人工智能|从预测工具到战略资源:生成式人工智能如何重塑供应链与运营管理
导语
ChatGPT、大语言模型和生成式人工智能的快速发展,使人工智能在供应链中的角色正在发生变化。过去讨论 AI,更多关注需求预测、异常检测、路径优化和库存控制,即利用历史数据提高某个具体任务的准确率或效率;生成式 AI 出现以后,系统开始能够理解自然语言、生成代码和仿真模型、构造新的情景、辅助谈判,并为复杂运营问题提出候选方案。由此,一个更值得关注的问题出现了:生成式 AI 究竟为传统人工智能增加了什么能力,这些能力又可以进入供应链与运营管理的哪些决策环节?
Jackson、Ivanov、Dolgui 和 Namdar 发表在 International Journal of Production Research 的这篇论文,正是从“能力”而不是“算法”出发回答这一问题。作者以资源基础观 Resource-Based View 为理论基础,将传统 AI 概括为学习、感知、预测、交互、适应和推理六种核心能力,并认为生成式 AI 不仅能够增强这些能力,还进一步带来一种新的 Artificial Creativity,即人工创造能力。在此基础上,论文把七种 AI/GAI 能力与需求预测、库存管理、运输、生产、采购、供应链设计和风险管理等13类供应链与运营管理问题连接起来,建立了一个 Capability-based Framework。论文真正重要的地方,并不是列举 ChatGPT 能做什么,而是提供了一种系统判断方法:先明确供应链问题需要什么能力,再判断 AI 或生成式 AI 应该在其中承担什么角色。


01
研究视角:与其讨论“用什么AI”,
不如先讨论“需要什么能力”

论文提出两个核心研究问题:第一,生成式 AI 如何增强传统 AI 在供应链与运营管理中的能力;第二,这些能力将对未来 SCOM 的实际管理和决策产生什么影响。作者认为,当前很多研究习惯按照机器学习、深度学习、强化学习、ChatGPT 等具体技术分类,这种方法容易随着算法更新而迅速过时,也不利于企业判断技术究竟能够解决什么业务问题。
论文因此转向能力视角。对于企业而言,真正重要的并不是模型叫 LSTM、GAN 还是 Transformer,而是系统是否能够从数据中学习、识别现实状态、预测未来、与人和环境交互、根据变化调整自身,以及在复杂约束下进行推理和决策。生成式 AI 的价值也应沿着这些能力进行评价,而不是简单以“是否使用大模型”判断先进程度。
这一思路使论文区别于一般的 AI 应用综述。它试图建立一个相对稳定的分析框架:算法会不断变化,但需求预测、库存配置、运输规划、生产调度和风险管理所需要的基本决策能力具有较强连续性,因此可以从“业务问题—所需能力—技术实现”重新连接人工智能与供应链管理。
02
理论基础:AI为什么可以被理解为
企业的战略资源

01
RBV 视角下 AI 战略内涵
论文采用 Resource-Based View,即资源基础观解释 AI 的战略意义。传统 RBV 认为,企业拥有有价值、稀缺、难以模仿且难以替代的资源,可以形成持续竞争优势。作者进一步指出,AI 不只是一个外部购买的软件工具,其真正价值来自企业能否把人工智能能力嵌入自己的数据、流程、人员和决策体系之中。
02
通用模型难构持久优势
这一区分非常重要。由于通用 AI 模型可以被大量企业获得,仅仅“拥有 ChatGPT”本身很难成为长期竞争优势。真正难以复制的是企业如何将自身供应链知识、数据资产、业务流程、管理经验以及 AI 能力组合起来。例如,同样的大模型进入不同企业以后,其对采购谈判、库存计划或者供应风险管理产生的价值可能完全不同,因为企业的数据质量、业务规则、人员能力和系统集成程度不同。
03
AI 价值根植动态能力
论文还引入动态能力的概念。供应链环境持续变化,企业不仅需要拥有 AI,还需要不断重新配置 AI 能力,使其适应新的需求模式、供应结构和市场环境。因此,AI 的战略价值最终来自“动态使用能力”,而不是单纯拥有模型。这也意味着生成式 AI 的竞争优势更多来自人、数据、模型和业务知识之间的组合方式。
03
六种核心AI能力:从学习数据到进行推理

论文综合不同学者、国际组织、政府机构和科技企业对人工智能的定义,将传统 AI 的功能归纳为六种核心能力。
01
基础 AI 三类能力
Learning 指从数据中学习规律,包括监督学习、无监督学习、半监督学习和迁移学习,是大多数机器学习系统的基础;Perception 是理解现实世界和信息环境的能力,包括计算机视觉、语音处理和自然语言处理;Prediction 是基于历史数据和模式预测未来,包括回归、分类、时间序列预测和异常检测。
02
高阶 AI 能力维度
进一步来看,Interaction 强调 AI 与人以及运行环境之间发生交互,例如强化学习和人机交互;Adaptation 是系统根据新数据和环境变化持续调整模型与行为,例如持续学习和进化算法;Reasoning 则进一步涉及规划、逻辑推理和决策,即在获得信息以后判断应当采取什么行动。
03
基础 AI 三类能力
论文特别强调,这六种能力通常不是独立存在的。例如一个动态需求预测系统可能同时需要学习历史数据、预测未来需求、根据新数据持续适应,并根据不同商品特征决定选择哪一种预测模型。因此,分析 AI 供应链应用时,应关注多种能力如何协同,而不是把一个应用简单归为“机器学习”。
04
生成式AI带来的关键变化:
不仅生成内容,还增强六种已有能力


生成 AI 的定位逻辑
论文认为,生成式 AI 并不是与传统 AI 完全不同的一套体系,而是在传统 AI 能力基础上的进一步增强。GAN、VAE 和 Transformer 等生成式模型能够学习复杂数据分布并产生新的内容,因此会反过来增强学习、感知、预测、交互、适应和推理能力。

学与感知能力升级
在学习方面,生成式 AI 可以创建 synthetic data。当供应链真实数据数量不足、涉及隐私或者极端风险样本非常少时,生成模型可以产生具有类似统计特征的合成数据,用于模型训练和压力测试。在感知方面,Transformer 和多模态模型进一步增强了对文本、图像和代码等非结构化信息的理解,使供应链数据来源从 ERP 中的结构化表格扩展到合同、报告、邮件、图片和自然语言。

多维运营能力赋能销
在预测方面,生成模型不仅预测一个单点结果,还可以生成多个未来情景,例如不同需求、产能和供应商表现组合,从而支持 contingency planning。交互能力则因为自然语言模型出现发生明显变化,供应链管理者可以直接通过语言与系统沟通。适应能力来自模型根据新环境持续调整,而推理能力则表现为生成多个运营情景、解释问题和辅助规划。
因此,生成式 AI 的意义并不只是“会写文本”,而是降低了机器理解复杂信息、生成情景以及与管理人员交互的门槛。

05
第七种能力:Artificial Creativity
意味着什么


人工创造力之界定
论文最具有前瞻性的观点,是在六种传统 AI 能力之外加入 Creativity。作者使用 Artificial Creativity 这一概念,描述生成式 AI 根据已有数据中的模式和结构重新组合信息,从而产生新的、具有一定用途甚至出乎预期的方案。

供应链创生型应用
在供应链场景中,这种能力可以表现为生成新的市场情景、提出备选运营策略、设计新的库存或采购方案,甚至根据自然语言生成物流仿真程序。论文特别提醒,这里的“创造力”是一种功能意义上的概念,并不意味着 AI 拥有人类意义上的意识和主观创造能力。生成式 AI 的输出仍然来源于训练数据中模式的学习与重组。

GAI 与 OR 协同逻辑
这一区分非常重要。对于运筹优化而言,GAI 可以扩大候选方案和问题表达空间,但“产生一个新方案”并不意味着这个方案可行或最优。库存容量、运输能力、交货时间、成本和安全等约束仍需要数学模型、仿真或者专业人员进一步验证。因此,更合理的角色分工可能是:GAI负责生成和探索,OR负责约束、评价和优化。

06
能力框架:七种AI能力如何进入
13类供应链决策


二维矩阵构建框架
论文中的核心框架将七种能力与13类 SCOM 领域建立对应关系,包括需求预测、配送与运输战略、库存与仓储、流程设计、生产计划与控制、生产战略、质量管理、收益管理、销售与运营计划、调度与路径、采购战略、供应链设计以及供应链风险管理。论文中的框架图把这些领域与 Learning、Perception、Prediction、Interaction、Adaptation、Reasoning 和 Creativity 组成一个二维矩阵,其目的并不是判断每个领域应该使用某一种固定算法,而是帮助研究者和管理者识别不同业务场景需要哪些 AI 能力。

业务场景能力耦合
例如,需求预测主要依赖学习和预测,但动态选择预测模型又需要适应和推理;质量管理需要视觉感知和预测;供应商谈判不仅需要学习采购数据,还需要自然语言交互和一定的生成能力;复杂供应链风险管理则同时需要学习、预测和推理。

以能力导向落地 AI
这种矩阵式思路最大的价值,是改变了 AI 项目的起点。企业不需要先问“我们应该在哪里部署大语言模型”,而可以先问“这个决策目前缺少什么能力”:如果问题来自数据模式难以识别,需要强化 Learning;如果缺少实时状态,需要 Perception;如果关键问题是未来的不确定性,需要 Prediction;如果需要根据反馈实时改变决策,则应关注 Interaction 与 Adaptation;如果需要生成并比较新的行动方案,则 Reasoning 和 Creativity 更重要。

7
预测:AI正在从需求预测扩展
到供给侧能力预测

需求预测是 AI 最成熟的供应链应用之一。论文列举的研究表明,LSTM、深度强化学习等方法已经可以根据产品历史需求选择或训练预测模型,并根据环境变化不断调整模型。AI 的作用因此不仅是提高一个固定模型的预测精度,还可以自动判断不同商品和环境更适合使用什么预测方法。

产能不确定性预测
论文进一步指出,供应链中需要预测的不只有需求。生产能力同样具有不确定性,尤其在复杂制造系统中,设备、批量、工艺流程和排程之间存在复杂关系。机器学习可以利用历史生产计划和执行数据预测 capacity consumption 或 makespan,使传统计划模型获得更接近现实的能力参数。

数据驱动优化闭环
这一点对运筹优化尤其重要。过去很多数学规划模型将产能视为已知参数,但实际产能往往受到产品组合、设备状态和排程影响。如果 AI 能够先学习“真实可用产能”,再将其反馈到计划模型中,就能够形成典型的数据驱动优化机制:AI负责学习难以显式建模的参数,OR负责基于这些参数完成资源配置。
8
库存、生产与质量:AI开始连接
数字模型和物理运营

在库存管理方面,论文讨论了 AI 根据生产和库存数据预测库存需求,以及利用 No-Code AI 降低非技术企业构建机器学习模型的门槛。更值得注意的是,作者引用了利用 GPT-3 Codex 根据自然语言自动生成排队和库存控制仿真代码的研究。管理人员只需要描述物流系统,模型便可以帮助生成 Python 仿真程序,这使生成式 AI 开始进入传统上需要专业建模人员完成的模型开发环节。

生产质管感知与预测
生产计划与控制方面,CNN、LSTM 与迁移学习可以利用 IIoT 获取的大量订单和现场数据预测生产进度;在生产战略和流程设计中,CNN、GAN 和数字孪生可以识别制造模式和异常状态。质量管理则更加直接体现感知能力,例如使用计算机视觉自动检测包装损伤,从而替代部分人工视觉检查。

AI 孪生闭环运营体系
这些应用说明,未来 AI 与供应链数字孪生之间可能形成更加紧密的关系:传感器和信息系统持续产生数据,AI识别系统状态和异常,仿真描述潜在后果,优化模型生成行动,再由现实系统执行。AI因此逐渐从离线分析工具进入持续运营过程。
9
从路径优化到S&OP:
AI开始进入复杂序贯决策
在运输与路径规划方面,论文特别关注机器学习和强化学习与经典组合优化的结合。例如,强化学习可以用于 shortest path interdiction 等网络决策问题,机器学习也能够学习在不同车辆路径实例中应该选择哪一种启发式规则。这里 AI 的价值更多体现为学习搜索规律和快速响应,而不是简单替代传统路径优化算法。

产销协同交互学习
在 Sales and Operations Planning 中,论文引用 Beer Game 的深度强化学习研究。供应链中的多个主体具有有限信息,并不断根据其他参与者行为调整订货。强化学习能够通过交互学习补货策略,在其他参与者具有类似人类的不稳定行为时仍然进行调整。这类应用同时使用 Learning、Prediction、Interaction 和 Adaptation。

供应链序贯决策转型
这也表明,AI在供应链中的发展方向正在从一次性预测转向序贯决策。对于库存、运输和生产等动态问题,未来系统需要不断执行“观察状态—采取行动—获得反馈—调整策略”,这与传统运筹优化中的动态规划、MDP 和滚动优化存在天然联系。
10
采购:生成式AI已经开始
进入供应商谈判

01
尾部供应商智能谈判
采购战略是论文中非常有代表性的生成式 AI 应用。作者分析了 Walmart 利用 Pactum AI 与大量尾部供应商开展自动化谈判的案例。系统根据采购人员设计的规则和场景进行学习,并通过文本聊天机器人与供应商互动,根据谈判反馈调整内容,从而同时体现 Learning、Interaction 以及一定程度的 Creativity。
02
采购分析策略赋能
论文还讨论了 Amazon Business 利用机器学习分析企业采购数据、识别购买模式、自动竞争性询价以及生成个性化采购推荐。这说明 AI 在采购中的角色正在从“评估哪个供应商更好”,逐渐扩展到“如何与供应商互动以及形成采购策略”。
03
GAI 与优化协同决策
不过,从运筹优化角度需要看到,生成式 AI 可以改善谈判交互和信息处理,却不能自动解决所有采购决策。采购数量、订单分配、价格、交货风险和供应商容量之间仍然存在明确约束。因此,未来更有价值的架构可能是 GAI 负责谈判、合同和文本交互,预测模型估计价格与风险,优化模型则决定最终采购组合。
11
供应链设计与风险管理:从
静态配置走向动态适应

01
网络配置自适应策略
供应链设计涉及设施、库存政策、合作伙伴和资源配置等高度耦合问题。论文引用的研究利用机器学习动态选择三层供应链中的补货政策,使系统能够根据需求变化、交货提前期和成本结构调整策略。这里 AI 的优势主要体现在 Learning 和 Adaptation,即不再始终执行一个固定设计,而能够根据环境变化更新运行方式。
02
多能力支撑风险研判
供应链风险管理则更加依赖多种能力。传统模型面对需求不确定、外部冲击和快速变化时往往难以及时调整,AI 可以利用复杂数据学习风险关系、预测不同情景,并辅助制定风险响应方案。作者尤其强调,AI 的预测和推理能力有助于提高供应链敏捷性,并降低潜在的资源和成本损失。
03
面向韧性的协同框架
但是论文并没有认为 AI 能够消除不确定性。相反,真正值得关注的是 AI 是否能够与供应链韧性、数字孪生以及情景分析结合,使企业更快发现变化并重新配置系统。
12
AI并不是孤立技术:未来更
可能形成数字技术生态

01
工业范式下 AI 定位
论文进一步把 AI 和 GAI 放入 Industry 4.0 与 Industry 5.0 的技术体系中。作者认为,AI 的能力会与 IoT、5G、Blockchain、Big Data、Cloud、Edge Computing、Metaverse 和 Intelligent Digital Twin 等技术形成协同。
02
数字技术生态协同
IoT负责获取设备、订单和物流状态,5G增强实时连接,云和边缘计算提供模型运行基础,区块链提高供应链数据透明度与可信度,数字孪生则提供现实供应链的动态数字映射。AI在这一体系中承担学习、预测、推理和交互,而 GAI 进一步提供自然语言、情景生成和创造性方案探索能力。
03
智能孪生支撑 Agent
论文特别提到 Intelligent Digital Twin,可以将其理解为数字孪生进一步与人工智能和人类决策结合的形态。未来管理者可能不再单独操作预测软件、仿真软件和优化软件,而是在统一数字环境中,通过 AI 与不同模型进行交互。这一思路也为随后大量关于 Agentic AI 与供应链数字孪生的研究提供了重要基础。
13
管理启示:企业应该从“能
力缺口”决定AI投资


五大管理价值凝练
论文提出的管理价值主要集中在五个方面:识别 AI 应用机会、改善决策、优化流程、确定投资优先级以及培养员工能力。

按需定位 AI 投资
其中最值得关注的是投资逻辑。企业不应该因为大语言模型流行就全面部署,而应先识别供应链决策中的能力缺口。如果某个业务主要缺少预测能力,可以优先投资数据和机器学习;如果问题在于大量合同和文本无法快速处理,则自然语言能力更加重要;如果问题需要持续根据环境反馈调整,则需要强化 Interaction 和 Adaptation;如果需要发现新的运营策略,则可以进一步利用 GAI 的 Reasoning 与 Creativity。

培育人机协同素养
与此同时,AI 投资不能脱离人的能力建设。随着 AI 与供应链流程深度融合,员工需要知道模型如何使用、结果如何解释,以及什么时候不能接受模型建议。因此,未来供应链人员需要同时具备业务知识、数据分析能力和与 AI 协同工作的能力,而不是单纯把判断交给生成式人工智能。

总体结语

阅读这篇论文时需要特别注意,作者明确指出本文并不是 exhaustive literature review。论文选择若干代表性研究和实践案例,是为了演示 Capability-based Framework 如何使用,而不是统计整个 AI 与生成式 AI 供应链研究领域的全部文献。因此,其能力—应用矩阵更适合作为分析工具,而不能简单理解为对文献数量和成熟度的完整统计。
作者认为未来研究至少可以沿三个方向推进:第一,使用这一框架开展更加系统和全面的文献综述,以验证和完善七种能力分类;第二,将13类 SCOM 问题进一步细化,使能力与业务任务之间的映射更加精确;第三,将研究由 Industry 4.0 延伸至 Industry 5.0,更深入讨论人机协作,以及物理、数字与社会系统融合以后 AI 所承担的角色。
因此,这篇论文更像是一篇概念框架和研究议程,而不是对生成式 AI 在供应链中的效果进行严格因果验证的实证研究。
总体来看,这篇论文最大的价值,是把关于 AI 和生成式 AI 的讨论从“算法分类”转向了“能力分类”。传统 AI 被概括为学习、感知、预测、交互、适应和推理六种能力,生成式 AI 一方面强化这些能力,另一方面通过情景、文本、代码和方案生成增加了 Artificial Creativity。论文再将这些能力与13类供应链与运营管理问题连接起来,从而形成一个从业务问题出发理解 AI 的统一框架。
如果从运筹优化与智慧物流视角看,这篇论文传递出的核心信息并不是“大模型将替代传统优化”,而是不同方法将在决策体系中承担不同职责。机器学习可以从历史和实时数据中学习需求、产能和风险,生成式 AI 可以理解非结构化信息、生成情景和改善人机交互,强化学习能够处理动态反馈,而数学优化仍然负责把成本、容量、服务水平和业务规则转化为严格的可行决策。生成能力扩大了方案空间,运筹优化则负责约束和筛选方案。
更进一步看,论文所提出的 Capability-based Framework 为理解下一阶段供应链 AI 提供了一条很清晰的路线:未来研究重点可能不再是单独比较哪一种神经网络预测更准确,而是研究 Learning、Perception、Prediction、Interaction、Adaptation、Reasoning 和 Creativity 如何在同一个供应链系统中协同运行。物联网负责感知现实,机器学习识别规律,生成式 AI 处理知识和创造候选方案,运筹优化验证并选择行动,数字孪生连接虚拟与现实,人则负责价值判断、监督和异常处理。由此形成的,才可能是真正意义上的智能供应链决策体系。
参考文献
Jackson, I., Ivanov, D., Dolgui, A., & Namdar, J. (2024). Generative artificial intelligence in supply chain and operations management: a capability-based framework for analysis and implementation. International Journal of Production Research, 62(17), 6120–6145.
文章须知
推文作者:张子欣
文章由『运筹优化与智慧物流』原创发布
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