董 爽，張國方，宋景芬

（武漢理工大學(xué) 汽車工程學(xué)院，湖北 武漢 430070）

1 引言

在新的經(jīng)濟(jì)時代下，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)的汽車已經(jīng)不能滿足消費(fèi)者個性化和多樣化的需求，整車制造企業(yè)為了搶占市場份額，將為消費(fèi)者進(jìn)行個性化汽車產(chǎn)品定制作為企業(yè)新的競爭手段和營銷策略。對汽車產(chǎn)品進(jìn)行個性化定制需要敏捷的需求分析、充足的產(chǎn)品設(shè)計、高度的資源整合以及可靠的產(chǎn)品服務(wù)能力。目前，對于我國傳統(tǒng)的整車制造企業(yè)來說，僅憑一己之力，是很難完成個性化定制的汽車產(chǎn)品的全生命周期甚至是前生命周期的服務(wù)的[1]?！霸浦圃臁弊鳛橐环N新興的制造模式應(yīng)運(yùn)而生，它結(jié)合云計算、物聯(lián)網(wǎng)和高性能計算等先進(jìn)技術(shù)，將分布在不同地域的異構(gòu)制造資源虛擬化匯集在云池中，然后通過云制造服務(wù)平臺對云資源、能力進(jìn)行智能化的經(jīng)營、管理和服務(wù)，充分體現(xiàn)“分散資源集中利用，集中資源分散服務(wù)”的思想[2-3]。汽車工業(yè)作為典型的供應(yīng)鏈組織管理模式，對汽車進(jìn)行個性化定制時，以定制企業(yè)為核心，展開一系列的設(shè)計、采購、仿真、加工、質(zhì)量監(jiān)控、物流、售后活動，需要強(qiáng)大的資源、知識、技術(shù)以及能力的支撐，所以本文試圖依托“云制造”模式，構(gòu)建面向汽車個性化定制的云制造服務(wù)平臺，充分整合社會上閑置的資源，最大程度地滿足消費(fèi)者特殊的產(chǎn)品以及服務(wù)需求。

2 云制造環(huán)境下的汽車個性化定制模式

根據(jù)消費(fèi)者參與產(chǎn)品設(shè)計的時機(jī)與程度，產(chǎn)品的個性化定制可以分為直接參與式、模塊化設(shè)計以及功能預(yù)留性設(shè)計[4]。直接參與是指消費(fèi)者在產(chǎn)品設(shè)計初始階段就加入到產(chǎn)品的全生命周期活動中來，消費(fèi)者可以自由的表達(dá)對產(chǎn)品和服務(wù)的特殊需求，這也使得制造企業(yè)的設(shè)計、生產(chǎn)過程變得非常復(fù)雜。功能預(yù)留性設(shè)計是指當(dāng)產(chǎn)品交付到消費(fèi)者手上時，產(chǎn)品的一些功能是沒有完成的，即消費(fèi)者可以個性化定制的部分。與直接參與式個性化定制模式相比較，功能預(yù)留性設(shè)計更有利于制造企業(yè)組織設(shè)計、生產(chǎn)、物流等活動，因?yàn)橄M(fèi)者參與的時機(jī)最晚，但其缺點(diǎn)是預(yù)留功能的程度非常不好把握。模塊化設(shè)計中消費(fèi)者參與的時機(jī)比較適中，它的理念是制造企業(yè)將模塊設(shè)計出來，消費(fèi)者通過自由組合排列這些模塊來彰顯自己獨(dú)特的風(fēng)格。由于汽車的功能、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造企業(yè)不可能完成對每一個零件的個性化定制，所以采用模塊化設(shè)計模式是比較符合實(shí)際的，即制造企業(yè)將對汽車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化分解，讓消費(fèi)者在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行自由匹配，形成個性化定制方案。綜上所述，汽車個性化定制的整體思路如圖1所示。

圖1 當(dāng)前汽車個性化定制模式

在此基礎(chǔ)之上，加入云制造服務(wù)平臺的功能，主要發(fā)揮資源整合、服務(wù)管理的作用。在整個云制造服務(wù)體系中，平臺的使用者主要包含消費(fèi)者、定制企業(yè)、第三方企業(yè)，平臺的監(jiān)督管理者為平臺運(yùn)營商。平臺則為消費(fèi)者、定制企業(yè)、第三方企業(yè)提供資源、技術(shù)、知識、信息傳輸?shù)耐ǖ?，?shí)現(xiàn)高能低耗的個性化定制的汽車生產(chǎn)。綜上，基于云制造服務(wù)平臺的汽車個性化定制模式如圖2所示。

圖2 云制造環(huán)境下的汽車個性化定制模式

3 個性化定制平臺的體系結(jié)構(gòu)

基于云制造服務(wù)平臺的體系架構(gòu)，結(jié)合個性化定制的汽車整個供應(yīng)鏈的特點(diǎn)，本文構(gòu)建了針對汽車個性化定制的云制造服務(wù)平臺，如圖3所示。整個體系分為資源層、虛擬封裝層、管理規(guī)范層、服務(wù)層以及門戶層[5]。

3.1 資源層

資源層是指對汽車進(jìn)行個性化定制時，所需要的分布在不同區(qū)域的各類資源的總稱。這里資源分為兩類：物理資源和能力資源。物理資源主要包括物料資源、設(shè)備資源以及軟件資源。物料資源指的是汽車生產(chǎn)時所需要的原材料、零部件的成品以及半成品。設(shè)備資源包括整個汽車供應(yīng)鏈所涉及的研發(fā)、測試、試驗(yàn)、加工、生產(chǎn)等制造設(shè)備，運(yùn)輸、倉儲以及裝卸等物流設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、高性能服務(wù)器、運(yùn)算器等計算設(shè)備。軟件資源指的是汽車設(shè)計、生產(chǎn)等過程中所涉及的系統(tǒng)軟件以及應(yīng)用軟件，如WINDOWS、OUTLOOK、CAD、CAPP、CATIA、ALIAS。

能力資源同樣分成三類：技術(shù)資源、知識資源以及人力資源[6]。技術(shù)資源是指定制汽車時，設(shè)計仿真、生產(chǎn)制造工藝、軟件開發(fā)以及為滿足消費(fèi)者個性化需求所應(yīng)用的高科技資源。知識資源包括與汽車制造相關(guān)的專業(yè)知識，供應(yīng)鏈管理、質(zhì)量管理、人事管理等管理學(xué)知識，以及與云制造服務(wù)平臺相關(guān)的資源與任務(wù)匹配及優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、安全管理等方面的知識。

3.2 虛擬封裝層

虛擬封裝層的主要目的是將資源層的物理資源和能力資源轉(zhuǎn)化成能被云池識別和調(diào)用的云資源。整個轉(zhuǎn)化過程分為三個階段，第一階段將用于汽車生產(chǎn)的物料、設(shè)備等資源通過射頻、嵌入式、傳感器、無線傳輸、信息處理、物聯(lián)網(wǎng)域名等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接起來；第二階段將連接起來的資源通過計算機(jī)語言中的語義描述，包括企業(yè)屬性、產(chǎn)品屬性、資源屬性、工藝屬性、信息屬性、交易屬性等類別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、封裝，轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)可識別的資源；第三階段通過移動通訊、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星通訊等途徑接入云端，以備平臺服務(wù)層的應(yīng)用。

3.3 服務(wù)層

服務(wù)層是云制造服務(wù)平臺的核心層，承擔(dān)起汽車整個個性化定制過程中所涉及業(yè)務(wù)的服務(wù)與管理。其第一層功能是將已經(jīng)封裝的虛擬化資源進(jìn)行分類管理、發(fā)布，當(dāng)有產(chǎn)品和服務(wù)的需求時，能夠快速的進(jìn)行需求與任務(wù)的搜索與匹配，匹配之后有多種方案時要進(jìn)行組合與優(yōu)選，呈現(xiàn)給消費(fèi)者最佳的解決方案。汽車工業(yè)是典型的供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)組織管理模式，所以結(jié)合汽車工業(yè)這個特點(diǎn)，服務(wù)層的第二個功能是應(yīng)用任務(wù)層，即定制企業(yè)、供應(yīng)商、第三方企業(yè)在完成一個任務(wù)節(jié)點(diǎn)時，比如說設(shè)計、仿真、試驗(yàn)、采購、生產(chǎn)，將自己的完成情況或者需要其他企業(yè)提供的信息共享出來，方便協(xié)同企業(yè)組織自己的工作。此時云制造服務(wù)平臺充分發(fā)揮其信息交流中心的作用。汽車工業(yè)不是一個簡單的制造工業(yè)，它能夠帶動很多衍生行業(yè)的發(fā)展，包括金融服務(wù)、保險行業(yè)、軟件開發(fā)、第三方物流倉儲等，此時服務(wù)層要充分發(fā)揮其資源、信息的整合功能，最大化汽車供應(yīng)鏈協(xié)同的寬度與深度，帶動以個性化定制汽車制造為主線的整個產(chǎn)業(yè)圈的發(fā)展。

3.4 管理層

管理層的設(shè)定主要有兩個目的，一是保證汽車個性化定制云制造服務(wù)平臺的安全性，包括系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)管理、資源保密、信息脫敏的資源信息類規(guī)范，準(zhǔn)入機(jī)制、訪問控制、信用評級等平臺使用者規(guī)范及安全預(yù)警、容錯處理等突發(fā)類問題解決機(jī)制[7]；二是針對汽車行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，傳統(tǒng)的汽車產(chǎn)業(yè)即要按照ISO9001和ISO/TS16949標(biāo)準(zhǔn)來保證產(chǎn)品的質(zhì)量，面對個性化定制的復(fù)雜性以及云制造服務(wù)平臺接入資源的廣闊性，需要有更加周密的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使供應(yīng)商準(zhǔn)入、設(shè)備接入、產(chǎn)品設(shè)計、虛擬元件、信息技術(shù)格式、整車產(chǎn)品、零部件以及與汽車相關(guān)的服務(wù)等過程規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，同時也提高了平臺的效率和效益。

3.5 門戶層

門戶層的作用是以門戶網(wǎng)站、PC終端、移動終端等交互平臺為媒介，完成使用者注冊與登錄、需求與資源發(fā)布、過程控制、信息統(tǒng)計等任務(wù)。門戶層面向的對象包括消費(fèi)者、定制企業(yè)、供應(yīng)商、第三方企業(yè)以及平臺運(yùn)營商。

圖3 汽車個性化定制云制造服務(wù)平臺體系

4 個性化定制平臺的運(yùn)行模式

通過分析汽車個性化定制云制造服務(wù)平臺的結(jié)構(gòu)，以及汽車供應(yīng)鏈的組織模式，很容易發(fā)現(xiàn)個性化定制汽車從分析消費(fèi)者需求到訂單交易完成是需要多方并行合作、多個步驟按順序完成的。本文基于構(gòu)建的汽車個性化定制云制造服務(wù)平臺，無論是每一個零部件的生產(chǎn)還是最后整車的呈現(xiàn)都需要嚴(yán)格地遵循平臺的運(yùn)作流程，以保證完成的汽車產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量的可靠性，以及平臺的有序性。平臺完整的運(yùn)行模式如圖4所示[8-9]。

4.1 資源與需求發(fā)布

因?yàn)槠囍圃煊袊?yán)格的質(zhì)量監(jiān)控、零部件標(biāo)準(zhǔn)化、資源準(zhǔn)入、排放等類別的法律法規(guī)，所以在使用平臺時，作為資源發(fā)布者的定制企業(yè)、供應(yīng)商、物流企業(yè)、金融服務(wù)商以及第三方企業(yè)在進(jìn)行資源發(fā)布時，在企業(yè)類別、資源類型、產(chǎn)品屬性、信用等級等方面提交詳細(xì)、真實(shí)的報告，平臺的管理層會對其進(jìn)行審核。資源發(fā)布者可以以文件描述、加工流程演示、零部件樣件試驗(yàn)等方式呈現(xiàn)自己提供的產(chǎn)品、服務(wù)的能力。作為需求發(fā)布者的消費(fèi)者，在描述自己的個性化需求時要盡量的目標(biāo)明確、內(nèi)容詳細(xì)，與定制企業(yè)通過平臺進(jìn)行有效的交流。

4.2 定制企業(yè)選定與訂單生成

平臺對消費(fèi)者的需求進(jìn)行分析，確定與之相關(guān)的定制企業(yè)，然后對完成消費(fèi)者個性化定制的零部件或服務(wù)所有需要的物料、設(shè)備、技術(shù)、知識以及人力等方面進(jìn)行能力、成本分析，匹配出最合適的定制企業(yè)[10]。最后消費(fèi)者根據(jù)平臺提供的關(guān)于定制企業(yè)的功能性、透明度、交貨期、以往交易表現(xiàn)等指標(biāo)對定制企業(yè)進(jìn)行信用評估，完成訂單的生成。

4.3 設(shè)計與制造方案確定

定制企業(yè)對生成的訂單分解成零部件產(chǎn)品設(shè)計和服務(wù)需求兩類，對于服務(wù)需求類的個性化定制將直接轉(zhuǎn)到企業(yè)自身的售后保障及服務(wù)系統(tǒng)，對于零部件產(chǎn)品定制完成設(shè)計方案之后，首先考慮的問題是是否將制造加工等后續(xù)工序進(jìn)行外包。由于汽車整車制造過程中的沖壓、焊裝、涂裝、總裝過程是不能外包的，所以這些制造活動由定制企業(yè)本身完成，只有部分零部件的生產(chǎn)和第三方協(xié)同完成。

4.4 生產(chǎn)加工過程追蹤與監(jiān)控

定制企業(yè)和第三方企業(yè)在進(jìn)行零部件的個性化設(shè)計與生產(chǎn)的整個過程，會通過虛擬化層的智能感知、傳感器和適配器等被平臺實(shí)時監(jiān)控，服務(wù)層通過接收的實(shí)時數(shù)據(jù)和信息，對制造進(jìn)度、質(zhì)量控制進(jìn)行追蹤，以保證供應(yīng)鏈的深度協(xié)同，同時將這些信息反饋給消費(fèi)者，便于消費(fèi)者對定制產(chǎn)品設(shè)計及制造過程有清晰的了解，如果在此過程中消費(fèi)者的想法有所改變，也能盡快通過平臺反映給定制企業(yè)，定制企業(yè)作出相應(yīng)的調(diào)整。

圖4 汽車個性化定制云制造服務(wù)平臺運(yùn)行模式

4.5 產(chǎn)品審核與訂單結(jié)算

生產(chǎn)完成的零部件產(chǎn)品通過物流企業(yè)運(yùn)輸?shù)较M(fèi)者手中，消費(fèi)者根據(jù)起初生成的訂單對交付的整車或服務(wù)需求進(jìn)行審核，包括功能、性能、外觀等方面，若審核通過，消費(fèi)者確認(rèn)收貨并在金融服務(wù)商的協(xié)助下完成訂單結(jié)算，同時在售后服務(wù)系統(tǒng)中添加信息。若審核不通過，整車或零部件返回到工廠返修，若消費(fèi)者跟平臺協(xié)商過，定制企業(yè)生產(chǎn)的零部件或提供的服務(wù)完全不達(dá)標(biāo)，則取消訂單。云制造服務(wù)平臺根據(jù)零部件或服務(wù)的完成情況對涉及到的企業(yè)進(jìn)行信用、能力等多方面的評級并備案。

5 云制造環(huán)境下汽車個性化定制資源提供者非合作博弈分析

汽車個性化定制云制造服務(wù)平臺為定制企業(yè)整合設(shè)計、仿真、制造、物流等資源與服務(wù)提供了一種新方式，同時能夠迅速響應(yīng)個性化定制需求。但面臨的問題是定制企業(yè)、供應(yīng)商、第三方企業(yè)、物流商以及金融服務(wù)商是否愿意將自己的資源、服務(wù)共享在云端。傳統(tǒng)的虛擬企業(yè)不愿意資源共享的原因總結(jié)如下：共享成本太高；信息化水平不一致；信任機(jī)制難以建立。通過進(jìn)行傳統(tǒng)虛擬企業(yè)和云制造環(huán)境下資源提供者的非合作博弈分析，得到以下結(jié)論：在云制造環(huán)境下以上三個問題能夠解決，使得資源提供者更傾向于將資源、服務(wù)共享。首先，汽車個性化定制服務(wù)平臺的搭建使資源提供者用于信息基礎(chǔ)建設(shè)的費(fèi)用大大降低，各企業(yè)都有能力使用平臺，只需要將資源標(biāo)接入到平臺中即可，同時增加了信息的通暢性，這樣定制企業(yè)和其他企業(yè)會在利益最大化的驅(qū)動下將資源共享出來。然后，由于平臺是由第三方機(jī)構(gòu)也就是運(yùn)營商來經(jīng)營管理的，有著嚴(yán)格的準(zhǔn)入機(jī)制、操作流程以及信用評價，甚至可以讓政府牽頭做第三方監(jiān)管，這樣平臺的進(jìn)入、使用是受法律、行業(yè)規(guī)定約束的，平臺使用者在安全、信任機(jī)制健全的環(huán)境下進(jìn)行交易活動。

6 結(jié)語

基于目前制造企業(yè)無法快速準(zhǔn)確地滿足消費(fèi)者對于汽車個性化、多樣化的海量需求，本文試圖借助云制造服務(wù)平臺整合社會上大量的資源來幫助制造企業(yè)走出困境。首先，根據(jù)已在實(shí)際中應(yīng)用的模塊化設(shè)計提出云制造環(huán)境下汽車個性化定制服務(wù)模式。然后，結(jié)合汽車制造涉及的資源、技術(shù)、業(yè)務(wù)等方面，構(gòu)建了面向汽車產(chǎn)品個性化定制的云制造服務(wù)平臺的體系架構(gòu)，并針對汽車行業(yè)的特殊性，在基本的體系架構(gòu)中新添了應(yīng)用任務(wù)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化等內(nèi)容。接著詳細(xì)闡述了平臺從接到消費(fèi)者個性化定制汽車產(chǎn)品的需求到后期的售后服務(wù)整個過程中平臺的運(yùn)行模式以及扮演的角色。以此為傳統(tǒng)整車制造企業(yè)快速地整合社會資源，滿足海量的消費(fèi)者個性化需求提供了具有實(shí)際意義的思路。最后，進(jìn)行簡單的與汽車個性化定制相關(guān)的資源提供者的非合作博弈分析，闡明云制造服務(wù)平臺日后能被使用的原因。本文基于云制造服務(wù)平臺提出的個性化定制模式以及運(yùn)行模式都是在現(xiàn)有的汽車供應(yīng)鏈組織模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以借助云制造服務(wù)平臺，汽車個性化定制模式變革的深度和廣度還是很值得進(jìn)一步研究的。