碳交易環(huán)境下云制造資源優(yōu)化配置研究—以西藏企業(yè)為例

■ 羅明 史磊 楊斌（西藏大學經(jīng)濟與管理學院）

一、引言

中國是世界上能源消耗和溫室氣體排放最高的國家(國際能源署，2012)，中國已經(jīng)開始采取綜合措施來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，我國碳交易市場發(fā)展迅速。截至2011年底，政策制定者宣布了發(fā)展國內(nèi)排放交易體系的計劃，將其作為一種更具成本效益、基于市場、與國際接軌的減排機制。2011年10月以來，中國先后在北京、深圳、上海等7個省市建立了碳排放權(quán)交易試點。2017年12月，中國碳排放交易體系正式啟動。截至2017年10月底，累計完成配額交易133.25萬噸，累計碳交易量超過27億元，中國已成為全球第二大碳市場[1]。

制造企業(yè)是我國碳排放控制的主要對象之一，也是碳交易市場的重要參與者。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。

二、文獻回顧

（一）碳交易

氣候變化是人類這個時代最大的威脅之一，主要是由于人類活動向大氣排放大量的溫室氣體(GHG)所致，對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重影響。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在內(nèi)的許多國家都實施了各種監(jiān)管計劃或碳定價政策[2]。這些計劃已經(jīng)(或計劃)實施，特別是在巴黎締約方會議達成《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)協(xié)議之后。鑒于氣候變化帶來的緊迫威脅，政策領(lǐng)域越來越多地通過基于激勵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，是第一個大規(guī)模，強制性的碳排放限額與交易體系，它在所有28個歐盟成員國（法國、德國等）以及冰島，挪威都有設(shè)施。然而美國的類似努力也未能在全國范圍內(nèi)得到實施，因此迄今為止規(guī)模最大的此類項目是加利福尼亞州的一項全州政策和覆蓋大西洋中部和東北部9個州的區(qū)域溫室氣體倡議(RGGI)。但是，中國的氣候政策得到了國家最高領(lǐng)導層的支持。2009年哥本哈根氣候大會(新華網(wǎng)，2009)宣布了全球碳排放強度降低比例，溫總理承諾到2020年將中國的二氧化碳排放強度比2005年降低40%-45%，這標志著中國氣候政策的一個里程碑，并促使國內(nèi)努力設(shè)計合適的政策。中國最近采取的措施是，在發(fā)展碳排放交易試點體系的過程中，建立一個以化石能源使用為目標的國家體系，該體系建立在多年的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，包括之前五年計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)展機制。

中國經(jīng)歷了數(shù)十年的能源強度下降之后，這一趨勢出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)的跡象，促使政府在“十一五”期間（“十一五”，2006年，2010年）首次制定了能源強度降低的約束性目標（國務(wù)院，2006）。該目標分為不同級別的政府和國有企業(yè)，目標成果被采用作為政府官員和國有企業(yè)領(lǐng)導人績效評估的一部分。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準”，其中制造企業(yè)是重點能源強度降低控制單位。

（二）云制造資源優(yōu)化配置

2010年，引入云計算的靈感，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，旨在解決更復雜的制造問題，并進行更大規(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，并取得了很大進展。今天，越來越多的人越來越意識到云制造對制造業(yè)的重要性，云制造的學術(shù)研究和工業(yè)實施正在快速發(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。一般來說，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)是實施云制造需要研究的主要研究內(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，共享資源，提高產(chǎn)品效率。為了實現(xiàn)全球企業(yè)的敏捷性（客戶敏捷性、市場敏捷性、合作伙伴敏捷性），高性能和低成本目標，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態(tài)共享或者動態(tài)管理資源。與此同時，云計算作為一種新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式正在興起。云就像一個巨大的資源庫（技術(shù)、能力、管理等），反映了資源的廣義動態(tài)共享和合作管理。

云計算采用一切都是服務(wù)的概念，包括軟件即服務(wù)（SaaS）、平臺服務(wù)（PaaS）和 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）。借鑒云計算的概念，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。它實際上涵蓋了云計算中的計算概念。例如，云制造中的制造基礎(chǔ)設(shè)施包括來自不同企業(yè)的分布式制造基礎(chǔ)設(shè)施(即資源)和云數(shù)據(jù)中心中的計算基礎(chǔ)設(shè)施。

受此啟發(fā)，提出了云制造(CMfg)來擴展制造信息學的服務(wù)模式，提高其動態(tài)性（根據(jù)用戶隨需應(yīng)變動態(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、模擬和計算資源和能力轉(zhuǎn)換為制造服務(wù)，形成一個巨大的制造云，并將其分發(fā)給用戶的隨需應(yīng)變。CMfg將云計算、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計算等核心技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)智能管理、高效協(xié)作、動態(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)自動管理，以執(zhí)行各種制造任務(wù)。也就是說，在制造過程中，CMfg平臺可以分析和劃分用戶請求并自動搜索合適的信息，可用的制造設(shè)備和計算資源，并智能地集成并提供給用戶，用戶可以在不購買的情況下租用遠程大型設(shè)備和計算資源，獲得有關(guān)設(shè)計，模擬，生產(chǎn)，交付和回收的更多具體信息，并監(jiān)控整個任務(wù)執(zhí)行過程[3]。因此，CMfg中的整個生命周期制造過程可以簡化。它具有高度的智能和信息，是面向服務(wù)的制造和云計算的高級擴展，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。

三、西藏制造企業(yè)云制造資源優(yōu)化配置存在問題及解決方案

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方法，但是目前面臨一些問題需要及時解決。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）在實際操作過程中，可以通過云平臺會將用戶需求任務(wù)進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)勢且合適的各類制造資源進行集中加工服務(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），云平臺很難通過單一或者獨立的制造資源將其完成，需要將加工任務(wù)進行分解，再將生產(chǎn)過程的子任務(wù)和資源進行匹配（任務(wù)與資源匹配）來完成制造任務(wù)。