文/楊成延

在供應鏈的構建和運營過程中，減少資源占用和提升作業(yè)效率一直是其追求的核心目標之一。以“數(shù)智化”為手段，供應鏈體系不僅可以縮短供應鏈體系的構建周期，還可以精確項目投資，降低資源占用，提升制造效率，同時還能夠減少質(zhì)量損失，降低作業(yè)培訓成本，最終實現(xiàn)產(chǎn)成品的精益交付。在供應鏈體系推行“數(shù)智化”的過程中，需要對其本質(zhì)和內(nèi)涵有一個清醒認識，遵循科學規(guī)律，重視體系間要素匹配和其適用場景，使“數(shù)智化”發(fā)揮出應有的作用。

構建“數(shù)智化”的精益供應鏈體系是大勢所趨

一、數(shù)智化與精益供應鏈

隨著數(shù)字化技術的飛速發(fā)展和智能裝備的廣泛應用，“數(shù)字化”和“智能化”已經(jīng)變得更加密不可分。這種以數(shù)字化模型為基礎，智能化裝備為手段，以“數(shù)字化+智能化”為內(nèi)涵的新興模式正在蓬勃興起。

“數(shù)智化”的推廣和應用，催化了傳統(tǒng)制造企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)周期、制造成本、產(chǎn)品質(zhì)量和精準交付等方面的關鍵經(jīng)營指標的大幅度改善。企業(yè)這種 “內(nèi)功”強化的同時，也要求與其密切關聯(lián)的供應鏈體系在“數(shù)智化”方面要與其保持同步。供應鏈體系通過在技術層面的跨越升級，帶來了管理模式的系列轉變：管理方式由“接力式”轉變?yōu)椤巴绞健保还芾韺ο笥伞拔锢韺嶓w”的單一對象轉變?yōu)椤拔锢韺嶓w”和“數(shù)字模型”雙重對象；工作方式也由 “各自為戰(zhàn)”轉變?yōu)椤岸嗖块T協(xié)同”，奠定了供應商與制造企業(yè)的管理一體化的基礎，初步實現(xiàn)了體系內(nèi)關聯(lián)組織之間生產(chǎn)效率同步提升、制造成本同步降低和質(zhì)量水平同步提高的目標。

供應鏈是指圍繞制造企業(yè)，從配套零件開始，經(jīng)過制成中間產(chǎn)品以及最終產(chǎn)品，最后由銷售網(wǎng)絡把產(chǎn)品送到消費者手中，這個過程由供應商、制造企業(yè)、分銷商直到最終用戶連結成一個整體的功能性網(wǎng)鏈結構。按照過程劃分，供應鏈可以分為三個階段：供應商的物料提供、制造企業(yè)的生產(chǎn)制造和分銷商的產(chǎn)成品分銷。

精益供應鏈是將供應鏈三個階段中的所有活動都視為制造企業(yè)生產(chǎn)活動的有機組成部分，通過統(tǒng)一規(guī)劃和信息共享，在計劃、運輸、生產(chǎn)、存儲、分銷等領域協(xié)調(diào)并整合過程中的所有活動，以無縫連接的一體化過程實現(xiàn)供應鏈中每個環(huán)節(jié)（階段）的資源占用最小化和整體收益的最佳化。

圖1：P鏈示意圖

二、構建數(shù)智化的精益供應鏈體系是大勢所趨

企業(yè)為了生存和發(fā)展，就必須在激烈的市場競爭中取勝。隨著制造企業(yè)在世界范圍內(nèi)管理手段趨同、生產(chǎn)能力過剩和用戶需求的日益?zhèn)€性化的矛盾日漸凸顯，使得企業(yè)僅憑大規(guī)模、剛性的生產(chǎn)模式和傳統(tǒng)的管理方法難以在激烈的市場競爭中獲得優(yōu)勢。近幾年，數(shù)字化技術日新月異的進步和發(fā)展, 使得MBE(Model Based Enterprise，基于模型的企業(yè)) 應運而生。MBE通過建立三維數(shù)字模型，統(tǒng)合企業(yè)在管理過程中的各環(huán)節(jié)所使用的數(shù)據(jù)或信息，協(xié)同制造企業(yè)內(nèi)部以及制造企業(yè)與供應商、銷售商之間的關系，通過網(wǎng)絡平臺在模型化的虛擬環(huán)境中“同步”，實現(xiàn)加快產(chǎn)品投放速度、提升制造效率、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和促成產(chǎn)品精準交付的目標，助力企業(yè)在激烈的市場競爭中取勝。

作為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的重要組成部分，供應鏈體系應當且必須與企業(yè)的其它運營體系協(xié)調(diào)發(fā)展，通過“數(shù)智化”手段構建精益供應鏈體系，實現(xiàn)體系內(nèi)部關聯(lián)要素之間和關聯(lián)體系之間的高效協(xié)同，確保企業(yè)對市場需求快速反應，消除供應鏈體系中各環(huán)節(jié)的浪費，支撐企業(yè)的競爭力提升。

“數(shù)智化”在精益化供應鏈體系構建過程中的應用主要體現(xiàn)在：云存儲的方案數(shù)據(jù)模型庫、物流信息執(zhí)行系統(tǒng)和零部件Milk-run方式集貨、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實技術(Virtual Reality/Augmented Reality，VR/AR）等；數(shù)智化在精益供應鏈體系運行過程中的應用場景主要有：數(shù)據(jù)模型的同步傳輸、零部件的智能檢收、高架立體庫的智能高效存儲、應用防錯技術的智能作業(yè)引導、自動導引運輸車(Automated Guided Vehicle，AGV)的智能運輸、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）的智能識別、物聯(lián)網(wǎng) (Internet of Things,IOT)的智能調(diào)度協(xié)調(diào)、自適應生產(chǎn)鏈的高柔性制造、數(shù)字孿生技術和商品交付模式的智能組合等等。

“數(shù)智化”在供應鏈體系的實際應用中取得了初步效果。據(jù)某試點企業(yè)的粗略統(tǒng)計，在供應商的選擇和商務洽談等方面可實現(xiàn)效率提升30%以上；在進行工廠內(nèi)物流方案的確定和仿真驗證時，方案確定周期壓縮了15%，投資的精準率也提升了25%；在實現(xiàn)“少人化”方面，可節(jié)約人工成本約30%；利用數(shù)字化虛擬手段可實現(xiàn)節(jié)約培訓成本20%以上；應用智能高架立體倉儲系統(tǒng)，使得存儲效率和空間利用率提升了35%以上；基于數(shù)字化平臺的防錯技術的應用，減少了作業(yè)失誤，降低質(zhì)量成本約5%以上。另外，在制造和產(chǎn)品交付環(huán)節(jié)，數(shù)智化的供應鏈有效保證了制造過程的可視化，提高了異常預警的及時性和商品交付的效率和質(zhì)量。

三、數(shù)智化助力精益供應鏈的構建

1.建立數(shù)據(jù)模型庫云存儲，提升供應鏈構建效率。無論是供應鏈中的零部件物流還是產(chǎn)成品物流，不同的需求和客觀條件會匹配不同的供應鏈方案。例如，不同汽車生產(chǎn)制造工廠，其總裝車間的生產(chǎn)線經(jīng)常會采用不同的排布形式，如T型、L型、I型等，總會有一種最佳的物流方案精準匹配生產(chǎn)線的不同排布形式。將以往的實際案例進行模型化并構建模型庫和云共享平臺，在進行新項目的供應鏈體系構建時將以往相應的成功經(jīng)驗供大家分享、參考和借鑒，可以大幅度提升供應鏈的構建效率。

2.構建數(shù)字信息系統(tǒng)，實現(xiàn)零部件入廠物流的精益化?！岸囝l次、小批量”和“定量不定時”的零部件供給方式，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)“精益物流”的典型模式之一。這種物流模式，就是通過物流信息系統(tǒng)，提前向供應商發(fā)送制造企業(yè)的生產(chǎn)計 w劃和取貨信息（主要包括：零件名稱、取貨時間、取貨數(shù)量等），供應商根據(jù)相關信息提前進行零部件的生產(chǎn)、存儲等系列工作，減少作業(yè)等待及對資源的消耗和占用。為了過程描述方便，簡單介紹幾個物流專業(yè)的常用概念：

（1）循環(huán)取貨模式（M i l k-Run）：物流商按照規(guī)定的路線依次到不同的供應商提取貨物（零部件）并按計劃送達制造商的一種物流模式。因這種模式類似送奶員按時到用戶家送遞牛奶和取返空奶瓶的作業(yè)，所以也稱這種物流模式為 “Milk-Run”（也稱為“牛奶便”）。

（2）訂單分割：工廠將一天的生產(chǎn)量視為對供應商的一個訂單。為了實現(xiàn)“多品種、小批量”的精益到貨，減少空間資源占用，信息系統(tǒng)將這個訂單進行等量分割，稱之為“訂單分割”。

（3）P鏈：在工廠內(nèi)的部品存儲/待發(fā)區(qū)劃設出多條“泳道”，用以存儲生產(chǎn)線不同時間段的生產(chǎn)所需的零部件（如圖1所示）。該“泳道”被稱為“過程鏈”，也被稱為“P鏈”（Progress lane）。

以汽車生產(chǎn)為例，精益的零部件入廠物流運作原理是：

圖2：三維動態(tài)仿真截圖

圖3：VR/AR技術應用

生產(chǎn)信息系統(tǒng)會根據(jù)生產(chǎn)計劃并按照“車型平準化原則”（生產(chǎn)線上相同型號、配置的汽車物理間隔相同，均勻分布）構建出“虛擬生產(chǎn)線”?！疤摂M生產(chǎn)線”包含車輛上線順序、車輛的裝備配置情況和經(jīng)過各工位的時間點等信息。根據(jù)上述信息和物料清單（Bill of Material，BOM），信息系統(tǒng)會計算出實際生產(chǎn)線在各時刻、各工位對物料的需求情況，同時將該信息向供應商和工廠內(nèi)部關聯(lián)部門釋放。

正常生產(chǎn)的情況下，供應商會根據(jù)制造商的生產(chǎn)信息組織生產(chǎn)；物流商會按照“循環(huán)取貨”計劃，順序到供應商處提取“訂單分割”后的對應批次的零部件；制造商，接收供應商的零部件后將零部件按照信息指示存放入對應的P鏈進行暫存；物流作業(yè)人員（或自動運輸設備）會根據(jù)物流信息系統(tǒng)發(fā)出的作業(yè)指示，將各種零部件從P鏈中運出，并精準配送到對應的工位。在整個過程中，供應鏈體系中不會出現(xiàn)作業(yè)等待、不當搬運和過量存儲等方面的資源和作業(yè)浪費，是典型的精益物流模式。當生產(chǎn)線出現(xiàn)異常而停止作業(yè)時，信息系統(tǒng)會及時通知到供應鏈體系中的關聯(lián)單位，同步停止相應的生產(chǎn)作業(yè)，防止出現(xiàn)“作業(yè)等待”和資源的不當占用等浪費現(xiàn)象。

3.以數(shù)字仿真技術實現(xiàn)供應鏈規(guī)劃方案的驗證。數(shù)字化仿真，就是通過建立數(shù)字模型并使規(guī)劃方案在虛擬環(huán)境中運行，實現(xiàn)驗證方案的可行性（圖2為物流仿真截圖）、發(fā)現(xiàn)方案中的不足或潛在風險點的目的，通過及時采取對策，保證項目的按期高質(zhì)量交付。通過對供應鏈規(guī)劃方案的仿真，可以及早驗證零部件的運輸路徑是否合理，運輸車輛的配置數(shù)量是否科學、準確，包裝箱和器具的數(shù)量是否充足等情況；同時，通過仿真還可以驗證制造企業(yè)的物流方案與工藝方案是否匹配，應如何采取對策和優(yōu)化等；也可以精準鎖定和優(yōu)化設備設施的需求數(shù)量，做到精準投資和精準交付。

4.應用虛擬現(xiàn)實技術（VR/AR）提升工藝開發(fā)和培訓效率。VR 和AR技術是通過計算機模擬虛擬環(huán)境，或者通過在真實的環(huán)境中添加計算機生成圖像的技術，使現(xiàn)實世界和增強環(huán)境可以同時交互（如圖3所示）。虛擬現(xiàn)實技術提供了一種全新的視角來觀察產(chǎn)品以及產(chǎn)品被制造的過程。虛擬裝配不僅可以幫助工程師在不需要實際原型的情況下，通過虛擬可視化的手段對產(chǎn)品的過程設計做出決策，還可以進行研究人工裝配任務的效率瓶頸和潛在的人機工程學問題，為提升實際生產(chǎn)操作的工作效率提供支持。虛擬現(xiàn)實也是一個強大的訓練工具，訓練作業(yè)人員體驗裝配過程，不僅可以節(jié)約培訓成本，還能大幅度減少意外傷害的發(fā)生。

圖4：自動識別檢收系統(tǒng)

圖5：（穿梭車式）高架立體倉庫

四、數(shù)智化助力精益供應鏈的運行

1.基于計算機識別技術的零部件自動檢收。通過攝像頭掃描貨垛和零部件包裝箱上的二維碼（Quick Response Code，QR碼），實現(xiàn)零部件的自動識別和驗收，大幅度提升了零部件入廠驗收的準確性和效率。圖4的左圖和中圖是某企業(yè)正在應用的自動識別驗收系統(tǒng)：零部件的貨垛在輥道上移動過程中，“門框”上的一組高速高清攝像鏡頭會自動掃描零部件包裝箱上的標簽，通過識別標簽上的QR碼，實現(xiàn)相應的零部件信息上傳，完成零部件的驗收入庫。圖4的右圖是該公司的精益改善方案。該方案對原輥道傳輸系統(tǒng)進行了優(yōu)化，只保留了一個裝有一組高清攝像鏡頭的“門框”，以叉車替代輥道機構實現(xiàn)零部件運送。

2.自動化立體倉庫的高位立體存儲，增加了存儲效率。自動化立體倉庫（見圖5）又稱“自動化高架倉庫”或“自動存儲系統(tǒng)”。這種基于高層貨架、計算機智能調(diào)度系統(tǒng)進行控制管理、自動化存取輸送的倉儲系統(tǒng)，通過與驗收系統(tǒng)協(xié)同和對庫位存儲空間的智能識別、最佳路徑計算優(yōu)化和庫存零部件管理方面，滿足了倉庫空間的充分利用、輸送距離最佳和零件先進先出等精益物流模式的要求，大幅度提升庫區(qū)空間利用率和零部件的存放和取出效率。

目前，自動化立體存儲方式，在新工廠的規(guī)劃建設和老工廠升級改造過程中得以廣泛推廣使用，并已取得了可觀的經(jīng)濟效益。

3.以防錯技術避免因質(zhì)量問題造成浪費。防止操作失誤，避免由此產(chǎn)生制造環(huán)節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，是精益思想的一項重要內(nèi)容。生產(chǎn)制造領域中提出了“第一次就把事情做正確”的行動理念，通過“防錯”的手段實現(xiàn)“精益”的目標。目前，生產(chǎn)制造企業(yè)中采用“防錯”手段進行的作業(yè)場景大多集中在物流的物料揀選和制造狀態(tài)智能識別方面。例如，零部件揀選的操作者進行作業(yè)時，燈光指示系統(tǒng)會根據(jù)工序的需求情況指引操作者正確揀選零件，當發(fā)生錯揀、漏揀的情況時，網(wǎng)絡會以燈光、蜂鳴等形式警示，并指導作業(yè)者揀選正確的零部件（如圖6所示）；再如，在進行裝配作業(yè)時，如果某個緊固螺栓零件的安裝時的擰緊力矩沒有達到技術要求， 生產(chǎn)線上的智能裝置會發(fā)出警告并停止生產(chǎn)線的作業(yè)，直到采取了糾正措施。類似這樣的防錯手段，都需要設備進行智能判斷，避免了作業(yè)環(huán)節(jié)的“不合格”導致浪費。

圖6：零件的激光揀選裝置

圖7：生產(chǎn)現(xiàn)場運行中的AGV

圖9：通過IOT實現(xiàn)零部件的自動運輸

4.以AGV實現(xiàn)智能搬運。AGV是一種高度柔性化和智能化的物流運輸工具，目前在生產(chǎn)制造、快遞等行業(yè)中被廣泛采用（圖7所示）。AGV 通過接收到控制中心分派的任務，會按照預先設定好的路徑（或者根據(jù)自己對環(huán)境的判斷重新設計路徑）智能完成相關作業(yè)。一些AGV還具備自我學習的能力，通過對環(huán)境、地圖的學習，自己規(guī)劃最佳行走路徑， AGV 也會根據(jù)作業(yè)環(huán)境發(fā)生的變化自主完成安全避障、路線糾偏與其它設備互聯(lián)通訊和自主充電等動作，實現(xiàn)智能搬運。在勞動資源緊張、人工成本較高或不適合人工作業(yè)的環(huán)境中被廣泛應用。

5.應用RFID技術，實現(xiàn)物料配送的智能識別調(diào)度。向生產(chǎn)線進行零部件自動配送時，不同AGV上的零部件目的地并不相同。保證不同AGV順利到達不同目的地的智能識別的“大腦”就是RFID。圖8所示的是在國內(nèi)某工廠總裝車間物流器具RFID讀寫器的實物圖。當臺車在某位置需要進行路徑選擇（任務分配）時，該處的射頻讀寫器便會自動識別器具上感應線圈的信息，同時將信息傳遞給物流信息系統(tǒng)的中央控制平臺，控制平臺隨即向這臺AGV發(fā)出行走指令，指示其完成后續(xù)任務。

6.物聯(lián)網(wǎng)助力智能設備協(xié)同，提升運行效率。物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，通過設備獨立尋址實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理的網(wǎng)絡技術。例如，AGV之間可以互相“對話”，根據(jù)協(xié)議有序通過交叉點；AGV可以通過IOT智能識別障礙物，并重新規(guī)劃行走路徑；AGV叉車可以與裝載設備實現(xiàn)自動感知，確定相互位置并完成貨物的自動裝卸等。圖9是國內(nèi)某工廠生產(chǎn)零件的實景圖。當AGV運送生產(chǎn)零部件通過空中連廊“降落”到一樓的生產(chǎn)車間后，升降梯智能識別狀態(tài)后打開放行閘口，AGV按照網(wǎng)絡指令自動駛出升降梯開始向生產(chǎn)線輸送生產(chǎn)所需的零部件；同時，等待區(qū)內(nèi)的AGV接收到IOT的動作指令，與升降梯“對話”并識別狀態(tài)后運載空器具進入升降梯，向庫區(qū)返回空器具。

7.以數(shù)字技術的組合，促進制造環(huán)節(jié)的智能化。數(shù)字化是智能化的前提和基礎。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等智能制造的關鍵技術的有機組合，幫助企業(yè)實現(xiàn)由“制造”向“智造”的轉變。實時數(shù)據(jù)中控系統(tǒng)通過實時采集、監(jiān)控制造過程中的工藝參數(shù)、質(zhì)量狀態(tài)、能源消耗等信息，將信息數(shù)據(jù)存儲、分析，完成信息的快速查詢，實現(xiàn)整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的全信息化高效閉環(huán)管理；AGV可自行根據(jù)通行優(yōu)先權智能協(xié)同行走路線，大大提升了運輸效率； AGV能夠自主“鏈接”成生產(chǎn)線，根據(jù)產(chǎn)量靈活調(diào)整布局，優(yōu)化工藝面積和克服建筑基礎對作業(yè)調(diào)整的限制，縮短了改造周期，降低了項目投資。

8.數(shù)字孿生的作用正在逐步顯現(xiàn)。“數(shù)字孿生”（Digital Twin）是指以數(shù)字化方式拷貝一個物理對象（圖10所示的示意圖），模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的運行狀態(tài)，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)速度，提高制造環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率和設備運行狀態(tài)的監(jiān)控、預警。

9.實現(xiàn)商品的精益交付。商品交付環(huán)節(jié)是供應鏈的“最后一公里”，直接關系到用戶的滿意度。數(shù)智化的手段極大提升了商品精益交付的水平，實現(xiàn)了高準時、低成本和低質(zhì)損。以商品汽車運輸為例，要實現(xiàn)汽車訂單的精益交付，商品車的物流承運商會利用GPS、電子地圖等數(shù)字化工具對行走路線、運輸方式（公路、鐵路或水路）、物流成本、質(zhì)量保證、運力資源等多維度的情況進行綜合分析，提出最優(yōu)化的物流組合方案，確保按照計劃精益交付。

圖10：數(shù)字孿生示意圖

五、以科學的思想指導精益供應鏈的建設

1.學習前沿技術，深入了解和掌握數(shù)智化?！皵?shù)智化”是解決和改善供應鏈問題和現(xiàn)狀的手段和工具。只有充分了解了數(shù)字化技術和智能化產(chǎn)品的適用條件并正確加以運用，才能會使其發(fā)揮最大的作用并獲得最佳收益。

2.要以系統(tǒng)思維指導精益供應鏈的建設。供應鏈體系是由多個關聯(lián)要素組成的，各個要素之間相互作用，相互影響。所以，在構建數(shù)字化的供應鏈體系時，一定要在科學的整體設計的前提下，合理匹配相關資源，使各要素發(fā)揮出最佳狀態(tài)，確保整體效應。要在科學評價的基礎上關注系統(tǒng)的需求，滿足系統(tǒng)總體功能為標準，用系統(tǒng)思維和精益理念對系統(tǒng)各要素的狀況進行評價，既要杜絕要素的功能 “不足”，又要防止其功能“過?！?，精益地滿足總體功能的要求，實現(xiàn)供應鏈體系整體的精益化。

3.堅持目標導向。構建精益供應鏈，就是要通過數(shù)智化的手段實現(xiàn)提升運行效率、減少資源的占用與浪費的目的，所以，就要時時不忘這個“初心”，并以這個“初心”為核心，進行方案論證、資源調(diào)配和組織實施，并不斷進行方案優(yōu)化和運行改善，實現(xiàn)精益化的目標。

4.正確認識數(shù)字化技術的局限性。數(shù)字化技術的應用前提是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn)實和多媒體等技術的成熟與發(fā)展，目前也可能會受到技術水平、運行環(huán)境和企業(yè)自身的管理水平的制約。因此，在進行數(shù)字化技術應用的過程中，一定要厘清其必要的輸入條件和適用的場景，充分認識到當前技術局限性，并充分發(fā)揮人的聰明才智，以“精益”為“原點”，采取多條腿走路的策略，分步驟推進相關工作。

六、結束語

供應鏈的發(fā)展目標終將通過“數(shù)智化”而實現(xiàn)精益化。目前，供應鏈應用“數(shù)智化”的范圍不斷擴大，實施效果也已經(jīng)初見端倪。隨著數(shù)字化技術和智能化產(chǎn)品的進步和發(fā)展，當下的“星星之火”必將會形成“燎原之勢”，精益供應鏈體系全面實現(xiàn) “制造”向“智造”轉變和“數(shù)字”向“數(shù)智”轉化也將指日可待。