唐隆基 | 工業互聯網賦能供應鏈數字化轉型

[羅戈導讀]第四次工業革命和制造業的數字化轉型已經成為各國的重要戰略之一。工業互聯網是由第四次工業革命和數字化轉型而生。2012年美國總統奧巴馬宣布實施“再工業化”戰略,通用電氣公司GE隨后提出了“工業互聯網”概念,為其向更加依賴數字化的轉型行動打造了一個全新的理念。

第四次工業革命和制造業的數字化轉型已經成為各國的重要戰略之一。工業互聯網是由第四次工業革命和數字化轉型而生。2012年美國總統奧巴馬宣布實施“再工業化”戰略,通用電氣公司GE隨后提出了“工業互聯網”概念,為其向更加依賴數字化的轉型行動打造了一個全新的理念。2014 年由美國GE,思科,IBM,英特爾和AT&T主導成立了工業互聯網產業聯盟(ICC)。與此同時,德國出臺了工業4.0 戰略。其核心與美國的工業互聯網的本質總體一致。

隨著全球的第四次工業革命的興起和中國制造2025的戰略布署,中國的工業互聯網風起云涌,發展迅猛。Accenture對【2】工業互聯網的展望和市場定位報告顯示,2020年,全球工業互聯網領域的投資規模將超過5000億美元;預計2015年-2030年期間,工業互聯網將為中國GDP帶來約1.8萬億美元的增長。中商產業研究院的數據預測,2020年中國工業互聯網的市場規模將達到7000億元。還有研究機構更為樂觀,認為能達到萬億元級別。

政府層面相當重視培育工業互聯網。2018年6月至2019年6月期間,工信部對于工業互聯網的發文已有6份。2019年,“工業互聯網”被寫進國務院政府工作報告。工業互聯網包括網絡、平臺和安全三大體系。其中,“網絡體系是基礎,涉及人、物品、機器、車間等全要素,涵蓋設計、研發、生產、管理等各環節,將工業全系統、全產業鏈、全價值鏈的泛在深度互聯;平臺體系是核心,平臺作為各種要素的樞紐,可以將數據匯集在一起,不僅連接數據,還包括機器狀態,在此基礎上可以實現資源的優化配置、智能分析等;安全體系是保障,通過安全體系可以識別和抵御安全威脅、化解各種安全風險。”【3】 實際上,平臺體系是總個工業互聯網的操作系統和實現工業4.0智能制造的核心。

根據中國工業互聯網產業聯盟(AII)發布的統計結果,我國當前有269個工業互聯網平臺類產品。全球其他國家工業互聯網平臺總量也就150個左右,而中國涌現的工業互聯網平臺數量已經近乎兩倍于這個數字。在眾多的工業互聯網平臺中,前五十名具有一定的影響力。而2019年11月8日工信部發布的2019年十家雙跨(跨行業跨領域)工業互聯網平臺【4】(見圖1)是中國最具影響力的工業互聯網平臺。

圖1:工信部發布2019年十家跨行業跨領域工業互聯網平臺(來源:億歐網【4】) 

本文不詳細分析中國的工業互聯網,本文將主要研究:

(1)第四次工業革命驅動制造業供應鏈變革

(2)供應鏈在工業互聯網平臺中的地位,以及

(3)工業互聯網如何賦能企業的供應鏈數字化轉型。

01第四次工業革命驅動制造業供應鏈變革

以工業互聯網為標志的第四次工業革命成為美國的國家戰略后,2016年2月美國國家標準研究院NIST牽頭組織美國產業界制定了《智能制造系統現行標準體系(Current Standards Landscape for Smart Manufacturing Systems)》【5】(見圖2),將產業領域標準變成全美的公共標準。在圖2中,智能制造的標準生態系統是以智能制造金字塔為核心,商業,產品和生產三條相互連接的主線所構成。工業互聯網為智能制造提供了關鍵數字技術的基礎設施。

圖2:NIST智能制造的生態系統(來源:NIST【5】)

下面圖3 展示了上面基于工業互聯網的智能制造系統的組成要素及關鏈能力映射。其要素也是工業互聯網平臺的組成要素。

描述

信息流

關鏈能力映射

PLM

產品生命周期管理-是對產品的整個生命周期進行管理的過程,從一開始,到工程設計和制造,再到服務和處理制造的產品

產品和生產系統生命周期中的雙向信息流

質量、敏捷性,和可持續性

SCM

供應鏈管理-管理供應商、公司、經銷商和最終消費者之間的物料、最終產品和相關信息的上游和下游增值流

供應鏈利益相關者-制造商、客戶、供應商和分銷商之間的雙向信息流

敏捷性、質量、生產率

DFSCM

面向供應鏈管理的設計-設計產品以利用和加強供應鏈

供應鏈管理活動與設計工程師活動之間的雙向信息流

質量、敏捷性

CPI

持續流程改進-是一組持續的系統工程和管理活動,用于選擇、定制、實施和評估用于生產產品的過程。

從實時制造系統到過程設計活動的信息流

質量、可持續性、生產率

CCX

持續調試-生產系統的診斷、預測和性能改進的持續過程

生產工程活動與生產經營活動的雙向信息

生產率,敏捷性,可持續性,質量、

DFMA

面向制造和裝配的設計-為便于制造的零件設計和為便于裝配的產品設計。

從生產工程、運營活動到產品設計活動的信息流

生產率,敏捷性

FMS/RMS

柔性制造系統/可重構制造-系統機器是靈活的,可以被配置成在不改變過程的情況下產生改變的體積或新的產品類型。

從產品工程活動到生產工程活動的信息流

敏捷性

Manufactur

ing Pyramid

由ERP、MOM和車間三層制造金字塔描述的現有制造系統的層級性

ERP、MOM活動和控制系統之間的雙向流動

質量、敏捷性、生產力率和可持續性

Fast

Innovation

Cycle

通過從產品使用中收集的數據和產品構思的反饋的趨勢預測來快速改進新產品導入(NPI)周期

從產品使用到產品設計的信息流

質量、敏捷性

圖3:智能制造生態系統的組成要素及關鏈能力映射(來源:NIST【5】) 

基于圖3,幾乎所有智能制造生態系統的組成要素,除CPI外,其關鏈能力都要求敏捷性。這是和德國提出的工業4.0是完全一致的。制造和供應鏈的敏捷性是變革舊有的大批量生產到大規模定制生產,變革福特式的線性制造到分布式制造所必需的。特別注意到,智能制造要求供應鏈管理具有敏捷性,高質量,和生產效率,并要求面向供應鏈的產品設計,不單是利用供應鏈的優勢,而且要加強供應鏈的質量和敏捷性。這些都是傳統的供應鏈所無法做到的。傳統的供應鏈唯有向數字化轉型,變革成高度智能的數字化供應鏈才能服務于基于工業互聯網的智能制造,才能融于它的生態系統。因此基于工業互聯網的智能制造成為供應鏈數字化轉型/變革的強大的推動力。

當今制造業商面臨的困境是各種各樣不斷增長的需求:差異性更大的定制化服務、更小的生產批量、不可預知的供應鏈變更和中斷。唯一的選擇,就是整合各種技術力量來面對這些挑戰。下面就是應對這個挑戰的數字化智能制造的三鏈模型,它包括產品鏈,價值鏈,和資產鏈。所有鏈條都要求變革傳統的供應鏈,以實現低成本,高效和敏捷。例如在產品鏈中,分布式制造要求先進的3D打印技術,在接近需求的地方生產,眾包設計與交付,靈活和柔性,要求敏捷響應的供應網絡。動態BOM結構要求數字化智能采購;動態物料配送要求數字化智能物流;在價值鏈中,基于需求的動態生產計劃要求供應鏈具有強的需求預測和數據分析的能力;交付和后市場服務要求快速響應的智能物流;在資產鏈中,資產運維要求敏捷和高質量的MRO供應鏈;產品和資產的報廢回收要求智能數字化的逆向供應鏈(逆向物流)等等。那么面對這些挑戰而整合各種技術力量的是何方神圣呢?它正是工業互聯網及其平臺。本文在第3節將主要討論工業互聯網平臺如何賦能供應鏈的數字化轉型/變革。

圖4:數字化智能制造的三鏈模型(來源:林詩萬 知識自動化【6】)

02、供應鏈在工業互聯網平臺中的地位

供應鏈作為工業的不可缺少的組織形態和體系,它必然是工業互聯網中重要的組成部分。圖5描述了中國信通院關于工業互聯網的定位與內涵。它包括兩個大部分:

(1)新興業態與應用模式,其中最重要的是工業互聯網平臺,它包括了運營優化,資源協同和模式創新所有數字化供應鏈的形態。

(2)網絡基礎設施,其中物流企業和供應鏈是工廠外網中不可缺的環節,而物料物流及設備和供應鏈管理系統是工廠內網的重要組成部分。

圖5:工業互聯網的定位與內涵(來源:CAICT中國信通院)

圖6是由中國工業互聯網產業聯盟(AII)定義的工業互聯網平臺架構, 其中包括供應鏈和供應鏈協同作為平臺的重要模塊, 以及供應鏈分析作為平臺的應用創新。

圖6:工業互聯網平臺架構(來源:AII中國工業互聯網產業聯盟)

工信部發布的2019年十家雙跨工業互聯網平臺都或多或少或強或弱集成了供應鏈管理作為平臺的功能模塊。下表簡單總結了幾個典型的工業互聯網平臺與供應鏈集成的深度。

平臺名稱

與供應鏈的集成

集成深度

海爾COSMOPlat

海爾COSMOPlat 物聯網基的供應鏈生態平臺(見圖7)。

航天云網INDICS

物流,跨企業供需精準對接與服務動態協同,售后服務

待定

華為FusionPlant

物流,ERP,CRM,SRM,電商

待定

富士康BEACON

SCM,ERP,CRM,BEACON以C2C(Component To Consumer)為主軸,打通全供應鏈的各個環節,為企業創新價值

用友精智

采購,供應鏈協同,供應鏈金融

待定

阿里supET

ERP,  SCM, 售后服務, 電商

待定

注: 集成深度分為強,中,和弱集成三等。由于作者掌握的材料有限,部分工業互聯網平臺與供應鏈集成深度等級為待定。關于表中集成深度的評估純屬作者本人觀點。

圖7:海爾COSMOPlat 物聯網基的供應鏈生態平臺(來源: Haier 海爾)

根據中國信通院關于工業互聯網的定位與內涵(圖5),工業互聯網應當與供應鏈深度集成。這是兩者當前發展的一個趨勢。按照HIST智能制造的標準所定義的三鏈模型(圖4),供應鏈及其管理是三條鏈條(產品鏈,價值鏈,和資產鏈)中不可缺少的最重要的環節之一,這意味著工業互聯網平臺與供應鏈深度集成是工業互聯網平臺設計的原則之一。 本文將在下一節指出工業互聯網平臺只有深度集成供應鏈,才能賦能供應鏈的數字化轉型,從而才能更好地賦能企業的數字化轉型。

03、工業互聯網賦能供應鏈數字化轉型

工業互聯網是在第四次工業革命中為助力企業的數字化轉型而生。而企業的數字化轉型的關鍵之一是供應鏈的數字化轉型。這一節主要討論工業互聯網如何賦能企業供應鏈數字化轉型。

3.1  供應鏈數字化轉型對企業數字化轉型的作用

第四次工業革命所產生的數字化的浪潮正在引起制造業的巨大變革,制造過程的產品鏈,價值鏈,以及資產鏈都在發生變革,從傳統的以產品為中心的大規模生產向以客戶為中心的定制化模式轉變,與此同時現代數字技術,云計算,大數據,人工智能,數字孿生等正在改變制造業的游戲規則。不同企業正在摸索自身的數字化轉型之路。盡管不同行業轉型之路會不同,大量研究表明,供應鏈的數字化轉型是所有企業數字化轉型成功的關鏈之一。【7】指出供應鏈數字化水平的提升有望降低設計和工程成本10%-30%,縮短20%-50%的市場投放時間,供應鏈管理成本降低80%以及減少20%-50%的庫存持有成本(參見圖8-9)。

圖8:數字化提升對價值鏈各段影響(來源: CIO之家【7】)

圖9:數字化提升對價值鏈各段影響(來源: CIO之家【7】)

由此可見,工業互聯網作為企業數字化轉型的重要助手,深度與供應鏈融合,集成供應鏈管理數字技術,為供應鏈數字化轉型賦能是何等重要。不可想象,轉型智能制造的企業仍然使用傳統的供應鏈管理技術。智能制造是傳統制造業企業的數字化轉型戰略,而供應鏈的數字化轉型是與其匹配的供應鏈戰略。兩者的完全匹配才能保證企業數字化轉型戰略的成功。

作為一個案例,本文將簡介德國SAP的工業4.0 平臺。與工業互聯網相呼應的,德國叫工業4.0。工業4.0的架構強調三個維度的集成【8】: 

  • IT和OT的集成(融合)- 沒有IT和OT的融合,就沒有工業轉型。

  • 縱向集成 - 是指制造金字塔中所有系統,包括現場級別,控制級別,生產級別,運營級別就企業計劃級別層次結構的集成,其中也包括了生產制造(廠內)物流和供應鏈系統的集成。

  • 橫向(水平)集成 - 是指端到端價值鏈-從供應商以及產品開發和生產階段的流程,信息流和IT系統到物流,分銷,最終是客戶,以及工業市場中使用的各種系統的集成(融合)。其中,智能的數字化供應鏈(物流4.0和供應鏈4.0)及其系統是橫向集成的主要角色之一。

SAP是世界上頂級的工業4.0的軟件提供商,它的工業4.0 平臺S/4HANA是典型的工業4.0的三個維度集成的架構(參見圖10)。

圖10:SAP工業4.0平臺(來源: SAP)

卡特彼勒數字化轉型是SAP工業4.0平臺應用的一個成功案例。圖11左圖中的“數字化供應網絡”,其核心無疑是卡特彼勒打造的數字化供應鏈和“實時工廠”(Live Factory)。實時工廠的設計思想,同樣遵循了卡特彼勒數字化業務經營系統的“神經+骨骼和肌肉+大腦”理念,將基于OT的應用打造的神經系統、基于IT的系統打造的骨骼和肌肉,以及基于數字化行情室打造的大腦,完美地結合在了一起。

圖11:SAP工業4.0平臺應用 - 卡特彼勒數字化轉型(來源: 彭俊松博士【9】)

3.2 工業互聯網助力數字化供應鏈網絡連接和協同

【10】指出工業互聯網的本質是五大連接:

  • 連接用戶

  • 連接產品

  • 連接供應商

  • 連接設備

  • 連接開發者

而現代數字化供應鏈就是一個所有供應鏈節點(包括用戶,產品,供應商,設備)相互連接的網絡形態。這五個連接有助于現代數字化供應網絡的連接和交互,有助于通過信息共享達到高度的供應鏈網絡協同。

圖12:工業互聯網的本質是五大連接(來源: 王興山【10】)

從圖13可見,工業互聯網平臺【26】分為產業層,企業層,和邊緣層。其中產業層強化產業鏈,價值鏈互通協同。企業層促進企業內全要素連接,聚焦企業數字化轉型的需求。邊緣層利用協議解析,邊緣計祘技術實現生產現場數據集成轉換和實時處理。層之間將通過邊云協同進行連接和交互。這個平臺框架能極大地幫助產業層和企業層供應鏈參與方的互通協同。按現在邊緣層的定義,至少可以利用邊緣計祘技術和邊云協同幫助生產現場物流的數據集成轉換和實時處理。如果把邊緣層延伸到廠外的供應鏈,則可以接入廠外的物流設備和其它數據源,如供應鏈系統使用的移動終端,物聯網設備等,并幫助集成和實時處理全供應鏈的數據,從而實現更大范圍的連接和協同。

圖13:工業互聯網2.0實施框架 - 平臺視圖(來源: AII 工業互聯網產業聯盟)

邊緣層所支持的邊緣計祘和智能對智能供應鏈尤其重要。 充分發揮邊緣計算的潛力可優化供應鏈和改善其連通性。 然而,在需要進行邊緣計算的遙遠地區或遠程位置中,現有的連接選項可能并不容易獲取。 或者,這些選項可能無法為遠端的關鍵任務操作提供所需的帶寬、延遲和安全性。邊緣計算和5G網絡相結合可以彌合供應鏈中的一個最大的差距——生產者和消費者之間的分離。營銷網絡越復雜,制造商就越難以評估消費者的需求。通過從消費者家中(或汽車或可穿戴技術)的物聯網設備獲取數據,通過基于邊緣的分析與制造商建立直接聯系,生產商對消費者需求和產品使用趨勢會有更深入的見解。從而能幫助生產者改進產品和其供應鏈。因此工業互聯網加上5G 技術將會使工業互聯網平臺為供應鏈的數字化轉型如虎添翼。

3.3工業互聯網平臺賦能供應鏈決策控制數字化轉型

CAICT中國信通院指出工業互聯網平臺是工業智能中樞(參見圖14)。本文認為與供應鏈深度融合的工業互聯網平臺也應當利用平臺強大的人工智能和數據分析的能力為企業賦與供應鏈智能,例如為企業提供一個SaaS級的供應鏈控制塔【11-13】。許多工業互聯網平臺都有工業智造大腦,但缺失供應鏈的大腦。供應鏈控制塔可以成為與智造大腦相匹配的供應鏈大腦共同為智能制造做決策控制。

圖14:工業互聯網平臺:工業智能中樞(來源:CAICT中國信通院)

早期的供應鏈控制塔的技術主要提供物流和供應鏈的端到端的可見性,但這對于數字時代的供應鏈管理是遠遠不夠的。借助于工業互聯網平臺的工業智能技術和邊緣計祘,供應鏈控制塔有望實現實時可見性(連接各種傳感器和數據源)和控制能力(通過高級分析和算法驅動的控制機制)的強組合構成供應鏈大腦 - 作為供應鏈的虛擬決策中心。甚至可將AI和ML等高級算法引入其應用程序來提供一個自主的供應鏈。此外,許多工業互聯網平臺都支持數字孿生技術。因此可以把供應鏈控制塔設計作為企業價值鏈的端到端數字孿生或數字孿生網絡。隨著工業互聯網平臺工業區塊鏈技術的成熟,與區塊鏈技術相結合的區塊鏈使能供應鏈控制塔,進一步可以提供可信的交易可見性和提高決策的可信度【13】。

3.4工業互聯網平臺助力供應鏈運營的數字化轉型

多家有名的研究機構,如埃森哲,IDC,德勤等指出運營模式的轉型是數字企業成功的基礎。尤其是數字化供應鏈成功的基礎【14】。供應鏈運營的數字化轉型包括很多方面,本文主要討論工業互聯網助力供應鏈云計算的采用和物流的數字化變革。

云計算現在被認為是一個真正的供應鏈游戲改變者,它提供了一種途徑,通過這種途徑,供應鏈管理人員可以快速有效地訪問創新的供應鏈解決方案——通過SaaS模型交付并大規模部署它們。在這些解決方案帶來的好處日益得到實現的推動下,尤其是,SaaS為基礎的解決方案引進成本低,IT投資預算受限之下,對尋求和實施數字化轉型的中小企業來說,其需求變得非常高。中國、印度等開發中國家,也帶給SaaS為基礎的解決方案各供應商巨大的恩惠。全球SaaS為基礎的SCM市場預計從2014年到2019年,以15.13%的年復合成長率(CAGR) 成長【15】。

2016年【16】指出目前數字化供應鏈轉型的進展緩慢的另一個原因是多數供應鏈組織使用的技術過于成舊,48%的受訪者承認大多數與供應鏈合作伙伴的交易仍然采用“傳統”的方法,如電話、傳真和電子郵件。基于云計算的軟件通常被認為是數字業務轉型的關鍵驅動程序。在供應鏈管理領域,跨公司流程、協作和數據共享至關重要,基于云的技術可能是主要的價值驅動因素。然而三分之二的受訪者說目前使用的軟件不到25%是基于云的,更不用說數字業務轉型所需要的物聯網,大數據和人工智能等新興技術。

圖15:目前使用的軟件不到25%是基于云的(來源:凱捷咨詢和GT Nexus【16】)

要真正進入數字供應鏈世界就需要云。現在越來越多的組織已經在其供應鏈中利用云的某些部分,或者正在考慮在未來完全使用云。這是因為云可以提供給供應鏈的一些特別的好處:

  • 波動時的敏捷性:云系統(例如SaaS 基的供應鏈控制塔)可以幫助企業更輕松地監視和管理庫存及定價以及會影響其供應鏈的各種變化(氣侯,災害等)

  • 在一個無法預測的不斷上升的成本世界中,降低總擁有成本:借助云中的數字化供應鏈管理,云應用程序提供商將負責維護硬件和軟件,因此管理人員可以將其IT資金用于增加更多直接價值的資源。

  • 創新:客戶可以利用在云中的數字化供應鏈管理軟件(數字化采購,支持移動應用程序,產品生命周期管理等)進行創新。

由Teradata委托,獨立研究公司Vanson Bourne于2019年9月發表的全球調研報告《適應或毀滅:超級數字化世界的新現實》【17】包括五個部分:高度顛覆、無處不在的數字化進程、自動化操作、勢在必行的云端化進程、以及企業的消費者個體化。報告指出:

無處不在的數字化進程也被認為是給如今的企業帶來了超級亂局的原因之一。研究發現

  • 大多數的公司(99%)都在數字化的進程中努力 – 通過使用或嘗試數字化技術來改變商業模式、處理流程以及/或者系統 – 這一過程依然被認為非常漫長。

  • 只有10%的受訪者已經完全意識到全面的數字化轉型的重要性。當報告深入挖掘推動無處不在的數字化的原因,報告的研究發現:

  • 將近一半(45%)的受訪者認為他們的公司需要優化管理數據可獲取性的方式,包括打通組織內部多個相互隔離的數據孤島等舉措,這對于企業轉型為無處不在的數據化企業非常關鍵。

然而,監控數據的獲取路徑、并探索如何以及在哪里使用數據的問題仍在存在爭議;在我們確定監管的正確水平、或者是探索如何部署人工智能(AI)時,這些問題依然被認為富有挑戰性。

考慮到現代企業收集數據的頻率、以及為了處理這些工作所需要的AI能力,企業在使用AI時需要借助云的彈性和靈活性。報告的研究發現,企業可觀察到的AI的好處與他們使用云端分析技術的方式之間存在清晰的聯系;在企業中,高級云端分析技術會處理更多的工作。報告的研究表明:

  • 將近三分之二(64%)的企業在云端配備了數據分析和工作流能力,并且將在接下來的12個月里,嘗試將AI作為整體云端分析策略的中心

  • 盡管有著對AI云的樂觀態度,69%的受訪者擔心他們的云端分析戰略會延緩其他的云端項目,而61%的受訪者表示,現在只有不到一半的數據分析應用和工作流目前在云端進行。

從云架構的視角來看,工業互聯網平臺的上層是SaaS層,中層是PaaS層,下層是一個IaaS。工業互聯網平臺開發和集成SaaS型的數字化供應鏈管理軟件和高級云端分析技術,以及打通組織內部多個相互隔離的數據孤島的解決方案等將能極大幫助企業供應鏈的數字化轉型,加速企業供應鏈管理上云。

此外,傳統上,物流,運輸和倉儲(總體上是屬于供應鏈管理),早在甚至沒有創造“ IoT ” 這一術語之前,就是可感知和“通信”的互聯設備領域的先行者。據【18】預測2019-2027年全球互聯物流市場預計增長1024億美元,復合增長31.7%。亞太互聯物流市場將成為增長最快的市場區域,預測期間的復合年增長率為19.42%。物流業對物聯網解決方案的需求不斷增加,以及汽車遠程信息處理在效率和成本方面的需求不斷增加,是推動市場增長的因素。互聯物流(Connected logistics)主要驅動力是物聯網,云和分析。供應鏈管理涉及大量模糊和無法瀏覽的數據,因此物聯網+云+分析有很多機會可以實現更精簡和更聰明的供應鏈。隨著在正確的時間,正確的地點和條件以正確的數量和正確的成本向正確的客戶提供正確的產品(著名的7Rs物流:The right time, the right place and the right conditions to deliver the right products to the right customers in the right quantity and at the right cost)日益成為挑戰,物流行業不斷投資于互聯的物流解決方案,借助RFID和其他可能的物流互聯方式,物流市場試圖在當今速度比以往任何時候都重要的世界中建立競爭優勢。而工業互聯網的工業物聯網,云計祘和數據分析可為互聯物流提供強大動力。

3.5工業互聯網助力供應鏈物件數碼化和管理標準化

供應鏈的數字化基礎之一就是產品和物件,載體及設施,也就是人,車,貨,場,徑的數碼化,數據標準化和異構標識的互聯互通。沒有這一點,無法實現流程的數字化,無法實現追朔和管理的數字化。從而無法滿足智能制造對供應鏈敏捷和高質量的要求。由工業互聯網產業聯盟所制定的工業互聯網2.0【26】 的實施框架中定義了物聯網標識的三級節點(參見圖16),即國家頂級節點,產業層跟企業之間的二級節點,以及企業節點和遞歸節點。以國家頂級節點為核心,建設二級節點和遞歸節點以實現異構標識的互聯互通。這個標識框架還包括標識的解析系統。在邊緣層采用標識解析中間件及建設標識資源池,以打破異構數據采集交互壁壘。 工業互聯網平臺標識系統的建設,例如,徐工信息漢云工業互聯網平臺提供標識解析服務,其中包括標識注冊,標識解柳析,標識查詢,接口服務,以及信息查詢門戶。將助力于數字化供應鏈的物件的數碼化和管理的標準化。對于推進工業區塊鏈在供應鏈中的應用,例如工業品朔源,也有極大的幫助。

圖16:工業互聯網2.0實施框架 - 標識視圖(來源: AII 工業互聯網產業聯盟)

【19】指出:標識解析體系包括標識和解析系統,標識是機器和物品的“身份證”;解析系統類似互聯網DNS,是全球工業互聯網安全運行的核心基礎設施之一。例如,通過給輪胎(被動性設備)賦予或疊加特定的標識,從而將信息傳送到各個系統。通過信息的標識可以實現信息的關聯。這樣看似很簡單的技術,其實在很多工業企業中并沒能應用,沒能實現信息的打通,很多企業進貨后重新賦碼,重新輸入新地址,這樣實現的工作效率就低多了。可以看到工業互聯網通過給每一個對象賦予標識,可以實現跨地域、跨企業、跨系統信息的共享和查詢。這也是推動工業互聯網標識解析技術的出發點。

工業互聯網的標識及其解析技術將大大有助于供應鏈在區塊鏈應用,運輸監控等方面的數字化變革。

3.6 工業互聯網平臺助力供應鏈的全生命周期管理數字化變革

PLM,產品生命周期管理的縮寫,是工業互聯網平臺的核心部件之一。在工程和制造業中,PLM是一個貫穿整個生命周期的管理產品信息全過程的軟件工具。它涵蓋需求、設計、工程、制造、生產、支持、維護、處置和再制造。傳統的PLM主要用于產品的設計和生產。在今天的產品制造業務中,交付過程的概念非常復雜,速度很快。為了應對快速變化的趨勢和滿足客戶的期望,產品公司必須不斷努力減少產品開發時間,提高市場速度。這就是為什么更快的上市時間仍然是公司希望從PLM投資中獲得最大利益的一個關鍵原因。

但單使用PLM并不能帶來公司期望的結果。當以客戶為中心,時間、成本管理、產品質量、原材料采購和獲取力量組織成艱難抉擇的時候,采購成熟度和產品生命周期管理活動的協調發揮著越來越重要的作用。但不到10%的公司有最佳的PLM和SCM(供應鏈管理)流程集成【20】。

事實上,在現代制造環境下,PLM與供應鏈管理之間存在著密切的關系,特別是在數字化企業中。下圖描述了現代PLM在總個產品生命周期管理,包括對產品需求、計劃、設計、生產、銷售、運營、維護修理、處置回收信息管理的全過程。

圖17:PLM解決方案跨產品生命周期(來源: eWorks)

下圖顯示PLM與整個產品生命周期供應鏈管理有著密切的關系。傳統的PLM和傳統的供應鏈管理往往是脫節的,并且信息系統是孤立的,很少有最佳的PLM和SCM流程集成。

圖18:PLM和SCM(來源:【21】)

在數字化時代,PLM和供應鏈管理都正在經歷數字化轉型。將數字化的PLM引入數字化企業是PLM的發展趨勢。尖端的數字化的PLM可以改變游戲規則,創造新產品,激發合作,促進研發和生產效率。也就是能幫助制造商走向數字化企業,同時,它也有助于供應鏈的數字化轉型。

(1)PLM可幫助管理供應鏈復雜性

優化供應鏈的能力已成為企業贏得競爭優勢的關鍵問題。此外,一個給定的供應鏈的所有成員必須共同努力快速響應市場需求的變化。產品生命周期管理(PLM)使供應鏈在產品生命周期的各個階段,通過客戶、開發商、供應商和制造商之間的有效協作變得更加有競爭力。

供應鏈是一個復雜系統,與任何復雜系統一樣,解決方案都是通過折衷或平衡找到的。PLM可以通過使用它的數據和管理系統幫助供應鏈找到合理的解決方案。從而解決了供應鏈的復雜性問題。

(2)PLM可加強供應鏈透明度【22】

目前的供應鏈在某些行業,如食品和飲料公司的最佳實踐,比時裝、鞋類和配飾方面所看到的領先。 例如,食品和飲料公司可以自信地告訴我們,世界上哪一種原材料是從哪里來的,是誰種植和采摘的,它的保質期,還有許多其他信息。雖然這不是說服裝和鞋類應該受到像吃的和喝的東西一樣的許多法規, 然而,在每一個行業消費者開始逐步明確要求更大的透明度,并希望能夠看到他們購買的產品全生命周期。

落后的工作方式、共享電子郵件或Excel文件,或上傳PDF文件到供應商門戶網站,這樣就造成從PLM主干斷開,排除了任何實現這個對未來規模的需要透明度的機會。在一個典型的供應鏈中,有20%的供應商制造了大約80%的產品,而那些委托這些產品的品牌和零售商,即使他們與那些主要供應商有著牢固的關系,他們也很少或根本不知道他們是如何、在何地或是由誰制造的。

我們需要開始尋找克服這些挑戰的新方法:首先,使用PLM作為一個平臺,使之能夠與供應鏈的各個層次進行協作;其次,看看新興技術如何能夠支持長期透明的長期目標。發展利用新興技術物聯網和區塊鏈的現代數字化PLM是幫助解決供應鏈透明度問題的有效途徑。

(3)PLM支持供應鏈協同【23】

PLM技術的最新發展大大增加了在整個企業中擴展共享產品數據的潛力。這種技術的使用在歷史上是高度可變的,尤其是在供應鏈較小的成員之間。 然而,開發基于云計算的基礎設施,結合可用性的重大進步,都使PLM“民主化”和更容易使用。因此可以給整個供應鏈上提供準確的,最新的產品信息。

在許多行業中,供應鏈是多層次的,涉及復雜的關系。事實上,使用“供應網絡”這一說法更為準確,尤其是如果我們采取更廣泛的“生命周期”的供應鏈觀點,包括前端的產品開發和后端的產品壽命。 我們還看到了整個工業供應鏈的責任轉移,“供應鏈頂端”的組織將其定義的需求,例如,組件和子組件,推給供應組織,向那些提供設計和后續產品定義的組織。供應鏈活動范圍的擴大和職責的分配使得產品數據的管理問題變得更加復雜。

PLM系統長期以來被認為是管理與復雜產品相關的大量數據的關鍵。從產品開發階段(所謂的“產品數據管理”(PDM))提供產品數據和工作流管理的版本控制開始,今天的主流PLM技術確實提供了全生命周期產品數據管理。例如,Oracle在“產品價值鏈管理”方面來探討PLM技術,以強調循環的完成,該循環包括利用領域經驗作為前端創新的輸入。

從最廣泛的角度來看,PLM用戶不僅包括設計交付供應鏈的成員,而且還包括售后/安裝服務組織,以便使他們能夠訪問當前的產品信息以及報告產品問題的機會。

為了在整個供應鏈中充分利用PLM,它需要讓產品數據的所有重要用戶和貢獻者參與進來。過去,PLM技術一直是企業IT堆棧的重要組成部分,但在IT基礎設施、流程定義、數據結構等方面卻相當“重”,這一點正在發生實質性變化。 結合技術基礎設施–不僅云,而且移動設備,尤其是對生命周期結束產品的現場服務–加上使用和配置緩解大踏步的最終使PLM非常方便。 一個主要例子的基于云計算的、容易配置和實惠的PLM是Autodesk PLM 360技術,而Nvidia的GPU發布展示最近的網格已經取得的進步,基于云的基礎設施,使更大范圍的用戶在更廣泛的設備訪問復雜的,計算密集型的產品信息(三維模型,模擬可視化)。

總的來說,這些技術進步極大地擴展了PLM的范圍。事情進展得很快,我們期望看到PLM的加速采用,以及由此帶來的越來越多的行業供應鏈帶來的好處。因此,PLM將繼續扮演重要的供應鏈數字化推動者的角色。

(4)PLM解決方案可以提供強大的供應鏈洞察力

許多公司發現,產品生命周期管理(PLM)解決方案可以提供強大的供應鏈洞察力,因為它們包含詳細的產品相關數據,從設計到生命周期的結束。 隨著PLM數據與供應鏈管理(SCM)、ERP,甚至CRM解決方案通過集成的云應用和物聯網實現數據共享相結合,企業發現它們可以做出更快、更明智的商業決策。

PLM在這個供應鏈場景中的價值是提供全方位的可見性。它使企業能夠從整個組織和整個供應鏈的不同功能中收集準確的信息,并幫助從設計到交付自始至終保持清潔和準確的產品數據。對于那些想將PLM和供應鏈流程轉變成一個集成的、連接的系統的組織來說,一切都從產品數據開始。

一個完整的PLM系統允許企業通過他們的創新過程保持“良好的數據”,并開始利用新的機會:物聯網世界。 我們剛剛開始觸及物聯網對供應鏈和創新過程的影響,但其影響已經深刻。當產品開始跟產品和數據開始整合和凝聚,可以使一切,生產力和質量的客戶體驗和產品設計獲得重大進步。

例如,如果一臺機器在產品開發過程中記錄了故障,那么這些數據可以被送回集成PLM系統中,其中工程更改訂單已經就位并準備好部署。這使發展再次加快,并使生產力和質量保持在最高水平。

這種聯系還可以幫助在成為下游問題之前識別新的想法或檢測創新設計和制造性的問題。 這使得設計人員和開發人員能夠做出必要的改變,以使最好的產品更快地推向市場。              當一個企業實現真正的端到端集成時,它可以利用諸如社會監控、社會監聽以及整個供應鏈中的一系列分析工具。綜合整個幫助用戶收集的想法和靈感,然后分享這些在中央存儲庫,在那里它們可以被審查,最終,應用或商業化。

總之,PLM是工業互聯網平臺的核心部件之一。它與供應鏈管理SCM的深度融合將促進和賦能雙方的數字化轉型。PLM能成為一個數字化供應鏈的賦能工具。

3.7 工業互聯網平臺助力供應鏈采購的數字化轉型

工業采購是所有產業,特別是智能制造,十分重要的供應鏈環節。采購面臨著許多挑戰:成本,價值,協同。采購管理人員今天面臨兩個挑戰:節省開支,重新考慮采購給他們的組織帶來的價值。他們被迫重新考慮他們與供應商的接觸模式,以配合業務需求,并將這些點連接起來,為最終客戶創造價值。目前的業務伙伴關系的有效性,以推動增長仍然很低,但是,著眼于未來,這將是必要的采購, 它了解業務,提高其與業務伙伴合作的能力,并推動與供應商的協同及與業務需求相一致。這將使采購從支持功能轉移到業務價值創建者。

我們將看到采購變為利潤驅動的轉變,這將要求:

  • 利用大數據分析進行更好的決策

  • 通過與供應商合作創新提升企業價值

  • 數字助理提供市場情報

  • 采用連接平臺來推動變革

  • 利用人工智能、認知和機器人過程自動化等新興技術

德勤2017年的研究分析表明數字化將顛覆傳統采購模式【25】,數字化通過對于智能技術的應用,實現采購過程的高效協作與自動化,包括

  • 可預測戰略尋源

  • 前瞻性供應商管理

  • 自動化采購執行

下圖是德勤提出的數字化采購框架:

圖19:數字化采購框架(來源: 德勤【25】)

有不少工業互聯網平臺包括了采購模塊,但有些僅限于提供線上/云上采購的平臺,也就是初級的數字化采購,這將推動和幫助企業供應鏈采購的初步數字化。隨著工業互聯網平臺采購的進一步數字化轉型,利用平臺強大的數據分析能力,AI和大數據算法和算力,以及協作網絡,物聯網技術等,將會幫助平臺用戶企業完成采購的數字化轉型。實現采購過程的高效協作與自動化,從而達到可預測戰略尋源,前瞻性供應商管理,和自動化采購執行。請參考【14】中更多關于采購的數字化轉型的戰略戰術。

3.8 工業互聯網助力供應鏈安全和風險管控數字化轉型

數字化的風險管控和安全運營是供應鏈數字化轉型的重要方面。美國數字化供應鏈研究院提出的數字化供應鏈轉型的執行框架包括一個以客戶為中心和四大管理中,管理風險是四大管理之一【14】。供應鏈風險分為兩類:經營績效風險和合規監管風險。“數字供應鏈”對兩者都有重大影響。大數據和AI預測分析,將幫助公司更好地減輕與自然災害和政治動蕩相關的經營存續風險。內部推動跨部門的協作,增強腐敗風險的意識,可防范快速增長的網絡安全和知識產權盜竊的風險。數字化供應鏈的合規監管及邊緣層的網絡風險都需要相應的策略和數字技術來預防和化解。

AII工業互聯網2.0【26】實施框架提供了產業層,企業層就邊緣層的安全策略,數字化技術(參見圖20)。工業互聯網的安全體系將是幫助供應鏈安全和風險管理數字化轉型的使能者。

圖20:工業互聯網2.0實施框架 - 安全視圖(來源: AII 工業互聯網產業聯盟)

3.9 工業互聯網平臺助力供應鏈信用和金融的數字化轉型

區塊鏈是一門新興的基礎性技術。部分工業互聯網平臺己經把區塊鏈作為一個重要組件。例如在航天云網的INDICS 的PaaS 平臺中,區塊鏈是一個核心工業服務組件。這顯然有助于利用區塊鏈的技術能力來推動供應鏈信用和金融的數字化轉型。

圖21:航天云網的INDICS工業互聯網(來源: 航天云網)

數字化智能制造的三鏈模型價值鏈(參見圖4)把供應鏈和制造有機地結合以快速響應市場需求。區塊鏈可以將供應鏈各個協作環節的商流、物流、信息流和資金流透明可信,從而提高整個生產過程組織的效率。資產鏈運營管理的目的主要是為了使得工業產品在投產運營后可以更好地得到運維,提高用戶粘性,延長其有效使用壽命,直到報廢回收。通過相似產品間或者同行間的數據互信共享將會大大提高整個產業的服務水平。區塊鏈可以幫助商業網絡更方便的管理共享的流程,如圖 22 所示。基于這樣的一個模型,可以使得商業網絡中的各個參與主體之間更好的進行共享,互信以及價值交換【27】。

圖22:圍饒制造業的區塊鏈商業網絡流程圖(來源: AII 工業互聯網產業聯盟和可信區塊鏈推進計劃【27】)

本文不去討論作為工業互聯網平臺一部分的工業區塊鏈的架構和技術(請祥見【27】)。這里要指出的是工業區塊鏈將賦能供應鏈在信用和金融方面的數字化轉型/變革。下面是區塊鏈工業應用圖譜,其中供應鏈金融,融資租賃,工業品回收,供應鏈可視化,工業品運輸監控都涉及到供應鏈信用和金融的數字化變革。 近年來,有關工業區塊鏈技術的研究機構不斷增多,技術和應用的探索正在積極開展,特別是以互聯網巨頭為首,開始加碼工業區塊鏈技術及應用領域的開發。2018年11月,阿里云發布了SupET工業互聯網平臺,想要通過區塊鏈提供制造質量可追溯性和供應鏈管理服務。2019年8月,新華三技術有限公司提出專門為光模塊防偽建立的光模塊溯源鏈OMTrace,結合防偽標簽技術提出了光模塊溯源防偽的區塊鏈解決方案,建立了不可篡改的共享數據信息及全流程交易記錄。

圖23:區塊鏈工業應用圖譜(來源: AII 工業互聯網產業聯盟和可信區塊鏈推進計劃【27】)

盡管工業區塊鏈具有潛在的應用價值,其實工業區塊鏈還處在萌芽階段。商務部CECBC區塊鏈專委會副主任、數字經濟商學院院長吳桐表示【28】,區塊鏈加持后的工業制造環節將不需要人為的干預,可實現平滑生產,甚至能避免受到宏觀經濟波動的影響,有利于制定長期計劃。但工業區塊鏈的技術和應用仍處于萌芽階段,離真正落地實施還有很長的一段路要走。

正如【29】指出的“單獨采用區塊鏈技術并不能在供應鏈中取得最好的效果,只有當把區塊鏈與物聯網及人工智能技術融合在一起才能發揮其最大的價值, 幫助建立可信的數字化供應鏈。” 本文相信隨著工業互聯網平臺的發展,憑借其在物聯網和人工智能,云計算技術的強勢,在不久的將來,與物聯網,人工智能,和云計算融合的工業區塊鏈將會給工業,特別是供應鏈金融和信用變革帶來巨大的價值。

04總結

本文首先指出第四次工業革命是制造業供應鏈變革驅動力,第二部分分析討論了供應鏈在工業互聯網平臺中的地位,最后一部分研究了工業互聯網如何賦能企業的供應鏈數字化轉型,指出了供應鏈數字化轉型是企業數字化轉型的關鍵之一,工業互聯網將助力數字化供應鏈網絡連接和協同;工業互聯網平臺賦能供應鏈多方面的數字化轉型:包括供應鏈決策控制,供應鏈運營,物件數碼化和管理標準化,全生命周期管理,采購,以及信用和金融。總之,隨著工業互聯網的成熟和普及,它將成為企業供應鏈數字化轉型的重要驅動力和賦能者。

※ 完 ※ 

參考文獻

【1】     羅戈研究唐隆基博士專欄:http://www.rgtdche.cn/columnist/articleList/91

【2】     https://baijiahao.baidu.com/s?vnt5AzCGCf.jpeg

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