產(chǎn)業(yè)融合背景下服務(wù)驅(qū)動(dòng)的物流業(yè)態(tài)發(fā)展模式

（南京信息工程大學(xué) 管理工程學(xué)院，江蘇 南京 210044）

1 引言

物流業(yè)因其重要的紐帶作用而躋身于2009年國家發(fā)改委制定的十大振興行業(yè)之列。國家要求物流產(chǎn)業(yè)不是單純擴(kuò)大規(guī)模，而是要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，增加附加值。現(xiàn)代物流業(yè)以物流服務(wù)的用戶導(dǎo)向?yàn)橹饕卣?，物流業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)（如制造業(yè)、金融業(yè)）之間的聯(lián)動(dòng)不斷增強(qiáng)，進(jìn)而確保物流產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)。物流產(chǎn)業(yè)融合是物流服務(wù)系統(tǒng)（鏈）內(nèi)在利益機(jī)制作用下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展形式及模式的轉(zhuǎn)變。物流業(yè)作為典型的服務(wù)行業(yè)，從事物流活動(dòng)的企業(yè)需要通過提高用戶滿意度來增強(qiáng)企業(yè)盈利能力及競(jìng)爭(zhēng)力。在當(dāng)前我國生產(chǎn)相對(duì)過剩的情況下，許多企業(yè)找不到新的增長點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展正給我們提示了一條創(chuàng)新發(fā)展的新思路。因此，理解并把握產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的內(nèi)涵，采取有效措施促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，對(duì)培育物流產(chǎn)業(yè)具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐價(jià)值。

2 服務(wù)驅(qū)動(dòng)下的物流新業(yè)態(tài)發(fā)展模式

我國制造業(yè)正處于從生產(chǎn)型向服務(wù)型、從制造大國向制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)折期。如何培育新型制造服務(wù)模式，進(jìn)而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變，是未來我國制造業(yè)發(fā)展需要解決的重大問題。云制造模式使各類制造資源經(jīng)過虛擬化封裝之后，以一種服務(wù)的形式呈現(xiàn)在云制造資源池中，充分地融入網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，成為一種實(shí)時(shí)的、按需的網(wǎng)絡(luò)制造資源（云制造資源），從而為各種實(shí)體產(chǎn)品和制造服務(wù)提供低成本、高附加值和全球化的制造服務(wù)[1]。云制造是一種制造業(yè)服務(wù)模式,陶飛等[2]認(rèn)為云制造強(qiáng)調(diào)的是以服務(wù)為核心內(nèi)容和目標(biāo)的制造模式。云制造體系結(jié)構(gòu)是按需組合的一種新的制造服務(wù)。在產(chǎn)品的生命周期中，需要用到各種類型的制造資源。云制造平臺(tái)將制造資源（包括產(chǎn)品生命周期中要用到的設(shè)備、材料、人員等硬件和軟件的總和）虛擬化封裝成制造服務(wù)資源，為各種用戶提供定制的制造服務(wù)。云制造過程中用戶是高度參與的。根據(jù)用戶的個(gè)性化需要，將所需資源進(jìn)行有效組合，組織制造工序，使不同的資源個(gè)體能夠協(xié)調(diào)的完成一整項(xiàng)制造任務(wù)。馬文龍等[3]以服務(wù)質(zhì)量感知為目標(biāo)，給出一種云服務(wù)選擇方法，該方法取得的方案充分考慮用戶評(píng)價(jià)的服務(wù)質(zhì)量綜合性能?？琢钴奫4]定義了服務(wù)模塊，給出了各類資源自由接入接出的方法，實(shí)現(xiàn)云制造環(huán)境下資源的快速封裝。朱李楠[5]針對(duì)云資源里存在的信息海量、復(fù)雜、異構(gòu)問題，提出了資源封裝、發(fā)布和發(fā)現(xiàn)機(jī)制。李慧芳等[6]提出了物流服務(wù)的組合評(píng)價(jià)方法，解決云服務(wù)組合的個(gè)性化需求問題。

服務(wù)組合是一種極有前景的創(chuàng)建新服務(wù)的方式。以上研究可以看出，服務(wù)組合在云制造中發(fā)揮了重要的作用，但是已有方法多是針對(duì)制造資源的封裝與調(diào)度，即將各類制造資源看做服務(wù)進(jìn)行任意組合。隨著國家大力推進(jìn)制造業(yè)服務(wù)化，各級(jí)政府鼓勵(lì)、引導(dǎo)制造業(yè)發(fā)展倉儲(chǔ)物流、電子商務(wù)、在線商店等專業(yè)服務(wù)和增值服務(wù)。制造企業(yè)應(yīng)成為制造與服務(wù)融合型企業(yè)。這樣的發(fā)展趨勢(shì)要求研究出針對(duì)服務(wù)業(yè)的服務(wù)資源的封裝與調(diào)度方法。為制造企業(yè)量身定制各類服務(wù)資源的難度遠(yuǎn)大于定制各類制造資源。因此，從云制造資源池中尋找到各式各樣的服務(wù)資源有很大難度，尤其考慮到各類服務(wù)資源的配合程度，這種困難被放大，因此需要新的方法技術(shù)。Jafari Navimipour et.al[7]給出在專家云里挑選合適的專家服務(wù)的方法，解決搜尋過程中人們行為模式描述上的難題。Chen et.al[8]描述了一種在云服務(wù)中，服務(wù)需求方和服務(wù)提供方之間關(guān)于服務(wù)質(zhì)量的需求談判的方法，為供需雙方達(dá)成一致提供了推理和學(xué)習(xí)的技術(shù)。Garg Niharika et.al[9]設(shè)計(jì)了關(guān)于物流服務(wù)的云計(jì)算支持系統(tǒng)，幫助建立高效的全球供應(yīng)鏈。綜合已有研究的成果，本文將針對(duì)服務(wù)匹配的難題，提出了云制造環(huán)境下的物流鏈服務(wù)組合方法。

3 服務(wù)驅(qū)動(dòng)的物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

3.1 物流鏈云服務(wù)框架

在網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境下，物資流通具有多頻度、小批量的特殊性，生產(chǎn)組織較復(fù)雜。物流資源成為資源組合優(yōu)化的重要方面[10]。中國的制造企業(yè)長期以來都是面向設(shè)備、面向資源、面向訂單、面向各類實(shí)物形態(tài)的制造，因而與制造密切相關(guān)的物流服務(wù)沒有真正成為服務(wù)導(dǎo)向、需求導(dǎo)向的物流服務(wù)。在云制造的思想里，要求將一切能封裝和虛擬化的都作為制造云服務(wù)（包括物流資源作為服務(wù)、物流能力作為服務(wù)、物流知識(shí)作為服務(wù)等）。這種轉(zhuǎn)變是實(shí)現(xiàn)服務(wù)驅(qū)動(dòng)下的物流鏈的基礎(chǔ)。在以制造企業(yè)為核心的云服務(wù)平臺(tái)控制下，核心企業(yè)提出的物流訂單被平臺(tái)分解成若干個(gè)子任務(wù)，具有服務(wù)能力的第三方物流實(shí)體通過競(jìng)爭(zhēng)獲得任務(wù)，同時(shí)共享物流服務(wù)信息。這些實(shí)體共同完成訂單要求的倉儲(chǔ)、運(yùn)輸、加工、配送等增值服務(wù)，形成一條物流鏈。云制造系統(tǒng)中的物流鏈主要包括三種角色，即：物流資源提供者、物流鏈運(yùn)營者、物流資源使用者。物流資源提供者為第三方物流服務(wù)提供者；物流鏈運(yùn)營者主要實(shí)現(xiàn)對(duì)云服務(wù)的管理、運(yùn)營等，包括物流任務(wù)的描述、任務(wù)與云服務(wù)的映射匹配、云服務(wù)選取與綁定、云服務(wù)組合選取、制造結(jié)果評(píng)價(jià)；物流資源使用者能夠在制造云運(yùn)營平臺(tái)的支持下，提出需要服務(wù)的請(qǐng)求，完成物流服務(wù)的調(diào)用。

云服務(wù)通過資源屬性與用戶需求之間的匹配來完成需求方對(duì)服務(wù)資源的選取。因此，屬性信息要實(shí)現(xiàn)資源的高度共享。云服務(wù)環(huán)境下,資源具有總量大、類別雜、屬性多的海量數(shù)據(jù)特征。為了讓物流鏈運(yùn)營者能夠像調(diào)用實(shí)物形態(tài)的機(jī)器一樣調(diào)用物流服務(wù)資源，本文對(duì)服務(wù)資源進(jìn)行封裝，以便于識(shí)別與調(diào)用。

定義1：物流服務(wù)資源Ri={Type,Status,Input,Output}。

Type是物流服務(wù)資源的類型；

Status是物流服務(wù)資源的狀態(tài)，分為空閑和忙碌兩類；

Input是物流服務(wù)資源的輸入?yún)?shù)；

Output是物流服務(wù)資源的輸出參數(shù)。

定義2：物流訂單請(qǐng)求Active={Description,TC}。

Description是物流訂單的描述；

TC是將物流訂單分解成子任務(wù)后形成的任務(wù)鏈（Task Chain），TC={T1,T2,…,Tn}。任務(wù)與任務(wù)間的復(fù)雜約束關(guān)系可看作是采用有向無環(huán)圖DAG描述的工作流，如圖1所示。

圖1 以有向無環(huán)圖DAG描述的工作流

云制造平臺(tái)以子任務(wù)之間的匹配度最優(yōu)為目標(biāo)，為每個(gè)子任務(wù)Ti在候選服務(wù)資源中選取合適的物流服務(wù)資源，組建完成物流鏈。物流鏈的構(gòu)造過程如下：

步驟1：物流鏈運(yùn)營者接收制造企業(yè)提出的物流訂單請(qǐng)求Active，將物流訂單分解成子任務(wù)，向物流鏈的所有云發(fā)布招標(biāo)請(qǐng)求。物流任務(wù)請(qǐng)求表示為TC={T1,T2,…,Tn}。

步驟2：物流鏈運(yùn)營者統(tǒng)計(jì)閑置狀態(tài)的物流資源，物流鏈運(yùn)營者接收并審核物流服務(wù)供應(yīng)商的競(jìng)標(biāo)申請(qǐng)書，評(píng)價(jià)被提交資源信息的可執(zhí)行能力，封裝成為每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)的物流服務(wù)資源，提交物流鏈運(yùn)營者等待招標(biāo)。同類型的資源形成物流服務(wù)池。

步驟3：物流鏈運(yùn)營者根據(jù)搜索服務(wù)池內(nèi)可執(zhí)行的資源服務(wù)，滿足一定的服務(wù)目標(biāo)形成物流方案集，發(fā)送招標(biāo)書。沒有被選中的物流資源服務(wù)，修改服務(wù)狀態(tài)為空閑，返回物流服務(wù)池。

步驟4：第三方物流供應(yīng)商和物流鏈運(yùn)營者在規(guī)定時(shí)間內(nèi)簽訂合作協(xié)議書，確認(rèn)資源調(diào)度的實(shí)施流程與規(guī)則，形成物流鏈云。

3.2 服務(wù)組合的匹配度

在云資源的選取過程中，云制造平臺(tái)上云資源的各項(xiàng)服務(wù)性能指標(biāo)與用戶需求之間的匹配是資源選取的核心指標(biāo)。通常與服務(wù)相關(guān)的指標(biāo)有響應(yīng)時(shí)間、費(fèi)用以及可用性等，以此為目標(biāo)的服務(wù)選擇研究已經(jīng)很成熟。本文認(rèn)為在云資源的選取過程中，應(yīng)強(qiáng)調(diào)服務(wù)性能指標(biāo)，即資源特征屬性匹配。云制造平臺(tái)上云資源調(diào)度過程應(yīng)是各項(xiàng)服務(wù)性能與用戶需求之間的匹配過程。本文將以資源特征屬性匹配為目標(biāo)研究物流鏈服務(wù)云選擇方法。

資源特征屬性匹配分為用戶與供應(yīng)商匹配、供應(yīng)商之間匹配兩種。制造企業(yè)提交的物流訂單與物流鏈運(yùn)營者提供的整體物流服務(wù)之間的匹配程度即用戶與供應(yīng)商的匹配。物流鏈運(yùn)營者將制造企業(yè)提交的物流訂單分解成子任務(wù)，接受子任務(wù)的上下游供應(yīng)鏈之間形成了供需關(guān)系，它們之間的匹配關(guān)系即供應(yīng)商之間的匹配。這兩種匹配可以歸納為一種，即供方和需方的匹配。本文提出基于相似度的服務(wù)資源性能匹配方法，其基本思路是:首先建立云端資源的輸入、輸出性能描述。然后按照資源池里服務(wù)的匹配程度組建物流鏈，最后將物流鏈的性能屬性與用戶需求進(jìn)行相似性對(duì)比。

物流服務(wù)的重要性能參數(shù)為：

Input為物流服務(wù)資源的輸入性能參數(shù)，表示Ri資源的輸入?yún)?shù)。

Output為物流服務(wù)資源的輸出性能參數(shù)，表示Ri資源的輸出參數(shù)。定義3：物流鏈中調(diào)用的兩個(gè)服務(wù)資源Ri和Rj之間的匹配度采用Mij描述。假設(shè)Ri是Rj的前導(dǎo)任務(wù)，，其中是之間的距離。Mij∈R+，Mij越小，匹配度越佳。

物流鏈中存在復(fù)雜的邏輯關(guān)系，本文采用有向無環(huán)圖DAG描述的工作流描述任務(wù)與任務(wù)間的約束關(guān)系。結(jié)合對(duì)工作流的邏輯關(guān)系分析，本文將任務(wù)之間關(guān)系分為3類:順序（Sequence）、循環(huán)（Loop）和并行（Parallelism）。邏輯關(guān)系的定義與匹配度定義見表1。

表1 物流服務(wù)邏輯關(guān)系的匹配度計(jì)算定義

3.3 云服務(wù)選擇模型

{T1,T2,…,Tm}構(gòu)成一個(gè)工作流，Ti（i=1,2,…,m）代表工作流中需要執(zhí)行的一個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)之間可能存在順序、循環(huán)或并行的關(guān)系。{R1,R2,…,Rn}是所有資源的集合。任務(wù)Ti運(yùn)行時(shí)從{R1,R2,…,Rn}中挑選任意一種資源即可完成任務(wù)。本文使用DAG圖來對(duì)云計(jì)算環(huán)境下的工作流應(yīng)用進(jìn)行建模。用Γ表示任務(wù)Ti的有限集合，Λ表示有向邊(Ti,Tj)的集合，體現(xiàn)出的是不同資源之間的配合程度。決策變量為{TR1,TR2,…,TRn}，表示Ti從它的服務(wù)資源集合{R1,R2,…,Rn}里面選取的資源個(gè)體的代號(hào)。

首先利用DAG圖計(jì)算出物流鏈的匹配度。本文出現(xiàn)的DAG圖只存在串行、并行和循環(huán)三種。用M(i)表示該節(jié)點(diǎn)為結(jié)束的各項(xiàng)活動(dòng)的最小匹配度。計(jì)算時(shí)從網(wǎng)絡(luò)的起始節(jié)點(diǎn)開始計(jì)算，按照編號(hào)順向計(jì)算，直到網(wǎng)絡(luò)圖的終止節(jié)點(diǎn)。假定網(wǎng)絡(luò)圖中沒有前驅(qū)的節(jié)點(diǎn)的Mj為1。余下節(jié)點(diǎn)按照下式計(jì)算：

網(wǎng)絡(luò)圖的整體匹配度為M=min{M(a),M(b),…,M(q)}，其中{M(a),M(b),…,M(q)}是網(wǎng)絡(luò)圖中沒有后驅(qū)的節(jié)點(diǎn)。

模型的具體形式化描述如下：

可以采用LINGO軟件求解這個(gè)模型。

4 結(jié)論

云制造是基于網(wǎng)絡(luò)的面向服務(wù)的智慧化制造新模式，它融合與發(fā)展了現(xiàn)有信息化制造技術(shù)及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)，將各類制造資源和制造能力虛擬化、服務(wù)化，進(jìn)行優(yōu)化管理和經(jīng)營，用戶通過終端和網(wǎng)絡(luò)就能隨時(shí)按需獲取制造資源和能力服務(wù)，是未來產(chǎn)業(yè)融合背景下服務(wù)驅(qū)動(dòng)下的物流新業(yè)態(tài)發(fā)展模式。

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