CPEC项目中的物联网技术集成与建筑供应链管理

可持续运营和计算机1（2020）28物联网技术在建筑供应链网络中的集成; CPEC是一个很好的Yousaf AliBin，Talal Bin Saad，Obaid ur MuhmanGhulam Ishaq Khan工程科学技术学院管理科学系，巴基斯坦，aRT i cL e i nf o保留字：CPEC建筑供应链管理物联网a b sTR a cT中巴经济走廊（CPEC）是中国“一带一路”倡议的一个合作项目。Un-在CPEC的旗帜下，计划实施巨大的发展和基础设施升级项目。这些项目的范围和多样性各不相同，从高速公路网络的发展到电力发电厂的升级。因此，这些项目的建设需要一个可操作的专用供应链。这项研究的重点是确定不同的物联网（IoT）策略，这些策略可以用于提高这些供应链的效率。模糊VIKOR，多准则决策技术（MCDM），已被用于这些战略的优先级。该等策略乃根据其成本效益、对营运公司及合作伙伴的裨益以及社会及环境价值进行排名。根据上述标准，共对12项战略进行了评估。模糊VIKOR分析的结果优先考虑将物联网纳入设备监控，减少环境排放，识别安全威胁，增强现实和库存管理，作为最重要和有效的战略。因此，本研究建议在CPEC项目中优先采用这些战略。1. 介绍中巴经济走廊（CPEC）是中国“一带一路”倡议下开发的众多能源和基础设施项目之一。“一带一路”是中国数万亿美元的计划，旨在扩大其外交和财政资源。特别是CPEC由49个发展项目组成。它包括与公路、铁路和管道网络的发展和升级相关的项目，这些项目将作为区域连通性的框架[36]。此外，CPEC将通过国家基础设施的现代化带来经济提升。它还将通过加强两个盟国的合作来创造地缘政治协同效应[21]。作为“一带一路”倡议的一部分，拟议的CPEC项目注定会为中国带来众多好处CPEC还将帮助中国发展其欠发达和内陆西部省份。作为东部省份，由于其靠近海港，有一个超过西部的边缘，更发达。这种紧密联系使东部的工业部门能够很容易地获得所需的原材料，并将其产品运往海外市场[24]。此外，委员会认为，CPEC还将通过一条更短的安全贸易路线将中国与非洲，南亚和中东市场连接起来。目前的贸易路线，通过马六甲海峡，覆盖了12，900公里的距离，它被认为是中国贸易的高风险瓶颈此外，中国亦因其快速工业化及城市化而面临环境恶化的严重问题。因此，它采取了重大举措，采用更可持续和更清洁的高科技产业，可以将其经济政策从世界模式的工厂转变为更精细的举措。中巴经济走廊也为中国将其现有的工业结构转移到巴基斯坦等不发达国家提供了可能性[18]。对巴基斯坦来说，中巴经济走廊被认为是一个革命性的项目，将推动巴基斯坦的经济增长。 中巴经济走廊的投资是最大的单一外国投资，几乎相当于巴基斯坦GDP的25%。中国3%[2]。此外，CPEC还有望帮助改变巴基斯坦其形象将缩写：BRI，一带一路倡议; CPEC，中巴经济走廊; IoT，物联网; MCDM，多标准决策; FATA，联邦直辖部落地区; GDP，国内生产总值。*通讯作者。电子邮件地址：yousafkhan@giki.edu.pk（Y. 阿里），u2014381@giki.edu.pk（T.B. Saad），gem1971@giki.edu.pk（O.u. Escherman）。https://doi.org/10.1016/j.susoc.2020.12.003接收日期：2020年9月24日;接收日期：2020年12月9日;接受日期：2020年12月21日2020年12月31日在线提供2666-4127/© 2020作者。由Elsevier B.V.代表KeAi Communications Co.出版，这是一篇CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）可在ScienceDirect上获得目录列表可持续运营和计算机期刊主页：www.elsevier.com/locate/susocY. Ali，T.B. Saad和O.U. Rehman可持续运营和计算机1（2020）2829图1.一、 物联网行业投资的兴起（Statista，2018）。新兴经济体，拥有强大的基础设施和资源库[14]。巴基斯坦还将从其不充分的基础设施的快速改革中获益CPEC将使其能够在被忽视的地区开发其巨大的未开发资源，从而实现进一步的发展和经济增长[26]。此外，由于中巴经济走廊沿线商业项目的发展，预计中巴经济走廊将增加巴基斯坦所有地区的经济活动该等项目旨在提高各省的经济此外，CPEC项目分布在多个行业，即，通信、能源、经济区、资源勘探和开采、基础设施、工业搬迁以及瓜达尔深海港的开发[3]。因此，CPEC还将使该国供应链是每个商业项目的重要组成部分，并直接影响其效率。供应链管理不善可能导致价值损失，即，交通、资源和劳动力。因此，集成化供应链对于提高供应链绩效的作用日益受到关注.这是通过降低成本、提高供应链的反应能力、改善所提供的服务和知情决策来实现的。[10、16、34、42]。集成供应链非常重视部门和供应链合作伙伴之间的信息共享，增强协作并提高敏捷性，以应对任何不可预见的情况，从而提高客户满意度[10，11]。越来越强调信息共享是因为供应链合作伙伴之间的信息共享和协作有助于防止牛鞭效应的发生[27]。此外，提高灵活性有助于发展必要的能力，以便对导致供求变化的不可预见的全球事件作出有效反应[39]第39段。在全球范围内，在过去十年中，人们更加重视一体化供应链，以降低成本和提高供应链的反应能力。物联网（IoT）的整合就是一个例子，它提供了一种解决方案来整合供应链的分布式物理资源，并有助于以可扩展、可持续和可扩展的方式管理组合资源，而无需物理存在[46]。物联网促进了现代供应链的整合，例如协助物品的高度分布，满足集成要求，并提高供应链它还允许供应链与生成的实时信息保持一致[48]。根据（Statista，2018）编制的一份报告图1显示了过去五年物联网行业投资的增长。物联网行业的大规模投资体现了其在全球的重要性，这将彻底改变运营流程和投资机会。如前所述，供应链整合需要发展实时信息共享，提高供应链合作伙伴的响应速度然而，很少有公司拥有足够的现有框架和技术来有效地满足其要求，并且收购多个技术或平台可能导致成本更高，灵活性更低，跨平台集成复杂性[48]。在巴基斯坦，一般的供应链，特别是建筑供应 或由于建筑业高度分散，由众多中小型企业主导，企业资源规划系统的利用。因此，巴基斯坦迫切需要新的供应链框架和工具，以提高建筑供应链的响应能力，敏捷性和灵活性，并建立实时信息共享系统[48]。工业4.0技术的出现云计算和物联网[6]为智能应用程序的开发创造了机会，这些应用程序可以将实时信息与供应链的物理资源集成[15]。因此，巴基斯坦公司可以采用物联网作为确保供应链整合的手段（图1 - 2）。第2和第3段）。CPEC项目的预算拨款超过620亿美元，这说明了这些项目的规模以及精心管理以确保效率和透明度的必要性。由于项目范围广泛，所因此，整合先进的工业4.0技术以实现集成供应链至关重要。本文介绍了过去十年中出现的不同物联网技术，并根据IT和建筑行业、建筑供应链或CPEC专家收集的信息对它们进行了共审查了12个不同的替代方案，并根据定义的标准进行排名。标准包括实施成本、对环境的益处、对社会的益处、对供应链合作伙伴的益处及对公司的益处。本研究使用了多标准决策（MCDM）工具的替代品的排名。MCDM指的是一个数字根据某些标准对备选方案进行排序或优先排序的技术。在本研究中，VIKOR，MCDM技术已被采用。此外，将专家意见的不确定性，模糊VIKOR已被使用。因此，提出了一种结合物联网技术的新框架这一框架符合巴基斯坦对提高效率、一体化、反应能力、灵活性、透明度和改善供应链安全的需求。该框架将有助于整合实时监控和信息共享，提高供应链的透明度、响应能力、安全性和敏捷性。这也将导致CPEC项目的成本效益提高，这将最大限度地提高巴基斯坦的利益。本文的其余部分组织为;第二部分包括简要的文献综述。第三部分是方法论，模糊维克，及其数学解释。第四部分为研究结果与讨论。最后，根据所得结果给出了结论。2. 文献综述随着物流行业的快速发展，它这些挑战包括高昂的价格、数据共享过程中的困难、团队成员之间的协作以及缺乏灵活性[10，11，20，28，40，41，43]。然而，随着信息和通信技术创新的兴起，供应链管理框架在近几十年来也取得了显著的改善。一些研究已经注意到并分析了这些改进。[6]，研究了物联网目前的发展模式，并确定了其在运输和物流中的应用。另一项研究分析了Y. Ali，T.B. Saad和O.U. Rehman可持续运营和计算机1（2020）2830图二. MCDM技术的比较。图三. 方法流程图。物联网在供应链中的可持续性。他们对零售业的可持续性进行了案例研究[45]。同样，[1]使用AHP-DEMATEL技术的混合开发 一个安全、智能和可持续的供应链系统框架。此外，[44]还对物联网在物流和供应链中的应用进行了探索性研究。他们的研究结果表明，感知成本、收益和压力是供应链中采用物联网意图背后的驱动因素。此外，一项研究[50]为易腐供应链开发了一个基于物联网的模型，以解决这些供应链面临的挑战此外，[23]还引入了供应链风险管理框架该框架基于物联网，并确保网络安全。同样，一篇研究论文对物联网在供应链中的整合进行了文献综述此外，[9]还提出了一个基于物联网的供应链管理框架，重点关注鲁棒性、效率和安全性。此外，还就CPEC的可行性和影响进行了各种研究。一项研究讨论和分析了CPEC在区域经济合作和一体化中的作用[47]。同样，[4]对作为CPEC项目一部分的巴基斯坦铁路这项投资旨在升级ML-1铁路轨道。Kanwal等人[25]分析了巴基斯坦企业家在中巴经济走廊带来的机遇方面的潜在作用。此外，一项研究评估了作为CPEC能源富集大型项目一部分正在开发的不同能源项目，并根据其重要性和提前完成的需求对这些项目进行了优先排序[5]。另一项研究研究了CPEC相关项目在巴基斯坦追求能源安全方面的作用此外，[22]使用模糊TOPSIS技术对俾路支省的主要旅游地点进行排名，并考虑到CPEC项目下正在开发的基础设施。MCDM技术用于在涉及多个标准和合理解决方案的情况下达成解决方案。决策者被要求衡量标准的重要性，每一种选择，每一种标准。数学工具的应用将合理的解决方案按照与理想方案的接近程度进行排序。MCDM技术有多种版本。这些方法包括层次 分 析 法 （ AHP ） 、 网 络 分 析 法 （ ANP ） 、 逼 近 理 想 解 排 序 法（ TOPSIS ） 、 多 目 标 优 化 与 折 衷 法 （ VIKOR ） 、 完 全 一 致 性 法（FUCOM）等。VIKOR是一种MCDM技术，首先由Opricovic提出[31]。它将替代方案列为最佳和最差可能解决方案之间的折衷解决方案当在一个模糊的环境中有多个解决方案，并且需要选择一个解决方案来最大化收益和成本特性时，它特别有用。本研究采用了模糊VIKOR技术，这是一个改进的原始技术。模糊VIKOR方法首先由Opricovic和Tzeng[32]开发。在模糊的VIKOR，这是一个众所周知的事实，即存在一个内在的一致性，在专家的意见。因此，它被认为是一个模糊数，而不是分配给专家意见的明确值。这项研究的目的是根据财务成本和感知收益对物联网战略进行排名。因此，解决方案需要考虑最佳和最差的可能解决方案，并优先考虑接近最佳解决方案而远离最差解决方案的替代方案。此外，VIKOR是一种简单的数学技术，其背后的逻辑很容易理解，因为它类似于人类的比率。模糊VIKOR的简单性和较少的步骤确保了原始专家意见的持久性，并且精确值不会在繁琐的数学过程中丢失。模糊VIKOR法是研究性学习中常用的一种方法。一项研究使用模糊VIKOR技术进行采矿业的风险评估，并按重要性对可能的风险进行排序[19]。类似地，[17]采用模糊VIKOR方法为土耳其的卖方选择仓库位置。此外，[12]利用模糊VIKOR技术选择中国上海电动汽车充电站此外，一项研究Y. Ali，T.B. Saad和O.U. Rehman可持续运营和计算机1（2020）2831⎧1⎪⎩⎪⎭⎢⎥（）下一n最小可能值、最大可能值和最大可能值LLL研究使用模糊VIKOR方法对天然气管道进行了风险评估[30]。此外，模糊VIKOR在供应链相关研究中也具有重要意义。Sari[37]开发了一种用于评估绿色供应链管理实践的模糊VIKOR方法。同样，一项研究开发了一种混合模糊AHP-VIKOR方法，用于从可持续发展的角度选择全球供应商[7]。此外，[33]制定了一个混合模糊ANP-VIKOR模型，用于考虑弹性的供应商选择。Rathore等人。[35]在模糊VIKOR的帮助下评估了粮食供应链的风险。此外，一项研究采用模糊VIKOR方法选择牛肉行业的可持续供应商[29]。因此可以得出结论表1语言变量的模糊标度语言变量模糊数非常低0，0，0.25低0、0.25、0.5介质0.25，0.5，0.75高0.5，0.75，1非常高0.75，1，1该模糊数的值，如等式中所示。（一）.模糊VIKOR是一种适用于多变量分析技术0;0 ≤0���������������������（���3−���⎫⎪⎬（一）当地人这项研究的新颖之处在于它的应用方法。很少它据观察，针对建筑供应物联网的研究������2−���1���3−������ < ≤���3在这项研究中，语言变量的评级的链被执行。此外，本研究还讨论了通过纳入物联网产业来改善CPEC的问题，并从供应链的角度评估了其影响。因此，这项研究使用了一种可行的MCDM技术来评估建筑业和供应链等新领域的物联网战略。3. 数据收集和方法3.1. 数据收集如前所述，这项研究的重点是确定参与CPEC项目的供应链应采用的不同物联网战略。为了确定本研究的标准和替代方案，进行了严格的文献综述。文献综述确定了几个标准和替代方案。为了减少冗余，类似的实体被集中在一起。此外，还就这些备选办法和标准的短名单征求了专家意见。因此，确定了五项标准和十二项备选方案。最终标准包括实施成本、对环境的益处、对社会的益处、对供应链合作伙伴的益处及对公司的益处。此外，替代方案还包括增强现实（AR）、建筑信息建模（BIM）、设备状态报告和维护、识别所需元素、提高供应链的可见性、库存补充、最大限度地减少二氧化碳气体排放、监控安全状况、监控对照标准，见表1。3.3. 模糊VIKORVIKOR是由Opricovic于1998年开发的MCDM技术。它被设计用来解决MCDM问题。模糊VIKOR采用模糊集理论，从而减轻了专家意见的不确定性它侧重于根据预定义的标准对不同的备选方案进行排序和选择，从而使决策者能够达成妥协的解决方案。Fuzzy VIKOR中涉及的步骤总结如下。第1步：确定备选方案和这些备选方案的排序/优先次序的标准。然后确定专家/决策者，他们将为这些备选方案分配权重。第二步：假设有������“k”个决策者，准则方案的权重用W * 表示，如等式2所示。(2)（3）分别;W =1[ w1，w2，w3���������=1(���������1 +��������� 2���������其中i和j分别代表备选方案和标准。第三步：用u个备选方案和v个准则构造模糊决策矩阵⎡⎢���11���12⋯���1���⎤⎥减少工人活动，节省电力和燃料，远程操作和跟踪施工设备和工具。=⋮⋱⋮⎣������1������2⋯ ������⎦（四）为确定备选办法和标准的权重，向69名专家分发了一份专家小组包括CPEC项目、供应链、IT行业、建筑行业、学术界和国家政策制定团体的这些专家被要求通过在线问卷对每一个犯罪行为进行其中W=1[w1，w2，w3...... w L ]步骤4：将模糊决策矩阵分解为清晰值.这是使用面积中心（COA）完成的，从而产生最佳非模糊性能（BNPi）值。（−）+（−）������根据他们的专业知识选择和替代。3.2. 模糊集理论这 项 研 究 采 用 了 模 糊 集 理 论 ， 这 是 由 美 国 科 学 家 “LotFiAsgarzadeh”[49]开发的模糊集理论用于处理数据中含有模糊性和不确定性的情况。模糊数据集用于转换语言变量，其用于捕获定性数据并将其转换为可量化的值。在模糊集合中，集合中元素的隶属度是不清楚的。考虑一个模糊集在z中的X论域。模糊集z的隶属函数是μz，它描述了区间[0，1]中每个元素的隶属度。本研究使用三角模糊数。一个三角模糊数定义了三个距离变量。这些数字描述了=3+ (5)步骤5：使用等式5确定所有标准的最佳清晰度值（g j）和最差清晰度值（g j−）。（6）-（9）.（gj）=最大值ixij，适用于福利标准（6）（gj−）=最小ixij，适用于福利标准（7）（gj）= mini xij，用于成本标准（8）g j−= max i x ij，用于成本标准（9）步骤6：使用方程计算Si和Ri值(10) 和（11）分别。Si=∑CL（f−fiL）scin（f−f−）（10）=1Y. Ali，T.B. Saad和O.U. Rehman可持续运营和计算机1（2020）2832=1LLL设备状态报告和维护是指监控见图4。 标准权重的清晰值。Ri=maxn[CL]（f−fi L）闪烁（f−f−）（11）“对环境有益”和“对社会有益”这两项标准的重要性排名第下一阶段涉及对12种备选方案的评估。然后，专家们根据每项标准分别对每种备选办法的重要性进行了排序。利用这些准则和备选权重构造模糊决策矩阵。替代权重亦使用面积中心法进行去模糊化，并识别各标准的最佳及最差解决方案。S、R和Q的值使用方程计算。(10)（12）分别。根据每个备选方案的Q值对备选方案进行排序。结果总结见表2。备选方案按Q值的升序排列。根据模糊VIKOR分析，设备状态报告和维护、最大限度地减少二氧化碳气体排放、增强现实、识别需要的元素和监控安全情况被评为CPEC供应链的五个最重要的物联网战略第7步：使用等式2计算所有备选方案的Q值。（十二）、重型和复杂的设备和工具的条件，Qi =v（ Si − S）+（1−）（Ri −R）（十二）帮助IoT。现代工业涉及大量使用复杂和复杂的材料，（S− −S）哪里S− = maxi SijS−=miniSij ， R− =maxi RijR= mini Rij（R−−R）用于手动和自动化任务的复杂机械使用重型从制造业到服务业，然而，与此同时，要及时监控设备的状况和进行适当的维护是非常困难的，这可能会导致巨大的财务成本。这一因素在CPEC等建筑行业中尤为重要，该行业正在制定各种建设计划，从公路网、桥梁到专用基础设施，如发电厂和经济特区。根据Business Insider的统计数据，全球建筑行业的物联网总支出自2015年以来一直在持续增长。预计到2025年将达到700亿美元。v为最大群体效用，（v=0.5）为妥协，（v>0.5）为多数，（v0.5）为少数。<第9步：按升序排列备选方案S、R和Q。选择具有最小Q值的备选方案作为最佳备选方案。4. 结果和讨论如前所述，模糊VIKOR用于分析物联网在五个预定标准方面的不同应用为给标准和备选办法分配权重，征求了专家意见。专家意见以模糊五点李克特量表收集。使用面积中心法对标准的专家意见进行了模糊化处理，结果如图所示。 四、“对企业有利”标准被评为决策过程中最重要的标准，其次是“实施成本”和“对供应链合作伙伴有利”。其余两表2备选方案的排序方案的模糊VIKOR排序此外，使用物联网技术最大限度地减少二氧化碳排放被列为第二个重要的替代方案。这可以通过安装传感器来实现，用于识别和量化由于不同活动而释放到环境中的二氧化碳排放量。此外，还可以建立控制功能，减少或提高排放水平，以补偿其他活动中的排放。此外，物联网可以帮助预测排放，从而规划一个整体机制，使排放不会超过一定的阈值。物联网还可以为供应链的每个部分中发生的排放提供累积的数据存储和处理。此外，采用增强现实（AR）可以在供应链的设计阶段提供重大帮助。它的加入可以通过促进供应链内的有效沟通来提高运营效率。员工可以访问有关不同供应路线、客户位置、库存空间、订单详细信息、客户需求和相关Sr. 号替代品Q值排名1设备状态报告和维护0.12512最大限度地减少二氧化碳气体排放0.12823增强现实（AR）0.14234通缉犯0.20645监测安全情况0.31556库存补充0.32967远程操作0.51678节省电力和燃料0.54889监控工人活动0.6449Y. Ali，T.B. Saad和O.U. Rehman可持续运营和计算机1（2020）283310施工设备和工具0.6871011建筑信息模型（BIM）0.7141112提高供应链0.72912Y. Ali，T.B. Saad和O.U. Rehman可持续运营和计算机1（2020）2834当局这在CPEC中可能特别重要，因为它将是发展中国家背景下的同类应用之一。此外，鉴于中巴经济走廊项目的范围广泛和多样性，与时间限制的关系相当因此，将增强现实纳入CPEC设计可能是对其资源库的可行补充，特别是在时间和准确性方面。排名第四的备选方案是“查明通缉犯”。鉴于该国的困难历史和目前安全局势的脆弱性，这一战略具有重大意义。识别潜在安全威胁的人员可通过安装摄像头和面部检测软件来实现。此外，这是必要的，因为该地区总体上，特别是CPEC的脆弱局势。随着非国家行为体积极推行破坏CPEC稳定的议程，其安全需要得到加强。物联网可以帮助其增强，因为其供应链和基础设施分散在全国各地此外，这种安装还可以帮助选择供应链运作的最佳路线此外，由于安全威胁，国际投资者不愿投资CPEC如结果中排名第五，物联网也可以作为库存补充和准时概念的促进因素。准时制技术通过在正确的时间将原材料运送到正确的地点，降低了库存成本。库存补充可以通过采用RFID标签来实现，RFID标签可以收集库存信息并将其与已建立的再订购水平进行比较，以确保使用尽可能少但足够的库存。因此，物联网在供应链中的整合可以为供应链提供很多优势。它可以降低维护成本，减少对环境的不利影响，减少运营和管理时的安全漏洞。在CPEC的情况下，它需要一个专门和高效的供应链框架，物联网可以通过多种方式提供帮助这不仅将降低商业实体的潜在利益成本，而且对整个国家的情况也具有重要意义然而，本研究的有限范围并没有限制物联网的重要性。所讨论的优势不仅限于CPEC和巴基斯坦，发展中国家可以在各种供应链中采用物联网。随着维护成本的降低，环境影响的减轻和资源的有效利用在任何地方都是一个优先事项。因此，物联网在供应链中的整合将带来显著的质量改善。5. 结论在发展中国家，建筑供应链面临着巨大的挑战，可以通过纳入基于物联网的战略来解决本研究分析了中巴经济走廊的案例，并根据财务成本和相关优势对12种战略进行了排名。CPEC正处于发展阶段，因此正在运营主要的建筑供应链以满足其需求。本研究旨在强调上述供应链应优先采用的物联网战略。采用模糊VIKOR技术对备选方案进行排序。结果表明，采用物联网技术的设备状态，是最必要的战略，其次是使用物联网的二氧化碳排放量最小化。此外，增强现实技术、物联网用于安全情况和库存规划也是重要和必不可少的方法。这些策略可以整合到建筑供应链物联网框架的开发本研究的局限性在于研究范围狭窄。本研究以CPEC视角下的建筑供应链为研究对象未来的研究方向是提出一个通用的物联网框架，整个供应链。该模型的可行性可以针对特定的供应链进行分析和测试。此外，本文还从一个独特的角度介绍了加强中巴经济走廊的研究者.未来，研究人员还可以专注于CPEC的特定部分，并提出有效和深思熟虑的框架。竞争利益我们所有的作者都声明我们没有利益引用[1]M. 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