基于數字孿生的供應鏈數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：各領域的新商業模式，都在基于數字化打造其供應鏈體系。文章針對數字化供應鏈發展現狀，基于數字供應鏈孿生技術相關內容，構建供應鏈數字化轉型成熟模型，從戰略管理、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，為供應鏈在數字化轉型方向的發展和研究提供幫助。

關鍵詞：數字孿生;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

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

1 數字化供應鏈相關概念

關于數字孿生的概念在不同專家從不同角度給出定義。大部分專家認同數字孿生是現實世界中的實體或系統的具體數字化表示，將每個屬于組織環境的資產（包括流程、技術、架構、客 戶交互、業務能力、戰略、角色、職責、產品、服務、 分銷渠道）鏈接，并給出報告和可視化工具。數字供應鏈孿生是基于數字孿生的供應鏈研究主要方面之一，數字供應鏈孿生是物理（通常是多企業）供應鏈的數字表示。它是數據對象之間各種關聯的動態、實時和分時的表示，這些關聯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。

數字化供應鏈的概念是多維度多方面的：

第一，數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據，以期實現需求刺激、匹配、感知與管理，從而提升企業業績，并最大程度降低風險。

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

第三，JDA認為數字化供應鏈是客戶為中心的供應鏈體系，在網絡相互連接、協同、智能、數據驅動、動態、自適應、可預測、彈性等實現可持續發展。

結合對專家觀點的相關研究，筆者認為數字化供應鏈是基于物聯網、大數據與人工智能等關鍵技術構建的以客戶為中心，對需求實現動態、協同、智能、可視、可預測、可持續發展的網狀供應鏈體系。

2 數字孿生對供應鏈數字化轉型的影響

智能制造生態系統是基于數字主線和數字孿生的：數字主線在整個產品鏈和資產鏈中都有體現。數字孿生將數據進行各種分析，產生對設計、仿真、生產的洞察，為產品鏈提供各種決策，從而優化整個生產過程。

此外，PLM（產品生命周期管理）作為貫穿產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字化轉型。

2.1 數字化供應鏈網絡

在數字化時代背景下，傳統的供應鏈模式正在向數字化供應網絡轉型。數字孿生技術使得供應鏈上各節點信息通過孿生由物理數據轉換成虛擬數據。使傳統供應鏈形成數字化網絡系統。包括：數字計劃、數字開發、數字供應、數字客戶、數字制造、數字履約。通過數字孿生，供應鏈中的組織可以將物聯網的傳感器鏈接到物理對象上，形成數字孿生網絡，形成供應鏈從研發設計到制造物流的全方位連接、協同。

2.2 數字供應鏈計劃

2018 年 11 月 Gartner 在它的供應鏈研究簡報《數字化規劃需要數字化供應鏈孿生》中指出：隨著企業側重點向數字供應鏈規劃（SCP）的偏移，數字供應鏈孿生概念也應運而生。數字供應鏈孿生-本報告稱數字計劃孿生支持將傳統的模型和分析相結合的模擬計劃數字化轉型為計劃分析和模型的分離的數字化計劃，以幫助協調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（集成業務計劃）、中層 S&OP（銷售和運營計劃）和底層的PMS（生產主計劃）達到同步的境界。

2.3 數字供應鏈控制塔

數字供應鏈孿生對物理的供應鏈的映射關系所展現出來的物質形態就是數字化供應鏈控制塔，數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化。數字供應鏈控制塔是企業供應鏈的決策中心，實現數據的優化和決策。

2.4 數字供應鏈協同平臺

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

2.5 數字化供應鏈基礎設施

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

3 基于數字孿生的供應鏈數字化成熟度模型構建

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

此外，大多數研究是在一維的角度上進行的線性分析，很多行業由于規模、商業模式等的不同，用線性關系去描述其數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。綜合這兩者的優勢構建本文形式的數字化成熟度等級，如圖1所示。

3.1 第一等級

供應鏈企業已經意識到數字化相關技術的強大創新能力，開始進行數字化流程、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經營模式，而是通過獨立的數字技術提升生產運營中部分效率。在這一等級，企業應用的技術與企業業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

傳統供應鏈的數字化轉型步入實踐期，開始嘗試利用大數據來細分客戶，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字化工具去進行相關零售過程中數據的收集，但是對數據的利用程度較低，尚處于粗淺的洞察階段，并未做好充分準備。這一等級已經開始逐步制定數字化轉型的新戰略，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、網上商城等提供給客戶。與此同時，一些新的技術的應用已經在企業內部逐漸開始推廣并產生實踐結果。

3.3 第三等級

在供應鏈轉型的優化階段，組織已經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來為消費者提供服務。長遠的數字化轉型戰略目標卻是已經建立好，因此達到這項服務標準相對來說并不難。組織經歷了實踐階段的數字化升級，端到端的數字化供應鏈管理已經能夠很好地實現。在此階段，商品供給、商品結構、客戶交付物流，組織都可以通過數字技術對他們進行循環優化與改進以做出更好的決策。并且可以通過搭建企業級的數字技術新基礎設施來實現客戶體驗、流程以及系統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，通過利用數字供應鏈孿生技術，洞察生態系統就顯得尤為簡單，得到反饋也是輕而易舉，因此就能夠輕松對其進行創新和循環改進，以達到最優目標。組織收到數字化轉型影響非常大，同時做好了相應準備。數字技術和商業將會融合，并成為新時代、新社會的一種新常態，而且將會不斷地進行優化、升級與創新。商業模式一次一次的更新、數字化技術持續發展，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控、預測和調整，最終形成規模。

4 供應鏈數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、內部流程、外部環境等。就國外學者來說，當然也有一套自己的觀點，他們對于數字化成熟評級體系的研究主要涉及的要素有：數字轉換能力、員工能力、企業組織文化等。根據前人對成熟度模型研究，再利用供應鏈轉型的一些實踐經驗，本篇文章將會將供應鏈數字化轉型成熟度模型分為四個維度，它們分別是戰略協同、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字化轉型考慮到的影響因素是企業內外部，也就是供應鏈環境因素。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 戰略管理

戰略管理維度是從供應鏈協同戰略的制定和管理決策能力方面進行的評估。在數字化轉型歷程中，戰略層面引導供應鏈促成數字化轉型的方向。“戰略協同效應”維度側重于公司在數字轉型中對數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、數字化戰略、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。數字化技術的變革與創新為傳統供應鏈的改造升級帶來了新的理念和模式。人工智能、大數據、物聯網和其他技術的成熟為公司改革和改進其商業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、更有效的數據分析。在新技術的支持下，組織可以更新、改進和升級其業務模式。因此，該級別主要評估公司技術的發展和設備更新升級狀況。評估公司技術應用在數據驅動、構建技術和信息管理系統以及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務流程的改進。在數字化轉型升級歷程中，需要新的數字技術來改進當下的項目流程，改進服務質量和提高運營效率，并開發和創建新的流程和業務模式。因此，在這個級別的二級指標選擇中，要點是對當前業務活動的一定程度的細分。

4.2.4 組織文化

數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各層次指標權重。

依據前文所構建的供應鏈數字化成熟度模型指標體系，可以構建一個比較矩陣，通過數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

在現代商業系統中，供應鏈數字化轉型過程中，筆者很難用數字化的指標去準確的衡量戰略管理、技術應用、事務集成和組織文化等的具體水平。需要根據當前供應鏈數字化轉型現狀進行描述。所以對供應鏈數字化成熟度模型可以采用問卷調查等方法對數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，要求被調查者對調查問題進行如實回答。評估成員要依據問卷調查原則做好相應的發放和收回問卷工作。在總結階段，需要選取適宜的分析方法對調查結果進行分析，識別出供應鏈或企業所處的成熟度階段。并根據各成熟度階段指定具體提升策略。

5 結論

數字孿生技術對供應鏈系統網絡、數字供應鏈計劃、數字供應鏈控制塔、數字供應鏈協同平臺、數字化供應鏈基礎設施都產生影響，助力各行業供應鏈數字化轉型。

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

參考文獻：

[1]陳亮，王寧.我國制造類企業數字化轉型升級的挑戰和機遇[J].中國商論，2021（21）：123-125.

[2]劉泉秀.基于大數據背景的企業財務共享應用痛點探究[J].中國商論，2021（21）：152-155.

[3]家俊輝. 富邦華一銀行王文鋒：在數字化轉型中成為市場的有效補缺者[N].21世紀經濟報道，2021-11-12（11）.

[4]李炯，彭蓓.中車長江集團 數字化賦能轉型升級[J].企業管理，2021（11）：93-95.

[5]王柯媛，貝淑華.我國林產品供應鏈數字化發展研究[J].物流工程與管理，2021，43（7）：53-55.

[6]趙陽.水電站機電設備數字化供應鏈管理模式研究[J].物流工程與管理，2020，42（11）：91，109-111.

[7]楊林瑤，陳思遠，王曉，等.數字孿生與平行系統：發展現狀、對比及展望[J].自動化學報，2019，45（11）：2001-2031.

[8]曾光偉. 基于成熟度模型的傳統零售企業數字化轉型研究[D].長沙：湖南大學，2019.

[9]石澤楠. 云計算環境下企業集團財務共享的信息安全問題研究[D].太原：太原理工大學，2018.

[10]2018年中國物流行業數字化供應鏈轉型分析[EB/OL]（2019-12-03）.https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1651897557054924852&wfr=spider&for=pc.

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