發(fā)布日期：2026-01-26瀏覽次數(shù)： 次信息來(lái)源： 天睿咨詢-邱伏生
1. 引言
利用信息技術(shù)、智能化建模和仿真技術(shù)，以及自動(dòng)化技術(shù)等手段，智能制造供應(yīng)鏈系統(tǒng)將智能工廠的供應(yīng)商、經(jīng)銷商、顧客與業(yè)務(wù)體系緊密聯(lián)接。整個(gè)制造供應(yīng)鏈應(yīng)該具備高度的柔性、敏捷性等特征。企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)包含不限于產(chǎn)品本身的智能化、生產(chǎn)方式的智能化、物流和信息流的高度一致等,并且推動(dòng)全價(jià)值鏈同步,頭部企業(yè)甚至鏈接和影響了產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈。而制造供應(yīng)鏈系統(tǒng)天然的具備"端到端"、"動(dòng)態(tài)化"的要素連通效應(yīng),鏈接了物料、訂單、產(chǎn)線、工位、搬運(yùn)與運(yùn)輸工具、交付、客戶服務(wù)等需求。越來(lái)越多的公眾開始認(rèn)識(shí)到,"生產(chǎn)鏈條是決定交貨和服務(wù)的關(guān)鍵因素",如果缺少生產(chǎn)鏈條的支持和維護(hù),智能化生產(chǎn)就只能處于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。
與此同時(shí)，SMSC（Smart Manufacturing Supply Chain 智能制造供應(yīng)鏈系統(tǒng)）也就呈現(xiàn)了與傳統(tǒng)制造供應(yīng)鏈不一樣的特點(diǎn)：物料能夠說(shuō)話，并通過(guò)物料（訂單）信息與其他生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)要素（人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)）相互溝通，從而控制和調(diào)度整個(gè)制造與交付系統(tǒng)。
在這個(gè)過(guò)程中無(wú)論是從SMSC的規(guī)劃、建設(shè)，還是運(yùn)營(yíng)都需要保證所有的參數(shù)和信息都符合智能工廠經(jīng)營(yíng)策略的要求，實(shí)現(xiàn)“規(guī)劃一體化、建設(shè)一體化、運(yùn)營(yíng)一體化”，避免過(guò)程中信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)之間的信息流失乃至錯(cuò)位。
傳統(tǒng)制造供應(yīng)鏈（如果有）規(guī)劃的方法通常是在現(xiàn)有的制造工廠基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)需要逐漸形成和發(fā)展起來(lái)，然后“尊重歷史”，進(jìn)行整合和優(yōu)化。這種升級(jí)可以得到很大效益，但是容易產(chǎn)生路徑依賴，難以顛覆現(xiàn)狀，無(wú)法形成創(chuàng)新和系統(tǒng)優(yōu)化。具體到工廠規(guī)劃和建設(shè)上，傳統(tǒng)模式主要是將建筑、生產(chǎn)設(shè)施、消防設(shè)施、輔助設(shè)施等多個(gè)子系統(tǒng)分散布局與研究（CAD布局圖紙上通?？床坏絼?dòng)態(tài)供應(yīng)鏈和物流布局），并沒有通過(guò)一條主線將所有的子系統(tǒng)有邏輯的連通起來(lái)，容易導(dǎo)致子系統(tǒng)之間格格不入，數(shù)據(jù)不連貫、不均衡、不標(biāo)準(zhǔn)、不能共享，難以保證從規(guī)劃到落地過(guò)程中不偏航，從而不能真實(shí)的反映項(xiàng)目先期的愿景和需求，使得智能工廠供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)體系存在諸多的缺陷，甚至導(dǎo)致智能工廠經(jīng)常停產(chǎn)、延遲交付乃至崩潰，給企業(yè)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。
MBSE (Model-Based SystemsEngineering，基于模型的系統(tǒng)工程) 能夠有效的解決上述問(wèn)題。它是建模方法的形式化應(yīng)用，通過(guò)模型的結(jié)構(gòu)化定義以支持SMSC的構(gòu)建需求，可以從智能制造供應(yīng)鏈系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)開始，形成“基于交付供應(yīng)鏈環(huán)境下的智能制造”，并以此作為規(guī)劃智能工廠的價(jià)值引領(lǐng)，持續(xù)貫穿到智能工廠建成后的供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)和維保，直至智能工廠常態(tài)運(yùn)營(yíng)后的各個(gè)階段。
目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者及產(chǎn)業(yè)界對(duì)MBSE理論、建模方法、行業(yè)實(shí)踐等進(jìn)行了深入研究，提出了相關(guān)的軟件支撐平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)環(huán)境和仿真平臺(tái)，并取得了一些成果。
鑒于中國(guó)對(duì)MBSE方法研究正處于起步階段，本文從頂層需求角度出發(fā)，結(jié)合MBSE的設(shè)計(jì)思想，探索一種適用于SMSC 構(gòu)建的正向設(shè)計(jì)方法。
2.MBSE的理論與思想內(nèi)涵
（1）MBSE理論與思想概述
依據(jù)INCOSE對(duì)MBSE ( Model-Based Systems Engineering) 的界定：這是一種形式化的運(yùn)用方式以利用建模技術(shù)輔助各類系統(tǒng)任務(wù)的過(guò)程。借助 MBSE 流程體系，自始至終覆蓋了整個(gè)生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)——包括初期構(gòu)思直至后期維護(hù)等各步驟中都存在著該理念的存在;它能把需要轉(zhuǎn)化為具體明確的要求項(xiàng)，并且使用數(shù)字圖像及模擬的方式描繪出這個(gè)龐大而又繁雜的項(xiàng)目實(shí)施全貌，以此保證我們對(duì)于項(xiàng)目的需求滿足度、計(jì)劃制定情況、信息處理狀況、設(shè)備性能測(cè)試結(jié)果及其最后的驗(yàn)收狀態(tài)都能得到有效的控制且可以被精確地衡量追蹤記錄下來(lái)，進(jìn)而使項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程變得更加透明可見。
由此可見，MBSE是一種建模思想，也是一種管理模式。
（2）MBSE的內(nèi)涵與特點(diǎn)
作為一種系統(tǒng)工程構(gòu)建的方法論，MBSE體現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、圖形化的特點(diǎn)。
MBSE能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的建模語(yǔ)言、建模工具和統(tǒng)一應(yīng)用框架，將個(gè)性化建模思想，提煉為系統(tǒng)工程構(gòu)建的方法論。
MBSE 模型能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真驗(yàn)證，來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)邏輯、行為、功能、效果的完整性和準(zhǔn)確性。
MBSE貫穿于整個(gè)系統(tǒng)工程構(gòu)建前后的全生命周期。
3.MBSE的建模思想符合智能制 造時(shí)代供應(yīng)鏈系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求
（1）柔性化響應(yīng)客戶要求
MBSE的建模思想強(qiáng)調(diào)“以終為始、達(dá)成愿景”，從而能夠?qū)?/span>“概念設(shè)計(jì)中”的柔性化制造供應(yīng)鏈系統(tǒng)具像化、數(shù)字化、場(chǎng)景化，并通過(guò)數(shù)字孿生（DT digital twin）模式來(lái)仿真與驗(yàn)證，真實(shí)的達(dá)成“個(gè)性化訂單集成拉動(dòng)資源”與“從訂單信息到實(shí)際交付”之間的協(xié)同。如圖所示。
MBSE結(jié)合數(shù)字孿生賦能供應(yīng)鏈訂單響應(yīng)
利用MBSE方法可以精確地評(píng)估、規(guī)劃并確認(rèn)SMSC的功能以滿足“實(shí)時(shí)的物品流轉(zhuǎn)信息收集及處理,根據(jù)這些信息來(lái)達(dá)到需求方和供應(yīng)方的準(zhǔn)確配對(duì),按照制造或交貨任務(wù)的要求執(zhí)行物流操作和工作站、產(chǎn)品搬運(yùn)和運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化協(xié)同,并且能即時(shí)反應(yīng)出顧客訂單的生產(chǎn)和交貨狀態(tài)”的需求。
（2）制造物流需要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、一體化，賦能價(jià)值鏈
MBSE并不單純驗(yàn)證某種制造供應(yīng)鏈工程技術(shù)的實(shí)用性和功能性，而是能夠面向整個(gè)制造供應(yīng)鏈系統(tǒng)從構(gòu)建到運(yùn)營(yíng)的全價(jià)值鏈過(guò)程進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，并量化的提出修改建議。比如通過(guò)MBSE梳理出來(lái)的供應(yīng)鏈交付邏輯，能夠量化場(chǎng)景，通過(guò)仿真判斷從計(jì)劃到物流、制造、交付、庫(kù)存等，從規(guī)劃到建設(shè)、運(yùn)營(yíng)對(duì)于智能制造系統(tǒng)的能力匹配的合理性和有效性；也能夠通過(guò)產(chǎn)線工位、工序物流聯(lián)動(dòng)邏輯，快速判斷制造系統(tǒng)和物流系統(tǒng)調(diào)度算法的合理性。
（3）互聯(lián)互通，形成閉環(huán)管理
利用MBSE建立的SMSC信息平臺(tái)模型，能有效地指引我們對(duì)于生產(chǎn)所需產(chǎn)品的規(guī)格、工作流程、預(yù)定及物流策略、相關(guān)資產(chǎn)以及材料循環(huán)使用、操作場(chǎng)所等方面進(jìn)行全面的整理和策劃，使各部分相互聯(lián)系并協(xié)調(diào)一致。同時(shí)，它也能引領(lǐng)我們?cè)趧?chuàng)建實(shí)時(shí)的供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)(計(jì)劃)架構(gòu)的同時(shí)實(shí)施其封閉式路徑，借助DT技術(shù)，把虛構(gòu)的信息同實(shí)際的需求系統(tǒng)和實(shí)體物品流通與資源系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，確保每個(gè)環(huán)節(jié)都能精確反應(yīng)和更新，直到最終完成訂單交貨為止。
（4）先期驗(yàn)證、仿真、預(yù)警，實(shí)現(xiàn)自感知、自決策和自調(diào)適
在早期的SMSC研究和計(jì)劃中，通過(guò)使用基于模型的設(shè)計(jì)方法、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)模擬技術(shù)、需求指標(biāo)的相關(guān)管理工具等方式，可以利用數(shù)字化的分析、測(cè)試和控制來(lái)明確并標(biāo)準(zhǔn)化SMSC設(shè)計(jì)的分割方式，確保系統(tǒng)的性能符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)需求指標(biāo)實(shí)施追蹤和細(xì)致的管理，這有助于顯著降低供應(yīng)鏈整合及驗(yàn)證過(guò)程中的重復(fù)工作量，以期達(dá)到SMSC自規(guī)劃至運(yùn)行全流程的積極成果，進(jìn)而提升智能制造設(shè)施的效率，增強(qiáng)供應(yīng)鏈管理的效益。
在常規(guī)運(yùn)作里，MBSE能引導(dǎo)SMSC體系利用DT等相關(guān)技能，實(shí)現(xiàn)自訂購(gòu)至交貨的過(guò)程管理，具備必要的前置測(cè)試、模擬及警報(bào)能力。構(gòu)建出智能化供應(yīng)鏈背景下，與制造業(yè)智能匹配且互動(dòng)的一體化協(xié)作模式，并且逐步細(xì)化至每個(gè)工作站點(diǎn)的具體操作流程(甚至是車間生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié))，對(duì)每單業(yè)務(wù)、每一項(xiàng)物資(商品)、每個(gè)崗位("三合一")實(shí)施實(shí)時(shí)的模擬和確認(rèn)。
通過(guò)執(zhí)行"三個(gè)一"的確認(rèn)任務(wù)外，MBSE還進(jìn)行了多種制造與交貨策略的模擬測(cè)試及評(píng)價(jià)，并運(yùn)用了大數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)的技巧來(lái)迅速確定供應(yīng)商的交貨時(shí)間、存貨管理、自身材料儲(chǔ)存、定制產(chǎn)品配額要求、運(yùn)輸能力、工作順序安排以及智能化物流設(shè)備等方面的高效解決方案。然后根據(jù)這些修改后的策略再次模擬系統(tǒng)整體性能，以進(jìn)一步提高所有的制造鏈資源的使用效果，保證每個(gè)階段的所有設(shè)施和員工都能充分發(fā)揮他們的潛力，從而達(dá)到最大的效益和利潤(rùn)。
文章作者：上海天睿物流咨詢有限公司 總經(jīng)理 、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)物流工程分會(huì)邱伏生 博士
文章轉(zhuǎn)載來(lái)源：起重運(yùn)輸機(jī)械專業(yè)雜志
文章專欄主理人：北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司 媒體采編 馬晨
