基于數(shù)字孿生的供應鏈數(shù)字化成熟度模型研究

張雪玲 張延慧 劉加坤 紀洪兵 張麗萍

摘 要：各領域的新商業(yè)模式，都在基于數(shù)字化打造其供應鏈體系。文章針對數(shù)字化供應鏈發(fā)展現(xiàn)狀，基于數(shù)字供應鏈孿生技術相關內(nèi)容，構建供應鏈數(shù)字化轉型成熟模型，從戰(zhàn)略管理、技術應用、事務集成和組織文化四個維度構建評估指標體系，為供應鏈在數(shù)字化轉型方向的發(fā)展和研究提供幫助。

關鍵詞：數(shù)字孿生;成熟度模型;供應鏈管理

中圖分類號：F274;F49文獻標識碼：A文章編號：1005-6432（2022）14-0113-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.14.113

當下環(huán)境下，物流行業(yè)面臨數(shù)字化轉型勢在必行。其中供應鏈各交易環(huán)節(jié)源源不斷地生成數(shù)據(jù)，無數(shù)個數(shù)據(jù)信息資源的集中利用程度是各企業(yè)發(fā)展的重點，這些數(shù)據(jù)不僅僅可以使企業(yè)獲得高額利潤，供應鏈也會因此實現(xiàn)價值的最大化，最大程度地利用數(shù)據(jù)資源就可以使企業(yè)在激烈的競爭環(huán)境中脫穎而出。目前，在供應鏈管理領域應用數(shù)字孿生技術進行的研究已越來越多。數(shù)字供應鏈孿生是在供應鏈的基礎上及其運營環(huán)境中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)運作的。利用數(shù)字孿生技術能夠優(yōu)化數(shù)字化供應鏈平臺，提高供應鏈運營效率。因此，基于數(shù)字孿生分析供應鏈數(shù)字化轉型具有重要現(xiàn)實意義。

1 數(shù)字化供應鏈相關概念

關于數(shù)字孿生的概念在不同專家從不同角度給出定義。大部分專家認同數(shù)字孿生是現(xiàn)實世界中的實體或系統(tǒng)的具體數(shù)字化表示，將每個屬于組織環(huán)境的資產(chǎn)（包括流程、技術、架構、客 戶交互、業(yè)務能力、戰(zhàn)略、角色、職責、產(chǎn)品、服務、 分銷渠道）鏈接，并給出報告和可視化工具。數(shù)字供應鏈孿生是基于數(shù)字孿生的供應鏈研究主要方面之一，數(shù)字供應鏈孿生是物理（通常是多企業(yè)）供應鏈的數(shù)字表示。它是數(shù)據(jù)對象之間各種關聯(lián)的動態(tài)、實時和分時的表示，這些關聯(lián)最終構成了物理供應鏈的運營方式。它是供應鏈的本地和端到端決策的基礎，并確保該決策在整個供應鏈水平和垂直兩個維度上保持一致。

數(shù)字化供應鏈的概念是多維度多方面的：

第一，數(shù)字化供應鏈研究院給出的概念是以客戶為中心的供應鏈平臺，由多渠道時時獲取數(shù)據(jù)，以期實現(xiàn)需求刺激、匹配、感知與管理，從而提升企業(yè)業(yè)績，并最大程度降低風險。

第二，德勤咨詢公司認為數(shù)字化供應鏈是基于數(shù)字化的平臺，應用數(shù)字孿生技術通過數(shù)字化技術記錄、分析商品采購到交付端到端數(shù)據(jù)信息，完善優(yōu)化以及創(chuàng)新供應結構和生態(tài)關系，保持快速高效供應。

第三，JDA認為數(shù)字化供應鏈是客戶為中心的供應鏈體系，在網(wǎng)絡相互連接、協(xié)同、智能、數(shù)據(jù)驅動、動態(tài)、自適應、可預測、彈性等實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

結合對專家觀點的相關研究，筆者認為數(shù)字化供應鏈是基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能等關鍵技術構建的以客戶為中心，對需求實現(xiàn)動態(tài)、協(xié)同、智能、可視、可預測、可持續(xù)發(fā)展的網(wǎng)狀供應鏈體系。

2 數(shù)字孿生對供應鏈數(shù)字化轉型的影響

智能制造生態(tài)系統(tǒng)是基于數(shù)字主線和數(shù)字孿生的：數(shù)字主線在整個產(chǎn)品鏈和資產(chǎn)鏈中都有體現(xiàn)。數(shù)字孿生將數(shù)據(jù)進行各種分析，產(chǎn)生對設計、仿真、生產(chǎn)的洞察，為產(chǎn)品鏈提供各種決策，從而優(yōu)化整個生產(chǎn)過程。

此外，PLM（產(chǎn)品生命周期管理）作為貫穿產(chǎn)品整個生命周期的管理信息軟件工具，它與SCM（供應鏈管理）深度融合也將促進并賦能雙方的數(shù)字化轉型。

2.1 數(shù)字化供應鏈網(wǎng)絡

在數(shù)字化時代背景下，傳統(tǒng)的供應鏈模式正在向數(shù)字化供應網(wǎng)絡轉型。數(shù)字孿生技術使得供應鏈上各節(jié)點信息通過孿生由物理數(shù)據(jù)轉換成虛擬數(shù)據(jù)。使傳統(tǒng)供應鏈形成數(shù)字化網(wǎng)絡系統(tǒng)。包括：數(shù)字計劃、數(shù)字開發(fā)、數(shù)字供應、數(shù)字客戶、數(shù)字制造、數(shù)字履約。通過數(shù)字孿生，供應鏈中的組織可以將物聯(lián)網(wǎng)的傳感器鏈接到物理對象上，形成數(shù)字孿生網(wǎng)絡，形成供應鏈從研發(fā)設計到制造物流的全方位連接、協(xié)同。

2.2 數(shù)字供應鏈計劃

2018 年 11 月 Gartner 在它的供應鏈研究簡報《數(shù)字化規(guī)劃需要數(shù)字化供應鏈孿生》中指出：隨著企業(yè)側重點向數(shù)字供應鏈規(guī)劃（SCP）的偏移，數(shù)字供應鏈孿生概念也應運而生。數(shù)字供應鏈孿生-本報告稱數(shù)字計劃孿生支持將傳統(tǒng)的模型和分析相結合的模擬計劃數(shù)字化轉型為計劃分析和模型的分離的數(shù)字化計劃，以幫助協(xié)調(diào)整個供應鏈和組織的計劃決策， 從而使在各個層面的供應鏈計劃：頂層的 IBP（集成業(yè)務計劃）、中層 S&OP（銷售和運營計劃）和底層的PMS（生產(chǎn)主計劃）達到同步的境界。

2.3 數(shù)字供應鏈控制塔

數(shù)字供應鏈孿生對物理的供應鏈的映射關系所展現(xiàn)出來的物質(zhì)形態(tài)就是數(shù)字化供應鏈控制塔，數(shù)字孿生能夠對物理的供應鏈來分析和洞察、預測決策，并對供應鏈整體以及物流的運營進行優(yōu)化。數(shù)字供應鏈控制塔是企業(yè)供應鏈的決策中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化和決策。

2.4 數(shù)字供應鏈協(xié)同平臺

數(shù)字供應鏈孿生使供應鏈各層面更加有效的協(xié)同。通過數(shù)字孿生形成高度數(shù)字化事務集成，包括訂單、支付、結算等。同時形成數(shù)字化供應鏈協(xié)同平臺來調(diào)整各參與方，使得各方再協(xié)同平臺有效連接，實現(xiàn)各事務信息的高度透明化和可追溯化。

2.5 數(shù)字化供應鏈基礎設施

基礎設施的建設對于供應鏈的數(shù)字化轉型有著重要意義。數(shù)字化是時代，通過模擬工具和自動化平臺，為新產(chǎn)品構建基礎設施。物聯(lián)網(wǎng)、云計算、API 和人工智能提供底層傳感和處理基礎設施，然后通過可視化數(shù)字孿生的增強、混合和其虛擬現(xiàn)實實現(xiàn)用戶的真實化。

3 基于數(shù)字孿生的供應鏈數(shù)字化成熟度模型構建

經(jīng)過文獻梳理，從2011年以來，大多數(shù)對數(shù)字成熟度的分析都是來源于實踐報告（Berghaus和Back（2016）例外），大多數(shù)研究都滿足于評估一個組織或行業(yè)各自的數(shù)字成熟度。這些研究大都采用光照分析、專家訪談、定量調(diào)查來進行數(shù)字成熟度模型的開發(fā)。而德勤（2013）采用了實證方法。

此外，大多數(shù)研究是在一維的角度上進行的線性分析，很多行業(yè)由于規(guī)模、商業(yè)模式等的不同，用線性關系去描述其數(shù)字化成熟度并不合適。而Gerrit Remane（2017）等人在研究中通過兩維構建成熟度模型，可以考慮到更多的組織特征，從非線性維度進行成熟度分類。綜合這兩者的優(yōu)勢構建本文形式的數(shù)字化成熟度等級，如圖1所示。

3.1 第一等級

供應鏈企業(yè)已經(jīng)意識到數(shù)字化相關技術的強大創(chuàng)新能力，開始進行數(shù)字化流程、觸點以及客戶體驗等相關項目。但是處于第一等級的組織并未完全改變傳統(tǒng)經(jīng)營模式，而是通過獨立的數(shù)字技術提升生產(chǎn)運營中部分效率。在這一等級，企業(yè)應用的技術與企業(yè)業(yè)務還沒有深度的融合，從而導致客戶的體驗感較差。

3.2 第二等級

傳統(tǒng)供應鏈的數(shù)字化轉型步入實踐期，開始嘗試利用大數(shù)據(jù)來細分客戶，把各類客戶進行歸類整合。此時，組織雖然能夠開始有意識地利用數(shù)字化工具去進行相關零售過程中數(shù)據(jù)的收集，但是對數(shù)據(jù)的利用程度較低，尚處于粗淺的洞察階段，并未做好充分準備。這一等級已經(jīng)開始逐步制定數(shù)字化轉型的新戰(zhàn)略，并逐步開始嘗試有組織地在部分領域應用這種煥然一新的技術，開始尋覓新的合作伙伴，將一些新的服務，如為線上交流、網(wǎng)上商城等提供給客戶。與此同時，一些新的技術的應用已經(jīng)在企業(yè)內(nèi)部逐漸開始推廣并產(chǎn)生實踐結果。

3.3 第三等級

在供應鏈轉型的優(yōu)化階段，組織已經(jīng)開始注意到消費者的個性化需求，并且能夠做到時時刻刻保持在線的狀態(tài)來為消費者提供服務。長遠的數(shù)字化轉型戰(zhàn)略目標卻是已經(jīng)建立好，因此達到這項服務標準相對來說并不難。組織經(jīng)歷了實踐階段的數(shù)字化升級，端到端的數(shù)字化供應鏈管理已經(jīng)能夠很好地實現(xiàn)。在此階段，商品供給、商品結構、客戶交付物流，組織都可以通過數(shù)字技術對他們進行循環(huán)優(yōu)化與改進以做出更好的決策。并且可以通過搭建企業(yè)級的數(shù)字技術新基礎設施來實現(xiàn)客戶體驗、流程以及系統(tǒng)都能夠向更好的方向轉型升級的偉大目標。

3.4 第四等級

在這一階段內(nèi)，通過利用數(shù)字供應鏈孿生技術，洞察生態(tài)系統(tǒng)就顯得尤為簡單，得到反饋也是輕而易舉，因此就能夠輕松對其進行創(chuàng)新和循環(huán)改進，以達到最優(yōu)目標。組織收到數(shù)字化轉型影響非常大，同時做好了相應準備。數(shù)字技術和商業(yè)將會融合，并成為新時代、新社會的一種新常態(tài)，而且將會不斷地進行優(yōu)化、升級與創(chuàng)新。商業(yè)模式一次一次的更新、數(shù)字化技術持續(xù)發(fā)展，兩者同步進行，并通過提前布局和迭代方式對其將要達成的效果進行監(jiān)控、預測和調(diào)整，最終形成規(guī)模。

4 供應鏈數(shù)字化轉型成熟度評估體系的建立

4.1 評估維度

在供應鏈評價體系中，大部分學者針對績效表示這樣的一種觀點，即建立轉型的評價體系。這樣的評級體系所涉及到的層面有：財務、內(nèi)部流程、外部環(huán)境等。就國外學者來說，當然也有一套自己的觀點，他們對于數(shù)字化成熟評級體系的研究主要涉及的要素有：數(shù)字轉換能力、員工能力、企業(yè)組織文化等。根據(jù)前人對成熟度模型研究，再利用供應鏈轉型的一些實踐經(jīng)驗，本篇文章將會將供應鏈數(shù)字化轉型成熟度模型分為四個維度，它們分別是戰(zhàn)略協(xié)同、技術應用、事務集成和組織文化。

4.2 評估體系

本篇文章設計的成熟度模型對供應鏈數(shù)字化轉型考慮到的影響因素是企業(yè)內(nèi)外部，也就是供應鏈環(huán)境因素。在四個維度上進行了細分，形成11個二級指標和31個三級指標。

4.2.1 戰(zhàn)略管理

戰(zhàn)略管理維度是從供應鏈協(xié)同戰(zhàn)略的制定和管理決策能力方面進行的評估。在數(shù)字化轉型歷程中，戰(zhàn)略層面引導供應鏈促成數(shù)字化轉型的方向。“戰(zhàn)略協(xié)同效應”維度側重于公司在數(shù)字轉型中對數(shù)字化轉型所做的決定。因此，這一水平的主要評價和考核是公司轉型戰(zhàn)略的制定和高級管理層的實施。本維度大體分為以下三個次要指標，即組織結構、數(shù)字化戰(zhàn)略、領導力。

4.2.2 技術應用

技術應用水平包括新技術的引進和應用方面水平的評估。數(shù)字化技術的變革與創(chuàng)新為傳統(tǒng)供應鏈的改造升級帶來了新的理念和模式。人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和其他技術的成熟為公司改革和改進其商業(yè)模式帶來了更多的機會和可能性。從而使組織者能獲得更精準、更有效的數(shù)據(jù)分析。在新技術的支持下，組織可以更新、改進和升級其業(yè)務模式。因此，該級別主要評估公司技術的發(fā)展和設備更新升級狀況。評估公司技術應用在數(shù)據(jù)驅動、構建技術和信息管理系統(tǒng)以及IT架設方面的成熟度。

4.2.3 事務集成

事務集成水平主要是指評價供應鏈轉型中業(yè)務流程的改進。在數(shù)字化轉型升級歷程中，需要新的數(shù)字技術來改進當下的項目流程，改進服務質(zhì)量和提高運營效率，并開發(fā)和創(chuàng)建新的流程和業(yè)務模式。因此，在這個級別的二級指標選擇中，要點是對當前業(yè)務活動的一定程度的細分。

4.2.4 組織文化

數(shù)字化供應鏈轉型不僅包括技術改造，還包括制度、概念和文化等軟實力的改造和增強。因此，衡量組織文化的成熟度也很重要。組織文化水平主要用于需求、員工、風險的識別和評估。通過測量硬件級別的增加，實現(xiàn)對軟實力的提升與升級。詳見表1。

4.3 評價指標權重的確定

在對評價指標權重的確定，可以通過層次分析法來解決。將相關決策變量轉化為多層次的單目標求解。通過一定的運算公式得出每個維度上的指標在上一級維度中所占的權重。層次分析法原理簡單，計算方便明確。因此，可以利用層次分析法確定成熟度模型內(nèi)各層次指標權重。

依據(jù)前文所構建的供應鏈數(shù)字化成熟度模型指標體系，可以構建一個比較矩陣，通過數(shù)學方法計算該維度中指標與上一維度之間的權重比。首先設計成熟度模型內(nèi)各指標因素重要程度判別表，通過專家打分方法，對各指標的重要程度進行專業(yè)打分，通過對每層的評價指標兩兩比較得出判斷矩陣;其次按照層次分析法的運算步驟得到各維度和二級指標的權重。本文將供應鏈數(shù)字化轉型成熟度模型運用層次分析法畫出結構如圖2所示。

4.4 成熟度模型的評估

在現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)中，供應鏈數(shù)字化轉型過程中，筆者很難用數(shù)字化的指標去準確的衡量戰(zhàn)略管理、技術應用、事務集成和組織文化等的具體水平。需要根據(jù)當前供應鏈數(shù)字化轉型現(xiàn)狀進行描述。所以對供應鏈數(shù)字化成熟度模型可以采用問卷調(diào)查等方法對數(shù)字化成熟度進行測量。成熟度等級及評分見表2。

對于供應鏈數(shù)字化成熟度的評估過程，可以從評估前的準備階段、實施階段和總結階段來進行。在準備階段，需要確定成熟度評估團隊成員。由于評估指標涉及戰(zhàn)略管理、組織文化等維度，評估團隊需要有管理層等的專家或員工。在實施評估階段，要求被調(diào)查者對調(diào)查問題進行如實回答。評估成員要依據(jù)問卷調(diào)查原則做好相應的發(fā)放和收回問卷工作。在總結階段，需要選取適宜的分析方法對調(diào)查結果進行分析，識別出供應鏈或企業(yè)所處的成熟度階段。并根據(jù)各成熟度階段指定具體提升策略。

5 結論

數(shù)字孿生技術對供應鏈系統(tǒng)網(wǎng)絡、數(shù)字供應鏈計劃、數(shù)字供應鏈控制塔、數(shù)字供應鏈協(xié)同平臺、數(shù)字化供應鏈基礎設施都產(chǎn)生影響，助力各行業(yè)供應鏈數(shù)字化轉型。

在數(shù)字孿生技術基礎上，從數(shù)字影響和數(shù)字就緒構建四個等級的供應鏈數(shù)字化轉型成熟度模型。從數(shù)字轉換能力等方面構建供應鏈數(shù)字化成熟度模型評價體系，為后續(xù)供應鏈成熟度實踐提供借鑒。

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[基金項目]本文受2021年山東省社科規(guī)劃研究專項（項目編號：21CCXJ01）、2021年省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃立項項目（項目編號：S202110452060）資助。

[作者簡介]張雪玲，女，山東德州人，就讀于臨沂大學物流管理學院，本科，研究方向：物流管理;通訊作者：張麗萍（1985—），女，山東臨沂人，臨沂大學物流管理學院，碩士，助教，研究方向：物流與供應鏈管理。