tài)、系統(tǒng)進(jìn)化等方面的演化機(jī)理；研發(fā)基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行技術(shù)、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值鏈優(yōu)化技術(shù)、基于人工智能的新型服務(wù)技術(shù)，確保數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)具有良好的演進(jìn)態(tài)勢。

圖2展示了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究框架。針對大規(guī)模制造業(yè)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級與健康可持續(xù)發(fā)展過程中存在的現(xiàn)實需求與技術(shù)難題，重點突破大規(guī)模制造業(yè)數(shù)字生態(tài)理論和協(xié)同服務(wù)技術(shù)，從基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)理論、生態(tài)價值鏈運行優(yōu)化及服務(wù)支撐技術(shù)3個方面開展研究，從而支撐起網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論。

圖2 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究框架Fig.2 Theoretical research framework of digital ecology for network value chain

1.2.1 基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)研究

大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈難以協(xié)同的現(xiàn)實問題成為制約鏈上或跨鏈企業(yè)有效協(xié)同的最大瓶頸[30–32]。為此，基于第三方平臺構(gòu)建網(wǎng)狀價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)，解決鏈內(nèi)企業(yè)互信、信息集成、業(yè)務(wù)整合等多方面難題，實現(xiàn)鏈內(nèi)和跨鏈業(yè)務(wù)的有效協(xié)同。在多價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)研究中，重點突破面向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的價值鏈數(shù)據(jù)集成技術(shù)、面向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的價值鏈協(xié)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模型、跨價值鏈業(yè)務(wù)流程的融合方法、面向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的跨鏈協(xié)同管理技術(shù)和價值鏈業(yè)務(wù)知識實時挖掘技術(shù)。針對基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系搭建問題，研究價值鏈的網(wǎng)狀拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)，建立多鏈資源整合、數(shù)據(jù)匯聚、業(yè)務(wù)協(xié)同的多層體系架構(gòu)，支持由供應(yīng)鏈/銷售鏈/服務(wù)鏈到價值鏈再到生態(tài)鏈的有機(jī)整合。針對鏈內(nèi)和鏈間協(xié)同能力不足的問題，研究具備多價值鏈數(shù)據(jù)生成/匯聚/存儲/管理/分析/使用等功能的數(shù)字融合引擎和具備需求分析、業(yè)務(wù)建模、流程優(yōu)化、執(zhí)行管理的協(xié)同處理引擎，支持網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈縱橫方向上鏈內(nèi)/跨鏈/多鏈的協(xié)同機(jī)制。

1.2.2 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究

在突破價值鏈（鏈?zhǔn)剑┬畔⒐聧u的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步在多條（鏈?zhǔn)剑﹥r值鏈之間實現(xiàn)良好的生態(tài)交互，進(jìn)而構(gòu)建網(wǎng)狀生態(tài)價值鏈[33–34]。為保障價值鏈健壯性和價值鏈韌性[35]，研究基于區(qū)塊鏈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈管控技術(shù)勢在必行。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究中，重點突破網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈的數(shù)字生態(tài)建模方法、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈全鏈追溯理論、多價值鏈關(guān)聯(lián)的網(wǎng)狀拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈生態(tài)數(shù)據(jù)可信理論、多價值鏈生態(tài)融合的動態(tài)演化機(jī)理、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈良性生態(tài)管控方法。

針對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)化問題，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈的數(shù)字生態(tài)建模理論，構(gòu)建生態(tài)個體、生態(tài)種群、生態(tài)鏈、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字生態(tài)模型；進(jìn)而，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈的生態(tài)系統(tǒng)演化機(jī)理，融合供需流、業(yè)務(wù)流、技術(shù)流、關(guān)系流、工作流等數(shù)字流量，推演價值流動的生態(tài)演化機(jī)理；在此基礎(chǔ)上，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈的整體生態(tài)協(xié)同進(jìn)化機(jī)制及價值在數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)中的增信增值機(jī)制，促進(jìn)網(wǎng)狀價值鏈的跨鏈、多鏈、全鏈的生態(tài)融合提升。

1.2.3 生態(tài)價值鏈運行優(yōu)化及服務(wù)支撐技術(shù)研究

為解決基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值鏈優(yōu)化及基于人工智能的新型服務(wù)問題，重點突破面向數(shù)據(jù)的智能服務(wù)模型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈應(yīng)用場景構(gòu)建方法、數(shù)據(jù)驅(qū)動的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈優(yōu)化技術(shù)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈優(yōu)化與智能服務(wù)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈智能服務(wù)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈協(xié)同方法[36]；研發(fā)基于數(shù)字生態(tài)多價值鏈的大數(shù)據(jù)處理、分析、挖掘技術(shù)，實現(xiàn)資源優(yōu)化、供需優(yōu)化、協(xié)同優(yōu)化、價值優(yōu)化、生態(tài)優(yōu)化；在此基礎(chǔ)上，基于人工智能的新型服務(wù)技術(shù)，研發(fā)具備需求預(yù)測、知識學(xué)習(xí)、決策規(guī)劃的人工智能技術(shù)，提升整個生態(tài)價值鏈的產(chǎn)出效率和服務(wù)水平。

2 研究方法與技術(shù)路線

大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究的總體技術(shù)路線如圖3所示。

圖3 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究的總體技術(shù)路線Fig.3 Overall technical route of digital ecological theory research of network value chain

由圖3可知，基于研究內(nèi)容的設(shè)置，本研究的總體技術(shù)路線可以大致分為3個模塊，這3個模塊相互支撐，共同實現(xiàn)大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀價值鏈有效協(xié)同。

2.1 基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)的技術(shù)路線

基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)的研究思路及方案如圖4所示，具體可分為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)、多價值鏈數(shù)據(jù)融合引擎、多價值鏈協(xié)同處理引擎3個部分。

圖4 基于第三方平臺的多價值鏈協(xié)同體系架構(gòu)研究思路及方案Fig.4 Research idea and scheme of multi-value chain collaborative architecture based on third-party platform

2.1.1 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)

針對大規(guī)模制造產(chǎn)業(yè)網(wǎng)狀價值鏈模型難以構(gòu)建的問題[37]，以單價值鏈拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈在價值鏈內(nèi)部、網(wǎng)狀拓?fù)?、生態(tài)拓?fù)涞确矫娴慕M織結(jié)構(gòu)，為上層的多鏈數(shù)據(jù)融合[38]和多鏈業(yè)務(wù)協(xié)同提供架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，研究面向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的價值鏈數(shù)據(jù)集成技術(shù)、面向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的價值鏈協(xié)同數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模型、多鏈業(yè)務(wù)融合的閉環(huán)反饋機(jī)理，以及跨價值鏈業(yè)務(wù)流程的融合方法，形成大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈生態(tài)拓?fù)浣M織結(jié)構(gòu)。

2.1.2 多價值鏈數(shù)據(jù)融合引擎

針對多價值數(shù)據(jù)具有的海量、高維、多源、異構(gòu)等特性，開發(fā)數(shù)據(jù)匯聚存儲和數(shù)據(jù)融合分析。在數(shù)據(jù)匯聚存儲階段，形成大規(guī)模制造業(yè)數(shù)據(jù)庫搭建規(guī)則，標(biāo)準(zhǔn)化全過程數(shù)據(jù)采集。在數(shù)據(jù)融合分析階段，研究多價值鏈數(shù)據(jù)生成/匯聚/存儲/融合/分析/使用等技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)建模、快速索引、關(guān)聯(lián)表示、全鏈搜索及集成演化功能，支持由供應(yīng)鏈/銷售鏈/服務(wù)鏈到價值鏈再到生態(tài)鏈的有機(jī)整合。

2.1.3 多價值鏈協(xié)同處理引擎

針對網(wǎng)狀多價值鏈內(nèi)協(xié)同需求急迫、協(xié)同效能不足、跨鏈合作頻繁等問題，研究協(xié)同需求分析、協(xié)同業(yè)務(wù)建模、協(xié)同流程優(yōu)化、協(xié)同執(zhí)行管理等功能模塊的實現(xiàn)方法，強(qiáng)化鏈內(nèi)協(xié)同，突破跨鏈和多鏈協(xié)同的技術(shù)壁壘[39–40]。

2.2 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)理論的技術(shù)路線

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)理論的研究思路及方案如圖5所示，具體可分為數(shù)字生態(tài)建模理論、生態(tài)系統(tǒng)演化機(jī)理、生態(tài)協(xié)同進(jìn)化機(jī)制3個部分。

圖5 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)理論研究思路及方案Fig.5 Research idea and scheme of network multi-value chain digital ecology theory

2.2.1 數(shù)字生態(tài)建模理論

針對價值鏈數(shù)字生態(tài)建模與分析等需求，基于數(shù)據(jù)主成分分析及變換方法、價值鏈詳解可能性建模、多價值鏈模糊集定性分析方法，實現(xiàn)價值鏈到生態(tài)鏈的數(shù)字生態(tài)建模[40–41]。進(jìn)而，將“企業(yè)–價值–協(xié)同”映射為“種群–流量–生態(tài)”，實現(xiàn)對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈共生耦合、競爭合作、交互關(guān)聯(lián)等復(fù)雜特征的建模描述和分析[42]。

2.2.2 生態(tài)系統(tǒng)演化機(jī)理

為保障價值鏈互利共生、可信協(xié)作、融合演化、同步提升，基于數(shù)字流量分析和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析方法，研究大規(guī)模制造業(yè)在數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)及價值3個層面的流動機(jī)理；基于馬爾科夫隨機(jī)過程和概率圖分析方法，研究生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中個體和種群的狀態(tài)變化機(jī)理；基于隨機(jī)Petri網(wǎng)模型和時空服務(wù)依賴關(guān)系，研究網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈的生態(tài)系統(tǒng)演化機(jī)理，融合供需流、業(yè)務(wù)流、技術(shù)流、關(guān)系流、工作流等數(shù)字流量建立網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈在數(shù)據(jù)/業(yè)務(wù)/價值等方面的數(shù)字流動機(jī)理模型，以及企業(yè)/價值鏈所對應(yīng)的個體/種群在時序演進(jìn)中的狀態(tài)變化機(jī)理模型[43]，推演整個生態(tài)價值鏈在時空方向上發(fā)展演化狀況的機(jī)理模型。

2.2.3 生態(tài)協(xié)同進(jìn)化機(jī)制

基于多主體承諾的合作協(xié)同模型、博弈論及納什均衡理論、動態(tài)規(guī)劃及粒子群優(yōu)化算法，研究大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈在不斷協(xié)同過程中的發(fā)展進(jìn)化機(jī)制，推演協(xié)同進(jìn)化流動的生態(tài)演化機(jī)理；并進(jìn)一步探究價值在數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)中的增信增值機(jī)制，促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)的良性合作發(fā)展和優(yōu)化升級[44]。

2.3 生態(tài)價值鏈運行優(yōu)化及服務(wù)支撐技術(shù)的技術(shù)路線

生態(tài)價值鏈運行優(yōu)化及服務(wù)支撐技術(shù)的研究思路及方案如圖6所示，具體可分為基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行技術(shù)、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值鏈優(yōu)化技術(shù)、基于人工智能的新型服務(wù)技術(shù)3個部分。

圖6 生態(tài)價值鏈運行優(yōu)化及服務(wù)支撐技術(shù)研究思路及方案Fig.6 Research idea and scheme of ecological value chain operation optimization and service support technology

2.3.1 基于區(qū)塊鏈的價值鏈運行技術(shù)

針對大規(guī)模制造業(yè)數(shù)據(jù)隱私性問題，研究支持跨鏈運行的區(qū)塊鏈技術(shù)，設(shè)計核心聯(lián)盟鏈和價值鏈聯(lián)盟鏈，開發(fā)核心企業(yè)與上下游企業(yè)之間的智能合約、基于多價值鏈核心企業(yè)的共識協(xié)議等技術(shù)構(gòu)件，實現(xiàn)跨鏈的可信可溯運行。

2.3.2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的價值鏈優(yōu)化技術(shù)

通過大規(guī)模制造業(yè)全鏈數(shù)據(jù)庫構(gòu)建規(guī)則，整合多價值鏈中的供需數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。并以此為驅(qū)動，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)解決評估預(yù)測、多邊匹配、任務(wù)分解等協(xié)同難題。在此基礎(chǔ)上，基于規(guī)劃優(yōu)化方法與隨機(jī)優(yōu)化方法，進(jìn)行大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈協(xié)同優(yōu)化算法設(shè)計與開發(fā)，實現(xiàn)多價值鏈預(yù)測評估精度提升、制約均衡、協(xié)同優(yōu)化等技術(shù)支撐。

2.3.3 基于人工智能的新型服務(wù)技術(shù)

基于數(shù)字生態(tài)、價值流通、網(wǎng)狀協(xié)同、服務(wù)需求等全方位的數(shù)據(jù)，采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、深度信念網(wǎng)絡(luò)和圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法，研究大規(guī)模制造業(yè)多價值鏈服務(wù)的深度知識學(xué)習(xí)和自我提升技術(shù)，建立智能制造、智能物流、智能服務(wù)等技術(shù)方案，實現(xiàn)普惠共贏、高效協(xié)同、創(chuàng)新服務(wù)等目標(biāo)[45]。

3 結(jié)論與研究展望

近年來，在一系列如新冠肺炎疫情、貿(mào)易爭端、地緣政治沖突等全球性事件的沖擊下，全球供應(yīng)短缺、局勢動蕩、能源危機(jī)等問題頻發(fā)，全球供應(yīng)鏈面臨外部的重重壓力；此外，鏈上企業(yè)的決策和運營可能削弱其對外部威脅的抵抗性。在內(nèi)外雙重壓力下，全球供應(yīng)鏈卡點、堵點、斷點頻繁出現(xiàn)，存在巨大風(fēng)險。因此，建立具有強(qiáng)大韌性的供應(yīng)鏈不僅對保障全球供應(yīng)鏈穩(wěn)定具有重要意義，也在提升節(jié)點企業(yè)的競爭力和盈利能力等方面發(fā)揮顯著作用?；谏鲜鰡栴}，開展供應(yīng)鏈韌性的研究具有重要價值。

圍繞中國工業(yè)軟件受制于人的重大問題及制造強(qiáng)國建設(shè)的重大需求，針對當(dāng)前大規(guī)模制造業(yè)存在的數(shù)據(jù)交互壁壘、價值鏈孤島、惡性競爭、價值虛構(gòu)，以及跨鏈交互中可信保障難、價值管控難、跨鏈追溯難等問題，以大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈為對象，基于企業(yè)間互生、共生、合作、競爭的重要生態(tài)關(guān)系，研發(fā)大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)價值鏈數(shù)字生態(tài)理論，建立基于第三方平臺的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈協(xié)同體系。

研究將揭示大規(guī)模制造業(yè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)多價值鏈數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)演化機(jī)理和協(xié)同進(jìn)化機(jī)制，在此基礎(chǔ)上，建立價值循環(huán)、業(yè)務(wù)融合、產(chǎn)業(yè)協(xié)同的生態(tài)價值鏈和數(shù)字生態(tài)模型，促進(jìn)生態(tài)價值鏈形成共生、互生、再生的良性發(fā)展態(tài)勢；基于第三方平臺匯聚多條以核心企業(yè)為中心的價值鏈形成有機(jī)的生態(tài)集合體，融合區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)生態(tài)價值鏈的可信運行、數(shù)據(jù)優(yōu)化、縱橫協(xié)同、智能服務(wù)等支撐構(gòu)件，從而構(gòu)建相互信任、資源共享、合作共贏的多價值鏈協(xié)同生態(tài)體系。

在未來工作中，本研究將進(jìn)一步探究大規(guī)模制造業(yè)供應(yīng)鏈韌性增強(qiáng)方法，主要從以下幾個方向開展：1）基于區(qū)域性政策因素、氣候因素、人文因素、地理因素等多重不確定性因素考量，建立健全的供應(yīng)鏈風(fēng)險管控方法，有效預(yù)測供應(yīng)鏈風(fēng)險的到來時機(jī)，合理安排規(guī)避手段和方法；2）建立供應(yīng)鏈各節(jié)點保供模型，確保鏈上不同節(jié)點企業(yè)產(chǎn)品的交付速度也提高供應(yīng)鏈應(yīng)對災(zāi)難性中斷風(fēng)險的抵抗能力；3）基于供應(yīng)鏈風(fēng)險性分析，深入研究造成供應(yīng)鏈中斷的風(fēng)險沖擊模型，為保障供應(yīng)鏈韌性提供強(qiáng)力支撐。