服务驱动下的云制造物流资源协作评价与聚集

      doi:10.3969/j.issn.1000-7695.2014.09.035

      1 研究问题的提出

      为缩短制造周期，满足精益生产需求，云制造是借鉴“制造即服务”思想发展起来的网络化制造的新模式[1]。该模式下，网络制造各环节必须信息共享、高度合作、协作运营。与云计算一样，云制造的核心问题也是资源组合问题。云制造强调制造服务资源的虚拟化，通过虚拟化的资源灵活分配实现制造单元的重新组合。这里的资源既包括物料资源、设备资源等硬资源，也包括软件资源、知识资源、人力资源、物流资源等软资源。考虑到网络化制造环境下生产组织的复杂性以及物资流通多频度、小批量的特殊性，其中物流资源成为资源组合优化的重要方面。如何充分运用物流资源和物流技术，协调地理上分散的制造活动成为网络化制造提高生产效率的有效手段。

      近来已有部分学者开始关注云制造环境下的物流资源协作问题。关于云制造的物流资源协作能力，业界尚无明确的定义，本文按协作即“协调-合作”，将其定义为在云制造环境下提供物流服务的主体整合各类虚拟合作伙伴间服务资源，在产品的全生命周期内开展一系列物流协作活动，从原材料获取、中间产品移动直到将最终产品交付给终端顾客，以实现产品服务价值的综合能力。实际运作过程中，不同行业、不同制造规模对物流协作能力需求是有差异的[2]。以现代汽车制造行业为例，每一家汽车制造企业周围都有大量零部件生产企业群，他们共同构成庞大的配套体系，因此其制造体系层次繁多、结构复杂，其协作目标是低库存、低成本和高资源利用率。与汽车制造行业相比，家电行业企业群相对单一，但多元化的销售渠道导致产品流量、流向的复杂性，向流通环节要利润是家电生产行业需要克服的重要堡垒，其采取云制造物流资源协作目标则是零库存、低损耗和及时准确送抵目的地。

      如何确定物流委托者的协作能力是个很复杂的问题。本文采用因子分析方法，科学地制定云制造环境下的供应链物流协作能力评价指标体系，构建满足制造任务子节点需求的物流协作评价与决策模型，快速响应云制造生产和销售物流需求。

      2 云制造物流资源协作特点

      云制造具有开放、非线性和自组织等特点，服务驱动下的云制造物流资源协作也将是一个复杂的系统工程。通过统一的云计算服务平台，云制造核心企业及其合作伙伴能够按需使用各类服务，实时监控制造过程中各种资源的各种状态，以总的服务成本、服务时间、服务质量作为优化目标，按服务任务供需关系进行资源的选择和调度。服务驱动物流资源协作过程如图1所示。

      

      图1 服务驱动下物流资源协作过程

      在实际的物流协作中，物流组织个体通过参与制造过程中生产活动子目标任务确定其成员的角色属性，并在信息共享、竞合机制和契约规则的制订基础上巩固了成员间的分工协作关系，即参与协作的每个物流企业(部门)按照订单任务投入相应的资源，从而使协作活动获得一定的收益。

      考虑到云制造环境下生产组织的复杂性，为了保持制造产品的竞争优势，实现整体利益最大化，各个利益主体在理论上必须进行协作运营，即采用云计算以最快的速度把服务消费者(Cloud Sservice Custom，简称CSC)需求信息传递到执行层，执行层快速评价云制造网络中物流资源服务能力，协调地理上分散的云服务提供者(Cloud Service Provider，简称CSP)的制造和市场活动。在实际协作中，云制造单元个体参与制造过程，首先由服务确定其成员角色属性，然后在信息共享、竞合机制和契约规则的制订基础上巩固成员彼此间的分工协作关系，即参与协作的每个企业按照订单需求投入相应的资源，从而使协作活动获得一定的收益。通过横向竞合和纵向博弈，一个CSC可以与N个CSP合作，一个CSP也可以为N个CSC服务。

      通过比较分析，服务驱动下的云制造物流资源协作特点总结如下：

      (1)离散的生产活动相对于云制造网络的整体规划是非独立存在的。任务分解、工艺建模以及资源调度都是通过服务交易集中决策，根据参与活动个体的协作能力不同，离散活动下的物流资源可按服务类型和服务关系被规划成一个有机整体，彼此相互影响，从而提高整个制造网络的效率。

      (2)云制造系统的物理单元分为资源聚集节点(Resource Integration Node，简称RIN)和服务宿主节点(Service Host Node，简称SHN)。为了支持多用户协同，无论是云制造个体的内部物流资源还是外部物流资源，都必须拥有统一的标准和规范，并被封装和虚拟化在制造云物流服务网络各节点中。

      (3)物流资源聚集目标取决于物料流动与加工过程中的时间与成本，因此物流资源协作能力的评价既可以是基于时间的，也可以是基于成本的。

      3 云制造物流资源协作能力评价

      3.1 评价指标

      在云制造环境下，由于能及时收集到物流企业运营状态信息，可根据实际的需求对企业关心的物流关键协作能力进行定量分析，制定出更合理、动态地解决能力冲突和平衡的方案。