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    云模式的機(jī)床供應(yīng)鏈運(yùn)作流程建模與計(jì)算*

    2017-03-10 00:49:27姚立國(guó)黃海松張喜根
    關(guān)鍵詞:機(jī)床供應(yīng)鏈協(xié)同

    姚立國(guó),黃海松,田 野,張喜根

    (1.貴州大學(xué) 現(xiàn)代制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴陽(yáng) 550025;2.承德石油高等??茖W(xué)校 工業(yè)技術(shù)中心,河北 承德 067000)

    云模式的機(jī)床供應(yīng)鏈運(yùn)作流程建模與計(jì)算*

    姚立國(guó)1,黃海松1,田 野2,張喜根1

    (1.貴州大學(xué) 現(xiàn)代制造技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴陽(yáng) 550025;2.承德石油高等??茖W(xué)校 工業(yè)技術(shù)中心,河北 承德 067000)

    為解決現(xiàn)有機(jī)床供應(yīng)鏈存在的信息不對(duì)稱、資源共享低,協(xié)同困難、運(yùn)營(yíng)效率較低等問(wèn)題,分析了機(jī)床供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀,將云技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床供應(yīng)鏈,提出了一種云模式下機(jī)床供應(yīng)鏈協(xié)同模型。進(jìn)行了云模式下機(jī)床供應(yīng)鏈系統(tǒng)架構(gòu),通過(guò)客戶需求的分解、抽取將需求分發(fā)到對(duì)應(yīng)的子云平臺(tái)及企業(yè)群,由勝出企業(yè)協(xié)調(diào)協(xié)同服務(wù),以服務(wù)和的形式來(lái)滿足客戶需求。并運(yùn)用LINGO軟件尋求該模型下供應(yīng)鏈成本最低的供應(yīng)路徑,從而有效提高機(jī)床供應(yīng)鏈服務(wù)效率和質(zhì)量。

    云平臺(tái);機(jī)床供應(yīng)鏈;供應(yīng)鏈管理;供應(yīng)鏈成本

    0 引言

    隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,信息交換和處理的速度越來(lái)越重要。在數(shù)據(jù)時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)廣泛應(yīng)用于一些傳統(tǒng)行業(yè),提高傳統(tǒng)行業(yè)的運(yùn)作效率,帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。由于這些技術(shù)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)性、高可靠性、支持快速部署、實(shí)現(xiàn)高效低耗等優(yōu)勢(shì)[1],逐步得到制造業(yè)青睞,如美國(guó)搭建全球最大的制造業(yè)B2B在線交易平臺(tái)MFG、鄧朝暉等[2]基于智能磨削云平臺(tái)成功開(kāi)發(fā)了CSIDB和CSGIA等系統(tǒng)、曾宇等[3]提出工業(yè)云計(jì)算平臺(tái)的體系架構(gòu)并在北京進(jìn)行了前期應(yīng)用、顧新建等[4]以寧波模具制造業(yè)為應(yīng)用背景開(kāi)發(fā)出模具行業(yè)云制造服務(wù)平臺(tái)等。

    機(jī)床供應(yīng)鏈作為典型的離散型制造業(yè)供應(yīng)鏈[5],要求滿足采購(gòu)、財(cái)務(wù)、物流、銷售以及上下游供應(yīng)商之間各種需求。機(jī)床供應(yīng)鏈由機(jī)床制造企業(yè)和圍繞它的原料供應(yīng)、運(yùn)輸?shù)绕渌煌南嚓P(guān)企業(yè)構(gòu)成,這些不同的企業(yè)有著不同的工作方式和管理方法,且常因知識(shí)共享問(wèn)題、收益分配問(wèn)題、誠(chéng)信度問(wèn)題和供應(yīng)鏈成員風(fēng)險(xiǎn)創(chuàng)新等造成企業(yè)矛盾難以協(xié)同合作,使企業(yè)協(xié)同度成為機(jī)床供應(yīng)鏈管理上的重要困難[6]。目前,較多大型機(jī)床企業(yè)礙于外部供應(yīng)鏈涉及的企業(yè)過(guò)多和管理復(fù)雜,同時(shí)認(rèn)為機(jī)床行業(yè)主要是零部件,導(dǎo)致多數(shù)機(jī)床行業(yè)供應(yīng)鏈應(yīng)用于企業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制造、銷售等部門管理,較少應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)上下游之間的協(xié)同管理。普通的軟件供應(yīng)商在不了解行業(yè)規(guī)則的前提下,很難研發(fā)、設(shè)計(jì)和維護(hù)符合要求的軟件,而企業(yè)自主研發(fā)的產(chǎn)品系統(tǒng)又可能過(guò)于個(gè)性化無(wú)法統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。因此,面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化下的機(jī)床供應(yīng)鏈發(fā)展,中小型機(jī)床企業(yè)普遍感到乏力,缺乏參與的積極性。

    在供應(yīng)鏈全球化的背景下,制造業(yè)公司之間的合作越來(lái)越重要。如一架波音777飛機(jī)有300萬(wàn)個(gè)零部件,由來(lái)自全球17個(gè)國(guó)家的900多家供應(yīng)商提供,最后在波音公司進(jìn)行組裝調(diào)試和試飛。這樣不僅減少各項(xiàng)零部件的制造成本,也減少制造時(shí)間,使得產(chǎn)品完成時(shí)間更快,更有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床行業(yè)作為機(jī)械制造業(yè)的關(guān)鍵行業(yè),還在走獨(dú)自生產(chǎn)、組裝、調(diào)試的老路。使得機(jī)床供應(yīng)鏈系統(tǒng)研發(fā)、維護(hù)困難,協(xié)同度低。為解決上述機(jī)床行業(yè)存在的問(wèn)題,本文提出一種云模式的機(jī)床供應(yīng)鏈運(yùn)作流程,建立了運(yùn)作流程模型,并通過(guò)實(shí)例解釋了該模型的應(yīng)用過(guò)程,并運(yùn)用Lingo軟件對(duì)供應(yīng)鏈運(yùn)作進(jìn)行了成本計(jì)算,對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

    1 機(jī)床供應(yīng)鏈云模式架構(gòu)

    云計(jì)算的核心思想[7-10]是組建一個(gè)抽象的、通用的、高度虛擬化的和可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的資源池,能夠?qū)⒎稚⒌木W(wǎng)格、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用軟件、服務(wù)資源聚集、整合到“云”后統(tǒng)一存儲(chǔ)其中,然后企業(yè)用戶或個(gè)人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按需付費(fèi)隨時(shí)索取的計(jì)算服務(wù)。

    1.1 云計(jì)算分類

    云計(jì)算(Cloud Computing)[7-8]是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新型計(jì)算模式,是分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的延伸與發(fā)展。通過(guò)對(duì)云計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行不同層次分類,如圖1所示可以劃分為以下3種。

    圖1 云計(jì)算層次圖

    (1)IaaS(Infrastructure as a Service,基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)):用戶通過(guò)租用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、基礎(chǔ)硬件等資源來(lái)解決自身需求。

    (2)PaaS(Platform as a Service,平臺(tái)即服務(wù)):用戶通過(guò)租用的基礎(chǔ)架構(gòu),可以在此基礎(chǔ)架構(gòu)上建設(shè)不同的信息庫(kù)來(lái)解決自身需求。

    (3)SaaS(Software as a Service,軟件即服務(wù)):用戶通過(guò)租用具體功能的APP、PC應(yīng)用程序等軟件資源來(lái)解決自身需求。

    1.2 機(jī)床供應(yīng)鏈云平臺(tái)模型

    機(jī)床供應(yīng)鏈?zhǔn)怯缮现邢掠蔚墓?yīng)商企業(yè)群、制造商企業(yè)群、倉(cāng)儲(chǔ)物流商企業(yè)群和銷售售后商企業(yè)群構(gòu)成的復(fù)雜體系。機(jī)床供應(yīng)鏈云平臺(tái)提供面向多合作企業(yè)、多業(yè)務(wù)協(xié)同的信息服務(wù)。采用有效信息和合理的服務(wù)模式來(lái)搭建云平臺(tái)以及將大規(guī)模的資源轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模的業(yè)務(wù)協(xié)作是支撐供應(yīng)鏈協(xié)同服務(wù)的關(guān)鍵[11]。圖2為基于SaaS的機(jī)床供應(yīng)鏈云平臺(tái)模型,模型構(gòu)建思路為:在機(jī)床供應(yīng)鏈云平臺(tái)的基礎(chǔ)上將平臺(tái)劃分為協(xié)同供應(yīng)、協(xié)同制造、協(xié)同倉(cāng)儲(chǔ)物流和協(xié)同銷售售后4類子云平臺(tái),平臺(tái)采用多種數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)現(xiàn)在供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)中的信息傳遞與獲取。以信息流交換的方式將機(jī)床供應(yīng)鏈協(xié)同供應(yīng)、協(xié)同制造、協(xié)同倉(cāng)儲(chǔ)物流和協(xié)同銷售售后等業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)化為在云平臺(tái)上信息與數(shù)據(jù)的交互,最終,形成機(jī)床供應(yīng)鏈云模式服務(wù)體系。

    圖2 機(jī)床供應(yīng)鏈云模式

    模型的工作流程為:客戶將對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的各種需求信息通過(guò)云信息發(fā)布端上傳至機(jī)床供應(yīng)鏈云服務(wù)平臺(tái)(云資源池),云平臺(tái)將需求信息分解、分析,分配至對(duì)應(yīng)的子云平臺(tái),并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ);各個(gè)子云平臺(tái)向?qū)?yīng)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟企業(yè)群進(jìn)行需求信息發(fā)布,由企業(yè)群對(duì)此需求信息進(jìn)行分析和投標(biāo),根據(jù)競(jìng)標(biāo)結(jié)果,將該業(yè)務(wù)分配給優(yōu)勝企業(yè),達(dá)成供需合同。優(yōu)勝企業(yè)根據(jù)該業(yè)務(wù)特點(diǎn)進(jìn)行不同云服務(wù)體系的組合,構(gòu)建虛擬企業(yè)來(lái)完成該業(yè)務(wù)。

    2 機(jī)床供應(yīng)鏈應(yīng)用

    2.1 機(jī)床供應(yīng)鏈運(yùn)作流程

    機(jī)床供應(yīng)鏈運(yùn)作流程如圖3所示,包括客戶將需求信息提供給機(jī)床廠商,系統(tǒng)將所得信息進(jìn)行分類,并下發(fā)給可提供相應(yīng)服務(wù)的廠商,由廠商對(duì)所得信息進(jìn)行分析整理,提交擬解決方案并競(jìng)標(biāo),客戶通過(guò)對(duì)不同標(biāo)的的判斷,如果客戶不同意方案,廠商可進(jìn)行修改后再提交;如果認(rèn)可方案即采納。

    圖3 機(jī)床供應(yīng)鏈運(yùn)作流程

    2.2 機(jī)床供應(yīng)鏈應(yīng)用系統(tǒng)

    21世紀(jì)各類企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈,隨著制造業(yè)信息化的發(fā)展,機(jī)床類的制造企業(yè)也在供應(yīng)鏈上謀求新的改變,良好的供應(yīng)鏈管理會(huì)使供應(yīng)鏈的運(yùn)營(yíng)最優(yōu)化,也使利潤(rùn)最大化。在此背景下,開(kāi)發(fā)了機(jī)床供應(yīng)鏈管理云平臺(tái)系統(tǒng),如圖4所示,分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層。

    圖4 機(jī)床供應(yīng)鏈系統(tǒng)架構(gòu)

    (1)表現(xiàn)層

    表現(xiàn)層根據(jù)授權(quán)等級(jí)的不同,分為普通客戶、VIP客戶和管理員。通過(guò)人機(jī)交互界面和業(yè)務(wù)層進(jìn)行各種信息的傳遞與獲取。普通用戶獲得的授權(quán)較低,可以使用管理系統(tǒng)中必要的功能;VIP客戶獲得的授權(quán)高,在使用管理系統(tǒng)中必要的功能的基礎(chǔ)上,可根據(jù)自身企業(yè)的特點(diǎn)類型增加定制服務(wù),更有效的對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行管理,但定制服務(wù)需要進(jìn)行額外收費(fèi);管理員則通過(guò)軟件設(shè)計(jì)界面和軟件管理界面對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)和系統(tǒng)維護(hù)。

    (2)業(yè)務(wù)層

    業(yè)務(wù)層根據(jù)不同部門的職責(zé),分為供應(yīng)商業(yè)務(wù)系統(tǒng)、制造部門業(yè)務(wù)系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)、物流公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)和客戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)。各個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行協(xié)同工作。

    (3)數(shù)據(jù)層

    數(shù)據(jù)層是整個(gè)管理系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)層中的各分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)與業(yè)務(wù)層中的業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。它包含了整個(gè)管理系統(tǒng)所需要的信息流,根據(jù)不同的信息流,數(shù)據(jù)層可分為服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)庫(kù)、制造數(shù)據(jù)庫(kù)、零件數(shù)據(jù)庫(kù)和價(jià)格數(shù)據(jù)庫(kù)。

    3 供應(yīng)鏈成本的計(jì)算

    3.1 機(jī)床供應(yīng)鏈成本基本理論

    在制造業(yè)全球化的背景下,為提高運(yùn)營(yíng)效率,節(jié)約成本,很多機(jī)床公司都采用分散式的生產(chǎn)供應(yīng)模式,在其他地方設(shè)立分制造部門、倉(cāng)庫(kù)中心等。這樣就涉及到一個(gè)供應(yīng)鏈成本最優(yōu)的問(wèn)題。假定如圖5所示,由N家供應(yīng)商(Suppliers)向N家制造部門(Manufacturers)進(jìn)行供應(yīng),產(chǎn)品由N家倉(cāng)儲(chǔ)中心(Warehouses)通過(guò)N家物流公司(Logistics companies)向N家客戶(Customers)供應(yīng)。

    圖5 供應(yīng)鏈系統(tǒng)總圖

    LINGO軟件是由美國(guó)LINGO軟件公司推出的專門用于求解線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃問(wèn)題的軟件。本文利用LINGO14.0軟件對(duì)機(jī)床供應(yīng)鏈線性規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行求解。

    Si指供應(yīng)商Ai的供給水平;Mi指制造部門Bi制造水平;Wi指?jìng)}儲(chǔ)中心Di的處理水平;Li指物流公司Ei的運(yùn)送水平;Ci指客戶Fi的需求水平;CMi指制造部門Bi生產(chǎn)成本;CWi指?jìng)}庫(kù)中心Di的保管費(fèi);CLi指物流公司Ei的運(yùn)送費(fèi);SMij供應(yīng)商Ai向制造部門Bj交貨數(shù)量;MWij指制造部門Bi向倉(cāng)庫(kù)中心Dj進(jìn)貨的數(shù)量;WLij指?jìng)}儲(chǔ)中心Di向物流公司Ej出貨的數(shù)量;LCij指物流公司Ei向客戶Fj運(yùn)送數(shù)量。其中i,j=1,2…n。圖3中兩部門間連線數(shù)字表示運(yùn)輸成本。

    LINGO求解表達(dá)式:

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    (5)

    (6)

    (7)

    (8)

    (9)

    機(jī)床供應(yīng)鏈物流成本計(jì)算要根據(jù)具體的生產(chǎn)管理過(guò)程來(lái)決定,并結(jié)合機(jī)床廠自身情況,將具體數(shù)值帶入上述公式中,可得出合理的部門種類數(shù)量和個(gè)體數(shù)量,通過(guò)增減數(shù)目,可達(dá)到機(jī)床供應(yīng)鏈成本最小的目的。

    3.2 應(yīng)用實(shí)例

    如圖6所示為某機(jī)床供應(yīng)鏈系統(tǒng)。該機(jī)床供應(yīng)鏈中有3家供應(yīng)商向機(jī)床廠供應(yīng)原材料,通過(guò)4個(gè)制造部門的加工與組裝,可存放在2個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)中心中,由2家物流公司向3個(gè)客戶發(fā)貨。圖中兩部門之間連線上的數(shù)字表示單位運(yùn)輸成本。

    圖6 某機(jī)床供應(yīng)鏈系統(tǒng)

    現(xiàn)已知條件為S1=3000,S2=4000,S3=2000;M1=4000,M2=3000,M3=4000,M4=2000;W1=8000,W2=6000;L1=8000,L2=6000;C1=3000,C2=2500,C3=1000。

    經(jīng)過(guò)Lingo求解得:S11=0,S12=1000,S13=2000,S14=0,S21=0,S22=1500,S23=0,S24=0,S31=0,S32=0,S33=2000,S34=0,M11=0,M12=0,M21=2500,M22=0,M31=4000,M32=0,M41=0,M42=0,W11=0,W12=6500,W21=0,W22=0。最小成本Min=920200元。

    圖7 優(yōu)化改進(jìn)后的機(jī)床供應(yīng)鏈系統(tǒng)

    最優(yōu)供應(yīng)方案如圖7所示:供應(yīng)商A1分別向制造部門B2和B3供應(yīng)1000單位和2000單位的零部件,供應(yīng)商A2向制造部門B2供應(yīng)1500單位的零部件,供應(yīng)商A3向制造部門B3供應(yīng)2000單位的零部件;制造部門B2將2500單位產(chǎn)品存儲(chǔ)在倉(cāng)儲(chǔ)中心D1中,制造部門B3將4000單位產(chǎn)品存儲(chǔ)在倉(cāng)儲(chǔ)中心D1中。最后,由物流公司E1將存在倉(cāng)儲(chǔ)中心D1中6500單位的產(chǎn)品向客戶F1配送3000單位,向客戶F2配送2500單位,向客戶F3配送1000單位。

    4 結(jié)束語(yǔ)

    應(yīng)用云技術(shù)于制造業(yè)供應(yīng)鏈已成為行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),效率較高、易于協(xié)同管理的供應(yīng)鏈成為互聯(lián)網(wǎng)+下制造業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略的重要保障。

    文章將云技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)床行業(yè)相結(jié)合,提出了一種機(jī)床供應(yīng)鏈云平臺(tái)創(chuàng)新模型,通過(guò)供應(yīng)鏈的調(diào)整和重構(gòu),提高供應(yīng)鏈效率,易于協(xié)同工作。利用LINGO軟件對(duì)模型進(jìn)行最優(yōu)值求解,在保證最小成本的條件下提升供應(yīng)鏈的效率和質(zhì)量。通過(guò)在機(jī)床企業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用,證明該模型可提高企業(yè)間協(xié)同效率,為客戶提供更好的服務(wù)。

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    [11] 李斌勇,孫林夫,王淑營(yíng),等. 面向汽車產(chǎn)業(yè)鏈的云服務(wù)平臺(tái)信息支撐體系[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2015,21(10):2787-2797.

    (編輯 李秀敏)

    Machine Tool Supply Chain Process Modeling and Calculation Based on Cloud Model

    YAO Li-guo1,HUANG Hai-song1,TIAN Ye2,ZHANG Xi-gen1

    (1.Key laboratory of Advanced Manufacturing Technology, Ministry of Education,Guizhou University,Guiyang 550025,China;2.Center of Industry and Technology, Chengde Petroleum College, Chengde Hebei 067000,China)

    To solve the existing machine that exist in the supply chain of asymmetric information and resources sharing low, coordination difficulties, operational efficiency is low, analyzes the operating status of supply chain in machine tools, will cloud technology used in machine tool supply chain, put forward a cloud model machine tools under supply chain collaboration model. The cloud model of machine tool supply chain system architecture, by customer demand decomposition, extraction needs to be distributed to the corresponding cloud platforms and enterprise group, by the winning enterprises coordinate collaborative service, in the form of services and to meet customer demand. And the LINGO software is used to find the supply path of the lowest supply chain under the model, so as to effectively improve the efficiency and quality of the machine tool supply chain.

    cloud platform; machine tool supply chain; supply chain management; supply chain costs

    1001-2265(2017)02-0108-04

    10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.02.027

    2016-04-26;

    2016-05-18

    國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2014BAH05F01);貴州省重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(黔科合JZ字[2014]2001);貴州省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(黔科合J字[2015]2043號(hào));貴州省研究生工作站建設(shè)任務(wù)合同(黔教研合JYSZ字[2014]004);貴州省工業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合GZ字[2015]3034號(hào));貴州省機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司貴州省機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)智能化控制技術(shù)應(yīng)用工程研究中心建設(shè)項(xiàng)目;貴州大學(xué)研究生創(chuàng)新基金(研理工2016025)

    姚立國(guó)(1990—),男,甘肅永昌人,貴州大學(xué)碩士研究生,研究方向?yàn)橹圃煳锫?lián)與制造大數(shù)據(jù),(E-mail)yaoliguo1990@163.com;通訊作者:黃海松(1977—),女,彝族,貴州大方人,貴州大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,研究方向?yàn)橹圃煳锫?lián)與制造大數(shù)據(jù),(E-mail)huang_h_s@126.com。

    TH166;TG506

    A

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