云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇研究

潘燕華，王 克，王 平

(1.江蘇科技大學 經(jīng)濟管理學院,江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2.江蘇科技大學 服務制造模式與信息化研究中心,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

隨著工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、中國制造2025等先進制造發(fā)展戰(zhàn)略的相繼提出，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術得到了空前的發(fā)展，同時“互聯(lián)網(wǎng)+制造”[1]、服務型制造[2]、云制造[3]等先進制造模式正逐步引領傳統(tǒng)制造企業(yè)向數(shù)字化制造、智能化制造發(fā)展。而航空航天產(chǎn)品、大型武器裝備產(chǎn)品、船舶產(chǎn)品等大型復雜產(chǎn)品通常由多部件組成，其設計、制造、總裝周期相對較長，研發(fā)成本、技術含量、集成度高、規(guī)模大，同時在各生產(chǎn)設計階段，需要眾多相關專業(yè)公司密切協(xié)作，共同完成[4]。云計算技術能夠為復雜產(chǎn)品全生命周期的企業(yè)間協(xié)作提供有力的支撐，使得企業(yè)可以將精力聚焦于提升核心競爭能力，進一步提升社會資源的利用效率和社會效益。但是，云計算環(huán)境下資源的海量匯聚，同樣為價值鏈合作伙伴的選擇帶來了挑戰(zhàn)。

現(xiàn)階段國內外學者從多個視角對合作伙伴選擇問題作了大量研究，并取得了豐碩的成果。主要包括如下幾個方面：

(1)研究對象方面 大量學者[5-8]以虛擬企業(yè)為研究主體，通過聚類法、模糊評價法等方法建立合作伙伴選擇模型，實現(xiàn)對候選企業(yè)的選擇。

(2)研究視角方面 VASUDEVA等[9]從制度視角、BUNDUCHI[10]從信任視角、李柏洲等[11- 12]從合作創(chuàng)新視角對合作伙伴進行組合優(yōu)選。

(3)研究方法方面 邵際樹等[13]、WANG等[14]利用改進的灰色理論、張樹山等[15]基于三角模糊數(shù)的網(wǎng)絡層次分析法(Analytic Network Process,ANP)和逼近理想解排序法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)集成方法、袁華等[16]分別基于復雜網(wǎng)絡構建合作伙伴優(yōu)選模型。

可見，現(xiàn)有研究主要基于不同視角，通過運用更為智能化的方法對傳統(tǒng)環(huán)境下的合作伙伴選擇問題進行探討，而云計算環(huán)境下價值鏈節(jié)點企業(yè)同虛擬企業(yè)相比，其敏捷性、動態(tài)性、分散性、異構性、協(xié)作性特征更加明顯[17]，同時復雜產(chǎn)品因結構上的復雜性導致價值鏈組建過程復雜，成員價值取向多元?？赏貙W可以從定性和定量的角度研究事物的可拓性和事物開拓的規(guī)律，分析物元結構和相互關系，有效地將事物中存在的矛盾問題轉換為相容問題，最大限度地優(yōu)化指標融合的結果[18-19]。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎上，結合云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈構成及運營的特點，應用可拓學理論構建云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇模型，實現(xiàn)云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈節(jié)點企業(yè)的優(yōu)選，以期為云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴的選擇提供有價值的參考。

1 可拓理論基本概念

可拓理論是1983年我國學者蔡文創(chuàng)立的一門新興學科，作為數(shù)學、系統(tǒng)科學和思維科學的交叉科學，可拓理論通過引入關聯(lián)函數(shù)使評價精細化、定量化[20]，通過定性指標的定量化表達[21]，將“具有某種性質的”的定性描述補充擴展至“具有某種性質的程度”的定量描述，不僅可以客觀地反映評價對象的評價等級，還能準確地描述評價對象各項指標由量變到質變的過程[22]。從新的角度為人們認識和分析現(xiàn)實世界、解決現(xiàn)實世界中的矛盾問題提供了一種方法論[23]?？赏乩碚摶靖拍钊缦拢?/p>

(1)物元 描述事物的基本元，是可拓理論最基本的邏輯單元，任何事物都可以表達為物元。物元將事物、事物的特征以及特征值有機地結合起來，反映事物質與量的辯證關系，以有序三元組R=(N,c,v) 來表達。其中N表示事物，c表示特征，v表示N關于c所取的量值，這三者稱為物元的三要素[24]。若一個事物有n個特征，則稱R=(N,ci,vi),i=1,2,…,n，為n維物元。如果量值v具有不確定性，便稱其為熵物元。若事物N有n個特征c1,c2,…cn和對應的模糊量值v1,v2,…,vn，則稱R為n維熵物元[25]。

(3)距 設x0為實域(-∞,+∞)上的任一點，X0=(a,b)為實域上任一區(qū)間，稱ρ(x0,X0)=|x-(a+b)/2|-(b-a)/2為點x0與區(qū)間X0之距[19]。

(4)位值 設X0=(a,b)，X=(c,d)，則點x與區(qū)間X0=(a,b)和區(qū)間X=(c,d)組成的區(qū)間套的位置規(guī)定為:

2 基于可拓物元的復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇模型設計

根據(jù)可拓物元理論，構建云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇模型。首先分析候選合作伙伴所涉及的各個指標，并獲取各指標的量值，而后建立云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇模型，最終以定量化的數(shù)值表示合作伙伴選擇的結果。本文參考文獻[25]中模型構建方法，并引入信息熵，建立云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇的復合物元模型，解決價值鏈構建過程中指標體系復雜、部分指標間存在關聯(lián)或沖突的問題，增大合作伙伴選擇的客觀性。

定義1云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴n維復合物元。設云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈在某一節(jié)點上存在著m個潛在合作伙伴，同時用n項指標評價復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴，則稱其為具有m個節(jié)點的復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴n維復合物元，記為Rmn，

(1)

式中：Mi為復雜產(chǎn)品價值鏈某一節(jié)點下的第i個候選企業(yè)，cj為價值鏈候選合作伙伴的第j項指標，與其相應的量值用xij(1≤i≤m,1≤j≤n)表示。模型通過引入復雜產(chǎn)品候選合作伙伴n維復合物元，實現(xiàn)了對復雜產(chǎn)品價值鏈上所有候選企業(yè)的量化描述。

定義2云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴n維復合物元標準化處理。云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品由于結構上的復雜性，其價值鏈參與主體眾多，所涉及產(chǎn)品在生產(chǎn)設計加工等不同階段具有不同的指標，而不同指標所具有的不同含義使得指標值的計算方法也各不相同，從而導致指標的量綱各異。因此，對各指標通過向量歸一化法進行標準化處理。即

因此標準化后的云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴n維復合物元:

(2)

由于客觀事物同樣具有一定的不確定性和復雜性，且復雜產(chǎn)品因結構上的復雜性導致價值鏈組建過程復雜，無法明確給出測度指標的具體權重。而熵在信息論中用于測度不確定性函數(shù)，因此為了增加決策過程中的客觀性，通過關聯(lián)熵法來確定云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴各項測度指標的具體權重。

(3)

同時，根據(jù)信息熵理論計算云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴第j項指標Cj的熵

(4)

定義4云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴指標的權重系數(shù)。由于Fj∈[0,1]，令偏差度kj=1-Fj，則云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴第j項指標Cj的權重系數(shù)

(5)

定義5云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴指標權重的復合物元。由式(5)云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴第j項指標Cj的權重系數(shù)wj，構造云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈候選合作伙伴指標權重的復合物元

(6)

(7)

由式(7)可以得到價值鏈某一節(jié)點下第i個候選合作伙伴的綜合測度值Hi(i=1,2,…,m)。依據(jù)物元分析理論，Hi越大，該候選者在價值鏈節(jié)點候選企業(yè)中的水平越優(yōu)。因此，根據(jù)價值鏈某一節(jié)點下候選合作伙伴的綜合測度Hi來判斷價值鏈某一節(jié)點下各個候選企業(yè)的優(yōu)劣程度，并根據(jù)其對候選合作伙伴進行排序。

3 基于可拓物元的復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇仿真分析

下面以船舶產(chǎn)品為例進行基于可拓物元的復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇仿真分析?，F(xiàn)代造船模式中，船舶價值鏈以船東的需求訂單為驅動，以總裝造船廠為主導，以設計院所及設備材料供應商為基礎，以服務商為保障，形成產(chǎn)品價值網(wǎng)絡?？傃b造船廠憑借船臺、碼頭等關鍵資源成為船舶價值鏈的核心，主導著整個價值網(wǎng)絡的構建[26]，船東由于精力和信息的不對稱，除在少數(shù)關鍵設備供應商選擇上具有一定的話語權外，其他供應商、協(xié)作商、服務商的選擇，往往只能聽從于總裝造船廠的安排。云計算技術通過將各類制造資源和制造能力的虛擬化、服務化，形成服務云池，敏捷地為用戶提供產(chǎn)品制造全生命周期的各類服務[27]，其結構和功能上的去中心化[28]將對船舶價值鏈的構建產(chǎn)生重大影響，能夠促使船東在價值鏈構建過程中擁有更大的自主權，主導價值鏈的構建，進而推動船舶制造模式的轉變。

3.1 合作伙伴選擇指標體系

通過對船舶價值鏈的整體分析，將船舶產(chǎn)品生命周期各階段涉及的合作伙伴分為設計、制造(采購、配套、總裝)和服務3大類。由于船舶產(chǎn)品價值鏈冗長，使得船東會基于船舶產(chǎn)品生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的各項成本考量價值鏈節(jié)點企業(yè)。同時，由于船舶產(chǎn)品使用周期較長，使用條件相對惡劣，出于安全性能以及市場競爭的要求，船東在合作伙伴的選擇過程中往往會對合作伙伴的加工質量提出較高的要求，這也同樣是船舶產(chǎn)品價值鏈長期穩(wěn)定發(fā)展的基礎。并且在云計算技術的助力下，船舶產(chǎn)品價值鏈組織結構富有彈性，市場競爭能力增強，這就要求價值鏈合作伙伴有著相對較高的訂單履約率及信息化水平。同時，船舶產(chǎn)品結構復雜，合同周期長，參與單位多，風險系數(shù)高，因此在價值鏈的構建過程中，穩(wěn)固的合作關系基于合作伙伴一定的企業(yè)規(guī)模以及良好的財務狀況。

基于上述分析并借鑒現(xiàn)有船舶行業(yè)合作伙伴選擇指標體系[29-30]，結合云計算的特點[31-32]，設計了船舶產(chǎn)品合作伙伴選擇指標體系，如表1所示。

表1 不同類型合作伙伴指標體系

3.2 合作伙伴選擇仿真分析

某船東根據(jù)發(fā)展需要利用云計算平臺自行主導某船舶產(chǎn)品的價值鏈構建，按前述指標體系，船舶設計院所、零部件供應商、船舶總裝企業(yè)及服務企業(yè)的相關指標信息如表2所示。

根據(jù)表2中的數(shù)據(jù)建立候選合作伙伴復合物元Rmn:

(8)

式(8)經(jīng)式(2)～式(7)計算得到不同類型候選企業(yè)的綜合測度值如表3所示。

表2 各候選企業(yè)相關數(shù)據(jù)

續(xù)表2

表3 不同類型候選企業(yè)的綜合測度

由表2可知，價值鏈不同節(jié)點企業(yè)在各指標下數(shù)據(jù)表現(xiàn)不同，云計算環(huán)境下數(shù)據(jù)通過信息熵轉換為指標的權重系數(shù)，并通過熵權物元法綜合確定了在成本、時間、質量、保障能力、信息化水平、服務能力6個方面具有一定優(yōu)勢的合作伙伴，最終組成船舶產(chǎn)品價值鏈。

根據(jù)表3中綜合測度值可以看出由S11、S23、S32、S42組成的價值鏈是最優(yōu)選擇。

3.3 比較分析

為驗證本文方法的有效性，將本文方法求得的結果同灰色關聯(lián)理想解法(GC-TOPSIS)[33]進行對比。首先通過層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)方法和熵權法求得指標體系組合權重；其次，按照傳統(tǒng)TOPSIS法確定理想解和負理想解，并利用灰色關聯(lián)理論采用灰色關聯(lián)度評測各候選解指標數(shù)列與理想解和負理想解的關聯(lián)程度；最后按照候選解的灰色關聯(lián)相對貼近度對候選解進行優(yōu)劣排序。根據(jù)表2中的相關數(shù)據(jù)，以設計階段為例，利用GC-TOPSIS求得候選企業(yè)的排序S11?S13?S12，因此設計階段選擇設計院所S11。同理得出在采購階段選擇采購商S23，總裝階段選擇總裝企業(yè)S32，在服務階段選擇服務商S42參與價值鏈合作。最終由S11、S23、S32、S42組成云計算環(huán)境下的船舶產(chǎn)品價值鏈，這一結果同復合關聯(lián)熵物元模型求得的結果相同，證實了模型的有效性。

灰色關聯(lián)理想解法通過信息的集結，在考慮決策者偏好程度的基礎上對傳統(tǒng)TOPSIS方法進行擴展，利用歐氏距離與灰色關聯(lián)度的相似性反映候選解和理想解的接近程度。但由于灰色關聯(lián)理想解法在對指標權重的獲取過程中利用乘法合成法對指標進行組合賦權，可能會過度放大指標，使得評價結果不夠客觀，同時由于主觀賦權和決策者偏好的引入，評價結果可能會受到影響。并且云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈為了快速響應市場需求本身所具有的敏捷性和動態(tài)性，使得帶有主觀性的評價難以滿足價值鏈個性化發(fā)展的需求。而本文在構建云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇模型過程中引入可拓理論，其具有的辯證思想可以將價值鏈成員間的矛盾問題轉化為相容問題，信息熵理論的引入進一步降低了權重確定時的主觀性，同時復合關聯(lián)熵物元模型的應用可以實現(xiàn)云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈由傳統(tǒng)的核心企業(yè)主導向最終用戶主導的轉變，促使最終用戶在產(chǎn)品的全生命周期擁有更大的自主權，有效地提升云計算環(huán)境下船舶產(chǎn)品的個性化快速開發(fā)和敏捷應對市場的能力。

4 結束語

云計算環(huán)境下企業(yè)可以便捷地尋找到各類合作伙伴，快速地形成個性化產(chǎn)品，以敏捷地應對快速變化的市場需求。云計算模式去中心化以及資源高度匯聚、信息高度透明的特點，能夠支撐最終用戶主導價值鏈的構建過程，從而推動制造模式的轉變。

本文從復雜產(chǎn)品價值鏈的構建出發(fā)，以市場需求為原則，綜合考慮了候選合作伙伴的分散性、異構性及其彼此間存在的競合關系，結合云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈敏捷性、動態(tài)性的特點，利用可拓理論能夠將定性和定量指標相結合、解決復雜指標間存在沖突的優(yōu)勢，避免了以往合作伙伴選擇評價無法克服指標屬性之間矛盾性和關聯(lián)性的不足，構建了云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴選擇模型，并通過仿真分析驗證了模型及方法的有效性。研究結果為復雜產(chǎn)品價值鏈合作伙伴的選擇提供了一種新的思路和方法，將進一步促進社會化大協(xié)作。同時，作為一種新思路的嘗試，本文在成功構建云計算環(huán)境下復雜產(chǎn)品價值鏈后，由于市場需求的不確定性，需要對價值鏈運營效果進行分析，未來將考慮引入合適的方法對市場需求動態(tài)多變的復雜情形作出進一步的研究。