基于工业互联网的汽车共享制造模式研究

刘琳　徐春松　赵涛

摘 要：共享经济是通过将资源拥有者的闲置资源进行共享而创造价值的商務模式。随着工业互联网技术的不断发展，共享经济迎来了新的契机。本文深入探究汽车制造模式的未来趋势和工业互联网技术的发展前景，对基于工业互联网技术的汽车共享制造模式进行深入挖掘，构建以共享制造平台为核心的端到端的闭环运作模式。同时，重点研究以终端用户的整车订单为输入，经共享制造平台将订单转化为一系列服务需求，通过平台匹配最优的资源配置方案，实现最终的订单交付的全过程。基于工业互联网的汽车共享制造模式将引领汽车产业的集群式发展，为产业的进一步升级奠定基础。

关键词：共享制造 汽车产业 工业互联网

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

随着信息技术的不断发展、制造能力的不断升级，传统的消费模式已经不能满足消费者的需求，为了满足消费者的个性化需求、进一步降低交易费用，让渡闲置资源的共享经济规模快速扩张。

《中国共享经济发展年度报告（2019）》研究表明制造能力共享成为共享经济的新的发力点。共享制造是指运用共享经济的核心原理，将过剩的生产制造能力作为资源统一聚集、动态匹配给制造资源需求方。工业和信息化部印发的《关于加快培育共享制造新模式新业态促进制造业高质量发展的指导意见》将共享制造平台建设作为共享制造发展的核心任务，打造“平台接单、按工序分解、多工厂协同”的共享制造模式，并不断提升平台的智能化水平。

目前，共享制造模式已具备应用案例，沈阳机床的i5智能谷、海尔的开放式创新平台、五鑫科技Mould Lao平台等，但在汽车行业还未有先例。

2 汽车制造模式的演变

汽车制造是中国工业的重要支柱和国民经济的重要组成部分。汽车制造发展过程中，制造模式不断在变革。

2.1 传统的生产模式

传统的汽车生产模式以企业系统配套生产模式为主。汽车整车制造企业有完整的生产系统，能生产汽车所有需要的零部件，包括汽车大总成、大系统或者螺帽螺栓等，汽车整车制造公司能够设计开发汽车的新产品、开发设计整车所有的零部件、汽车整车制造公司能够完成从产品设计到工艺准备一系列的过程。

2.2 目前的生产模式

目前，大规模定制化的需求驱动汽车企业的制造能力进一步升级，混线生产（多个车型、车型项目可在无需额外调试的前提下载同一生产线生产）成为了主流的生产模式。首先，识别的车辆型号，生产线自动匹配生产方案、生产器具和检测方案。

2.3 未来的生产模式

在C2M的未来商业模式下，柔性生产和智能制造成为了未来汽车生产制造的主流模式。汽车企业以智能化信息系统平台为基础，通过中央控制平台对工厂进行无缝对接和调度，完成对订单、人员、产品的规划、设计、实施和操作。工厂中，从原材料的储存到实际生产过程，再到产品的最终交付，实际上是由智能设备和算法完成的每一道工序，大大降低了人工干预，从而实现了汽车行业的智能化生产模式。

3 工业互联网的发展趋势

工业互联网是一个能将人、数据和机器三者链接起来的新应用模式，是一个开放的、全球化的网络模式，能够将信息通信技术、高级计算、传感分析和先进制造业技术的高度融合后形成的新的应用模式。

3.1 数据集成与边缘处理技术

数据集成与边缘处理技术是通过采用不同的信息方式对不同的信息设备进行访问、收集不同系统的数据进行收集。输入访问设备的过程必须连接到基于工业以太网等工业通信协议的低边缘平台上。基于多源异种数据的归一化和边缘集成的协议转换技术。转换分为两个方面：一方面，使用其他技术与工业通信协议或者软件通信接口兼容。另一方面，为了实现数据的远程访问，使用HTTP、MQTT等方式将收集到的数据从边缘层向云传送。使用边缘计算设备聚合底层数据，并将数据集成到云平台。通过对数据大范围、深层次的采集，借助异构数据的协议转换和边缘处理等方法，构建一个工业互联网平台的数据基础。边缘数据处理方法是在高性能计算芯片和边缘分析算法等技术的基础上，预处理、存储、智能分析在数据或者数据源的网络边缘的数据，不仅能够提高响应性，还能消除网络堵塞消除。

3.2 平台使能技术

资源调动是通过云端监控企业流量的动态变化，并且通过调度算法将底层资源分配，使云应用能够自动适应流量变化。多租户的管理支持执行读取环境以通过过程或在过程之间进行分离的多应用，或者另一种机制就是在同一个服务器过程中对另一户租户的数据进行分离，原力数据的切割就是采用中介数据的技术。

3.3 数据管理技术

采用Hadoop、Spark、Storm等分布式处理框架的数据处理框架，满足海量数据批处理和流处理计算需求;通过数据预处理，剔除冗余数据，提升数据价值，降低数据管理、分析难度;通过数据的存储和管理技术，利用不同的数据管理引擎来分区选择、存储和管理大规模的工业数据。

3.4 应用开发和微服务技术

微服务技术围绕业务领域以单一功能组件为基础，通过模块化组合方式实现独立的开发、管理和升级。为服务架构提供涵盖服务注册、发现、通信、调用的管理机制和运行环境;提供图形化编程模式，支持用户采用拖拉拽的方式进行应用创建、测试、扩展等。

3.5 工业数据建模与分析技术

在进行工业机理建模时，可根据科学理论知识结合工业生产实践经验，构建各类模型并不断优化调整，实现基于工业模型的分析应用、优化决策。因工业数据量较为庞大，分析计算的难度相对较高，往往需运用人工智能、大数据等前沿算法。

3.6 安全技术

为了防止数据的泄漏或丢失，可以采用工业防火墙技术、工业网关技术、隧道加密技术，保证数据的安全;可建立统一的访问机制来限制用户的权限，实现云平台私密信息或重要资源的访问控制和管理，防止非法访问，确保云平台访问安全。

4 基于工业互联网的汽车共享制造模式

汽车共享制造平台以平台为核心，以标准化为基础，由工业SaaS（软件即服务）层、PaaS（平台即服务）层、IaaS（基础设施即服务）层和MaaS（制造即服务）层组成。平台的成员包括但不限于原材料制造商、N级供应链、主机厂、经销商、客户、第三方物流公司等企业，共享制造平台使汽车行业供应链从简单、独立的层级结构变为了相互交织、资源共享的复杂层级结构。在共享制造平台环境下，汽车行业的供应关系变得以客户为中心，提高效率，减少成本，增强灵活性，合理分配产能。

4.1 平台主导型汽车共享制造平台

平台由制造资源需求方负责产品的设计与研发，平台第三方汇聚制造资源提供方，负责产能提供与生产执行。制造资源需求方与制造资源提供方的角色是动态转变的，且制造资源提供方提供的服务层级也是根据制造资源需求方的需求而动态转换的。当终端用户发布制造需求后，平台SaaS层将制造需求进行拆分，以整车订单为例，整车订单输入平台后，平台将现有MaaS层资源进行整合分析，利用SaaS层软件算法将订单拆分成主机厂、N级供应商、第三方物流等资源提供方的资源需求，同步生产、配送，同时，由平台负责质量的监管和项目的管控，实现最优的执行方案的匹配。

4.2 平台监管型汽车共享制造平台

平台为供需双方提供对接渠道，平台本身不具备制造资源，也不负责服务匹配，平台第三方仅仅负责制定准入的原则和监管的要求，每层级制造资源提供方作为新的制造资源需求方发布新的订单。以整车订单为例，整车制造资源提供方根据一级供应商的配套执行方案制定项目整体可行性方案，资源需求方评定可行性方案并确定最终承接单位（其它层级同上）;制造资源提供方主导的全过程质量管控和项目管理，保障合格产品交付至终端用户。平台第三方提供全过程的监管并处理用户的投诉与意见，将信用度低的用户从平台中淘汰，保障平台用户的高质量服务。

基于工业互联网的汽车共享制造平台以满足用户需求、最大化资源利用率为导向，以统一的价值体系和战略目标为基础，标志着汽车行业由核心企业为主导的供应链之间的竞争转向由平台主导或监管的区域生态的赋能，制造能力和研发设计能力将阶梯式提升。

5 结论

建设共享制造平台以行业先进企业带动汽车产业整体制造水平提升，是解决当前汽车产业供应链风险高、区域发展不均衡、产能利用率低的重要方法。汽车共享制造平台是以汽车共性制造需求为基础，形成产能对接、协同生产、共享工厂的共享制造新模式新业态。未来汽车行业将形成以共享产能为主营业务的制造服務型企业和以市场品牌营销为主营业务的运营服务型企业这两者为主的格局，共享制造平台将迎来巨大发展。

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