基于協作圖和Petri網的供應鏈知識流模型研究

[摘要] 供應鏈中蘊含著豐富的知識，但目前供應鏈企業對知識的利用效率不高。供應鏈知識流的研究可以為供應鏈企業獲利。本文根據構造業務流程與知識流程集成系統的思想，研究供應鏈知識流集成模型。首先，本文在協作圖與Petri網基礎上提出了供應鏈業務流程模型。對知識的特性進行研究，并利用Petri網相關原理提出了基于知識特性的供應鏈知識流模型。之后將此兩個模型相結合得出供應鏈知識流集成模型。

[關鍵詞] 知識流協作圖Petri網供應鏈

供應鏈中蘊含著豐富的知識，快速準確地從供應鏈中挖掘所需知識已成為供應鏈企業增強競爭力的的核心。然而迄今為止，人們普遍對供應鏈中的物流、資金流、信息流格外重視，對供應鏈知識流缺少應有的關注。供應鏈企業面對著供應鏈網絡中巨大的知識源泉即渴求但又苦于無高效的知識獲取手段，這種尷尬局面源于企業對供應鏈知識流認識與研究的缺乏，因此對供應鏈知識流的深入研究就顯得尤為迫切。

一、國內外供應鏈知識流研究現狀

目前，國內外專門針對供應鏈知識流的研究已逐漸引起人們的關注，但從總體上來看，相關研究還不夠充分，對供應鏈知識流的研究大多處于分離狀態，主要體現為供應鏈的研究，知識流的研究，知識管理的研究三種方向。在對供應鏈知識流的綜合研究上，主要是概念層次方面的研究。Ameneh Khadivar等人提出了供應鏈知識流的概念模型，從概念上將供應鏈知識分為了個人、團隊、組織及組織間知識三個層次，并提出相應管理措施。R.Garacia-Flores等人利用Agent技術提出相應的供應鏈知識流概念模型，研究了供應鏈企業間知識交互過程中的影響因素。國內，張慧濤和張曉旭提出知識市場概念，并在此基礎上深入研究了供應鏈企業內外知識交流過程并對相關影響因素的做了敏感度分析。這也是國內對供應鏈知識流較全面與深刻的研究。之后，喬琰和張悟移從定量的角度利用蟻群算法對供應鏈企業知識獲取路勁進行了優化，對供應鏈企業知識搜索具有很大指導意義。

總之，國內外關于供應鏈知識流的研究比較抽象，缺乏具體性，而供應鏈知識流的管理須是抽象指導思想與具體技術的集合，研究的最終目的就在于能在實踐中運用，如此才利于供應鏈企業實際操作，并實現研究的目的。本文所提出的供應鏈知識流模型將供應鏈知識流具體化，為供應鏈企業進行知識管理提供一種參考框架。

二、供應鏈知識流模型研究

供應鏈企業內外的知識都產生并運用于具體的業務過程，存儲在企業，個人和數據庫等各種參與業務過程的個體中，我們稱之為知識載體。由此本文認為，供應鏈知識流的研究涉及兩個層次，即供應鏈企業業務過程及由此產生的知識流兩個層面，供應鏈知識流模型應該是這兩個層面模型的集成。利用協作圖與Petri網對供應鏈知識流模型進行研究可以具體、直觀地刻畫供應鏈知識流，對供應鏈企業知識管理及知識管理系統的建立具有指導意義。

1.供應鏈企業業務過程模型

從空間層次看，供應鏈企業業務過程可以分割為供應鏈企業間業務過程及供應鏈企業內部業務過程兩個層面，此建模思路既保證供應鏈的整體性又保證供應鏈個體企業獨立性。供應鏈企業會同時參與幾個供應鏈的運作，成為多個供應鏈的交點，要將研究囊括以每個供應鏈單個企業為節點的整個供應鏈網絡會使研究陷入混亂，不易理清頭緒，所以本文僅限于一條供應鏈的研究，整個供應鏈網絡知識流以單個供應鏈知識流模型為基礎進行相應擴充即可。

(1)基于協作圖的供應鏈業務過程模型

協作圖是UML為過程建模提供的一種圖形化建模方式，突出了參與交互的對象組織。UML是一種圖形化語言，其使用不局限于軟件開發，其中的一些圖可以用在企業建模、業務工程、過程分析和系統配置上。工作流管理系統關注于過程方面，協作圖強調系統的動態行為，這與工作流管理關系密切。協作圖即描述了參與供應鏈運作的企業間的關系，又突出了企業間信息的交互，利于與供應鏈知識流研究的結合。因此選用協作圖來對供應鏈業務過程討論與建模是可行的，所以本文利用協作圖為工具為供應鏈企業間業務過程建模。

定義1:協作圖(CD)是一個三元組CD=(I，M，F)。

①I表示相互協作的實體集;

②M表示實體間傳遞的消息集;

③F表示實體間消息傳遞的方向與順序。

定義2:利用協作圖為供應鏈業務過程建模，將供應鏈相關角色與過程投射到以上協作圖中有以下定義:

①I代表參與供應鏈運作的相關企業;

②M={Mp，Mf，Mi}，Mp，Mf，Mi分別表示物流，資金流與信息流;

③模型中的數字表示整個供應鏈中M傳遞順序，箭頭代表M傳遞方向。

由以上定義，即可以建立一個簡單的供應鏈企業間業務過程模型:

在該模型中，只簡單描述了從供應商到制造商，分銷商，及顧客整個鏈條中比較明顯與簡單的交互過程，模型中的相關元素如下所示:

I=( pre_supplier， supplier， producer， retail_trader， dealer，customer)

Mp=( goods， diliver_goods， diliver_commodities， diliver_component， diliver_parts)

Mf=( money， payment_d， payment_r， panyment_p， payment_s)

Mi=( buy-good， order_goods， order_commodities， order_component， order_parts)

(2)供應鏈企業內部工作流模型

本文基于Petri網的工作流網(WF_net)來為供應鏈企業內部的業務流程建模。

Petri網是一種可以用網狀圖形表示的系統模型，是一種圖形化，數學化的建模工具，為描述和研究具有并行、異步、分布式和隨機性等特征的復雜系統提供了強有力的手段，被廣泛運用于工作流建模。

Petri網的系統行為表現為資源(物質資源和信息資源)的流動，它由三個基本元素構成:庫所，變遷及流關系。庫所表示狀態元素，也稱為S_元素，每個S_元表示一種資源，其中的黑點稱為托肯，代表資源數量，或資源的使用次數。變遷表示變化的條件元素，也稱為T_元素。流關系也稱為F，表示聯系S_元和T_元流關系，F給出的是資源和變遷之間是否有聯系及聯系的方式。

基于Petri網的工作流網(WF_net)定義如下:

定義3:有向網PN=(P，T，F)為WF_net的充分必要條件是:

①PN有一個源庫所i∈p，使得.i=;

②PN有一個漏庫所o∈P，使得i.=;

③每個節點x·P·T都從屬于從i到o的一條路徑上。

T中的變遷代表業務流中的任務，任務之間的依賴關系F通過庫所的連接表示。兩個任務可能順序執行，除此之外，還有一些構造塊， AND_join表示幾個先行事件都完成后，后續事件才能開始，AND_split先行事件完成后，幾個后續事件可同時開始，OR_join表示先行事件中的一部分事件完成后，在一定條件下，后續事件即可開始，OR_split表示先行事件完成后，在一定條件下，一部分后續事件即可開始。各構造塊如下圖所示:

工作流模型變遷發生條件為先行狀態獲得托肯。變遷發生的后續狀態為先行狀態失去托肯，后續狀態得到托肯。

獲得合理的WF_net的一個方法是平衡AND/OR_split和AND/OR_join。

一個基于Petri網的工作流系統(WF_net)是良構的，必須符合合理性要求:

定義4:一個WF_net PN=(P，T，F)建模的過程是合理的，當且僅當:

①對每一個從狀態i可達的狀態M，存在一個實施序列，從狀態通往狀態o，形式化表示為:;

②狀態o是從狀態i可達的惟一最終狀態，且結束時其中至少會有一個標記，形式化為:M∧M≥0=0);

③在(PN，i)中沒有死變遷，形式化表示為:。

根據以上定義，可以建立單個供應鏈企業內部流程模型，如下如圖所示:

如模型所示，供應鏈企業內部工作流模型由變遷“record”、“close”，以及一個OR_split和一個OR_join構成。變遷“record”用來表示供應鏈個體企業接受外部企業發送M，相應變遷“close”表示供應鏈企業給外部企業發送M。供應鏈企業內部流程，可以通過對庫所s3，庫所s4擴充得到，在擴充當中，注意利用上文提到的四種構造塊擴展，這樣可以保證擴充后模型的合理性。而模型被激活的條件是，S1得到外部企業的M。

以分銷商為例證明此模型。假設分銷商業務流程為，分銷商接到顧客的購買信息，之后查看倉庫，如果有貨直接發貨，則分銷商內部業務程結束，如果無貨，則向生廠商進貨。則分銷商工作流模型如下:

此模型中，變遷“ta”表示記錄收到顧客的需求消息，變遷“tb”表示分銷商對庫存的檢查，狀態“s3”為有的狀態，狀態“s4”為倉庫缺貨，變遷“tc”表示訂貨，狀態“s5”為訂貨消息發出狀態，變遷“te”表示與制造商的相關收尾工作，接貨付款等。

(3)供應鏈業務流程模型

由以上分析既可以得出供應鏈業務流程模型。

定義5:供應鏈業務流程模型(SC_WF)是一個四元組，SC_WF=( C，M，FCD，WFC)。

①C=I;

②M=(Mp，Mf，Mi);

③WFC=WF_net。

此模型既能反映宏觀上整個供應鏈上的企業間的交互過程，又能很好表現供應鏈企業內部工作流過程。

2.供應鏈知識流模型

知識產生于業務過程中，知識流與業務流程密不可分，是同一群體不同層面的活動體現，從供應鏈業務流程和知識本身特性便可以得出供應鏈知識流模型。

伴隨著供應鏈企業的業務過程，知識在企業間及企業內部流動，這就是知識流，由以上供應鏈業務流程模型可以看出，供應鏈知識流可以分為三個層面，供應鏈企業間的知識流，供應鏈企業內部知識流，企業員工知識流。

依據Petri網，本文將供應鏈知識流模型定義如下:

定義6:供應鏈知識流模型(SC_KF)=(S，T;F，K，W，M)。

①N=(S，T;F)構成有向網，稱為SC_KF的基網;

②S為供應鏈企業個體狀態，T為知識流動的條件，F為知識流動關系，K為S的容量函數，W為各狀態點間流動的知識流量函數，M為各個體狀態函數;

③K=∞。

這里將S的容量函數K假設為無窮，是基于假設個體對于知識的接受是無窮的，在條件滿足的條件下，個體可以無限接受知識，如此可以避免出現死鎖也是貼近實際的。

定義7:供應鏈知識流模型(SC_KF)變遷規則如下:

①.T.=.T∪T.稱為T的外延:

②T在M有發生權的條件為:

，即先行狀態節點要有提供后續狀態節點知識的能力，而后續狀態節點要有接受前續狀態節點提供的知識的能力。

知識在傳遞過程中會有不同程度的耗散，這基于兩傳遞節點在信任關系、知識距離、物理距離、職位距離的大小程度。本文將這些影響因素通稱為知識流動障礙因素，用a表示在知識流動障礙因素影響下，知識發出節點在在原有知識基礎上發送知識的吸收程度值，b代表在知識流動障礙因素影響下，知識接收點接受知識時的在知識節點發出的知識原有量基礎上的知識吸收度。知識節點還有具其特殊性，先行節點知識的流出并不會減少其知識存量。由此可以得到變遷發生后續函數。

定義8:供應鏈知識流模型狀態轉移公式:

若M[T>，則T在M可發生，將標識M改為M的后續M’，M’的定義式，對，

M’(s)=M(s) 若.或

M(s)+abW(t，s) 若或

根據以上分析，供應鏈知識流模型(SC_KF)可以細化為兩個層次模型(本文將供應鏈企業內部知識流和員工知識流統一于一個供應鏈內部知識流過程)。

(1)供應鏈企業間知識流模型

本文立足于供應鏈核心企業這一特殊的企業群體，表現核心企業與各相關企業的知識流關系。核心企業會向供應鏈相關企業要求相關知識，同時也會向供應鏈相關企業提供知識。本文認為核心企業向相關企業提供知識有兩種模式，一種為核心企業主動向相關企業提供經營相關知識，稱為推式，一種為相關企業向核心企業要求經營知識，稱為拉式。供應鏈企業的交流最重要的就是實現有條件的知識共享，因此，本文在供應鏈企業間知識模型中加入“share”這一虛擬個體，這一個體為供應鏈核心企業和相關企業的交互提供一個虛擬場所，并為這些企業知識搜索及匹配提供服務。“share”的相關功能有兩種方式實現。供應鏈核心企業處于整個供應鏈主導位置，對整個供應鏈相關企業起到管理與協調的作用，所以“share”的功能可以由核心企業負責。供應鏈企業也可以通過第三方企業來完成協調與配置的工作。

由此供應鏈企業間知識模型中，S=(core_enterprise，relevant_enterprisei，share)

三種知識交互模式模型(SCI_KF)如下圖所示:

由核心企業提供知識的推式與拉式的知識流模型，都可以由以上模型得到。拉式模型中，s1表示相關企業處于知識缺乏狀態，t1為相關企業發送知識需求，s2為share接收到知識需求狀態，t2為share向核心企業發送知識需求，s3為核心企業接到知識需求，t3為核心企業發送知識，s4為相關企業對知識接受的滿意狀態。s2， t2， s3，t3之間形成一個循環，這是由于相關企業與核心企業的知識描述差異，知識傳遞必是一個反復的過程，直到相關企業得到其認為足夠的知識即可跳出循環，結束此次知識傳遞。

由核心企業主動提供知識的推式知識流模型，s1為核心企業由于經營所需，要想向相關企業提供知識的狀態，t1為核心企業向share發送知識，s2為share接收到知識狀態，t2為share向相關企業發送知識，s3為相關企業接到知識的，t3為相關企業吸收知識，s4為核心企業對知識發送的滿意狀態。同樣s2， t2， s3，t3之間形成一個循環，當核心企業滿意時，跳出循環，結束此次知識發送過程。

在核心企業向相關企業提出知識需求的知識流模型中，s1為核心企業由于經營所需，需要向相關企業索取知識的狀態，t1為核心企業向share發送知識需求，s2為share接收到知識需求信息狀態，t2為share向相關企業發送知識需求，s3為相關企業接到知識需求的狀態，t3為相關企業發送知識，s4為核心企業對知識吸收的滿意狀態。同樣s2， t2， s3，t3之間形成一個循環，當核心企業滿意時，跳出循環，結束此次知識索取過程。

(2)供應鏈企業內部知識流模型

本文將供應鏈企業內部知識交互過程看做是個體內部(包括團隊和員工)知識流過程。企業內部知識分為生產知識，設計知識，市場知識三種，但不管是哪種知識對于個體來說其流程都是一樣的。本文認為個體對知識的吸收過程分為，尋找，吸收，內化，外化，實踐幾個步驟，在各步驟中伴隨著知識不同程度的耗損。

根據上文提出的基于知識特性的知識流模型，可以得出供應鏈企業內部知識流模型(SCB_KF)如下所示:

模型中，s1表示個體處于知識需求狀態，t1表示個體尋找知識，s2為個體找到知識源的狀態，t2為個體開始吸收知識，s3為個體已吸收知識狀態，t3w為知識內化過程，s4為內化后的個體狀態，t4為個體對內化后的知識，結合個體已有知識進行知識創新過程，s5為完成知識創新的個體狀態，t5為個體將自己通過內化創新后的自我知識形成顯性知識過程，s6為完成知識外化過程的個體狀態，t6為個體利用自己已掌握的知識進行實踐的過程。

如模型所示s3，t3，s4，t4，s5，t5，s6，t6之間形成一個循環，因為在個體進行實踐過程中，在原有知識的基礎上，通過實踐，總結出一些經驗(隱性知識)，隱性知識通過個體的吸收，提升了自我，又在知識增加基礎上投入實踐。從t3可以直接跳向s6，這是因為有時，個體在將知識內化之后，直接參與實踐，并不在原有知識基礎上進行提升。t4可以直接跳到s7，這是因為，有的時候，個體在將知識吸收后，重新組合，之后創新增加了自身知識含量，并無需參與實踐。

3.供應鏈知識流集成模型

上文已經得出供應鏈企業業務過程模型以及基于知識特性的知識流模型，但任何一種模型都無法全面詮釋供應鏈知識流。知識流與業務過程是密不可分的，割裂任何一方都都會使研究片面，所以下文嘗試將供應鏈業務過程模型與基于知識特性的知識流模型相集成，以求全面詮釋供應鏈知識流模型。

基于以上研究，本文提出供應鏈知識流集成模型如下:

定義9:供應鏈知識流集成模型(SC_KFI)是一個多元組SC_KFI=(E，I，F，share，KFE，KFI)。

①E為供應鏈企業;

②I為供應鏈企業內部個體，包括企業內部團隊與員工;

③F為供應鏈企業間的聯系關系，F=SCB_KF;

④share為虛擬的供應鏈企業間知識共享平臺;

⑤KFI=SCI_KF;

⑥模型假設供應鏈各企業(KFI)之間的交互都是通過“share”為平臺實現;

⑦核心企業可能是KFI中任何一個;

⑧KFI與“share”之間的交互是雙向的;

⑨模型的變遷規則和狀態轉移公式滿足SC_KF變遷規則與狀態轉移公式。

將以上模型圖形化，如下圖所示:

三、總結

本文在供應鏈業務流程及知識流模型的基礎上得出了供應鏈知識流集成模型，此模型全面地結合了業務過程與知識本身的特性，但還不夠細致。對于“share”這一虛擬知識共享平臺的具體協調與匹配方案是下一步研究的重點，這也將為供應鏈企業知識流管理提供實際的操作方式。

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