云制造环境下的供应链管理系统研究

  本文关键词：云制造环境下的供应链管理系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

122

中国科技论坛

（ 2013 年 2 月） 第 2 期

云制造环境下的供应链管理系统研究
古 川，张红霞，安玉发
( 中国农业大学经济管理学院，北京 100083 )

摘

要： 云制造引起了供应链 “云 化 ” 的变革。 供应 链 在 先 进 的

网络 化 制 造、 云 计 算 和 物 联 网 等新 技术

的支持下，通过把各种资源、知识和能力 的 虚拟 化 和 服务 化， 实 现 对 物 理 资 源 的 集 中管理 和 顾 客的深度 参与，表现出虚拟性、动态性、柔 性、 集 约性 和 创新性。 在 云 制 造 的 引 导 下， 供应 链 运 用 云 服务 平 台 进 行集成、透明和便捷的管理，依靠云 制 造 供应 链的 协 调中 心 优 化 供应 链 中 的 物 流、 资 金流 和 信 息 流， 将 引发企业在管理模式、交易形式、利益分配机制和信用评价方式等方面进行一系列变革。 关键词： 云制造; 供应链; 运作流程; 管理变革 中图分类号： F253. 9 文献标识码： A

On Supply Chain Management System in Cloud Manufacturing Environment
Gu Chuan，Zhang Hongxia，An Yufa
（ College of Economics and Management，China Agricultural University，Beijing 100083 ，China） Abstract： Cloud Manufacturing caused supply chain to carry out “cloud ”revolution. Supported by advanced Networked Manufacturing ，Cloud Computing，Internet of Things and other new technologies，the various of resources，knowledge and ability of supply chain could change into virtual resources and services. The new management system of supply chain realized physical resourced centralized management and customer deeply participation. It reflected the characteristics of virtual， dynamic， flexible， intensive and innovative. Under the guidance of cloud manufacturing，supply chain enterprises use cloud services platform to achieve the integrated，transparent and convenient management，and rely on the coordination centre to optimize logistics，，capital flow and information flow，so they would change their management mode，transaction form，interest distribution mechanism and credit evaluation methods. Key words： Cloud manufacturing； Supply chain； Operational processes； Management revolution

1
1. 1

云制造下的供应链
云制造概述 云制造 融 合 了 先 进 的 制 造 技 术 和 信 息 技 术，

将各类资源和能力进行虚拟化、 服务化， 为用户 提供全生命周期的租用服务。 李伯虎院士在提出 云制造概念时将其定义为： 云制造是一种利用网

基金项目： 中央高校基本科研业务费专项资金 （ 2012yj145 ） 。 收稿日期： 2012 － 07 － 02 作者简介： 古川 （ 1985 － ） ，男，湖南怀化人，中国农业大学经济管理学院博士研究生； 研究方向： 信息管理和农产品流通 。

第 2 期 （ 2013 年 2 月）

中国科技论坛

123

络和云制造服务平台， 按用户需求组织网上制造 资源 （ 制造云） ，为用户提供各类按需制造服务的 一种网络化制造新模式
［1 ］

云制造本身就是在云计算技术上进行的扩展 ， 延 续云计算的开放和灵活， 云制造下的供应链也展 现出相应的特征。 云制造平台中企业通过租用外 界的服务来实现生产所需的资源和能力 ， 企业进 入和退出供应链门槛降低， 供应链的组织方式更 加灵活和多样， 供应链组织将展现出更具虚拟和 动态的性质。 （ 3 ） 加快供应链企业向知识型、 学习型、 创 造型转变。 云制造中的供应链企业将会把自身的 资源、能力和知识虚拟化封装接入云平台， 在数 据挖掘、人工智能等技术支持下， 开发出相应的 数据库、 知识库、 模型库， 形成不同知识类型的 云服务，企业在相互操作和调用下不断地完善自 身流程，主动 地 采 用 新 的 运 作 方 式 来 降 低 成 本、 优化供应链。各企业贡献出的资源、 能力和知识， 被相关服 务 通 过 智 能 化 技 术 不 断 地 学 习 和 改 进， 实现供应链以群体智慧为基础的主动创新 。 （ 4 ） 资 源 集 中 且 更 具 柔 性。 云 制 造 模 式 在 “分散资源集中使用，集中资源分散服务 ” 的思想 指导下，将分 散 的 各 种 资 源 通 过 网 络 汇 集 起 来， 形成虚拟资源的服务中心， 任务经过合理地调度 后，分派到不同的节点执行， 最后再合成统一的 结果。传统上供应链的柔性主要是通过资源的剩 余能力来衡量， 资源剩余能力越多柔性越大， 越 少则柔性越小
［6 ］

。 并且认为云制造是在

云计算上进行各方面的扩展， 并提出了云制造服 务系统的体系结构， 梳理出完整的云制造服务系 统和云制造技术体系
［2 ］

， 为进一步研究管理模式

和商业运作模式提供了理论支撑 。 从相关技术角度上看， 云制造是采取当代信 息技术前 沿 理 念 （ 例 如 云 计 算 ） ， 把 “软 件 即 服 ，支持我国制造 务” 的理念拓展至 “制造即服务 ” 业在广泛的网络资源环境下， 为产品提供高附加 值、低成本和全球化制造的服务
［3 ］

； 从需求角度

看，是过去网络制造的延伸与扩展， 更多的是从 需求方，或是中小型企业的需求角度， 来组织制 造，匹配供给
［4 ］

； 从制造资源的角度看， 云制造

是通过先进信息技术和计算方式虚拟化制造资源 ， 实现物理资源的互联互感， 将物理资源转化为逻 辑资源，解除物理制造资源与制造应用之间的紧 耦合依赖关系
［5 ］

。 本文认为从云制造引起的供应

链变革的角度看， 云制造是在计算技术、 制造技 术、通讯技术等先进技术与相应管理模式的相互 作用下，各方共同发展而涌现出的一种新的供应 链秩序，一种具有群体智慧的服务型制造 。 1. 2 云制造环境下供应链的特点 云制造环境下的供应链是在云制造技术体系 下构建成的网链关系， 是以云计算、 物联网、 人 机交互系 统 等 先 进 信 息 技 术 为 支 撑， 更 加 敏 捷、 柔韧、开放、自主的供应链， 管理方式上更灵活、 更深入、更具创造性。 云制造下的资源利用率提 高，制造更加敏捷和智能， 供应链在采用新技术 进行调整后，将具备以下新的特点： （ 1 ） 实现对供应链中物理资源的管理 。 在云 制造出现之前， 供应链企业只能根据自身已有的 制造资源安排生产， 而在云制造环境下， 所有物 理层资源都能通过云终端技术和物联网技术接入 互联网， 资源被封装和虚拟化后实现 “制造即服 ，将制造资源作为服务向外界提供， 供应链资 务” 源的配置和调用更加灵活， 突破物理资源瓶颈的 限制。云制造下的供应链管理可以深入进生产制 造环节， 制造过程透明化、 可视化， 管理中能够 针对市场变化采取灵活便捷的生产制造策略 。 （ 2 ） 供应 链 组 织 形 式 更 具 虚 拟 性 和 动 态 性。

。 而在云制造下， 供应链企业所

需的资源能力都存储在云服务平台中 ， 分散在不 同环节和地点的供应链企业能够灵活调用或者租 用所需资源， 集中的资源能力服务增强了供应链 柔性。 （ 5 ） 顾客参与程度更高。 由于云制造服务平 台向供应链中各个企业和最终顾客开放 ， 各方在 公共环境下交流沟通更加直接和便利 ， 顾客对产 品的感知和认识不再局限于最终产品 ， 而是能对 整个制造和转移过程有直观了解， 甚至某些顾客 还能够参与云服务的开发和设计， 通过人机交互 平台将自己的创意和设想作为服务向平台提供 。 （ 6 ） 更加专业和绿色的供应链。 供应链中的 企业在云制造服务平台下， 可以调用其他的云服 务来实现自身不具备的资源和服务， 而企业本身 则更专注 于 核 心 竞 争 力， 发 挥 自 身 的 专 业 优 势， 形成专业性更强的服务云， 如论证服务、 设计服 务、实验服务、 结算服务等等。 云制造下各种专

124

中国科技论坛

（ 2013 年 2 月） 第 2 期

业能力、专业资源和专业知识的共享和协同， 提 高了资源 的 利 用 效 率， 减 少 了 资 源 闲 置 的 时 间， 降低了社会交易成本， 成为一种节能降耗的绿色 供应链。

（ 6 ） 用户交互层。 此层是系统与用户交流的 平台门户，消费者、 供应链相关成员甚至相关行 业中其他用户也能够进行访问， 在人机交互技术 支持下通过计算机、 手机等设备进入平台并享受 云制造下供应链提供的各种服务 。 （ 7 ） 平台的标准化管理与云安全管理 ， 为整 个云制造平台的供应链提供标准化的接口和规范 ， 提供全过程的云安全服务， 以保障各个层次的顺 利连接和保密信息安全。

2

云制造下供应链的系统结构模型

云制造下的供应链比一般供应链在结构逻辑 层次上要复杂， 并不是传统上由缺少联系、 相互 独立的企业形成的简单线性关系， 而是由于更强 调合作和信息共享， 逻辑上形成的相互交织的网 链关系。结合已有的云制造理论和供应链管理实 践，本文构建了一种基于云制造的供应链结构模 型，主要包括七个部分。 （ 1 ） 参与者。 云制造下供应链的参与者包含 了供应链的全部成员， 如供应商、 制造商、 分销 商、第三方物流、 顾客等成员， 成员根据任务自 由进出供应链， 将自身的资源和能力云化为云制 造服务平台的一部分。 （ 2 ） 资源层。 资源层涵盖了供应链中所有的 硬件资源、软件资源以及竞争能力。 硬件资源包 括了供应链成员拥有的计算机、 机械设备、 物料、 仓库和车辆等设施和设备； 软件资源包括了数据 库、知识库、模型库和用户信息等企业所使用的 计算和数据资源； 能力是指成员企业所拥有的特 殊的设计能力、 技术能力、 运输能力、 销售网络、 人员脉络和资金实力等企业立足市场的核心竞争 能力。 （ 3 ） 资源接入层。 资源接入层是在技术上实 现云制造的关键环节， 各种资源和能力需要被感 知、协同、接入云计算平台才能实现虚拟化和服 务化，这其间需要物联网技术、 接口技术和协同 技术等相关技术支持。 （ 4 ） 服务支撑平台。 服务支撑平台是保证最 终服务实现的逻辑管理平台， 需要实现对各种虚 拟资源的封装、 发布、 部署、 调度、 搜索、 监管、 容错等技术的管理， 另外还要搭建租用价格协议、 质量和评价体系、 交易结算管理等支撑服务运行 的基础条件。 （ 5 ） 应用服务层。 该层是云制造服务平台中 直接面对最终用户的各种服务， 如产品设计服务、 市场营销、采购服务、 制造服务、 物流配送服务、 财务管理服务、 人力资源管理服务、 顾客管理服 务和即时通讯等一系列供应链能够提供的服务 。

3

云制造下供应链管理系统实现的关
云制造下供应链的实现需要一系列先进的技

键技术
术作支撑，关键技术主要包括六个方面： （ 1 ） 整体体系结构设计技术。 新的供应链需 要从整体体系结构上重新进行构建， 建立相应的 标准和规范， 解决诸如云制造环境下面向服务的 系统构成和配置、 云制造下各种资源、 层级和服 务之间的标准和协议等问题。 （ 2 ） 资源虚拟化技术。 运用虚拟化技术将供 应链中各种资源和能力统一接入云制造服务平台 ， 以完成对硬件资源、 软件资源和能力的感知、 描 述、封装和调用。 如， 以物联网为核心的智能感 知技术、各种资源的分类和封装技术、 虚拟资源 与物理资源的映射和转化技术。 （ 3 ） 资源和能力服务化技术。 在服务化技术 支持下将各种虚拟化的供应链资源转化为不同形 式的服务。主要将包括： 不同虚拟资源的分类和 发布技术、服务的搜索与动态匹配技术、 资源动 态调度及优化技术、 任务执行过程中的监管技术、 容错机制和动态迁移技术。 （ 4 ） 企业间协作技术。 为企业间搭建交流和 互操作的 平 台， 实 现 供 应 链 不 同 企 业 间 的 协 作。 例如不同企业之间资源的协同控制技术 、 企业调 用自身不同类型资源的协同技术； 上下游企业之 间任务承接和转化技术、 企业云服务的协同开发 技术等。 （ 5 ） 产品定位技术。 供应链中的资源流动性 大，产品的形式多样， 需要定位技术以控制任务 时间和流程。 包括物料和在制品的定位技术、 产 品位置跟踪查询技术、 产品移动定位技术、 产品 运行状态反馈技术。

第 2 期 （ 2013 年 2 月）

中国科技论坛

125

（ 6 ） 安全 保 障 技 术 。 该 技 术 用 来 保 障 云 制 造平台 安 全 、 可 靠 和 稳 定 运 行 ， 为 服 务 的 实 施 提供全 程 安 全 护 卫 。 包 括 ： 物 理 资 源 安 全 预 警 技术 、 资 源 隔 离 访 问 技 术 、 虚 拟 资 源 安 全 防 护 技术 、 多 级 安 全 隔 离 技 术 、 访 问 和 操 作 权 限 控 制技术 。

4. 1

云制造下供应链管理的运行模式 云制造环境下供应链的运行结构如图 1 所示。

需求方不需要了解具体的制造和转换过程 ， 只需 要将各种市场需求提交进云平台， 再由云平台根 据相应的知识模型完成对需求的分析和分解 ， 然 后运用各种云服务调用不同的虚拟资源 ， 最后将 任务交给相应的供应链成员实现产品的物理制造 和运输。供应链成员将产品生产的各种相关信息 反馈给云 平 台， 由 云 平 台 生 成 相 关 的 产 品 形 式、 成交价格、交付时间、 产品的数量和质量等信息 并输出给需求方，与需求方达成最终交易。

4

云制造下供应链管理的应用模型
云制造下供应链的应用更加简便， 市场中的

各种需求 以 服 务 的 形 式 由 云 平 台 进 行 集 成 处 理， 资源在集 中 调 度 下 完 成 不 同 的 生 产 任 务， 物 流、 资金流和信息流的路径更加简捷 。

图1

云制造下供应链管理的运行模式

4. 2

业务流程的集成处理方式 Lee H. 和 Whang S. 提出集成式供应链运作模

集成模式 下 能 对 供 应 链 整 体 信 息 掌 握 更 加 准 确， 企业之间的信息共享更加充分， 能更加便利地委 托外界处理数据， 十分适应参与者自由进出的敏 捷供应链， 此种模式也与云制造供应链的特点契 合，并且， 通过云计算还能虚拟化、 服务化供应 链协调中心平台， 信息传递所需的基础设施、 交 流平台和应用程序都以服务的形式体现 。 在云计

式，建议将所有的信息都集中在一个信息中心进 行集中处理， 国内学者柴跃廷也提出了类似的基 于协调决策中心的供应链系统模型
［7 ］

， 在此种集

成模式下， 由一个外部的信息协调中心负责对信 息进行存储和加工处理， 并发送各企业所需信息。

126

中国科技论坛

（ 2013 年 2 月） 第 2 期

算支持下，依靠供应链每个节点的贡献， 企业之 间的信息能更加充分和高效地在 “云制造供应链 协调 中 心 ” 下 交 流 和 传 播， 业 务 处 理 更 加 经 济、 高效和敏捷。 云制造下供应 链 中 的 物 流、 信 息 流、 资 金 流 被集中处理，方式如图 2 所示。供应链各方的信息

都向云服务信息协调中心汇集， 由协调中心将信 息优化后再向供应链各方反馈， 中心负责指导第 三方物流安排物流过程， 以最少的总成本实现供 应链中产品设 计、 制 造、 运 输 等 过 程， 同 时， 银 行利用协调中心来完成各种资源和能力使用的租 金交割。

图2

业务流程的集成处理方式

5

云制造下供应链管理的主要变革
云制造下的供应链是由信息化制造和云计算 、

强调不同资源和能力的合作； ④ 思维方式的改变。 企业思想更加开放， 更强调满足客户需求和上下 游合作； ⑤企业文化的变革。 企业在与不同企业 的竞争和交流中， 在新技术的引导下， 更能激发 出以创新为特点的文化。 （ 2 ） 成本分担和收益分享机制变革。 上下游企业是否愿意参与云制造供应链，根本 的动力还是在于利润，企业权衡成本和收益后，在 收益大于成本时企业才会进行投资建设。① 参与条 件。云制造供应链的建设需要投入很高的成本，如 物联网构架、制造中心建设等，只有企业的投入不 大于长期参与云化供应链取得收益，企业才有意愿 参与； ②激励相容。供应链企业参与到云制造以后 必然追求最大的利益，使用云平台的利益要与各种 企业追求的自身利益一致，如此各个企业才会努力 提高服务水平； ③发挥网络外部性。网络经济的核 心就在于网络外部性，云制造企业在实现服务产生 自身价值的同时，需要吸引更多的企业参与进来， 更多的用户才能实现更大的效用，云计算在具有一

物联网为核心的新技术引领的供应链变革 ， 但需 要关注 的 不 只 是 技 术 上 如 何 实 现 的 问 题 ， 所 谓 “三分技术， 七分管理 ” ， 实践中在管理的方式和 内容上反而更容易形成困扰， 主要变革表现在以 下五个方面： （ 1 ） 企业管理模式变革。 云制造是一种自动化、 智能化的敏捷制造方 式，是对已有生产制造方式的再造， 同时会引起 一系列的 组 织 变 革、 人 事 变 革 和 管 理 流 程 变 革， 触动目前利益所得者的利益， 企业已有的运作方 式、思维方式 甚 至 企 业 文 化 都 会 逐 渐 产 生 变 化 。 表现在： ①组织方式变革。 各个企业聚焦于自身 的核心竞争力， 形成团队型组织， 分离不具有优 势的部门，租用服务以弥补能力缺失； ② 人事变 革。由于自动化和智能化的应用， 供应链中基层 操作人员减少， 对科学文化素质要求提高； ③ 运 作流程变革。 运作中人为干预减少， 工作流程更

第 2 期 （ 2013 年 2 月）

中国科技论坛

127

定规模时才更具协同价值。 （ 3 ） 交易实现方式变革。 云制造供应链平台中交易产生的形式 、 交易 价格的谈判和交易结算的流程是服务在平台中实 现商品交换的基础。 ① 交易的形式。 云制造下的 服务交易根据供需双方不同的市场地位 ， 可以采 用定价、拍卖和协商议价等不同交易形式， 各种 服务需要建立公平、 公正和容易操作的交易标准 和协议； ②服务租金的确定。 云制造下服务涉及 的企业较多， 如何制定合理的价格要靠各方协商 与谈判解决； ③ 交易结算流程。 产品的价值在满 足顾客需求后才能最终实现， 期间上下游企业交 易流程需要借助电子银行来完成， 为保证款项及 时和准确的交接， 需要与外部的银行搭建安全的 交易结算平台。 （ 4 ） 知识管理方式变革。 云制造下供应链的技术条件和协作环境更有 利于进行创新活动， 各成员的创新会更具自主性， 各种创新会不断涌现出来。 伴随着创新而来的是 一系列标准、 专利等知识产权的管理， 云制造服 务平台中不仅需要考虑知识的共享， 还需要考虑 知识的保密， 对于云中的知识要严格按照国家对 知识产权保护的相关法律法规进行管理 ， 运用加 密、分级等安全技术保障企业的知识产权 。

（ 5 ） 信用评价管理的提升。 新环境中供应链更加虚拟和敏捷， 企业之间 长期关系减少。 为了降低道德风险、 避免囚徒困 境，需要用一套信用机制约束相关企业， 帮助企 业在进行第一次交流时， 依靠信用级别作为判断 产品质量和企业诚信依据。 在此管理中可以借鉴 目前电子商务中的评级形式， 建立一套质量评价 的定量标准、 双方评价办法和纠纷解决机制， 激 励产品质量好、 信誉高的企业在云中得到更多的 收益，促进云制造供应链良性发展。

6

结束语
云制造环境下的供应链是一种整体被云化的

供应链，是对云制造的进一步扩展和深化， 在信 息化制造技术、 高性能计算技术和网络技术支持 下，不仅是生产过程的云制造， 并且整个供应链 的产品设计、 生产、 运输、 销售和服务等过程全 都被云化，全过程涉及的资源、 知识和能力都将 被虚拟化 并 以 服 务 的 形 式 向 参 与 者 和 顾 客 开 放， 供应链将更具敏捷性、 柔韧性、 开放性和创新性， 管理方式将更加集成、 自由和透明。 本文以云制 造下供应链的新特点为基础， 分析了基于云制造 的供应链结构和管理模式， 并展望了在云制造环 境下供应链管理可能引起的一系列变革 。

参考文献：
［ 1］ — —面向服务的网络化制造新模式［ J］ ． 计算机集成制造系统， 2010 ， 16 （ 01 ） ： 1 － 7 ， 16． 李伯虎， 张霖， 王时龙， 等． 云制造— ［ 2］ J］ ． 计算机集成制造系统， 2011 ， 17 （ 03 ） ： 449 － 457． 李伯虎， 张霖， 任磊， 等． 再论云制造［ ［ 3］ J］ ． 中国制造业信息化， 2010 ， （ 06 ） ： 22 － 23． 杨海成． 云制造是一种制造服务［ ［ 4］ J］ ． 中国制造业信息化， 2010 ， （ 06 ） ： 24 － 25． 王田苗． 云制造先从简单处做起［ ［ 5］ J］ ． 计算机集成制造系统， 2011 ， 17 （ 03 ） ： 511 － 518． 任磊， 张霖， 张雅彬， 等． 云制造资源虚拟化研究［ ［ 6］ J］ ． 现代管理科学， 2006 ， 25 （ 03 ） ： 20 － 21． 程鹏， 毕新华． 跨组织流程柔性的运动轨迹研究［ ［ 7］ M］ ． 北京： 清华大学出版社， 2002． 柴跃廷， 刘义． 敏捷供需链管理［

( 责任编辑

刘传忠)



  本文关键词：云制造环境下的供应链管理系统研究，由笔耕文化传播整理发布。