紡織服裝集聚區(qū)協(xié)同制造平臺設(shè)計(jì)原理與方法

孫 朋， 陶 飛， 朱愷真， 馬盈政， 馬智英， 張博強(qiáng)， 高 衡

1. 河南工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 河南 鄭州 450001； 2. 北京航空航天大學(xué) 自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院， 北京 100191； 3. 機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司， 河南 鄭州 450007； 4. 內(nèi)蒙古大學(xué) 民族學(xué)與社會學(xué)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021)

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)代紡織品制造企業(yè)越來越重視設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售資源的全球優(yōu)化配置與利用，無論是國家紡織行業(yè)管理部門，還是地方紡織集聚區(qū)的企業(yè)，都亟需通過網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同合作來提高應(yīng)對國際紡織市場快速變革的反應(yīng)能力，以此提高紡織產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)在國際市場上的競爭力。

紡織服裝行業(yè)是勞動密集型行業(yè)，信息化和自動化程度不高[1]，近年來由于新型冠狀病毒肺炎疫情的全球爆發(fā)，國際紡織行業(yè)受到重挫，各國的紡織企業(yè)工業(yè)增加值均有所下降[2]。同時，紡織服裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售模式正在發(fā)生深刻變革，逐漸呈現(xiàn)平臺化趨勢[3]。美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家將平臺集群化列為先進(jìn)制造領(lǐng)域的重要國家戰(zhàn)略方向，取得并保持了國際領(lǐng)先地位。典型的有美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)牽頭的霍林斯制造業(yè)擴(kuò)展伙伴關(guān)系計(jì)劃(MEP)、日本工業(yè)集群建設(shè)中的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同模式。國內(nèi)紡織服裝傳統(tǒng)主產(chǎn)區(qū)有廣東、福建、江蘇、浙江等地，近年來紡織產(chǎn)業(yè)在向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移。當(dāng)前國內(nèi)紡織行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺研究正在蓬勃開展[4-6]，如青島酷特C2M產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、海瀾之家達(dá)爾系統(tǒng)、寧波慈星股份有限公司“針織品智能柔性定制平臺”等，運(yùn)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[7-8]、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[9]、大數(shù)據(jù)技術(shù)[10]等，構(gòu)建紡織數(shù)據(jù)共享、設(shè)計(jì)制造協(xié)同、原材料供應(yīng)云服務(wù)、產(chǎn)品定制化銷售、紡織供應(yīng)鏈管理新模式[11-13]等是研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)2000年前后曾對東莞電子集聚區(qū)展開供應(yīng)鏈研究[14-15]，但對紡織服裝等長產(chǎn)業(yè)鏈的集聚區(qū)協(xié)同制造、面向紡織集聚區(qū)中小企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式及網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造相關(guān)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的研究鮮有報道。

構(gòu)建支持紡織集聚區(qū)的紡織行業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺，形成集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)間制造協(xié)同的協(xié)同制造鏈，充分協(xié)調(diào)區(qū)域內(nèi)企業(yè)的制造資源和政府資源，中小企業(yè)抱團(tuán)取暖，減小其同大公司競爭中的資源劣勢，實(shí)現(xiàn)較低的成本和生產(chǎn)周期內(nèi)制造高質(zhì)量產(chǎn)品的目標(biāo)，是提高整個紡織服裝集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)國際競爭力的有效手段之一。本文針對我國中部某紡織服裝集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造，在分析國內(nèi)紡織服裝相關(guān)行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺運(yùn)行模式及軟件實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，提出了面向紡織服裝集聚區(qū)的紡織服裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺設(shè)計(jì)原理和方法。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺采用面向服務(wù)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)紡織服裝集聚區(qū)內(nèi)各中小企業(yè)分散制造資源的集成與共享。

1 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造設(shè)計(jì)原理

1.1 集聚區(qū)中小企業(yè)協(xié)同制造特征提取

中部紡織服裝集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)智能管控水平較低、企業(yè)間制造協(xié)同不充分，具體有以下幾個方面特征：1)紡織服裝產(chǎn)品品種多、批量小、大規(guī)模個性化定制，亟需設(shè)計(jì)—制造—服務(wù)的一體化協(xié)同；2)紡織服裝產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，受季節(jié)和市場因素影響較大，生產(chǎn)設(shè)備制造利用率波動大；3)企業(yè)級信息化系統(tǒng)缺乏集成，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造等新技術(shù)應(yīng)用研究缺乏系統(tǒng)性，“信息孤島”林立；4)集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)參差不齊，受企業(yè)數(shù)據(jù)采集、管理技術(shù)所限，難以有效開展多領(lǐng)域、多場景的技術(shù)應(yīng)用；5)單個企業(yè)自身信息化資金投入有限，通常是企業(yè)根據(jù)某些具體需求的模塊化建設(shè)，并未形成企業(yè)間協(xié)同制造系統(tǒng)。

構(gòu)建面向紡織服裝集聚區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺，實(shí)現(xiàn)紡織服裝產(chǎn)品訂單、制造、管理、物流各環(huán)節(jié)的資源集聚與對接，形成一體化協(xié)同制造生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，可描述為將紡織服裝企業(yè)產(chǎn)品全生命周期過程中復(fù)雜的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、服務(wù)等多種資源配合的過程(如需求分析、訂單分包、制造加工協(xié)同等)，分別由接入集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺的多個企業(yè)所提供的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)完成，各設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)之間按一定順序組合成一個整體的產(chǎn)品協(xié)同制造鏈。在該協(xié)同制造鏈中每個節(jié)點(diǎn)都是一個制造服務(wù)，節(jié)點(diǎn)之間的先后順序關(guān)系由具體中間產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)、技術(shù)要求、制造成本、質(zhì)量以及交貨期來確定。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造(CCPC)的數(shù)學(xué)表達(dá)可用下式來描述：

1.2 集聚區(qū)協(xié)同制造模式設(shè)計(jì)

1.2.1 基于全生命周期的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式設(shè)計(jì)

面向中部紡織服裝集聚區(qū)的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式的核心在于產(chǎn)品設(shè)計(jì)—制造—服務(wù)的一體化協(xié)同設(shè)計(jì)，利用物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造等信息技術(shù)，聯(lián)通產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)等環(huán)節(jié)，變封閉串聯(lián)為開放并聯(lián)，形成各環(huán)節(jié)之間的緊密協(xié)同、同步聯(lián)動，以充分傳遞和應(yīng)用數(shù)據(jù)流，有效調(diào)配資源，快速響應(yīng)市場，提升產(chǎn)品競爭力。具體包括設(shè)計(jì)資源協(xié)同、制造資源協(xié)同、服務(wù)資源協(xié)同的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)調(diào)同步，網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)以及三者的有效聯(lián)通和集成如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品一體化協(xié)同模式

設(shè)計(jì)—制造—服務(wù)涉及紡織服裝產(chǎn)品的全生命周期?；诰W(wǎng)絡(luò)的紡織服裝產(chǎn)品全生命周期一體化協(xié)同制造模式的特點(diǎn)是，車間自動化控制技術(shù)(OT)與企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)(IT)下的軟件系統(tǒng)互聯(lián)互通及行業(yè)級數(shù)據(jù)融合。同時，數(shù)據(jù)的融合連通也是集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)各項(xiàng)協(xié)同任務(wù)流轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，為網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保證。進(jìn)行紡織服裝集聚區(qū)一體化網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式設(shè)計(jì)，首先要從產(chǎn)品全生命周期視角進(jìn)行總體框架設(shè)計(jì)，以此保證行業(yè)級數(shù)據(jù)的互相關(guān)聯(lián)。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造任務(wù)的企業(yè)內(nèi)、企業(yè)間流轉(zhuǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括工單信息、設(shè)計(jì)信息、工藝信息、流轉(zhuǎn)信息、質(zhì)量信息、人員信息等，這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造數(shù)據(jù)的管理需要一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范，本文通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)統(tǒng)一IT和OT數(shù)據(jù)標(biāo)識解析、接口服務(wù)、數(shù)據(jù)安全等規(guī)范，通過區(qū)塊鏈技術(shù)確立數(shù)據(jù)備份管理流程與制度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性和可靠性。

在數(shù)據(jù)融合與協(xié)同方面，產(chǎn)品全生命周期一體化協(xié)同模式是通過對紡織服裝集聚區(qū)協(xié)同制造過程的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、產(chǎn)線控制數(shù)據(jù)、生產(chǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的工廠間縱向集成融合；產(chǎn)品訂單、物流、資源配置、供應(yīng)價格等運(yùn)營數(shù)據(jù)的企業(yè)間橫向集成融合；供應(yīng)商管理、產(chǎn)品追溯、交易售后、備件更換等服務(wù)數(shù)據(jù)的集聚區(qū)內(nèi)智能管控，從而形成一體化的產(chǎn)品全生命周期網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模式。

1.2.2 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造資源配置方法

由于紡織服裝集聚區(qū)產(chǎn)品生產(chǎn)需要快速響應(yīng)消費(fèi)市場風(fēng)向，集聚區(qū)內(nèi)對網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同生產(chǎn)需求旺盛的核心企業(yè)為中小企業(yè)，中小企業(yè)一般以市場計(jì)劃訂單信息為基礎(chǔ)，應(yīng)構(gòu)建貫穿其主營產(chǎn)品上下游的供應(yīng)鏈體系。本文利用知識圖譜(KG)、Q-network算法、約束矩陣(constraint matrix)等資源配置、優(yōu)化算法相關(guān)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于產(chǎn)品需求信息流、生產(chǎn)工藝流、數(shù)據(jù)服務(wù)流的循環(huán)過程，如圖2所示。

圖2 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺資源配置方法

圖2中R、J、L、F、H為人、機(jī)、料、法、環(huán)等制造相關(guān)因素知識點(diǎn)，GCN為圖卷積網(wǎng)絡(luò)，DNN為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Policy為強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略。

本文提出的面向紡織服裝集聚區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺資源配置方法，是通過網(wǎng)絡(luò)將分散在集聚區(qū)內(nèi)各企業(yè)的信息資源、設(shè)備資源甚至人才資源集成融合到網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺來共享及優(yōu)化利用。網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺可以通過構(gòu)建工藝、設(shè)備、物料、人員等相融合的知識圖譜，設(shè)置資源配置計(jì)算方法，采用約束矩陣法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法等優(yōu)化方法進(jìn)行資源配置分析，分析結(jié)果可以觸發(fā)知識圖譜的更新和修正配置算法，從而形成一個閉環(huán)過程。如圖2所示，首先基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)知識圖譜，各企業(yè)設(shè)備、物流庫存、人員、工藝信息在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造合作企業(yè)間透明，并通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)動態(tài)更新。無論哪個企業(yè)獲取到研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)維服務(wù)需求任務(wù)，均可通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺進(jìn)行生產(chǎn)資源協(xié)調(diào)配置，配置標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)平臺內(nèi)企業(yè)的設(shè)備空余數(shù)量、庫存資源狀態(tài)、在生產(chǎn)任務(wù)量、外協(xié)遷移次數(shù)、歷史任務(wù)完成率等加權(quán)分配。初次調(diào)配的生產(chǎn)制造任務(wù)經(jīng)過優(yōu)化算法優(yōu)化后下發(fā)至企業(yè)，企業(yè)反饋是否接受，若有否決則退回資源池進(jìn)行二次任務(wù)分配。生產(chǎn)資源調(diào)配完成后，對網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造效果進(jìn)行任務(wù)完成度、資源優(yōu)化、調(diào)度方案實(shí)施效果等跟蹤分析，并依據(jù)分析數(shù)據(jù)調(diào)整配置標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺內(nèi)企業(yè)信用度的評價管理。

通過該網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺資源配置方法可顯著縮短紡織服裝產(chǎn)品開發(fā)周期，迅速響應(yīng)市場，提升集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造服務(wù)能力及對經(jīng)銷商、供應(yīng)商的銷售供貨速率，形成紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造快速響應(yīng)服務(wù)體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)之間直接相連，減少中間成本，實(shí)現(xiàn)最大程度的協(xié)同效應(yīng)，有效利用集聚區(qū)域內(nèi)的離散資源，拓展業(yè)務(wù)范圍和盈利模式，提升紡織服裝行業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造水平。

1.2.3 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法

隨著紡織服裝產(chǎn)品市場個性化需求越來越多，為滿足小批量、多品種、個性化定制生產(chǎn)需求，在紡織服裝集聚區(qū)采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的生產(chǎn)模式已成為一種有效的應(yīng)對方法。然而，生產(chǎn)模式的變化使得集聚區(qū)生產(chǎn)組織方法發(fā)生較大變化，生產(chǎn)過程也由單一流水線生產(chǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)協(xié)同生產(chǎn)，因此，本文提出了面向紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的生產(chǎn)組織方法，如圖3所示。

圖3 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺協(xié)同生產(chǎn)組織方法

紡織集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺統(tǒng)一協(xié)調(diào)組織生產(chǎn)，對于不同的客戶進(jìn)行需求細(xì)化拆分，再運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺進(jìn)行需求分析，得出相同產(chǎn)品需求和異質(zhì)產(chǎn)品需求。相同產(chǎn)品需求進(jìn)一步分析后通過細(xì)分中間產(chǎn)品種類，根據(jù)現(xiàn)有庫存制定采購策略和原材料規(guī)格數(shù)量，最后依據(jù)原材料市場信息和集聚區(qū)企業(yè)采購歷史評分確定原材料供應(yīng)商。異質(zhì)產(chǎn)品需求則先確定中間個性化產(chǎn)品種類，制定生產(chǎn)工藝策略，定向采購或從供應(yīng)商處獲取原材料制作。這種面向紡織服裝集聚區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同生產(chǎn)組織方法，需要建立客戶需求分析功能模塊、產(chǎn)品模型庫、產(chǎn)品工藝數(shù)據(jù)庫和供應(yīng)商數(shù)據(jù)庫。實(shí)現(xiàn)訂單信息和紡織服裝產(chǎn)品生產(chǎn)全面網(wǎng)絡(luò)平臺化組織、調(diào)配，適合于發(fā)展紡織服裝產(chǎn)品大規(guī)模個性化定制。

2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件系統(tǒng)針對中部某紡織服裝集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)中網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造模式體系不完善，各企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)施參差不齊，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造行業(yè)平臺缺失等問題，采用產(chǎn)品全生命周期一體化協(xié)同模式、集聚區(qū)協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法、集聚區(qū)協(xié)同制造資源配置方法，設(shè)計(jì)開發(fā)了面向紡織服裝集聚區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件平臺體系。該面向紡織服裝集聚區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件平臺架構(gòu)自上至下依次為工業(yè)軟件服務(wù)(SaaS)層、工業(yè)平臺服務(wù)(PaaS)層、基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)層和邊緣層，體系化地構(gòu)建起多系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)建模、微服務(wù)集成管理及平臺服務(wù)的層級式建設(shè)路線，如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件架構(gòu)

紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件應(yīng)用部署包括集聚區(qū)行業(yè)端平臺和用戶企業(yè)端平臺，軟件系統(tǒng)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分為企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)、集聚區(qū)骨干網(wǎng)絡(luò)、公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)3類。軟件系統(tǒng)安全包含集聚區(qū)安全、邊界安全和用戶安全。集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件功能模塊主要為政企協(xié)同、制造協(xié)同、供應(yīng)鏈協(xié)同3個主要功能模塊，建立紡織服裝產(chǎn)品全生命周期一體化協(xié)同制造體系。

在政企協(xié)同軟件功能模塊，通過政企主頁、政策咨詢、信息審核、評論管理等功能建立政企協(xié)調(diào)機(jī)制和平臺，由政府相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)和紡織服裝集聚區(qū)主要負(fù)責(zé)人為成員，制定紡織服裝集聚區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，定期協(xié)商集聚區(qū)間產(chǎn)業(yè)協(xié)作的事項(xiàng)，特別是涉及跨區(qū)縣集聚區(qū)的產(chǎn)業(yè)協(xié)作事宜，研究解決產(chǎn)業(yè)協(xié)作中遇到的困難和問題，促進(jìn)生產(chǎn)要素跨集聚區(qū)的自由流動和資源高效配置。在政企協(xié)同模塊功能方面，政府政策資訊可鏈接至集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺，政府通過集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺建立企業(yè)數(shù)據(jù)庫，及時收集企業(yè)信息，而集聚區(qū)也可通過平臺直接完成政府部門下達(dá)的相關(guān)任務(wù)。通過數(shù)據(jù)分析與可視化展示子系統(tǒng)，政府及相關(guān)部門可通過系統(tǒng)實(shí)時掌握集聚區(qū)訂單、產(chǎn)能、銷售等綜合狀況，為決策提供數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)集聚區(qū)與政府、產(chǎn)業(yè)協(xié)會、行業(yè)聯(lián)盟的聯(lián)動協(xié)同。

在制造協(xié)同功能模塊，集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件采用前文所述集聚區(qū)協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法、集聚區(qū)協(xié)同制造資源配置方法，設(shè)計(jì)研發(fā)訂單管理、計(jì)劃管理、生產(chǎn)管理、交付管理等功能，實(shí)現(xiàn)紡織服裝產(chǎn)品全生命周期一體化協(xié)同制造。

在供應(yīng)鏈協(xié)同功能模塊，集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件通過銷售管理、采購管理、商品管理、收藏管理等功能，實(shí)現(xiàn)集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)上下游客戶、供應(yīng)商、生產(chǎn)原料資源等供應(yīng)鏈與紡織服裝產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造融合，助力集聚區(qū)大規(guī)模協(xié)同生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)。

在標(biāo)準(zhǔn)體系和安全保障方面，集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件集成集聚區(qū)內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系、評價體系、安全體系，依托集聚區(qū)一體化網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造新模式，規(guī)范技術(shù)保障、人才保障、金融保障等制度，提升集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)抗市場風(fēng)險和良性擴(kuò)張發(fā)展能力。

2.1.2 集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺環(huán)境條件構(gòu)建

紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件系統(tǒng)部署采取低成本的云服務(wù)方式，平臺環(huán)境條件構(gòu)建如圖5所示。利用集聚區(qū)中小企業(yè)IT與OT端網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，融合集成網(wǎng)絡(luò)、軟件、云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在協(xié)同生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的無縫對接，形成實(shí)時感知、協(xié)同交互的協(xié)同生產(chǎn)模式，提高紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件系統(tǒng)協(xié)同能力和效率。

注：VMI為供應(yīng)商管理庫存。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件平臺IT系統(tǒng)公共網(wǎng)絡(luò)端，集聚區(qū)內(nèi)所有中小企業(yè)及其供應(yīng)鏈上下游相關(guān)方企業(yè)均可通過集聚區(qū)公共網(wǎng)絡(luò)鏈入，通過手機(jī)端(APP)或電腦端(Web)鏈入應(yīng)用工業(yè)軟件服務(wù)(SaaS)層，SaaS層提供基礎(chǔ)業(yè)務(wù)、管理服務(wù)、產(chǎn)業(yè)服務(wù)、引領(lǐng)服務(wù)等功能模塊。基礎(chǔ)業(yè)務(wù)是指平臺系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)更新等；管理服務(wù)是指用戶申請、賬號授權(quán)、企業(yè)分類等；產(chǎn)業(yè)服務(wù)是指行業(yè)需求信息輸入輸出、政府相關(guān)職能部門指導(dǎo)意見、統(tǒng)計(jì)任務(wù)、政策信息等收發(fā)；引導(dǎo)服務(wù)是指平臺相關(guān)使用幫助文件、平臺業(yè)務(wù)處理引導(dǎo)文件、視頻等?；谄脚_軟件的云服務(wù)模式在集聚區(qū)企業(yè)內(nèi)政企聯(lián)動、生產(chǎn)資源網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域獲得應(yīng)用，有效降低中小企業(yè)軟件使用成本。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件平臺OT系統(tǒng)車間網(wǎng)絡(luò)端，運(yùn)用集聚區(qū)協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法、集聚區(qū)協(xié)同制造資源配置方法，集聚區(qū)內(nèi)參與網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的企業(yè)通過IT與OT融合的車間局域網(wǎng)絡(luò)及用戶終端設(shè)備鏈入。在IT與OT融合的客戶端，除IT平臺端的功能外，增加了生產(chǎn)制造協(xié)同、云倉協(xié)同、倉庫管理、數(shù)據(jù)集成等功能。其中生產(chǎn)制造協(xié)同包含訂單抓取、訂單審核、庫存保留等功能；云倉協(xié)同包含云倉庫存、多倉管理、庫存盤點(diǎn)、貨位管理等；倉庫管理包括波次發(fā)放、裝箱管理、布料分揀等；數(shù)據(jù)采集包括標(biāo)識解析、條形碼、電子標(biāo)簽(RFID)、個人數(shù)字終端(PDA)等數(shù)據(jù)輸入輸出。通過平臺數(shù)據(jù)處理能力，以“模型+深度數(shù)據(jù)分析”模式在設(shè)備運(yùn)維、產(chǎn)品后服務(wù)、能耗管理、質(zhì)量管控、工藝調(diào)優(yōu)等場景深度挖掘數(shù)據(jù)價值，并通過可視化功能模塊，實(shí)時顯示資源調(diào)配信息、任務(wù)工單進(jìn)程、需求計(jì)劃等信息，動態(tài)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息輔助集聚區(qū)相關(guān)方(如政府、企業(yè)、供應(yīng)商等)進(jìn)行相應(yīng)決策，并為平臺運(yùn)營管理模塊的資源配置策略提供參考。

2.2 軟件系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)及效果分析

2.2.1 政企協(xié)同功能實(shí)現(xiàn)與分析

紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件開發(fā)是基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的協(xié)同制造平臺，并針對集聚區(qū)內(nèi)中小型企業(yè)之間協(xié)作混亂和協(xié)同能力不足的缺陷，開發(fā)了面向集聚區(qū)中小企業(yè)的政企協(xié)同功能模塊，如圖6所示。

紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺政企協(xié)同功能包含2個方面:一方面為政府相關(guān)職能部門及時掌握集聚區(qū)紡織服裝產(chǎn)品信息、訂單信息、設(shè)備產(chǎn)能信息等生產(chǎn)一線信息提供支撐，制定合適準(zhǔn)確的產(chǎn)業(yè)政策，進(jìn)行合理的宏觀資源配置調(diào)動；另一方面，政企協(xié)同功能為集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)及時了解政府政策資訊、申請政府補(bǔ)貼、稅務(wù)減免、免租廠房申請、小額商業(yè)貸款等提供便捷快速申請通道，從而實(shí)現(xiàn)政府與企業(yè)信息的實(shí)時互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)社會化大規(guī)模生產(chǎn)的協(xié)調(diào)聯(lián)動。

2.2.2 制造協(xié)同功能實(shí)現(xiàn)與分析

紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺制造協(xié)同功能以訂單的分包管理監(jiān)控、生產(chǎn)資源的組織調(diào)度、產(chǎn)能的共享功能為主線?；谇笆鲠槍蹍^(qū)中小企業(yè)的協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法、協(xié)同制造資源配置方法，開發(fā)了面向集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)及其供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的制造協(xié)同功能模塊，如圖7所示。

圖7 制造協(xié)同功能網(wǎng)頁端界面

制造協(xié)同功能模塊是集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺的核心功能，也是實(shí)現(xiàn)紡織服裝產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造的載體。制造協(xié)同模塊功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是協(xié)同生產(chǎn)的組織方法和協(xié)同制造資源的配置方法。本文軟件平臺系統(tǒng)采用1.2.2和1.2.3節(jié)中所述面向紡織服裝集聚區(qū)的協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法和協(xié)同制造資源配置方法。這2種方法在平臺制造協(xié)同模塊應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了訂單在集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)間的合理分包、生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控，產(chǎn)品質(zhì)量全程可追溯，并基于企業(yè)在制產(chǎn)品數(shù)量和訂單狀態(tài)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和產(chǎn)能預(yù)測共享，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間生產(chǎn)能力平衡，確保訂單的準(zhǔn)時交付。同時，設(shè)定訂單任務(wù)評價機(jī)制，對不符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和交付要求的企業(yè)進(jìn)行替換或任務(wù)再分配，通過數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)對服務(wù)分包智能優(yōu)選。對不能準(zhǔn)時交付的分包企業(yè)，根據(jù)生產(chǎn)過程中眾多影響因素，實(shí)施重新分配訂單任務(wù)。以訂單需求和協(xié)同制造服務(wù)質(zhì)量提升為目標(biāo)，根據(jù)企業(yè)資源配置水平動態(tài)調(diào)整確定訂單任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)間的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式，優(yōu)化集聚區(qū)內(nèi)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，形成合作共贏的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。

2.2.3 供應(yīng)鏈協(xié)同功能實(shí)現(xiàn)與分析

供應(yīng)鏈協(xié)同功能模塊是集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺重要的支撐，集聚區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造過程中產(chǎn)品的銷售管理和原材料采購供應(yīng)管理均通過此功能模塊開展，如圖8所示。

圖8 供應(yīng)鏈協(xié)同功能網(wǎng)頁端界面

供應(yīng)鏈協(xié)同功能模塊圍繞銷售管理和采購管理展開，銷售管理又可細(xì)分為商品管理、銷售訂單、銷售統(tǒng)計(jì)等具體功能，既有集聚區(qū)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品的銷售管理，又有已售產(chǎn)品銷售訂單的流程跟蹤。采購管理功能根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有庫存狀態(tài)動態(tài)更新集聚企業(yè)采購需求，進(jìn)而保證網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造的順利開展。供應(yīng)鏈協(xié)同功能模塊將集聚區(qū)內(nèi)中小企業(yè)緊密聯(lián)系在一起，形成一個耦合的運(yùn)營實(shí)體，從而避免單個中小企業(yè)在供應(yīng)鏈內(nèi)議價能力弱、抗市場風(fēng)險能力低等問題，提高中小企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提升產(chǎn)品協(xié)同制造質(zhì)量。

2.2.4 網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺應(yīng)用驗(yàn)證分析

本文構(gòu)建的面向集聚區(qū)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺軟件體系在中部某紡織服裝集聚區(qū)進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，依據(jù)平臺用戶河南萬皓有限責(zé)任公司、河南向陽花有限責(zé)任公司、河南點(diǎn)點(diǎn)輔料有限公司等企業(yè)反饋，基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺的產(chǎn)品生產(chǎn)制造與集聚區(qū)傳統(tǒng)產(chǎn)品生產(chǎn)制造對比，降本增效效果明顯，如表1所示。

表1 基于軟件平臺的網(wǎng)路協(xié)同制造與集聚區(qū)傳統(tǒng)制造對比

集聚區(qū)中小企業(yè)接入平臺協(xié)同制造后降低了溝通成本，提高了產(chǎn)品交付期、生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量。平臺用戶的生產(chǎn)設(shè)備綜合利用率、運(yùn)營效率、資源配置優(yōu)化效率、產(chǎn)品效益等關(guān)鍵績效指標(biāo)(KPI)均有不同程度提升；但隨著不同中小企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)水平、參與程度等的不同，提升幅度略有不同，在生產(chǎn)設(shè)備綜合利用率方面可提升20%～30%，運(yùn)營效率方面可提升12%～20%，資源配置優(yōu)化效率方面可提升30%～40%，產(chǎn)品效益方面可提升8%～15%。中小企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺的接入運(yùn)用，生產(chǎn)設(shè)備綜合利用率、資源優(yōu)化配置效率提升幅度較大。

3 結(jié) 論

本文提出了面向紡織服裝集聚區(qū)中小企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件平臺構(gòu)建方法，分析了集聚區(qū)中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造特征，詳細(xì)論述了集聚區(qū)紡織服裝產(chǎn)品全生命周期網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造模式、集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造資源配置方法及集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造生產(chǎn)組織方法。基于紡織服裝集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造軟件平臺的建立，利用IT與OT的融合把分散在集聚區(qū)不同中小企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備資源、供應(yīng)鏈資源、知識圖譜資源等各種核心能力，快速地耦合集成到集聚區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造平臺這個行業(yè)載體上來，形成區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造產(chǎn)業(yè)體系，積極地響應(yīng)紡織服裝市場的需求變化，為網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造環(huán)境下紡織服裝制造中小企業(yè)的合作與資源共享提供一種新的模式。