0 引 言

汽車產(chǎn)業(yè)是長產(chǎn)業(yè)鏈、大協(xié)同、大制造的“集成化”產(chǎn)業(yè)，完整而強大的汽車供應(yīng)鏈?zhǔn)瞧嚠a(chǎn)業(yè)有力發(fā)展的基本特征之一[1]。汽車供應(yīng)鏈?zhǔn)且粋€包含各類供應(yīng)商、制造商、物流商、銷售商等多個主體的復(fù)雜而又龐大的系統(tǒng)，主體是零部件等物料供應(yīng)體系，具有全球化的采購和生產(chǎn)方式[2]，因此管控難度很大[3]。汽車企業(yè)之間的競爭本質(zhì)上是體系能力和供應(yīng)鏈之間的競爭，建立高效協(xié)同、有競爭優(yōu)勢的供應(yīng)商體系，是各汽車企業(yè)良性發(fā)展和正常經(jīng)營的前提[4]。2020年全球大環(huán)境引起世界經(jīng)濟的發(fā)展下行造成了廣泛的影響，本來就處于降速發(fā)展和調(diào)整期的全球汽車產(chǎn)業(yè)也遭受了巨大沖擊，全產(chǎn)業(yè)鏈深受影響，供應(yīng)鏈大范圍錯期、延遲，全球貨物的物流不暢通[5]。類似事件對現(xiàn)有的全球汽車產(chǎn)業(yè)格局和供應(yīng)鏈穩(wěn)定造成較大的影響，導(dǎo)致汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的穩(wěn)定供給安全問題日益凸顯。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的發(fā)展，供應(yīng)鏈向著數(shù)字化、智能化的方向轉(zhuǎn)型升級[6]。中國汽車產(chǎn)業(yè)面臨巨大變革，如何借助大數(shù)據(jù)賦能中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展就成為重要課題，但是國內(nèi)針對基于大數(shù)據(jù)技術(shù)提升汽車供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)控能力的研究仍存在較多空白[7]。以服務(wù)國家摸清汽車產(chǎn)業(yè)家底、把脈汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢、防控產(chǎn)業(yè)鏈“卡脖子”瓶頸作為出發(fā)點，2021年由工信部直屬單位——工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心牽頭，聯(lián)合行業(yè)的優(yōu)勢資源建設(shè)汽車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈安全監(jiān)測平臺。工信部通過建立中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)了汽車全產(chǎn)業(yè)鏈的異構(gòu)數(shù)據(jù)融合和實時獲取，能夠幫助政府主管部門快速全面地掌握中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈的風(fēng)險狀況，實現(xiàn)更科學(xué)、高效的精細(xì)化管理；工信部通過充分挖掘汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)價值，為汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了持續(xù)新動能。

1 汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全監(jiān)測公共服務(wù)平臺

1.1 平臺內(nèi)容

平臺將以汽車研發(fā)設(shè)計、開發(fā)測試和生產(chǎn)制造全過程中涉及的汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈為基礎(chǔ)，調(diào)研汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的相關(guān)政策、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，研究汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈涉及的產(chǎn)業(yè)地圖，對關(guān)鍵零部件和技術(shù)、關(guān)鍵原材料進(jìn)行安全評估、自主可控分析和產(chǎn)業(yè)化公關(guān)建議。在此基礎(chǔ)上，平臺建立了一套電子化、可視化的汽車及零部件產(chǎn)業(yè)地圖。平臺規(guī)劃設(shè)計總體方案如圖1所示。

圖1 汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全監(jiān)測公共服務(wù)平臺總體方案

1.1.1 汽車行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺

工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)發(fā)展中心建立的汽車行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，包括汽車公告數(shù)據(jù)、合格證數(shù)據(jù)、雙積分?jǐn)?shù)據(jù)、汽車及零部件產(chǎn)業(yè)地圖等，能夠獲取汽車整車及關(guān)鍵零部件數(shù)據(jù)、汽車基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、工具、關(guān)鍵原材料等）、軟件升級備案管理數(shù)據(jù)等行業(yè)數(shù)據(jù)源，接收業(yè)務(wù)范圍內(nèi)企業(yè)上傳的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲、預(yù)處理和挖掘分析。試點行業(yè)機構(gòu)初步處理汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈中企業(yè)提供的源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了與國家數(shù)據(jù)中心的協(xié)同處理和服務(wù)。

1.1.2 整車/供應(yīng)鏈企業(yè)數(shù)據(jù)平臺

平臺按照統(tǒng)一的采集機制和采集規(guī)范，定期將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)實時上傳至國家數(shù)據(jù)中心。企業(yè)通過國家數(shù)據(jù)中心獲得數(shù)據(jù)服務(wù)，用于調(diào)節(jié)產(chǎn)能、應(yīng)急處置、攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)、協(xié)同發(fā)展等方面。

1.2 平臺功能

1.2.1 數(shù)據(jù)接入

人們利用平臺接入汽車及零部件產(chǎn)業(yè)地圖數(shù)據(jù)、行業(yè)管理數(shù)據(jù)、汽車整車及關(guān)鍵零部件數(shù)據(jù)、軟件升級備案管理數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)運行數(shù)據(jù)等，根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)容、格式、類型以及存儲和傳遞方式等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化要求，開發(fā)數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、邊緣計算、數(shù)據(jù)抽取等功能，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一接口、統(tǒng)一規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)傳輸。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理、存儲和計算

平臺提供數(shù)據(jù)處理的虛擬化環(huán)境，形成對數(shù)據(jù)和日志完整的管理策略，實現(xiàn)處理、存儲和計算功能，對計算資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控。平臺開發(fā)數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的格式化、映射、分級、校驗、清洗、解析、篩選、增強等功能，實現(xiàn)敏感數(shù)據(jù)、脫敏數(shù)據(jù)的持久存儲、實時緩存、容災(zāi)備份，確保數(shù)據(jù)存儲的高安全性、高可靠性。同時，平臺構(gòu)建大型分布式數(shù)據(jù)倉庫，對匯總數(shù)據(jù)、事件數(shù)據(jù)、抽樣數(shù)據(jù)等使用不同的存儲策略、存儲介質(zhì)和存儲區(qū)域，以滿足平臺的數(shù)據(jù)處理功能和性能需求。最后平臺通過整合主流數(shù)據(jù)計算、分析挖掘引擎，包括實時高性能計算、離線計算引擎和全文搜索引擎，支持用于更快的交互查詢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用自動化挖掘處理與專業(yè)人員深入分析相結(jié)合，提供建模分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)確權(quán)、分級共享、預(yù)測分析、數(shù)據(jù)溯源等功能，實現(xiàn)多種針對汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)特性的數(shù)據(jù)挖掘與分析能力?；谌斯ぶ悄?、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對平臺數(shù)據(jù)進(jìn)行建模分析和數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)包括相關(guān)的原材料供應(yīng)商、零部件及元器件供應(yīng)商、集成供應(yīng)商的產(chǎn)能、計劃、分布等行業(yè)運行信息。在此基礎(chǔ)上，平臺通過相關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)了汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)監(jiān)測、態(tài)勢分析、預(yù)警預(yù)判、數(shù)據(jù)追溯、安全風(fēng)險評估等服務(wù)功能，為建立自主、可控、完整的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全提供了有力的支撐。

1.2.4 應(yīng)用服務(wù)

平臺開發(fā)數(shù)據(jù)可視化交互、門戶和信息綜合展示、移動終端管理服務(wù)、移動終端應(yīng)用和數(shù)據(jù)BI功能，根據(jù)不同類型用戶，面向平臺用戶、企業(yè)用戶建立統(tǒng)一的用戶身份管理平臺，實現(xiàn)用戶的ID管理、基礎(chǔ)屬性維護(hù)管理、用戶身份認(rèn)證及用戶授權(quán)等功能。

1.2.5 開放 API接口

平臺提供開放的標(biāo)準(zhǔn)API數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)了與汽車行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺、整車企業(yè)數(shù)據(jù)平臺、供應(yīng)鏈企業(yè)數(shù)據(jù)平臺及其他數(shù)據(jù)平臺間的數(shù)據(jù)交互；實現(xiàn)了汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈相關(guān)的數(shù)據(jù)規(guī)范、信息上報等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)API。

2 汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全監(jiān)測和預(yù)警模型

目前，由于缺少有效的數(shù)據(jù)支撐，國內(nèi)還未形成一套針對汽車產(chǎn)業(yè)鏈的完整量化指標(biāo)評價體系，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)安全問題的研究還處于由定性分析到定量分析的過渡階段[7-8]，人們對于供應(yīng)鏈中的大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用還缺乏深入的研究[9]。本平臺采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)涵蓋了汽車產(chǎn)業(yè)上游、中游和下游等不同部分，相比于已有研究具有較為豐富的數(shù)據(jù)支撐，可選擇更加靈活的安全監(jiān)測預(yù)警模型。

本平臺既要利用已有的分析方法和預(yù)警模型，同時也要充分地挖掘大數(shù)據(jù)中蘊含的重要價值?？紤]到模型的不確定性廣泛存在于計量建模、分析和預(yù)測的各個領(lǐng)域，本平臺采用基于多模型的方法，并通過一定的權(quán)重對不同的估計和預(yù)測進(jìn)行加權(quán)，同時通過權(quán)重考慮模型的不確定性。即一方面，平臺使用集成學(xué)習(xí)方法對多個傳統(tǒng)模型進(jìn)行組合，根據(jù)從大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析獲得的具體指標(biāo)，對整個行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和安全進(jìn)行監(jiān)測、評估，以提高預(yù)測的準(zhǔn)確率。另一方面，平臺基于大規(guī)模數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建供應(yīng)鏈預(yù)測模型，對供應(yīng)鏈上每個節(jié)點的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，同時將預(yù)測結(jié)果作為產(chǎn)業(yè)監(jiān)測模型的輸入實施進(jìn)一步評估分析，能夠提前發(fā)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈潛在的風(fēng)險點，為汽車產(chǎn)業(yè)風(fēng)險防控提供數(shù)據(jù)支撐。

2.1 基于集成學(xué)習(xí)的汽車產(chǎn)業(yè)鏈安全監(jiān)測預(yù)警

集成學(xué)習(xí)作為一類組合優(yōu)化的學(xué)習(xí)方法，不僅能通過組合多個簡單模型以獲得性能更優(yōu)的組合模型，而且允許研究者針對具體的機器學(xué)習(xí)問題設(shè)計組合方案以得到更為強大的解決方案[10]。首先，由于汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的數(shù)據(jù)類型多樣，且數(shù)據(jù)融合、清洗與加工是非常復(fù)雜的過程，容易引入不穩(wěn)定的因素，因此本項目使用Bagging算法來提升預(yù)測模型的穩(wěn)定性和抗噪能力。其次，本項目對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和SVR等多個異質(zhì)模型使用stacking算法進(jìn)行集成，以提高預(yù)警模型的準(zhǔn)確率。以Bagging算法為例，模型的輸入為某個時間點汽車產(chǎn)業(yè)具體的指標(biāo)值，模型的輸出為整體汽車產(chǎn)業(yè)的安全指數(shù)。圖2為基于集成學(xué)習(xí)的汽車產(chǎn)業(yè)鏈安全監(jiān)測預(yù)警建模示意圖。

圖2 基于集成學(xué)習(xí)的汽車產(chǎn)業(yè)鏈安全監(jiān)測預(yù)警建模示意圖

2.2 基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的供應(yīng)鏈安全監(jiān)測預(yù)警模型研究

供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性、動態(tài)性和交叉性等特征，通常層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，跨越多個行業(yè)，原材料和零部件供應(yīng)商、整車制造商、銷售商之間不斷優(yōu)化組合，隨著時間和空間不斷變化，以適應(yīng)市場需求。圖是表征節(jié)點和節(jié)點之間關(guān)系的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其最大的優(yōu)勢在于具有結(jié)構(gòu)信息，對于依賴關(guān)系和邏輯關(guān)系表達(dá)能力很強。因此，基于圖的機器學(xué)習(xí)已經(jīng)成為近兩年人工智能的熱門研究方向之一[11-13]。

考慮到供應(yīng)鏈?zhǔn)歉叨葎討B(tài)網(wǎng)絡(luò)，隨著時間在不斷發(fā)生變化，因此本平臺采用時空圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的狀態(tài)進(jìn)行建模，能夠同時捕獲空間和時間的依賴關(guān)系。如圖3所示，鄰接矩陣A表示供應(yīng)鏈節(jié)點之間的連接關(guān)系，X表示節(jié)點屬性值構(gòu)成的屬性矩陣。圖卷積層在A和X（t）上操作以捕獲空間相關(guān)性，而1D-CNN延時間軸在X上滑動以捕獲時間相關(guān)性。輸出層為每個節(jié)點生成一個預(yù)測，例如下一個時間步節(jié)點的屬性值。

圖3 基于圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全監(jiān)測預(yù)警建模示意圖

在本技術(shù)方案中，模型輸入為供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)、每個節(jié)點的狀態(tài)屬性，模型輸出為下一個時間步節(jié)點的屬性值。定期從車企收集清洗加工后的數(shù)據(jù)作為模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)，預(yù)測的結(jié)果一方面可以根據(jù)已有的經(jīng)驗和規(guī)則對供應(yīng)鏈進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警，另一方面可以用于汽車產(chǎn)業(yè)監(jiān)測預(yù)警模型指標(biāo)的計算以及結(jié)果的預(yù)測。

3 基于平臺開展對Y公司供應(yīng)鏈安全風(fēng)險的預(yù)控實踐

3.1 Y公司供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)警能力現(xiàn)狀

企業(yè)需要認(rèn)清并分析供應(yīng)鏈風(fēng)險類型，才能識別并分析風(fēng)險發(fā)生的概率、產(chǎn)生的危害程度以及具體管控風(fēng)險的措施，基于對Y公司的調(diào)研，當(dāng)前Y公司供應(yīng)鏈存在以下風(fēng)險。

供應(yīng)風(fēng)險：Y公司作為主機廠對上游關(guān)鍵零部件供應(yīng)商的相關(guān)信息掌握得不夠清晰，無法及時、敏銳地捕捉到相關(guān)風(fēng)險，無法對企業(yè)的采購與儲備計劃做出適應(yīng)性調(diào)整。上游的部分供應(yīng)商停擺就會引發(fā)供應(yīng)鏈的“斷鏈”危機，帶來嚴(yán)重的后果。

政策法規(guī)風(fēng)險：Y公司有專門負(fù)責(zé)收集國內(nèi)外行業(yè)相關(guān)政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等方面信息的業(yè)務(wù)單元，可以較好地應(yīng)對政策、法規(guī)的變化，但通常較為被動。

供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)控體系不健全：Y公司通常是根據(jù)政策、事件等進(jìn)行分析后，人為識別風(fēng)險并進(jìn)行點狀預(yù)警，缺少對供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)的數(shù)字化管理，無法根據(jù)信息進(jìn)行實時評估，存在風(fēng)險識別不及時、不準(zhǔn)確的問題。

3.2 基于安全監(jiān)測公共服務(wù)平臺的解決方案

針對上述Y公司供應(yīng)鏈存在的風(fēng)險及問題，利用安全監(jiān)測公共服務(wù)平臺所提供的功能與服務(wù)實現(xiàn)對風(fēng)險點進(jìn)行有效的識別、預(yù)防與管控，主要場景包括以下類型。

基于本公共服務(wù)平臺的供應(yīng)鏈安全評估指標(biāo)體系和安全監(jiān)測評估工具，可以為主機廠提供供應(yīng)鏈安全評估診斷服務(wù)。當(dāng)平臺得出某個產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈產(chǎn)品將存在安全風(fēng)險時，發(fā)出預(yù)警，作為其預(yù)防供應(yīng)鏈風(fēng)險和優(yōu)化供應(yīng)鏈安全現(xiàn)狀的參考依據(jù)。

基于本公共服務(wù)平臺提供的汽車及零部件產(chǎn)業(yè)地圖，可以為主機廠提供各類關(guān)鍵零部件的主要供應(yīng)商信息、產(chǎn)能信息、交期信息、客戶信息以及經(jīng)營狀況、發(fā)展規(guī)劃等多方面的信息，為主機廠的渠道尋源及現(xiàn)有渠道的優(yōu)化調(diào)整工作提供有效的參考。

基于本公共服務(wù)平臺提供的各關(guān)鍵零部件上游核心企業(yè)的相關(guān)信息，以及原材料市場行情及趨勢預(yù)測等信息，為企業(yè)的遠(yuǎn)期采購規(guī)劃及零部件儲備計劃提供指導(dǎo)。

基于本公共服務(wù)平臺提供的各類零部件涉及的國內(nèi)外相關(guān)政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)等信息，可以為企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃、開發(fā)、設(shè)計、驗證等提供明確的指導(dǎo)。

基于本公共服務(wù)平臺提供的汽車關(guān)鍵零部件供應(yīng)商的相關(guān)市場表現(xiàn)信息，如召回信息、重大事故信息、投訴信息等，能夠為各主機廠的渠道選擇和優(yōu)化提供參考。

3.3 基于服務(wù)平臺實現(xiàn)Y公司供應(yīng)鏈風(fēng)險的主動預(yù)控

通過汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全監(jiān)測公共服務(wù)平臺的行業(yè)推廣應(yīng)用，可以為Y公司的供應(yīng)鏈管理提供有效的支持。

首先，利用本公共服務(wù)平臺的關(guān)鍵零部件數(shù)據(jù)庫、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全評估指標(biāo)體系和安全監(jiān)測評估工具，Y公司通過搭建需求管理和模塊化設(shè)計平臺、訂單產(chǎn)銷協(xié)調(diào)和精益管理模塊、客戶全觸點管理與訂單交易模塊以及供應(yīng)鏈優(yōu)化和內(nèi)容智能推薦等，形成訂單→供應(yīng)→排產(chǎn)的供應(yīng)鏈管理流程，實現(xiàn)對平臺整合信息價值的充分挖掘與利用。

其次，利用本公共服務(wù)平臺提供的各主機廠產(chǎn)銷數(shù)據(jù)和關(guān)鍵零部件企業(yè)的供需及產(chǎn)能規(guī)劃等數(shù)據(jù)，Y公司通過建立自己的產(chǎn)能規(guī)劃數(shù)據(jù)聯(lián)動模型；并和平臺的數(shù)據(jù)形成聯(lián)動，能夠合理有效地規(guī)劃調(diào)整自身的產(chǎn)能，制訂合理的排產(chǎn)計劃，為供應(yīng)鏈管理者進(jìn)行計劃、協(xié)調(diào)、操作、控制和優(yōu)化信息流、物流、資金流等方面的決策提供依據(jù)。

最后，Y公司借助平臺所提供的數(shù)據(jù)采集與挖掘能力，從產(chǎn)品的可獲得性、質(zhì)量、效率等維度搭建供應(yīng)鏈安全評估指標(biāo)體系，通過安全監(jiān)測模型實現(xiàn)對產(chǎn)業(yè)鏈安全的評估、監(jiān)測，提前發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險點并進(jìn)行風(fēng)險預(yù)控；同時解決當(dāng)前存在的對汽車零部件的二三級乃至多級供應(yīng)商管理深度不足的問題，以實現(xiàn)對供應(yīng)鏈體系的穿透式管理。

4 結(jié) 語

本文提出的汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全風(fēng)險預(yù)控方法依托于工信部牽頭搭建的安全監(jiān)測公共服務(wù)平臺提供的數(shù)據(jù)庫，基于智能算法搭建預(yù)警模型，對供應(yīng)鏈中所可能產(chǎn)生的風(fēng)險進(jìn)行識別和預(yù)警，并借助平臺所提供的相關(guān)服務(wù)協(xié)助汽車制造企業(yè)不斷地提升自身的供應(yīng)鏈主動管理能力，為汽車制造企業(yè)如何利用該平臺搭建自身的供應(yīng)鏈風(fēng)險預(yù)控體系提供了思路和方法。