在I4.0视角下实现可持续的造船供应链外文翻译资料

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在I4.0视角下实现可持续的造船供应链

Magdalena Ramirez-Pena ^{a, *}, Alejandro J. Sanchez Sotano ^a, Viacute;ctor Perez-Fernandez ^a,

Francisco J. Abad ^b, Moises Batista ^a

a School of Engineering, Universidad de Cadiz, Avda. Universidad de Cadiz, 10, 11519, Puerto Real, C adiz, Spain

b Navantia S.A., SME Astillero Bahiacute;a de Cadiz, Puerto Real, Cadiz, 1 1519, Spain

摘要

工业4.0（I4.0）考虑了企业中的许多变化，包括商业模型，以实现智能工厂的概念。这意味着不同公司，工厂，供应商，资源等之间的完整通信网络，实时最大化以实现所有相关方的最高效率。目的是通过供应链建立定义工业4.0视角下供应链应如何运作的模型，来改善造船业的绩效和可持续性。因此，本文旨在将每项关键的I4.0技术与最重要的供应链范例（精益，灵活，弹性和绿色）联系起来，以定义造船供应链的本质。这项研究表明，绿色供应链范式将绩效I4.0模型所需的社会方面联系起来。同样，精益代表了最重要的范例，其中包括弹性，除了将灵活视为造船业的固有属性。通过这种形式，确定了概念模型中的关键因素，可以得出结论，造船供应链应该是绿色且精益的。

关键字：造船 工业4.0 供应链 绿色 精益 灵活 弹性

1. 引言

在第一次工业革命之前，生产纯粹靠手工的，绩效模型则仅基于增加产量以产生更多的经济利润。在这场工业革命之后，随着蒸汽机的推出，性能模型发生了变化，从而考虑了能源效率。随着第二次工业革命的到来，再次改变了这种效率模型，第二次工业革命的主要推动者是大规模生产和电能，除了经济和能源效率之外，还引入了环境因素。

电子和计算机的使用引发了人们的思考，即第三次行业革命的发展，这也为业务绩效模型，功能引入了新参数。从大约2015年开始，我们可以说是第四次工业革命或工业4.0（I4.0），它创造了新的先进生产模型，允许对过程，产品，服务和商业模型进行数字化的新技术。第四次工业革命将社会方面引入了绩效。总而言之，工业4.0提出了制造过程绩效模型的新定义，其中考虑了以下方面：经济，能源，环境，功能和社会。

然而，如今使用由分布式制造系统的工业模式非常普遍。在不同物理位置制造组件，然后通过供应链管理来完成任务，将它们组合在一起以完成复杂产品的最终组装。造船业就是这种情况，船舶的不同部分将在码头组装。但是，造船具有的特性是，制造每个零件的不同物理位置属于同一制造中心，并且仍可以视为分布式制造。因此，为了进步，必须遵循I4.0指引的方向来进行复杂的制造。

这样，供应链是从I4.0性能模型中考虑的五个方面提高船厂效率的关键因素。因此，以供应链I4.0为目标的数字化将为造船业提供灵活性和效率，以使造船业需要更多的利润。

因此，本文的目的是建立一个模型，该模型定义4.0视角下的造船供应链应该是什么样的，也就是说，它考虑了i4.0性能模型的所有方面以及允许其进行操作的技术。

为了实现这一目标，本文将通过分析供应链定义，研究主要的供应链范式并简要描述启用的I4.0技术来实现这一目标。一旦进行了背景分析，将对使能技术如何影响供应链进行分析，并得出结果；它将能够定义与它们相关的概念模型，最后将其应用于海军建设的案例研究中。

1. 理论背景

由现在称为第四次工业革命工业4.0引入的智能工厂的概念不仅包含制造资源，即连接的机器，传感器和机器人，共享信息，自行预测和维护，还涵盖产品或服务，客户和商业模式。

工业4.0意味着不同公司，工厂，供应商，资源等之间的完整通信网络。如果每个部分都实时最佳，则每个参与方的利益都是最大的。大多数学者都认为，行业的数字化转型会为生产过程以及产品和商业模式带来好处。应用使能技术将使行业更加高效（优化）和灵活（产品定制）。另一方面，它将改善现有产品的功能，同时允许出现新产品和新的商业模式。也就是说，I4.0成为提高竞争力的唯一途径。

正是在这种框架下，研究旨在提高造船公司的竞争力和可持续性。

为此，供应链正在研究作为负责绩效的代理商中的关键代理商。供应链包括与从原材料到最终消费者的产品，服务和信息流和转换有关的所有环节。

对于Christopher而言，它意味着如何管理资源和资产。一组三个或三个以上实体（组织或个人），直接参与产品，服务，财务和/或信息从上游到客户（和返回）的上游和下游流程。根据Saucedo Lopez的观点，合作公司网络可以为客户提供产品或服务。另外，按照Chopra和Meindl的定义，供应链由参与客户满意度的所有各方组成。

在任何情况下，其主要目的都是使产生的价值最大化。这意味着，有关活动的设计，编程和操作的决策对于公司的成功至关重要。

在这种情况下，造船业由于其特殊性，似乎有必要通过参考供应链专业人员，研究人员和学者的主要组织（CSCMP，供应链管理专业人员理事会）来澄清供应链管理和物流之间的区别并定义它们。

SCM（供应链管理）：供应链管理包括与采购和采购，转换和所有物流管理活动有关的所有活动的计划和管理。重要的是要注意，它还包括与渠道合作伙伴的协调和协作，渠道合作伙伴可以是供应商，中介，外部服务提供商和客户。本质上，供应链管理将公司内部和公司之间的供需管理集成在一起。

物流：物流管理是SCM的一部分，它包含计划，实施和控制在始发点和消费点之间的信息，商品和服务的有效流和存储，以满足客户的需求。

可以推断出，供应链管理的重点是利用产品流过程的集成管理所提供的机会。物流是供应链管理以及采购和生产的一部分。

遵循供应链中出现的主要目标，我们发现对需求的快速响应，灵活的制造，降低成本，减少库存。最终，通过实现这些目标，其目的是实现公司竞争力和可持续性的提高。

在工业4.0的框架内，为了实现这些目标。供应链的主要目标应该是除了整体集成之外，使产品的每个环节对所有成员都是完全可见的。另外，关键似乎集中在优化供应链的某些要素上，根据每种情况，然后能够相应地修改其余部分。

2.1 供应链范式

通过文献分析各种供应链范式，其中最重要的一点是要考虑确保供应链可持续性的关键，精益，灵活，有弹性和绿色。它们共同构成了一些学者称为LARG的缩写。

精益：供应链由公司或独立业务部门组成的网络组成，其管理成为一项艰巨而艰巨的任务，这使其适合于应用精益原则和实践。自从1990年代初期将“精益”一词引入业界以来，许多学者继续研究和定义与精益生产有关的不同概念。

具体来说，精益供应链（LSC）一词是Womack和Jones在1994年提出的，意识到精益技术和实践在公司内部提供的优势已经超出了组织的范围。在下表（表1）中，Martiacute;nez-Jurado和Moyano-Fuentes比较了精益供应链和传统精益供应链的基本原理和实践：

表1. 精益供应链与传统供应链之间的比较

灵活：鉴于客户需求在不断变化，因此供应链必须足够灵活以适应这些变化。灵活的供应链了解市场中正在发生的事情，并尽快做出响应。

根据Christopher的观点，灵活供应链对市场敏感，即能够读取并响应实际需求。灵活的供应链是业务合作伙伴的整合，以实现新的竞争力，以应对快速变化，不断分化的市场。灵活供应链的关键推动力是结构和关系配置的动态变化，信息的端到端可见性以及事件驱动和基于事件的管理。

一些学者认为，在稳定，可预测和可控制的商业环境中，对于品种少，产量大的产品，供应链应精益求精；而对于不可预测的市场变化，则需要灵活的范式：数量少，品种多。而其他人则称需求为“ Leagile”，其中需求是可变的，产品种类繁多。

弹性：公司通常会遇到动摇，危机或各种原因而动摇其先前确立的道路。如果我们理解弹性是克服遭受干扰之前的状态的能力，那么它应该是供应链的特征。因此，应变能力被认为是组织内部适应和持续调整威胁活动平衡的事件的供应链的能力。

首选供应链来应对意料之外的变化，弹性的供应链，而不是着眼于最小化成本。弹性供应链及其管理的目标是防止转变为不良状态。

根据Haimes的说法，可以通过制定对系统起作用以恢复其先前状态的策略或通过更改潜在威胁的有效性级别来实现。

根据不同的学者观点，我们提到的供应链必须具有的一些特征才能具有弹性。我们强调了供应链的总体可见性，因为这是绝大多数学者都同意的一个特征，并且也符合工业4.0范式的要求。

Mensah和Merkuryev认为，“弹性”战略实施起来过于昂贵且过于复杂，因此建议使用精益生产或Six Sigma作为替代方案，因为他们认为这可以支持灵活性和强大的公司供应链所提供的文化。

绿色：绿色，可持续甚至闭环的供应链是可以互换使用的术语，尽管它们之间存在差异。绿色供应链可以通过“在供应链中整合环境维度，包括产品设计，采购和材料选择，制造过程，向最终消费者的产品交付以及产品使用寿命后的使用寿命管理”来定义。可持续供应链是“通过自愿整合经济，环境和社会考虑因素而创建的协调供应链。这些具有关键的组织间业务系统，旨在有效地管理与产品或服务的采购，生产和分配相关的物料，信息和资本流，以满足利益相关者的要求并提高获利能力，竞争力和弹性。短期和长期的组织结构”。

绿色概念主要涉及环境问题，而可持续性概念主要涉及经济，环境和社会可持续性。最后，闭环供应链“包括退货流程，制造商有意获取附加价值并进一步整合所有供应链活动”。

对于造船业，学者将供应链作为实现公司所涉及要素的集成和协调来提高公司竞争力的关键点。

学者专注于供应链的可持续性方面，因为它可以提高能源效率，这在造船业中非常重要。

2.2 在工业4.0中启用技术

为了实现涉及制造的所有各方之间的有连通性和交互作用的目标，工业4.0将依靠能够实现这一目标的技术。根据德国咨询公司的初步模型，以德国工业模型4.0为基础，将其中9种技术用于制造业，作为必要的适应措施以完全整合流程的基础信息以及所有参与者之间和机器与人之间的关系。这九种技术是：

●大数据和分析，存储和评估大量数据，这些数据可用于实时决策。

●自主和协作的机器人，可以处理复杂的任务并与人合作。

●模拟，允许通过产品，材料和生产过程及其所有组件，工人，机器和最终产品的虚拟模型及时管理数据。

●水平和垂直集成，水平地指公司，服务产品等的内部数字化hellip;垂直集成

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