基于工業互聯網的汽車共享制造模式研究

劉琳　徐春松　趙濤

摘 要：共享經濟是通過將資源擁有者的閑置資源進行共享而創造價值的商務模式。隨著工業互聯網技術的不斷發展，共享經濟迎來了新的契機。本文深入探究汽車制造模式的未來趨勢和工業互聯網技術的發展前景，對基于工業互聯網技術的汽車共享制造模式進行深入挖掘，構建以共享制造平臺為核心的端到端的閉環運作模式。同時，重點研究以終端用戶的整車訂單為輸入，經共享制造平臺將訂單轉化為一系列服務需求，通過平臺匹配最優的資源配置方案，實現最終的訂單交付的全過程。基于工業互聯網的汽車共享制造模式將引領汽車產業的集群式發展，為產業的進一步升級奠定基礎。

關鍵詞：共享制造 汽車產業 工業互聯網

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

隨著信息技術的不斷發展、制造能力的不斷升級，傳統的消費模式已經不能滿足消費者的需求，為了滿足消費者的個性化需求、進一步降低交易費用，讓渡閑置資源的共享經濟規模快速擴張。

《中國共享經濟發展年度報告（2019）》研究表明制造能力共享成為共享經濟的新的發力點。共享制造是指運用共享經濟的核心原理，將過剩的生產制造能力作為資源統一聚集、動態匹配給制造資源需求方。工業和信息化部印發的《關于加快培育共享制造新模式新業態促進制造業高質量發展的指導意見》將共享制造平臺建設作為共享制造發展的核心任務，打造“平臺接單、按工序分解、多工廠協同”的共享制造模式，并不斷提升平臺的智能化水平。

目前，共享制造模式已具備應用案例，沈陽機床的i5智能谷、海爾的開放式創新平臺、五鑫科技Mould Lao平臺等，但在汽車行業還未有先例。

2 汽車制造模式的演變

汽車制造是中國工業的重要支柱和國民經濟的重要組成部分。汽車制造發展過程中，制造模式不斷在變革。

2.1 傳統的生產模式

傳統的汽車生產模式以企業系統配套生產模式為主。汽車整車制造企業有完整的生產系統，能生產汽車所有需要的零部件，包括汽車大總成、大系統或者螺帽螺栓等，汽車整車制造公司能夠設計開發汽車的新產品、開發設計整車所有的零部件、汽車整車制造公司能夠完成從產品設計到工藝準備一系列的過程。

2.2 目前的生產模式

目前，大規模定制化的需求驅動汽車企業的制造能力進一步升級，混線生產（多個車型、車型項目可在無需額外調試的前提下載同一生產線生產）成為了主流的生產模式。首先，識別的車輛型號，生產線自動匹配生產方案、生產器具和檢測方案。

2.3 未來的生產模式

在C2M的未來商業模式下，柔性生產和智能制造成為了未來汽車生產制造的主流模式。汽車企業以智能化信息系統平臺為基礎，通過中央控制平臺對工廠進行無縫對接和調度，完成對訂單、人員、產品的規劃、設計、實施和操作。工廠中，從原材料的儲存到實際生產過程，再到產品的最終交付，實際上是由智能設備和算法完成的每一道工序，大大降低了人工干預，從而實現了汽車行業的智能化生產模式。

3 工業互聯網的發展趨勢

工業互聯網是一個能將人、數據和機器三者鏈接起來的新應用模式，是一個開放的、全球化的網絡模式，能夠將信息通信技術、高級計算、傳感分析和先進制造業技術的高度融合后形成的新的應用模式。

3.1 數據集成與邊緣處理技術

數據集成與邊緣處理技術是通過采用不同的信息方式對不同的信息設備進行訪問、收集不同系統的數據進行收集。輸入訪問設備的過程必須連接到基于工業以太網等工業通信協議的低邊緣平臺上。基于多源異種數據的歸一化和邊緣集成的協議轉換技術。轉換分為兩個方面：一方面，使用其他技術與工業通信協議或者軟件通信接口兼容。另一方面，為了實現數據的遠程訪問，使用HTTP、MQTT等方式將收集到的數據從邊緣層向云傳送。使用邊緣計算設備聚合底層數據，并將數據集成到云平臺。通過對數據大范圍、深層次的采集，借助異構數據的協議轉換和邊緣處理等方法，構建一個工業互聯網平臺的數據基礎。邊緣數據處理方法是在高性能計算芯片和邊緣分析算法等技術的基礎上，預處理、存儲、智能分析在數據或者數據源的網絡邊緣的數據，不僅能夠提高響應性，還能消除網絡堵塞消除。

3.2 平臺使能技術

資源調動是通過云端監控企業流量的動態變化，并且通過調度算法將底層資源分配，使云應用能夠自動適應流量變化。多租戶的管理支持執行讀取環境以通過過程或在過程之間進行分離的多應用，或者另一種機制就是在同一個服務器過程中對另一戶租戶的數據進行分離，原力數據的切割就是采用中介數據的技術。

3.3 數據管理技術

采用Hadoop、Spark、Storm等分布式處理框架的數據處理框架，滿足海量數據批處理和流處理計算需求;通過數據預處理，剔除冗余數據，提升數據價值，降低數據管理、分析難度;通過數據的存儲和管理技術，利用不同的數據管理引擎來分區選擇、存儲和管理大規模的工業數據。

3.4 應用開發和微服務技術

微服務技術圍繞業務領域以單一功能組件為基礎，通過模塊化組合方式實現獨立的開發、管理和升級。為服務架構提供涵蓋服務注冊、發現、通信、調用的管理機制和運行環境;提供圖形化編程模式，支持用戶采用拖拉拽的方式進行應用創建、測試、擴展等。

3.5 工業數據建模與分析技術

在進行工業機理建模時，可根據科學理論知識結合工業生產實踐經驗，構建各類模型并不斷優化調整，實現基于工業模型的分析應用、優化決策。因工業數據量較為龐大，分析計算的難度相對較高，往往需運用人工智能、大數據等前沿算法。

3.6 安全技術

為了防止數據的泄漏或丟失，可以采用工業防火墻技術、工業網關技術、隧道加密技術，保證數據的安全;可建立統一的訪問機制來限制用戶的權限，實現云平臺私密信息或重要資源的訪問控制和管理，防止非法訪問，確保云平臺訪問安全。

4 基于工業互聯網的汽車共享制造模式

汽車共享制造平臺以平臺為核心，以標準化為基礎，由工業SaaS（軟件即服務）層、PaaS（平臺即服務）層、IaaS（基礎設施即服務）層和MaaS（制造即服務）層組成。平臺的成員包括但不限于原材料制造商、N級供應鏈、主機廠、經銷商、客戶、第三方物流公司等企業，共享制造平臺使汽車行業供應鏈從簡單、獨立的層級結構變為了相互交織、資源共享的復雜層級結構。在共享制造平臺環境下，汽車行業的供應關系變得以客戶為中心，提高效率，減少成本，增強靈活性，合理分配產能。

4.1 平臺主導型汽車共享制造平臺

平臺由制造資源需求方負責產品的設計與研發，平臺第三方匯聚制造資源提供方，負責產能提供與生產執行。制造資源需求方與制造資源提供方的角色是動態轉變的，且制造資源提供方提供的服務層級也是根據制造資源需求方的需求而動態轉換的。當終端用戶發布制造需求后，平臺SaaS層將制造需求進行拆分，以整車訂單為例，整車訂單輸入平臺后，平臺將現有MaaS層資源進行整合分析，利用SaaS層軟件算法將訂單拆分成主機廠、N級供應商、第三方物流等資源提供方的資源需求，同步生產、配送，同時，由平臺負責質量的監管和項目的管控，實現最優的執行方案的匹配。

4.2 平臺監管型汽車共享制造平臺

平臺為供需雙方提供對接渠道，平臺本身不具備制造資源，也不負責服務匹配，平臺第三方僅僅負責制定準入的原則和監管的要求，每層級制造資源提供方作為新的制造資源需求方發布新的訂單。以整車訂單為例，整車制造資源提供方根據一級供應商的配套執行方案制定項目整體可行性方案，資源需求方評定可行性方案并確定最終承接單位（其它層級同上）;制造資源提供方主導的全過程質量管控和項目管理，保障合格產品交付至終端用戶。平臺第三方提供全過程的監管并處理用戶的投訴與意見，將信用度低的用戶從平臺中淘汰，保障平臺用戶的高質量服務。

基于工業互聯網的汽車共享制造平臺以滿足用戶需求、最大化資源利用率為導向，以統一的價值體系和戰略目標為基礎，標志著汽車行業由核心企業為主導的供應鏈之間的競爭轉向由平臺主導或監管的區域生態的賦能，制造能力和研發設計能力將階梯式提升。

5 結論

建設共享制造平臺以行業先進企業帶動汽車產業整體制造水平提升，是解決當前汽車產業供應鏈風險高、區域發展不均衡、產能利用率低的重要方法。汽車共享制造平臺是以汽車共性制造需求為基礎，形成產能對接、協同生產、共享工廠的共享制造新模式新業態。未來汽車行業將形成以共享產能為主營業務的制造服務型企業和以市場品牌營銷為主營業務的運營服務型企業這兩者為主的格局，共享制造平臺將迎來巨大發展。

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