基于數(shù)字孿生技術(shù)的供應(yīng)鏈管理應(yīng)用研究

張 淦

(天津工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 天津 300387)

一、引言

在當(dāng)前的商業(yè)時(shí)代中，供應(yīng)鏈的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，而在這些數(shù)據(jù)的支撐下供應(yīng)鏈能逐步自我完善，也可以使企業(yè)在激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中脫穎而出。因此，一些具有前瞻性的企業(yè)開始考慮將數(shù)字孿生(Digital Twin，DT)概念應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理。而所謂數(shù)字孿生，其實(shí)就是指將現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字化表示，讓其可視化，而可以制造出把所有組織形態(tài)使用虛擬軟件表示的組織稱作組織的數(shù)字孿生(Digital Twin Organizations，DTO)。在現(xiàn)代科技的支撐下，供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域發(fā)生了巨大變化，供應(yīng)鏈中的所有物品基本都可以實(shí)時(shí)跟蹤，且由此產(chǎn)生的數(shù)字信息可以被第三方企業(yè)查看，這導(dǎo)致其在發(fā)展過程中會(huì)出現(xiàn)海量數(shù)據(jù)，所以，供應(yīng)鏈企業(yè)如何利用這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)優(yōu)化供應(yīng)鏈并處理應(yīng)急情況，是供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域重要的課題之一。而將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用到的供應(yīng)鏈管理中的水平高低會(huì)對(duì)供應(yīng)鏈的業(yè)務(wù)流程、運(yùn)營(yíng)、員工、合作伙伴和客戶的決策準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，因此，本文對(duì)基于數(shù)字孿生技術(shù)的供應(yīng)鏈管理進(jìn)行研究。

二、基于數(shù)字孿生技術(shù)的供應(yīng)鏈管理應(yīng)用

數(shù)字孿生幾乎能將物理對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)展示出來。使用特定應(yīng)用程序，可以將具體對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)可視化，同時(shí)將3D模型與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)相結(jié)合，在現(xiàn)有仿真模型和孿生新模型的支持下實(shí)現(xiàn)不同程度上的仿真。

(一)基于數(shù)字孿生技術(shù)的供應(yīng)鏈管理應(yīng)用現(xiàn)狀

1.供應(yīng)鏈管理現(xiàn)狀分析

在傳統(tǒng)供應(yīng)鏈管理模式中，經(jīng)常因信息掌握不及時(shí)而導(dǎo)致決策失誤，供應(yīng)鏈系統(tǒng)復(fù)雜、效率低、響應(yīng)速度慢等問題，而供應(yīng)鏈系統(tǒng)本身具備的復(fù)雜性及運(yùn)行效率的高低會(huì)讓其運(yùn)行過程出現(xiàn)許多無法預(yù)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)供應(yīng)鏈中信息流、物流、資金流產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)方法并沒有合適的方法來解決其存在的問題和挑戰(zhàn)，因此在進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代后，仿真技術(shù)成為供應(yīng)鏈管理相關(guān)人員為解決傳統(tǒng)方式的遺留問題，選擇了數(shù)其他常用且高效的工具，比如仿真技術(shù)。而仿真技術(shù)雖然一定程度上實(shí)現(xiàn)了供應(yīng)鏈可視化，但在智能時(shí)代，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)意味著仿真技術(shù)需要不斷提升與改進(jìn)。

盡管當(dāng)前的仿真技術(shù)在供應(yīng)鏈管理中應(yīng)用廣泛，但都是優(yōu)化其中的部分問題，這就意味著，在對(duì)整個(gè)以變化及復(fù)雜為特性的供應(yīng)鏈物流系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模時(shí)還存在許多問題。而數(shù)字孿生技術(shù)的問世，讓仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步被擴(kuò)大，不再只是局限在產(chǎn)品的遠(yuǎn)程診斷、智能維護(hù)、共享服務(wù)方面，還在流程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化等領(lǐng)域也有了用武之地。

通過供應(yīng)鏈數(shù)字孿生技術(shù)，可以很方便的創(chuàng)建組織內(nèi)部流程鏡像，同時(shí)能為供應(yīng)鏈上的企業(yè)提供對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而完成供應(yīng)鏈循環(huán)的構(gòu)建，更好的為供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整提供幫助，同時(shí)提高端到端供應(yīng)鏈的可視性和透明度，為各個(gè)產(chǎn)品線的供應(yīng)鏈和基準(zhǔn)流程設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)做出明智決策提供幫助，以便改善物流效率。運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)中的模型可以更方便快捷的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生故障或出現(xiàn)異常的供應(yīng)鏈，同時(shí)完成實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，確保供應(yīng)鏈的正確運(yùn)行，即及時(shí)掌握信息，加快響應(yīng)速度，進(jìn)一步提高供應(yīng)鏈效率。基于數(shù)字孿生技術(shù)將供應(yīng)鏈客戶進(jìn)行細(xì)分，為每個(gè)客戶創(chuàng)建個(gè)人資料，這也就是模型的創(chuàng)建過程，同時(shí)能對(duì)每個(gè)客戶的供應(yīng)鏈流程執(zhí)行情況進(jìn)行評(píng)估，提出物理資源和人力資源的最佳利用方案。基于數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)現(xiàn)有供應(yīng)鏈管理的助力和賦能，使很多企業(yè)對(duì)供應(yīng)鏈數(shù)字孿生技術(shù)躍躍欲試。

2.數(shù)字孿生技術(shù)在供應(yīng)鏈管理中的應(yīng)用案例

目前，已有企業(yè)將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理中，如世界上最大的軸承制造商SKF，其就在整個(gè)分銷網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建了一個(gè)數(shù)字孿生模型，包括800多個(gè)SKU的主要數(shù)據(jù)，涵蓋5個(gè)不同系統(tǒng)的40個(gè)安裝單元。數(shù)字孿生技術(shù)使該公司的區(qū)域化模型轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚓C合規(guī)劃模型。根據(jù)數(shù)字孿生技術(shù)提供的數(shù)據(jù)可視性和完全性，供應(yīng)鏈規(guī)劃人員能夠更好地進(jìn)行全球化的決策(參見圖1)。

圖1 供應(yīng)鏈數(shù)字孿生各要素關(guān)系

博歇爾等在其報(bào)告中指出了數(shù)字孿生技術(shù)在優(yōu)化供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)方面的優(yōu)勢(shì)：

第一，實(shí)時(shí)在線的敏捷性。基于實(shí)時(shí)供應(yīng)鏈運(yùn)行數(shù)據(jù)，可提高供應(yīng)鏈決策的速度，在其面對(duì)不斷變化的環(huán)境和難以預(yù)見的情況時(shí)，能夠快速響應(yīng)。第二，通信與協(xié)作。供應(yīng)鏈組織與供應(yīng)商、合作伙伴和客戶可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信與協(xié)作，根據(jù)可靠的最新數(shù)據(jù)做出決策。第三，點(diǎn)到點(diǎn)的可視化。數(shù)字孿生技術(shù)可以隨時(shí)檢測(cè)整個(gè)供應(yīng)鏈，實(shí)現(xiàn)對(duì)其績(jī)效關(guān)鍵方面的可視化管理。這種可視化可以跟蹤物料流、掌握進(jìn)度以及平衡供需。這些優(yōu)勢(shì)同時(shí)可提高客戶參與度。在上述優(yōu)勢(shì)的支持下，數(shù)字孿生技術(shù)可以將供應(yīng)鏈運(yùn)行的實(shí)際變化轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息，為供應(yīng)鏈企業(yè)提供其供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式的全球化運(yùn)營(yíng)圖，縮短供應(yīng)鏈的反應(yīng)時(shí)間，使企業(yè)更有效地滿足消費(fèi)者的需求。

(二)供應(yīng)鏈數(shù)字孿生技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

(1)關(guān)于供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集供應(yīng)鏈本質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜、協(xié)調(diào)和自適應(yīng)的系統(tǒng)，其能同時(shí)在多個(gè)生產(chǎn)方向上流動(dòng)。而供應(yīng)鏈數(shù)字孿生技術(shù)的使用關(guān)鍵在于細(xì)節(jié)，且數(shù)據(jù)收集可行與否及數(shù)據(jù)采集的精確度都會(huì)在某些層面都要受到應(yīng)鏈數(shù)據(jù)收集軟件產(chǎn)生的答案及數(shù)據(jù)決策的影響。

首先，需要明確供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)采集的范圍。供應(yīng)鏈數(shù)字孿生的關(guān)鍵技術(shù)是整個(gè)供應(yīng)鏈的建模。則數(shù)字孿生必須根據(jù)經(jīng)濟(jì)架構(gòu)(收入、利潤(rùn)、投資回報(bào)率、成本優(yōu)化)來衡量業(yè)務(wù)概念和模型，并在產(chǎn)品服務(wù)推出時(shí)掌控進(jìn)程。其中供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)財(cái)務(wù)和運(yùn)營(yíng)部分?jǐn)?shù)據(jù)還需要參考銷售和運(yùn)營(yíng)計(jì)劃等方面的數(shù)據(jù)。

其次，數(shù)字孿生形成的關(guān)鍵是模型和相關(guān)數(shù)據(jù)的配對(duì)。從技術(shù)角度看，軟件要對(duì)供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)產(chǎn)生作用的前提就是其具備協(xié)調(diào)性，而這就意味著必須考慮許多數(shù)據(jù)類型，包括從傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈輸入到非傳統(tǒng)的公司來源(如CRM數(shù)據(jù))，甚至是非結(jié)構(gòu)化的在線數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都會(huì)影響需求感知。而傳統(tǒng)企業(yè)的ERP數(shù)據(jù)或excel表格數(shù)據(jù)都不能完成這一目標(biāo)，且環(huán)境及其運(yùn)作方式也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，的數(shù)據(jù)至關(guān)重要，如果沒有數(shù)據(jù)則無法驗(yàn)證模型，并使所有預(yù)測(cè)和決策都產(chǎn)生變化。同時(shí)，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行隨時(shí)更新，保障數(shù)據(jù)含義的一致性。

當(dāng)然，仍有許多未解決的數(shù)據(jù)采集問題，例如缺少數(shù)字孿生的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)的所有權(quán)問題以及非常重要的數(shù)據(jù)濫用和安全問題等，這些都是亟待解決的重點(diǎn)問題。

(2)關(guān)于供應(yīng)鏈系統(tǒng)建模環(huán)境從供應(yīng)鏈系統(tǒng)的復(fù)雜角度對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)在發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行分析：

第一，需要對(duì)系統(tǒng)建模工具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化。傳統(tǒng)的建模軟件在實(shí)際操作時(shí)并不可以為當(dāng)前流行的傳感器及物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理要求維持統(tǒng)一性，這就需要采用軟件對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理和加工，以確保其能跟上當(dāng)前階段的實(shí)際發(fā)展需求，且能重新設(shè)計(jì)、構(gòu)建以及操作相關(guān)業(yè)務(wù)。

第二，面向供應(yīng)鏈管理的數(shù)字孿生建模環(huán)境應(yīng)具備可擴(kuò)展性，其中包括數(shù)據(jù)可擴(kuò)展性和功能可擴(kuò)展性。在數(shù)字孿生中，一旦有新的數(shù)據(jù)源可用時(shí)，該模型如何擴(kuò)展是亟待解決的問題。真實(shí)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)模型涉及很多組件和要素，并且可能在較短時(shí)間內(nèi)變得更加復(fù)雜。因此數(shù)字孿生模型應(yīng)能擴(kuò)展到多個(gè)領(lǐng)域。例如，供應(yīng)鏈分析可以從倉(cāng)庫(kù)和零售業(yè)務(wù)建模中受益。但是，對(duì)這些環(huán)境進(jìn)行建模可能需要采用不同的數(shù)據(jù)和方法。將復(fù)雜且不同的流程和操作結(jié)合起來需要靈活的建模環(huán)境，理想情況是能夠連接不同的建模方法。

三、基于數(shù)字孿生技術(shù)的供應(yīng)鏈管理應(yīng)用建議

(1)實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生中的模型與現(xiàn)實(shí)交互總體來看，數(shù)字孿生涵蓋了整個(gè)供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)流程范圍。在其應(yīng)用的整個(gè)過程中，不管是人類行為方式，還是數(shù)字建模決策，其最終目標(biāo)都是促使決策人做出更加正確的決策。當(dāng)前，數(shù)字孿生可以在某些方面實(shí)現(xiàn)自我的預(yù)測(cè)和優(yōu)化，且其精確性要高于其他的一般模型。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展為數(shù)字孿生技術(shù)在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用及進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，企業(yè)在將數(shù)字孿生與供應(yīng)鏈結(jié)合時(shí)，可以運(yùn)用傳感器或者物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集大量數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生中的模型與現(xiàn)實(shí)之間的交互，數(shù)字孿生的運(yùn)用水準(zhǔn)可以被視為改善業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)和提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要因素。

(2)供應(yīng)鏈管理利益相關(guān)者必須盡早參與數(shù)字孿生開發(fā)數(shù)字孿生技術(shù)在企業(yè)供應(yīng)鏈管理中所發(fā)揮的作用越來越大，為了更好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，制造商會(huì)對(duì)每一個(gè)客戶或者產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字孿生的創(chuàng)建。在這種情況下，供應(yīng)鏈管理利益相關(guān)者必須盡早參與數(shù)字孿生的開發(fā)過程，并從全球化角度定義和優(yōu)化數(shù)字孿生項(xiàng)目和產(chǎn)品。從本文角度上來說，供應(yīng)鏈管理與數(shù)字孿生相結(jié)合，其根本內(nèi)容是托運(yùn)人、貨運(yùn)代理商體積承運(yùn)商等供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)與企業(yè)全球貿(mào)易可視化價(jià)值的結(jié)合，是相關(guān)人員獲取利益的關(guān)鍵，能夠?yàn)槠髽I(yè)的進(jìn)步和發(fā)展創(chuàng)造更大的價(jià)值。

四、結(jié)語

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)已進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，并且以數(shù)據(jù)為主要原動(dòng)力，國(guó)家智能物流骨干網(wǎng)建設(shè)也要通過數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，逐漸實(shí)現(xiàn)物流物理網(wǎng)絡(luò)以及物流數(shù)字網(wǎng)絡(luò)虛擬工作，這些都需要合適的數(shù)字孿生技術(shù)，在此發(fā)展背景之下，本文以數(shù)字孿生技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)企業(yè)的供應(yīng)鏈管理應(yīng)用工作進(jìn)行研究，提出在數(shù)字孿生技術(shù)的幫助下，供應(yīng)鏈能夠創(chuàng)造更大的價(jià)值和具有巨大潛力。