云制造环境下汽车供应链制造资源共享机制研究

李 青

（吉利学院，四川 成都 641423）

云制造是一个以互联网技术为基础的全新的生产模式，通过与云计算技术、物联网技术和人工智能技术等前沿科相结合，云制造利用虚拟化生产资源和加工能力，建立云制造资源云池。该资源云池通过网络平台对资源进行集中管理与使用。李伯虎、张霖等[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务，从而满足制造业的个性化和社会化的制造需求。张霖等[3]通过分析云制造模式与别的模式间的关系和区别，总结了云制造模式的优势。李强、张科和孔蕾等利用云平台为供应链提供了通用的物流系统，用于收集和分发消息，以及追踪供应链物流的运作[4]，旨在实现供应链的统一化。魏芳鑫等[5]讨论了云制造环境下的供应链信息协同研究的特点、关键技术以及体系构建。胡卿汉、何娟等[6]通过博弈分析，研究了数字供应链企业的信息共享决策，并提出了驱动策略，为汽车云制造平台提供参考。

1 汽车供应链制造资源共享云平台构建

1.1 汽车制造资源共享云池

制造资源共享云池是供应链中各企业的产品制造信息、研发和技术的集成系统，如图1 所示。通过制造云池，各企业间能够协同研发产品和生产零部件，从而降低生产成本，并提升各自产品在行业中的竞争力。制造云池中的各项资源都是互相共享的，使汽车制造过程更高效、灵活和智能化。此外，人们对车辆的产品设计与研发也更感兴趣。云平台为用户创造了设计的环境，使用户能在合理范围内对车辆进行调整，提高车辆的创新性，使用户更理解车辆和其他产品设计。云平台还能根据客户的需求和反馈，持续优化产品和生产过程，以提供更优质的汽车产品。

图1 汽车供应链制造资源共享云池

1.2 制造资源共享演化博弈的参数设定和模型假设

1.2.1 不共享情况假设

从演化博弈论的稳定策略可以看出，其主要是收益值高的群体的策略，在今后的博弈环境中被其他群体采纳。如果变异策略能够通过考验并获得高额利润就会被接受，反之就被抛弃。将这种涉及变异和选择的动态博弈方式称为复制者动态。

通过云平台，整车制造厂与零部件供应商可以实现资源共享。在假设中，整车厂主要负责提供设计、模型、数据库信息和软件工具等制造资源，而零部件供应商主要供应生产设备和材料信息等硬件生产资源。整车厂和供应商之间都是“有限理性”的，并且在战略空间上都可以选择共享或不共享。由于博弈各方在自身文化、环境和经济能力差异等方面存在差异，因此选择对策的可能性也不同，使该模型成为一个多群体模型，双方博弈结果是不平等的。模型考虑的参数定义见表1。

表1 参数含义

根据表1，设x为整车制造厂在云系统上共享的概率；y为零部件供应商在云系统上共享的概率。如果整车厂和供应商都决定不进行资源共享，则汽车整车厂利润是基础收益Rm，零件供应商的利润是基本收益Rs。系统访问成本相对较低，记录为Bmc。当整车厂的数据信息、模具以及技术信息共享在云平台上时，存在信息泄漏的风险，将该风险记作技术被盗Bmr。Qmiz为汽车整车厂实际的技术资源共享量。由于零部件厂商不与整车厂合作，因此实际利润仍为基础收益Rs，如公式（1）和公式（2）所示。

零配件厂商选择共享制造资源，汽车整车厂选择不共享。由于汽车零部件供应商需要购买或升级更多规模的信息传感设备，并建设规模更大的信息数据库和网络系统，因此进入平台的成本远高于整车厂，该成本记作Bsc。不过，这也会使信息化效益提升，这部分收益记作企业信息化收入Bsr。Qsiz为汽车零部件供应商的制造资源共享量，由于汽车整车厂没有在云平台上共享制造资源，其收益为基础的收益Rm，如公式（3）和公式（4）所示。

1.2.2 共享情况假设

当整车制造厂和零部件供应商都选择共享技术时，博弈双方除了付出基础值、平台接入值、技术损失值和信息化效益外，还需要考虑资源储存效益和惩罚成本，资源储存效益是指当零部件厂商与整车厂之间通过云平台以订单的形式进行生产共享时，双方都能全面、高效地消化和吸收对方的生产资源，从而提升各自在相应应用领域中的工作能力，如公式（5）和（6）所示。

式中：um为整车厂的技术创新水平；为资源储备效益；us为零部件供应商的技术创新能力；为零部件供应商的资源存储效益。

在使用云服务平台进行共享的过程中，如果出现诈骗和逾期等违规行为，云平台有责任进行监督管理，并会采取相应的处罚手段，从而产生处罚成本，旨在减少违规行为的发生。为了评价整车厂和供应商的违规情况，笔者使用以下方法：整车厂的违规情况通过其可共享资源量Qm与实际共享资源量Qmiz的差值来评估；供应商的违规情况通过其共享资源量Qs与实际共享资源量Qsiz的差值来评估。如公式（7）和公式（8）所示。

式中：p为处罚成本系数；Bmp为整车厂的处罚成本；Bsp为供应商的处罚成本。

2 建立博弈模型和演化稳定性分析

2.1 建立模型

博弈的支付矩阵见表2。双方收益分析如下。

表2 汽车制造资源共享博弈支付矩阵

Hy为供应商选择共享时的收益，计算过程如公式（9）所示。

H1-y为供应商不共享时的收益，计算过程如公式（10）所示。

H为供应商的平均收益，计算过程如公式（11）所示。

Wx为整车厂选择共享时的收益，计算过程如公式（12）所示。

W1-x为整车厂不共享时的收益，计算过程如公式（13）所示。

W为整车厂平均收益，计算过程如公式（14）所示。

2.2 演化博弈模型稳定性分析

整车厂与供应商之间的战略选择受很多变量影响，其会随时间t而改变，即x和y都是与时间t相关的函数：令F（x）=dx/dt，F（y）=dy/dt。根据基因复制动态理论，可以得出x和y之间的基因复制动态过程的微分方程，如公式（15）和公式（16）所示。

式中：F（x）为整车厂选择共享概率值x随时间的函数；F（y）为供应商选择共享概率值x随时间的函数。

由公式（17）和公式（18）可以得到演化博弈过程中的5 个均衡点，分别是P1（0，0），P2（0，1），P3（1，0），P4（1，1）和P5（x3，y3）。为了对这些均衡点进行局部分析，常使用由Friedman 提出的“雅可比”矩阵判别法。该方法需要计算F（x）和F（y）对x和y的偏导数，并建立“雅可比”矩阵J，如公式（19）所示。

式中：x和y分别为整车厂与零件厂商的共享概率值，0≤x3≤1，0≤y3≤1。

演化稳定博弈模型的均衡点，既要符合演化稳定策略，又要符合行列式Det（J）＞0 和迹Tr（J）＜0。P1、P2、P3、P4和P5这5 个均衡点的“雅可比”矩阵组成的行列式与迹的情况见表3。P1（0，0）和P4（1，1）同时满足条件Det（J）＜0 和Tr（J）＞0 这2 个均衡稳定策略，因此对应策略（不共享，不共享）和（共享，共享）；P2（0，1）和P3（1，0）是2 个非稳定点；P5（x3，y3）为鞍点，均衡点的稳定性见表3。

表3 模型均衡点的稳定性

演化与竞争博弈流程的动态演化相图，如图2 所示。当汽车整车厂与零配件供应商资源共享时，动态博弈过程结果有2 种：双方同时选择不共享策略（即P1（0，0））或双方同时选择共享策略（即P4（1，1））。如果四边形P2P5P3P4 的面积更大，则最后的稳定策略是P4（共享，共享）。如果四边形P2、P5、P3和P1的面积更大，则最后的稳定策略是P1（不共享，不共享）。因此由共享模型可知，当双方同时选择共享资源或同时选择不共享资源时，双方的获益将达到最大。

图2 汽车供应链制造资源共享演化博弈模型的相位图

3 促进汽车供应链制造资源共享的方法

3.1 成本促进法

可利用第三方组织建设、经营和管理汽车行业的供应链制造资源共享服务平台。在该平台上，零部件供应商和汽车整车厂只作为云服务平台的使用者，负责发布信息资源和支付信息注册费，节约了巨大的信息平台构建成本。为降低技术损失的风险，第三方承建组织还需要充分利用云制造的安全技术手段，以保障信息生产资料在访问、传递和保存过程中的机密性和安全性，维护汽车整车厂和零部件供应商的利益。另外，对云平台的生产资源必须进行规范审核，并准确甄别与调整，保证制造服务符合生产要求，以此吸纳更多的汽车整车厂与零配件提供商加入云平台，达到数据共享与互惠共赢的目的。

3.2 资源促进法

3.2.1 提高制造资源与需求的匹配能力

如果需要供应商或整车厂加入资源共享的云服务平台，那么生产需求和制造资源必须实现精准匹配。除了明确汽车整车厂的生产要求外，还必须掌握与供应链公司共享的生产资源状况。因此，当有企业申请加入云平台时，必须关注其企业的生产能力、产品供应范围、生产流程、供应品质以及生产时间等。

3.2.2 提高制造资源质量

为保证制造资源的质量，云服务平台应对接入系统的制造资源进行严格审核，并建立精确的数据分析体系。提高使用者的满意度，这有助于提高共享的可能性。同时，企业也应从科技、业务、生产和信息化能力等角度提高自身实力，树立较好的企业形象，提高知名度。

3.3 信任促进法

在汽车整车厂与零部件供应商共享资源后，云服务系统会对双方的诚信进行评价，当交易订单产生时提交评价文件。该评价机制有助于平台构建完善的诚信体系，并推动各方在平台上实现制造共享。为保证平台的企业诚实守信，云服务系统制定了奖罚机制，供应链企业一旦拥有了较好的商誉，就能获得相应的物质奖励。对不诚实或者泄露信息的企业，也会进行相应的物质处罚，以此保证市场公平。该物质奖罚机制为云服务平台中的合作企业提供了诚实守信的经营环境，进而推动社会信息的资源共享。

4 结论

该文基于云服务平台建立了汽车供应链制造资源共享模型，使汽车整车制造厂和零配件供应商可以充分利用不同领域的优秀生产资源，提高生产的效率和竞争力。该文对汽车供应链制造资源的运用进行探讨，建立了整车制造业的共享模型并分析了演化博弈模型的稳定性。成本促进法、资源促进法、信任促进法和政策促进法等都会影响供应链共享策略的结果。该文的研究对提高中小企业的产品质量和市场竞争力有重要作用。