云制造環(huán)境下汽車供應(yīng)鏈制造資源共享機(jī)制研究

李 青

（吉利學(xué)院，四川 成都 641423）

云制造是一個(gè)以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的全新的生產(chǎn)模式，通過(guò)與云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)等前沿科相結(jié)合，云制造利用虛擬化生產(chǎn)資源和加工能力，建立云制造資源云池。該資源云池通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)資源進(jìn)行集中管理與使用。李伯虎、張霖等[1-2]提出云制造的概念，旨在提供高附加值、低成本和全球化制造的服務(wù)，從而滿足制造業(yè)的個(gè)性化和社會(huì)化的制造需求。張霖等[3]通過(guò)分析云制造模式與別的模式間的關(guān)系和區(qū)別，總結(jié)了云制造模式的優(yōu)勢(shì)。李強(qiáng)、張科和孔蕾等利用云平臺(tái)為供應(yīng)鏈提供了通用的物流系統(tǒng)，用于收集和分發(fā)消息，以及追蹤供應(yīng)鏈物流的運(yùn)作[4]，旨在實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的統(tǒng)一化。魏芳鑫等[5]討論了云制造環(huán)境下的供應(yīng)鏈信息協(xié)同研究的特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)以及體系構(gòu)建。胡卿漢、何娟等[6]通過(guò)博弈分析，研究了數(shù)字供應(yīng)鏈企業(yè)的信息共享決策，并提出了驅(qū)動(dòng)策略，為汽車云制造平臺(tái)提供參考。

1 汽車供應(yīng)鏈制造資源共享云平臺(tái)構(gòu)建

1.1 汽車制造資源共享云池

制造資源共享云池是供應(yīng)鏈中各企業(yè)的產(chǎn)品制造信息、研發(fā)和技術(shù)的集成系統(tǒng)，如圖1 所示。通過(guò)制造云池，各企業(yè)間能夠協(xié)同研發(fā)產(chǎn)品和生產(chǎn)零部件，從而降低生產(chǎn)成本，并提升各自產(chǎn)品在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。制造云池中的各項(xiàng)資源都是互相共享的，使汽車制造過(guò)程更高效、靈活和智能化。此外，人們對(duì)車輛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)也更感興趣。云平臺(tái)為用戶創(chuàng)造了設(shè)計(jì)的環(huán)境，使用戶能在合理范圍內(nèi)對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)整，提高車輛的創(chuàng)新性，使用戶更理解車輛和其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)。云平臺(tái)還能根據(jù)客戶的需求和反饋，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程，以提供更優(yōu)質(zhì)的汽車產(chǎn)品。

圖1 汽車供應(yīng)鏈制造資源共享云池

1.2 制造資源共享演化博弈的參數(shù)設(shè)定和模型假設(shè)

1.2.1 不共享情況假設(shè)

從演化博弈論的穩(wěn)定策略可以看出，其主要是收益值高的群體的策略，在今后的博弈環(huán)境中被其他群體采納。如果變異策略能夠通過(guò)考驗(yàn)并獲得高額利潤(rùn)就會(huì)被接受，反之就被拋棄。將這種涉及變異和選擇的動(dòng)態(tài)博弈方式稱為復(fù)制者動(dòng)態(tài)。

通過(guò)云平臺(tái)，整車制造廠與零部件供應(yīng)商可以實(shí)現(xiàn)資源共享。在假設(shè)中，整車廠主要負(fù)責(zé)提供設(shè)計(jì)、模型、數(shù)據(jù)庫(kù)信息和軟件工具等制造資源，而零部件供應(yīng)商主要供應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備和材料信息等硬件生產(chǎn)資源。整車廠和供應(yīng)商之間都是“有限理性”的，并且在戰(zhàn)略空間上都可以選擇共享或不共享。由于博弈各方在自身文化、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)能力差異等方面存在差異，因此選擇對(duì)策的可能性也不同，使該模型成為一個(gè)多群體模型，雙方博弈結(jié)果是不平等的。模型考慮的參數(shù)定義見(jiàn)表1。

表1 參數(shù)含義

根據(jù)表1，設(shè)x為整車制造廠在云系統(tǒng)上共享的概率；y為零部件供應(yīng)商在云系統(tǒng)上共享的概率。如果整車廠和供應(yīng)商都決定不進(jìn)行資源共享，則汽車整車廠利潤(rùn)是基礎(chǔ)收益Rm，零件供應(yīng)商的利潤(rùn)是基本收益Rs。系統(tǒng)訪問(wèn)成本相對(duì)較低，記錄為Bmc。當(dāng)整車廠的數(shù)據(jù)信息、模具以及技術(shù)信息共享在云平臺(tái)上時(shí)，存在信息泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，將該風(fēng)險(xiǎn)記作技術(shù)被盜Bmr。Qmiz為汽車整車廠實(shí)際的技術(shù)資源共享量。由于零部件廠商不與整車廠合作，因此實(shí)際利潤(rùn)仍為基礎(chǔ)收益Rs，如公式（1）和公式（2）所示。

零配件廠商選擇共享制造資源，汽車整車廠選擇不共享。由于汽車零部件供應(yīng)商需要購(gòu)買或升級(jí)更多規(guī)模的信息傳感設(shè)備，并建設(shè)規(guī)模更大的信息數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此進(jìn)入平臺(tái)的成本遠(yuǎn)高于整車廠，該成本記作Bsc。不過(guò)，這也會(huì)使信息化效益提升，這部分收益記作企業(yè)信息化收入Bsr。Qsiz為汽車零部件供應(yīng)商的制造資源共享量，由于汽車整車廠沒(méi)有在云平臺(tái)上共享制造資源，其收益為基礎(chǔ)的收益Rm，如公式（3）和公式（4）所示。

1.2.2 共享情況假設(shè)

當(dāng)整車制造廠和零部件供應(yīng)商都選擇共享技術(shù)時(shí)，博弈雙方除了付出基礎(chǔ)值、平臺(tái)接入值、技術(shù)損失值和信息化效益外，還需要考慮資源儲(chǔ)存效益和懲罰成本，資源儲(chǔ)存效益是指當(dāng)零部件廠商與整車廠之間通過(guò)云平臺(tái)以訂單的形式進(jìn)行生產(chǎn)共享時(shí)，雙方都能全面、高效地消化和吸收對(duì)方的生產(chǎn)資源，從而提升各自在相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域中的工作能力，如公式（5）和（6）所示。

式中：um為整車廠的技術(shù)創(chuàng)新水平；為資源儲(chǔ)備效益；us為零部件供應(yīng)商的技術(shù)創(chuàng)新能力；為零部件供應(yīng)商的資源存儲(chǔ)效益。

在使用云服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行共享的過(guò)程中，如果出現(xiàn)詐騙和逾期等違規(guī)行為，云平臺(tái)有責(zé)任進(jìn)行監(jiān)督管理，并會(huì)采取相應(yīng)的處罰手段，從而產(chǎn)生處罰成本，旨在減少違規(guī)行為的發(fā)生。為了評(píng)價(jià)整車廠和供應(yīng)商的違規(guī)情況，筆者使用以下方法：整車廠的違規(guī)情況通過(guò)其可共享資源量Qm與實(shí)際共享資源量Qmiz的差值來(lái)評(píng)估；供應(yīng)商的違規(guī)情況通過(guò)其共享資源量Qs與實(shí)際共享資源量Qsiz的差值來(lái)評(píng)估。如公式（7）和公式（8）所示。

式中：p為處罰成本系數(shù)；Bmp為整車廠的處罰成本；Bsp為供應(yīng)商的處罰成本。

2 建立博弈模型和演化穩(wěn)定性分析

2.1 建立模型

博弈的支付矩陣見(jiàn)表2。雙方收益分析如下。

表2 汽車制造資源共享博弈支付矩陣

Hy為供應(yīng)商選擇共享時(shí)的收益，計(jì)算過(guò)程如公式（9）所示。

H1-y為供應(yīng)商不共享時(shí)的收益，計(jì)算過(guò)程如公式（10）所示。

H為供應(yīng)商的平均收益，計(jì)算過(guò)程如公式（11）所示。

Wx為整車廠選擇共享時(shí)的收益，計(jì)算過(guò)程如公式（12）所示。

W1-x為整車廠不共享時(shí)的收益，計(jì)算過(guò)程如公式（13）所示。

W為整車廠平均收益，計(jì)算過(guò)程如公式（14）所示。

2.2 演化博弈模型穩(wěn)定性分析

整車廠與供應(yīng)商之間的戰(zhàn)略選擇受很多變量影響，其會(huì)隨時(shí)間t而改變，即x和y都是與時(shí)間t相關(guān)的函數(shù)：令F（x）=dx/dt，F(xiàn)（y）=dy/dt。根據(jù)基因復(fù)制動(dòng)態(tài)理論，可以得出x和y之間的基因復(fù)制動(dòng)態(tài)過(guò)程的微分方程，如公式（15）和公式（16）所示。

式中：F（x）為整車廠選擇共享概率值x隨時(shí)間的函數(shù)；F（y）為供應(yīng)商選擇共享概率值x隨時(shí)間的函數(shù)。

由公式（17）和公式（18）可以得到演化博弈過(guò)程中的5 個(gè)均衡點(diǎn)，分別是P1（0，0），P2（0，1），P3（1，0），P4（1，1）和P5（x3，y3）。為了對(duì)這些均衡點(diǎn)進(jìn)行局部分析，常使用由Friedman 提出的“雅可比”矩陣判別法。該方法需要計(jì)算F（x）和F（y）對(duì)x和y的偏導(dǎo)數(shù)，并建立“雅可比”矩陣J，如公式（19）所示。

式中：x和y分別為整車廠與零件廠商的共享概率值，0≤x3≤1，0≤y3≤1。

演化穩(wěn)定博弈模型的均衡點(diǎn)，既要符合演化穩(wěn)定策略，又要符合行列式Det（J）＞0 和跡Tr（J）＜0。P1、P2、P3、P4和P5這5 個(gè)均衡點(diǎn)的“雅可比”矩陣組成的行列式與跡的情況見(jiàn)表3。P1（0，0）和P4（1，1）同時(shí)滿足條件Det（J）＜0 和Tr（J）＞0 這2 個(gè)均衡穩(wěn)定策略，因此對(duì)應(yīng)策略（不共享，不共享）和（共享，共享）；P2（0，1）和P3（1，0）是2 個(gè)非穩(wěn)定點(diǎn)；P5（x3，y3）為鞍點(diǎn)，均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性見(jiàn)表3。

表3 模型均衡點(diǎn)的穩(wěn)定性

演化與競(jìng)爭(zhēng)博弈流程的動(dòng)態(tài)演化相圖，如圖2 所示。當(dāng)汽車整車廠與零配件供應(yīng)商資源共享時(shí)，動(dòng)態(tài)博弈過(guò)程結(jié)果有2 種：雙方同時(shí)選擇不共享策略（即P1（0，0））或雙方同時(shí)選擇共享策略（即P4（1，1））。如果四邊形P2P5P3P4 的面積更大，則最后的穩(wěn)定策略是P4（共享，共享）。如果四邊形P2、P5、P3和P1的面積更大，則最后的穩(wěn)定策略是P1（不共享，不共享）。因此由共享模型可知，當(dāng)雙方同時(shí)選擇共享資源或同時(shí)選擇不共享資源時(shí)，雙方的獲益將達(dá)到最大。

圖2 汽車供應(yīng)鏈制造資源共享演化博弈模型的相位圖

3 促進(jìn)汽車供應(yīng)鏈制造資源共享的方法

3.1 成本促進(jìn)法

可利用第三方組織建設(shè)、經(jīng)營(yíng)和管理汽車行業(yè)的供應(yīng)鏈制造資源共享服務(wù)平臺(tái)。在該平臺(tái)上，零部件供應(yīng)商和汽車整車廠只作為云服務(wù)平臺(tái)的使用者，負(fù)責(zé)發(fā)布信息資源和支付信息注冊(cè)費(fèi)，節(jié)約了巨大的信息平臺(tái)構(gòu)建成本。為降低技術(shù)損失的風(fēng)險(xiǎn)，第三方承建組織還需要充分利用云制造的安全技術(shù)手段，以保障信息生產(chǎn)資料在訪問(wèn)、傳遞和保存過(guò)程中的機(jī)密性和安全性，維護(hù)汽車整車廠和零部件供應(yīng)商的利益。另外，對(duì)云平臺(tái)的生產(chǎn)資源必須進(jìn)行規(guī)范審核，并準(zhǔn)確甄別與調(diào)整，保證制造服務(wù)符合生產(chǎn)要求，以此吸納更多的汽車整車廠與零配件提供商加入云平臺(tái)，達(dá)到數(shù)據(jù)共享與互惠共贏的目的。

3.2 資源促進(jìn)法

3.2.1 提高制造資源與需求的匹配能力

如果需要供應(yīng)商或整車廠加入資源共享的云服務(wù)平臺(tái)，那么生產(chǎn)需求和制造資源必須實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)匹配。除了明確汽車整車廠的生產(chǎn)要求外，還必須掌握與供應(yīng)鏈公司共享的生產(chǎn)資源狀況。因此，當(dāng)有企業(yè)申請(qǐng)加入云平臺(tái)時(shí)，必須關(guān)注其企業(yè)的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品供應(yīng)范圍、生產(chǎn)流程、供應(yīng)品質(zhì)以及生產(chǎn)時(shí)間等。

3.2.2 提高制造資源質(zhì)量

為保證制造資源的質(zhì)量，云服務(wù)平臺(tái)應(yīng)對(duì)接入系統(tǒng)的制造資源進(jìn)行嚴(yán)格審核，并建立精確的數(shù)據(jù)分析體系。提高使用者的滿意度，這有助于提高共享的可能性。同時(shí)，企業(yè)也應(yīng)從科技、業(yè)務(wù)、生產(chǎn)和信息化能力等角度提高自身實(shí)力，樹(shù)立較好的企業(yè)形象，提高知名度。

3.3 信任促進(jìn)法

在汽車整車廠與零部件供應(yīng)商共享資源后，云服務(wù)系統(tǒng)會(huì)對(duì)雙方的誠(chéng)信進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)交易訂單產(chǎn)生時(shí)提交評(píng)價(jià)文件。該評(píng)價(jià)機(jī)制有助于平臺(tái)構(gòu)建完善的誠(chéng)信體系，并推動(dòng)各方在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)制造共享。為保證平臺(tái)的企業(yè)誠(chéng)實(shí)守信，云服務(wù)系統(tǒng)制定了獎(jiǎng)罰機(jī)制，供應(yīng)鏈企業(yè)一旦擁有了較好的商譽(yù)，就能獲得相應(yīng)的物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)。對(duì)不誠(chéng)實(shí)或者泄露信息的企業(yè)，也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的物質(zhì)處罰，以此保證市場(chǎng)公平。該物質(zhì)獎(jiǎng)罰機(jī)制為云服務(wù)平臺(tái)中的合作企業(yè)提供了誠(chéng)實(shí)守信的經(jīng)營(yíng)環(huán)境，進(jìn)而推動(dòng)社會(huì)信息的資源共享。

4 結(jié)論

該文基于云服務(wù)平臺(tái)建立了汽車供應(yīng)鏈制造資源共享模型，使汽車整車制造廠和零配件供應(yīng)商可以充分利用不同領(lǐng)域的優(yōu)秀生產(chǎn)資源，提高生產(chǎn)的效率和競(jìng)爭(zhēng)力。該文對(duì)汽車供應(yīng)鏈制造資源的運(yùn)用進(jìn)行探討，建立了整車制造業(yè)的共享模型并分析了演化博弈模型的穩(wěn)定性。成本促進(jìn)法、資源促進(jìn)法、信任促進(jìn)法和政策促進(jìn)法等都會(huì)影響供應(yīng)鏈共享策略的結(jié)果。該文的研究對(duì)提高中小企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要作用。