■ 羅明 史磊 楊斌(西藏大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院)
中國(guó)是世界上能源消耗和溫室氣體排放最高的國(guó)家(國(guó)際能源署,2012),中國(guó)已經(jīng)開始采取綜合措施來(lái)控制其二氧化碳排放。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排已成為我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。為了有效控制碳排放總量,引導(dǎo)企業(yè)(特別是高能耗、高排放、高污染企業(yè))積極參與減排工作,我國(guó)碳交易市場(chǎng)發(fā)展迅速。截至2011年底,政策制定者宣布了發(fā)展國(guó)內(nèi)排放交易體系的計(jì)劃,將其作為一種更具成本效益、基于市場(chǎng)、與國(guó)際接軌的減排機(jī)制。2011年10月以來(lái),中國(guó)先后在北京、深圳、上海等7個(gè)省市建立了碳排放權(quán)交易試點(diǎn)。2017年12月,中國(guó)碳排放交易體系正式啟動(dòng)。截至2017年10月底,累計(jì)完成配額交易133.25萬(wàn)噸,累計(jì)碳交易量超過27億元,中國(guó)已成為全球第二大碳市場(chǎng)[1]。
制造企業(yè)是我國(guó)碳排放控制的主要對(duì)象之一,也是碳交易市場(chǎng)的重要參與者。在碳減排控制的發(fā)展要求下,制造企業(yè)迫切需要通過云制造資源優(yōu)化配置來(lái)提高制造資源利用效率,從而降低制造過程環(huán)節(jié)碳排放。
氣候變化是人類這個(gè)時(shí)代最大的威脅之一,主要是由于人類活動(dòng)向大氣排放大量的溫室氣體(GHG)所致,對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。為了控制全球氣候變化和溫室氣體排放的增加,包括加拿大和北美的美國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都實(shí)施了各種監(jiān)管計(jì)劃或碳定價(jià)政策[2]。這些計(jì)劃已經(jīng)(或計(jì)劃)實(shí)施,特別是在巴黎締約方會(huì)議達(dá)成《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》(UNFCCC)協(xié)議之后。鑒于氣候變化帶來(lái)的緊迫威脅,政策領(lǐng)域越來(lái)越多地通過基于激勵(lì)的方法解決二氧化碳(CO2)和其他溫室氣體問題。歐盟排放交易體系(EU ETS)于2005年啟動(dòng),是第一個(gè)大規(guī)模,強(qiáng)制性的碳排放限額與交易體系,它在所有28個(gè)歐盟成員國(guó)(法國(guó)、德國(guó)等)以及冰島,挪威都有設(shè)施。然而美國(guó)的類似努力也未能在全國(guó)范圍內(nèi)得到實(shí)施,因此迄今為止規(guī)模最大的此類項(xiàng)目是加利福尼亞州的一項(xiàng)全州政策和覆蓋大西洋中部和東北部9個(gè)州的區(qū)域溫室氣體倡議(RGGI)。但是,中國(guó)的氣候政策得到了國(guó)家最高領(lǐng)導(dǎo)層的支持。2009年哥本哈根氣候大會(huì)(新華網(wǎng),2009)宣布了全球碳排放強(qiáng)度降低比例,溫總理承諾到2020年將中國(guó)的二氧化碳排放強(qiáng)度比2005年降低40%-45%,這標(biāo)志著中國(guó)氣候政策的一個(gè)里程碑,并促使國(guó)內(nèi)努力設(shè)計(jì)合適的政策。中國(guó)最近采取的措施是,在發(fā)展碳排放交易試點(diǎn)體系的過程中,建立一個(gè)以化石能源使用為目標(biāo)的國(guó)家體系,該體系建立在多年的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,包括之前五年計(jì)劃中的能源效率和節(jié)約措施,以及積極參與《京都議定書》(Kyoto Protocol)下的清潔發(fā)展機(jī)制。
中國(guó)經(jīng)歷了數(shù)十年的能源強(qiáng)度下降之后,這一趨勢(shì)出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)的跡象,促使政府在“十一五”期間(“十一五”,2006年,2010年)首次制定了能源強(qiáng)度降低的約束性目標(biāo)(國(guó)務(wù)院,2006)。該目標(biāo)分為不同級(jí)別的政府和國(guó)有企業(yè),目標(biāo)成果被采用作為政府官員和國(guó)有企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人績(jī)效評(píng)估的一部分。而西藏自治區(qū)政府根據(jù)區(qū)情提出符合“十三五溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)”,其中制造企業(yè)是重點(diǎn)能源強(qiáng)度降低控制單位。
2010年,引入云計(jì)算的靈感,這是一種新的面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造模式,稱為云制造,旨在解決更復(fù)雜的制造問題,并進(jìn)行更大規(guī)模的協(xié)同制造(提高資源利用效率)。迄今為止,關(guān)于云制造的研究已經(jīng)持續(xù)了八年多,并取得了很大進(jìn)展。今天,越來(lái)越多的人越來(lái)越意識(shí)到云制造對(duì)制造業(yè)的重要性,云制造的學(xué)術(shù)研究和工業(yè)實(shí)施正在快速發(fā)展。
隨著制造業(yè)和信息技術(shù)(IT)的不斷完善,云制造逐漸成為世界各地的研究熱點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō),云制造中有五類關(guān)鍵技術(shù)。其中,虛擬資源和云服務(wù)管理技術(shù)以及云制造任務(wù)管理技術(shù)是實(shí)施云制造需要研究的主要研究?jī)?nèi)容的一部分。在制造業(yè)的發(fā)展中,信息技術(shù)很重要。它將企業(yè)與企業(yè)(虛擬企業(yè))聯(lián)合起來(lái),共享資源,提高產(chǎn)品效率。為了實(shí)現(xiàn)全球企業(yè)的敏捷性(客戶敏捷性、市場(chǎng)敏捷性、合作伙伴敏捷性),高性能和低成本目標(biāo),許多制造信息模式,例如敏捷制造,應(yīng)用服務(wù)提供商,制造網(wǎng)格等,提出并廣泛使用。其中大部分都強(qiáng)調(diào)如何通過網(wǎng)絡(luò)連接分布式資源,而不考慮資源管理和廣義動(dòng)態(tài)共享或者動(dòng)態(tài)管理資源。與此同時(shí),云計(jì)算作為一種新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式正在興起。云就像一個(gè)巨大的資源庫(kù)(技術(shù)、能力、管理等),反映了資源的廣義動(dòng)態(tài)共享和合作管理。
云計(jì)算采用一切都是服務(wù)的概念,包括軟件即服務(wù)(SaaS)、平臺(tái)服務(wù)(PaaS)和 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)。借鑒云計(jì)算的概念,云制造包含了制造即服務(wù)的概念,即產(chǎn)品生命周期中包含的所有制造資源和制造能力都封裝到服務(wù)中。云制造中也存在著三種面向MaaS的服務(wù)模型,即制造軟件即服務(wù)、制造平臺(tái)即服務(wù)(MPaaS)和制造基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(MIaaS)。在云制造的背景下,制造的概念應(yīng)該得到廣泛的理解。它實(shí)際上涵蓋了云計(jì)算中的計(jì)算概念。例如,云制造中的制造基礎(chǔ)設(shè)施包括來(lái)自不同企業(yè)的分布式制造基礎(chǔ)設(shè)施(即資源)和云數(shù)據(jù)中心中的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。
受此啟發(fā),提出了云制造(CMfg)來(lái)擴(kuò)展制造信息學(xué)的服務(wù)模式,提高其動(dòng)態(tài)性(根據(jù)用戶隨需應(yīng)變動(dòng)態(tài)有效配置資源)。它是一種新的網(wǎng)絡(luò)化制造模式,旨在實(shí)現(xiàn)低成本的資源共享和有效的協(xié)調(diào)。它將各種制造、模擬和計(jì)算資源和能力轉(zhuǎn)換為制造服務(wù),形成一個(gè)巨大的制造云,并將其分發(fā)給用戶的隨需應(yīng)變。CMfg將云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算等核心技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)智能管理、高效協(xié)作、動(dòng)態(tài)任意業(yè)務(wù)組合和劃分。所有這些資源和能力都被智能感知并互連到云中,并通過互聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)管理,以執(zhí)行各種制造任務(wù)。也就是說(shuō),在制造過程中,CMfg平臺(tái)可以分析和劃分用戶請(qǐng)求并自動(dòng)搜索合適的信息,可用的制造設(shè)備和計(jì)算資源,并智能地集成并提供給用戶,用戶可以在不購(gòu)買的情況下租用遠(yuǎn)程大型設(shè)備和計(jì)算資源,獲得有關(guān)設(shè)計(jì),模擬,生產(chǎn),交付和回收的更多具體信息,并監(jiān)控整個(gè)任務(wù)執(zhí)行過程[3]。因此,CMfg中的整個(gè)生命周期制造過程可以簡(jiǎn)化。它具有高度的智能和信息,是面向服務(wù)的制造和云計(jì)算的高級(jí)擴(kuò)展,能夠在制造過程中降低碳排放。因此,在碳交易環(huán)境下研究云制造資源優(yōu)化配置具有重要意義。
根據(jù)前面的分析,西藏制造企業(yè)在碳交易環(huán)境下如何降低碳排放,云制造資源優(yōu)化配置是解決問題一個(gè)方法,但是目前面臨一些問題需要及時(shí)解決。西藏制造企業(yè)在資源產(chǎn)權(quán)關(guān)系問題上存在所有權(quán)忽略,云平臺(tái)上的各類資源(生產(chǎn)產(chǎn)品所需原材料等)都存在所有權(quán)問題,所以,制造企業(yè)(西藏)在實(shí)際操作過程中,可以通過云平臺(tái)會(huì)將用戶需求任務(wù)進(jìn)行分析并分解成各類制造過程子任務(wù),然后再通過資源優(yōu)化配置為制造過程子任務(wù)選擇優(yōu)勢(shì)且合適的各類制造資源進(jìn)行集中加工服務(wù)[4]。然而,西藏制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中存在需求任務(wù)分解困難,在用戶要求方面(任務(wù)分解),云平臺(tái)很難通過單一或者獨(dú)立的制造資源將其完成,需要將加工任務(wù)進(jìn)行分解,再將生產(chǎn)過程的子任務(wù)和資源進(jìn)行匹配(任務(wù)與資源匹配)來(lái)完成制造任務(wù)。