拖拉机制造业网络协同制造发展模式研究

李贝韩伟田宇航罗建强

(1.北京机科国创轻量化科学研究院有限公司，北京 100083；2.江苏大学中国农业装备产业发展研究院，江苏 镇江 212013)

引言

随着我国在互联网技术、产业、应用及跨界整合等方面的突出进展，国务院颁布《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，倡导推动互联网与各领域深入融合和创新发展，提升制造业数字化、网络化、智能化水平，强化产业链协作，打造“互联网+”协同制造新模式，提升网络协同制造水平。即鼓励产业链上主导企业充分利用互联网技术与手段实现与产业链其他环节或主体的紧密协同，促进生产、质量控制和运营管理系统全面互联。并鼓励有实力的互联网企业基于不同行业构建网络化协同制造公共服务平台，促进产业链上游优势资源与下游多元化市场需求的集聚与对接，加快全社会多元化制造资源的有效协同，提高产业链资源整合能力。

目前，网络协同制造发展模式已成为制造业领域的研究热点，诸多学者也围绕“互联网+农机装备”展开了大量研究工作。张艳强研究了“互联网+农机产业链”融合模式的瓶颈问题，并提出了相应解决对策[1]；边永亮等探讨了农业机械化、农机装备产业转型升级的发展方向，研究成果为农机装备的研发、选型及推广提供了依据[2]；杨晓英等针对农机装备生产的季节性特征，探究了供应商协同物料配送策略，并通过建立模型、仿真优化，实现了配送期量与生产顺序的协同[3]；魏津瑜等以天津农机供应链为研究对象，提出了一种基于工业互联网协同管理平台的农机供应链创新结构模型，实现了供应链业务协同运作管理[4]；关盟等建立了一种农机装备云制造服务平台体系架构，并对其运行模式进行了验证[5]。

综上，学者们围绕互联网技术在农机制造业的应用各方面进行了深入研究，研究成果对农机装备制造业的发展具有重要指导意义。本文结合已有研究成果，拟从网络协同制造平台、网络协同制造产业链、产业集聚区域等多维度进行分析，以拖拉机制造业为研究对象，提出一种适用于拖拉机制造业网络协同制造新模式，对促进我国拖拉机制造业智能生产模式形成及发展智慧农业具有重要意义。

1 拖拉机制造业网络协同制造发展分析

拖拉机装备作为现代农业发展的基础性装备，适配性广、结构复杂、功能多样[6]，生产过程面临着本行业网络化、信息化、智能化变革的挑战，探索新型发展模式对促进拖拉机制造业高质量发展具有重要现实意义。考虑目前已应用于制造业多个领域的网络协同制造发展模式[7]，其集成了供应链、客户关系、制造执行、企业资源等系统，融合了智能硬件、大数据、机器学习与知识发现等技术，能够突破时空界限，实现机器与机器、机器与人、人与人之间的全面连接交互[8]，形成由“智能机器+网络+工业云平台”构成的“端管云”架构，将有力推动拖拉机制造产业的转型升级。

本文针对拖拉机制造产业，通过研究网络协同制造技术，采用互联网思维逻辑、价值理念及运营的方法，以全程可视化、流程规范化、制造敏捷化、周期最小化、协同服务最优化为目标，构建了拖拉机制造业网络协同制造发展新模式，框架图如图1所示。

图1 拖拉机制造业网络协同制造发展新模式

网络协同制造平台、行业产业链、产业集聚区域等是拖拉机制造业网络协同制造发展模式的主要内容。根据企业地理位置的聚集度不同，网络协同制造模式将运行范围定义为某个产业集聚区域内部或几个产业集聚区域之间；拖拉机制造企业、供应商将可提供的如产品介绍、价格、售后保障条款等数据传输至网络协同制造平台，用户同样将需求发布于网络协同制造平台，平台采用数据驱动的方法对服务数据及用户需求进行分析和处理，下发给产业链上各参与主体，实现上游生产资料与下游市场的有效衔接；进一步利用信息链、物流链、资金链的控制、处理及优化，完成资源调用与合理分配，形成完整的产业链结构。

拖拉机制造业网络协同制造发展模式可实现全生产过程优势资源、优势企业的网络化配置，使单一机器、部分关键环节的智能控制延伸至生产全过程，实现自组织、自决策、自适应生产。目前构建面向拖拉机制造业网络协同制造发展模式亟需解决网络协同制造平台、行业产业链、产业集聚区域存在的问题。

2 拖拉机制造业网络协同制造平台构建

目前我国制造业向着大型、精密、数控、全自动趋势不断靠拢，传统制造企业需将制造环节与产品设计、经销、运行、维护直至回收处理等建立有效连接，将数据孤岛转为信息化协同管理，以有效提升生产效率，网络协同制造平台的建立可用于协调企业和企业之间、企业和用户之间的信息交互，实现网络化资源共享和工作协作[9]。拖拉机制造业作为装备制造业的一个分支，品种多、工况复杂，亟需建立有针对性的网络协同制造平台以解决拖拉机生产制造各环节业务协同问题，对优化资源配置、减轻企业负担、便利客户使用具有重要意义。

2.1 拖拉机制造业网络协同制造平台现状

面向拖拉机制造业的网络协同制造平台，可利用工业互联网、大数据等技术采集拖拉机设计、生产、销售等全生命周期中各环节数据，并传输至基础数据库[10]，通过信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合构建网络化协同制造系统，实现企业间的协同和各环节资源的共享。鉴于网络协同制造对拖拉机制造业发展的重要促进作用，目前我国部分拖拉机制造龙头企业正筹备建立甚至已初步建立起针对行业内部的网络协同制造平台，一定程度上促进了生产效率、产品质量和企业的创新能力等方面的提高，但仍存在诸多问题，如平台功能不完善、发展受制约等，主要原因如下。

2.1.1 企业内部网络应用程度低

目前我国部分拖拉机制造企业已采用了物料计划系统、产品生命周期系统、信息共享交换系统等网络系统，对企业生产效率的提高具有一定的促进作用。但多数中小型拖拉机生产企业智能化、网络化程度较低，内部网络以及公共大数据库尚不完善，在供应链物料需求、库存管控和进度预期等方面无法实现信息共享，与消费者、上下游之间也存在一定的隔阂，网络协同水平低下，严重降低了企业运行效率，制约了企业发展。

2.1.2 企业间协作能力不足

拖拉机装备制造具有个性化、定制化、季节性、小批量的特点，季节性需求增加时，订单集中的某几个企业任务量激增而生产能力有限，其它企业订单少、产线闲置，制造资源造成极大浪费，企业间协作能力不足、问题突出。同时，近年来中小型企业的入驻使得拖拉机制造企业实力参差不齐，恶性、无序市场竞争现象加剧，企业为追求短期利益忽视了协同合作的优势作用，不利于拖拉机制造业的高质、健康发展。

2.1.3 供货效率低、周期长

受地域限制，拖拉机制造企业与零部件供应商之间距离一般较远，企业间信息沟通困难、物流运输周期长，不符合制造业提高制造效率、降低物流成本、缩短交付周期、提高产品质量的发展要求。

为了更好地使拖拉机制造业协同制造过程中各参与主体间突破时空界限，实现全生产过程优势资源、优势企业的网络化配置，构建集成供应链、客户关系、制造执行、企业资源等系统，且兼具自组织、自决策、自适应生产功能的网络协同制造平台，对拖拉机制造业网络协同制造发展模式的建立和业务水平的提升具有重要的意义。

2.2 拖拉机制造业网络协同制造平台搭建

考虑拖拉机制造业品种多样、需求多变的生产特征，针对拖拉机产品全生命周期过程中的前期设计、技术研发、零部件供应、智能服务、财务管理等各环节，稳步构建网络协同制造平台。平台集成了数字化协同设计系统、技术研发协同管理系统、供应链网络协同系统、销售协同管理系统、数字化网络服务系统、财务协同管理系统等，如图2所示。

图2 拖拉机制造业网络协同制造平台

2.2.1 数字化协同设计

前期设计阶段主要针对用户个性化定制需求日益增多的问题，进行需求分析和有效设计，进而构建个性化定制需求发布机制，有针对性地提升参与设计主体对用户需求分析的准确性和时效性；基于面向功能需求的拖拉机装备零部件模块划分方法，搭建拖拉机装备整机、部件、零件及配套机具的模块化设计标准数据库，在设计层面解决拖拉机部件结构复杂、数量巨大、零部件间耦合强度高等问题；基于现代传感、网络智能化、机器视觉等技术发展，智能化状态感知功能，建立模块化零部件自动识别系统，确保零部件选择的正确性、有效性。

2.2.2 技术研发协同管理

技术研发是拖拉机制造业的核心环节。以人机协同设计为载体、产品协同制造体系为核心，以仿真分析为规范、试验标准体系为验证机制，以成本协同控制为约束，构成了以技术研发智能化为目标的技术研发协同管理系统。

2.2.3 供应链网络协同

针对当前拖拉机制造业存在供应链标准制度不完善、信息和资源共享不充分、零部件供应链管理水平不高等问题，设计了包含订单追踪、供应商生产能力监控、供货状态预警、信息共享、物料精准配送、实时可视化等功能单元的供应链网络协同系统，进而实现面向供应商业务流程的供应链系统智能管控。

2.2.4 销售协同管理

针对数据更新不及时、与销售商沟通欠缺等销售环节多发问题，建立了销售协同管理系统。主要功能为对销售数据进行智能分析、共享；对销售商进行远程协同管理；对库存数据进行实时有效更新；制定产品出入库管理办法，建立出入库明细智能更新体系。

2.2.5 数字化网络服务

构建数字化网络服务系统，通过设备定位跟踪、设备数据收集、设备故障预警、违约约束机制、远程诊断、线上培训等功能的实现，打破用户与生产制造商之间的交互壁垒，突破生产制造及销售过程中传统的管理模式，实现实时设备追踪、产品使用指导、售后维护以及新产品投放市场时机把控等功能，完善的产品服务系统对提升我国拖拉机制造业服务化进程具有重要现实意义[11]。

2.2.6 财务协同管理

根据我国的农机购置补贴业务[12]，对符合农机补贴条件的产品，简化补贴申请、审核、下发流程，加快补贴进度；针对账目往来、财务结算业务，对账目进行网络化管理，提升财务办理效率。

拖拉机制造业网络协同制造平台集成了设计、研发、生产制造、售后服务等拖拉机生产制造全过程，显著提高了拖拉机制造效率、质量水平与创新水平，市场竞争力得以提升，为构建拖拉机网络协同制造新模式奠定了坚实的技术基础。

3 拖拉机制造业网络协同制造产业链分析

拖拉机装备制造业作为现代农业发展的基础性产业，已在产业链协同方面做了许多探索式研究，“互联网+农机产业链”协同发展模式的提出，进一步为拖拉机装备智能化提供了思路。“互联网+农机产业链”融合发展模式是一种以互联网为依托，联结众多研发主体，遵循知识共享、技术共享的理念，实现分布式网络协同研发的新型联合手段。拖拉机制造业基于“互联网+产业链”发展思路，利用互联网开放式平台，将拖拉机技术与资源加以整合、重构，加快推动拖拉机产业结构的转型与升级。

3.1 拖拉机制造业网络协同产业链发展现状

近年来，以中国一拖为代表的一批农机制造骨干企业，以振兴农机工业为己任，以让精准农业、智慧农业与绿色农业等前沿科技尽早造福于广大人民为目标，以创新驱动引领企业转型升级，持续提升技术水准和产业链现代化水平。具体措施包括优化产业区域格局并积极打造原创技术“策源地”和农业机械产业链“链长”制度；推进农机装备产业链协同发展，带动产业链供应链上下游优势资源集聚；培育和发展枢纽经济。目前国内拖拉机制造业的网络协同产业链尚不完善，部分关键环节发展不平衡、不充分，主要如下。

3.1.1 拖拉机产品竞争力薄弱

拖拉机对产品可靠性及核心零部件质量要求高，但零部件产品生产难度大、技术研发投入高。许多农机企业为追求短期获利的最大化而选择了研发难度较小、前期成本投入较低的拖拉机产品，忽略了拖拉机关键零部件的技术攻关，导致我国拖拉机核心产品技术含量及附加值总体偏低，核心零部件、农业传感器、精密元器件等仍需依赖进口[13]。

3.1.2 拖拉机消费主体网络应用水平较低

农业从业人员作为拖拉机产品主要消费群体，年龄普遍偏大(40岁以上使用人群占据绝大多数)，文化程度偏低(初中文化程度者占50%以上)，对网络技术知识的接受效率低下、学习能力有限、应用水平不高[14]。因此，在拖拉机使用过程中，农业从业人员较难借助互联网和农业信息服务平台等手段正确使用农机产品，阻碍了智能农业和精准农业的推广。

3.1.3 拖拉机装备智能化程度低

相比发达国家的拖拉机产品智能舒适、工作高效等优势，我国拖拉机产品在智能化、绿色化等方面还存在较大提升空间[15]，产品国际市场竞争力较弱。因此，为提升市场份额，我国拖拉机制造装备必须以打造智能拖拉机装备为抓手，增大拖拉机产品功率、降低有害尾气排放量、提高性能指标，引领拖拉机装备制造朝着智能化、大型化、高舒适性、低能耗性以及最佳安全系数方向发展。

3.2 拖拉机制造业网络协同产业链架构搭建

基于我国拖拉机制造业面临的上述困境，构建了以拖拉机制造业网络协同制造平台为中心，以信息链、物流链、资金链为通道，并联结设计开发方、生产制造方、零部件供应方、服务保障方、政府监管方和产品使用方等多主体，实现各方协同的新型互联网协同产业链，拖拉机制造业网络协同产业链架构图如图3所示。

图3 拖拉机制造业网络协同产业链架构图

设计方、生产制造商、零部件供应商、用户、政府、服务方之间以及其与网络协同平台之间基于信息链的连通，实现了信息共享，形成了紧密的战略合作关系。政府、生产制造商、设计方、零部件供应商、用户、服务方基于资金链，利用网络协同制造平台的财务协同管理系统办理购置税补贴申请、账目管理、财务结算等业务。生产制造商、零部件供应商、用户方之间通过物流链以及网络协同制造平台的订单追踪、供货状态预警、精准物料配送等模块实现紧密相连，确保各方及时准确地掌握物流信息，保障货物的快速、精准供应。

设计方与生产制造商连通，用户将个性化定制需求发布至网络协同制造平台，设计方通过个性化定制需求发布系统、模块自动识别技术对用户需求进行分析、处理，形成并下发设计方案。生产制造商根据上游设计方案进行研发制造，通过网络协同制造平台将零部件需求信息发布于供应链网络协同系统，与零部件供应商双向选择、签订合同，通过网络协同制造平台进行物流追踪、生产能力监控等。服务方通过网络协同制造平台对产品进行售后服务，也可将技术问题反馈至生产制造商。政府方通过网络协同制造平台数据信息实时有效地对各方进行监督，对农业补贴政策进行实时普及。

拖拉机制造业网络协同产业链的构建，可实现在线整合汇集产业链上下游企业优势资源，协同培育和发展枢纽经济，进而为用户提供农业装备成套解决方案。

4 拖拉机制造业网络协同产业集聚区域分析

相互关联的产业或企业根据自身发展要求，结合区位选择，集聚在城市空间特定区位，形成了产业集聚区域[16]。产业集聚是世界各国经济发展中广泛存在的现象，其是市场经济发展到一定阶段的产物，产业集聚区域可促进相关企业创新能力持续提升与区域经济的大幅增长，已成为区域发展甚至国家发展的动力源泉。

4.1 拖拉机制造业网络协同产业集聚区域现状

与拖拉机的发源地——欧美国家相比，我国拖拉机网络协同产业集聚区域发展程度较低，创新协作能力不足，集聚区域内产业链上下游产品技术含量不高、附加价值低，我国拖拉机制造企业只能以高能耗、低成本为代价来应对国际市场的冲击。我国拖拉机制造业网络协同产业集聚区域现状具体表现如下。

4.1.1 创新技术能力不足

我国大多数拖拉机产业集聚区域仍属于传统制造业集聚区域，区域内拖拉机企业智能化生产设备仍旧比较匮乏，企业研发资金投入与高端人才引入较少，产品技术含量低、自主创新投入少，导致企业研发能力不足、产品创新水平低，不利于企业技术创新能力的提高。

4.1.2 集聚区域内企业协作能力低

产业集聚区域一般以地理位置为区域划分依据，面向大型专业市场，涉及成百上千家中小型企业的共同发展[17]，对集聚区内企业协作能力要求较高。目前我国拖拉机产业集聚区域内部很多企业长期缺乏统一的管理系统和协作机制，也没有建立智能化协作的网络服务体系，企业之间缺乏信任、协作程度较低、生产效率低，难以形成规模效应。

4.1.3 拖拉机产业集聚区域内服务系统不健全

当前我国部分拖拉机产业集聚区由于网络化、智能化程度较低，管理人员缺乏先进的经营理念与服务意识，导致集聚区域缺乏健全的售后维修服务系统等问题，制约拖拉机产业集聚区域的健康发展。

4.2 拖拉机制造业产业集聚区域网络协同发展

为进一步提高企业创新能力与生产效率，增强企业间信任关系，构建包含批量定制柔性生产系统[18]、特色工业园区、区域内企业间协同机制、专业市场服务体系、区域协同管理系统5个模块的拖拉机制造业网络协同产业集聚区域。

批量定制柔性生产系统是针对大规模生产的弊端而提出的新型生产模式，是指以制造系统响应内外环境变化的能力，适用于工厂多种产品、多流程、多形态、多单元的快速转换与协同生产。批量定制柔性生产系统的建立，使拖拉机产业集聚区域对市场需求变化做出快速的响应，同时消除冗余损耗，力求企业获得更大的利益；特色工业园区的建设可以促进同类产业的集聚和协同，实现产业整体竞争优势，增强产业集聚区域的竞争力和发展后劲；建立完善的拖拉机网络协同产业集聚区域内企业间协同机制，如制定统一的管理规则、树立高层次龙头企业的核心地位等措施，进而加快各类资源向龙头企业集聚，促进拖拉机产业集聚区域开展协同创新发展与合作；打造拖拉机产业集聚区域专业的市场服务体系，要确立产业集群品牌意识，保持集群品牌旺盛而持久的生命力，集群要充分发挥市场主导以及在产品质量监管方面的作用；拖拉机产业集聚区域包含集群的科技创新协同管理、园区合作协同管理、政府统筹协调管理等，协同管理系统是集聚区域稳定发展的可靠保障。

拖拉机制造业网络协同产业集聚区域的构建，可有力推动政府之间的统筹协调，充分发挥好市场的作用，推进企业间跨域联合，促进中介机构的协同与整合，努力实现资源跨区域的合理流动和高效配置。

5 结论

本文依据《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，有针对性的以网络协同制造平台、产业链、网络集聚区域为基础构建了拖拉机制造业网络协同制造发展新模式。该模式以产业集聚区域为实施对象，以拖拉机网络协同制造平台为核心，通过信息链、资金链、物流链将拖拉机制造企业、零部件供应商、服务方、用户、政府机关等各方联系起来形成产业链纽带，推动拖拉机制造业和互联网、人工智能等技术的深度融合，实现从订单发布、设计、研发、售后维护等全生命周期的智能制造，有助于我国拖拉机制造业先进生产模式的形成以及智慧农业的发展。