基于过程建模的水果产业的需求驱动式供应链模型建议.docx
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基于过程建模的水果产业的需求驱动式供应链模型建议
基于过程建模的水果产业的需求驱动式供应链模型建议
C.N.Verdouwa,∗,A.J.M.Beulensb,J.H.Trienekensc,J.Wolferta,b
aLEIWageningenUR,P.O.Box29703,2502LSTheHague,TheNetherlands
bLogistics,DecisionandInformationSciences,WageningenUniversity,P.O.Box8130,6700EWWageningen,TheNetherlandscManagementStudiesGroup,WageningenUniversity,P.O.Box8130,6700EWWageningen,TheNetherlands
摘要
健康在消费者观念中日趋重要，这将导致欧洲水果需求量上升，目前的水果供应量尚不能满足全部需求。
为了迎合需求多变，需求驱动式水果供应链必须具备持续供应能力。
动态供应链设计要求配置客户供应链和相应的信息系统工程，通过过程建模能达到目的。
基于对四个欧洲国家水果产业案例研究，本文设计了需求驱动式供应链的参考业务流程模型。
该模型由参考模型框架和水果产业供应链框架实证应用组成。
模型框架多角度定义了过程建模，及调用数据库中营造性数据块的方法。
框架应用模型由对水果供应链营造性数据块的定义和系列预配置的模式（模板）组成。
模板综合了一般行业通用知识和水果产业特有知识。
参考模型设计时兼顾业务管理和信息系统管理，结合了供应链设计和信息系统工程。
1.简介
水果是健康饮食的必要组成部分。
由于消费者的意识加强、生活方式改变和收入增加，欧洲的水果需求将显著上升（FAO/WHO,2005）。
但相对低的水果摄入量表明水果需求仍未满足，包括品种、质量、安全、便捷和新鲜产品的周年供应等方面。
（Hall,2008；Trienekensetal.,2008）。
这促使水果供应链向需求驱动式转变，要求具有满足多变需求的持续供应能力。
（Day,1994；DeTrevilleetal.,2004）。
需求驱动式供应链所含的全部因素应对消费者多变的需求时反应灵敏，快速高效。
（KohliandJaworski1990；Vollmannetal.,2000；Cecereetal.,2004）。
供应链因此要及时共享信息，企业要及早应对供需变化（LeeandWhang,2000；Lietal.,2007）。
这对信息系统管理的操作性和灵活性提出严格要求。
实行需求驱动式供应链是一个复杂过程（SelenandSoliman,2002）。
任何消费需求变化都可能触发供应网络环节执行一组不同的业务过程。
（PrahaladandRamaswamy,2000）。
因此，供应链必须高度动态，满足不同合作、控制和协调模式。
公司必须同时处于多个供应链配置并能快速转换到新配置。
这对配置客户供应链和相应的信息系统工程提出了要求。
（Fine,2000；LambertandCooper,2000；CooperandTracey,2005）。
水果产业供应链具有食品特有难题，如生产周期长、生产季节性明显、品质多变、产品新鲜度要求高、包装要求特殊。
（vanderVorstetal.,2001；TaylorandFearne,2006；vanDonketal.,2008）。
需求驱动式水果供应链的设计和执行可通过过程参考建模实现。
过程建模能针对特定时空的工作进行排序，包括准确的投入和产出（Davenport,1993）。
过程参考建模常用于组成其他过程建模（Thomas,2006）。
由于知识再用和语法通解强化，建模速度和效率得到提高。
过程参考建模实现了供应链流程的多样性，化高抽象的供应链为具体的信息系统结构，还能运用数据库的营造性数据块中快速建成特定供应链，如已有模型的再用。
过程参考建模随着软件工程基础体系的出现，成为了农产品研究中的重要课题（Zachman,1987；Martin,1989）。
如荷兰INSP参考模型涵盖了不同农业部门的具体过程，包括水果生产（Bos,1987）。
模型设计应用软件时被频繁采用，但在实时信息系统中并没有用来指导工作流。
执行模型不具备参考模型的整体连贯性和一致性，一旦调整就失去作用。
这导致参考模型使用率低下，易丧失主导作用。
就我们所知，目前还没有有效的水果产业供应链的过程参考模型。
本文旨在促进发展水果产业过程参考建模。
重点解决以下研究问题：
“如何设计过程参考建模才能完成需求驱动式水果供应链的模型和相应的信息支持系统”解决措施是通过水果产业供应链参考建模，主要由两部分组成：
•参考模型框架：
多角度定义过程建模，包括利用数据库中营造性数据块建模的方法。
•水果产业供应链框架实证应用：
定义水果产业供应链的营造性数据块，以及系列预先配置的模型（模板）。
本文思路如下：
第二章节介绍了研究所采用的方法。
第三章节概括了参考建模和需求驱动式供应链的背景知识。
第四章节介绍了所调查的水果供应链结构，水果产业主要的工艺特征，以及研究结果。
第五章节设计了参考模型框架。
第六章节是水果产业供应链的框架实证应用。
最后一章节总结归纳及未来研究的探讨。
2.研究方法
本研究基于面向设计方法论。
面向设计法的特点是“如何”，即如何设计模型或系统来解决相应问题。
（Hevneretal.,2004；vanAken,2004）。
与传统实证科学的理论检测法相比，（Eisenhardt，1989）。
设计测试方法在通用设计知识的演绎基础上，通过在特定案例中的应用来检测设计。
本研究通过多个欧洲水果产业案例应用来检测参考模型。
首先选定四个国家，从中各选主导水果产业链的五个公司，这些公司是市场导向性且产品品种新颖；各国选择两条供应链，总数上保持新鲜水果与预处理/加工水果供应链的平衡（见表1）。
遴选研究对象公司的主要标准相对重要且要容易实现。
案例数据来自ISAFRUIT项目（http:
//www.isafruit.org）。
并且预先对公司的关键资料提供者进行了深入的结构化面试和文件审查。
（seeAppendixBofVerdouw,2008forthequestionnaire）。
采访对象熟悉不同的业务过程（尤其是销售、生产和物流）和公司在供应链所处环节,为15位总经理，7位运营经理和6位商务经理。
访谈报告接受了采访对象的审查和评论。
表1总结了关键个案的研究数据。
这项研究分四步进行：
1）文献综述，2）案例调查和分析，3）设计，4）综述。
首先是过程参考建模和供应链管理相关的文献综述。
通过综述明确了需求驱动式供应链过程建模的基本要求，在案例研究调查前提出理论供应链模型。
最后提出供应链系统的要素和关系，即供应链网络、流程、管理、资源（包括信息）、策略和方法（Verdouw,2008）。
然后通过访谈和文案调查研究选定的供应链（见表1）。
按照理论模型设计结构调查问卷。
然后统计材料数据，按照理论供应链模型设计成应用供应链。
最后阐述了水果产业供应链业务流程和主导配置差异因素的具体特征。
之后设计了需求驱动式供应链业务流程的通用框架。
该框架可分为过程建模、产品流程模型、执行图和业务过程图，以及图表数据的营造性数据块组成方法。
本文以SCOR模型为基础（SCC,2008），该模型被公认为最全面的供应链流程，且设计语言通用范围广（Huanetal.,2004；Lambertetal.,2005）。
其中独立产品流程模型特别包括供应链环节中基本转变分配建模。
最后针对水果产业进行过程参考建模。
基于案例调查研究结果，应用水果产业供应链的通用框架。
所建模型通过了Frugicom的审核，该平台提供荷兰水果和蔬菜供应链信息共享（http:
//www.frugicom.nl）。
接受访问的七位专家是：
5位行业代表、1位设计标准组织GS1顾问（）和1位Frugicom项目经理。
访谈结果体现在设计模型中。
文章其余部分按顺序介绍了研究结果。
表1.案例研究主要数据
*X
3.需求驱动式供应链过程参考建模
本章节是过程参考建模和供应链管理的文献综述和总结，提供理论建模相关背景知识。
3.1信息参考建模
自有关软件基础研究呈现体系化以来，过程参考建模在信息系统工程中发挥重要作用（Zachman,1987；Martin,1989）。
体系是指“系统的组成部分所包括的基础组织，系统间、系统与环境间的关系和原则决定了系统的设计与革新”（IEEE1471:
2000）。
供应链信息系统结构复杂性源于组成元素和关系的多样性。
信息建模包括过程和数据建模，多层次和多角度陈述（可视化，描述化）系统结构，这对控制复杂性意义重大。
信息建模支持不同阶段的信息系统工程：
需求定义化、设计明细化和执行描述化（Kosanke，1995）。
过程参考建模作为“参考结构”（即蓝图，模板）组成了公司特定的信息模型（Thomas,2006）。
过程参考建模有不同类子模型，包括流程模型。
业务流程建模能通过多种符号来生动地展示活动、事件、控制决策的顺序，但是不适用用户多样性。
著名的标准是UML、EPC和BPMN图。
UML图是统一建模语言（UML）的组成部分，是对象管理小组（OMG）提出的一种开放的系统驱动软件工程方法（Rumbaughetal.,2004）。
SAP和IDSScheer（Aris）推崇的事件驱动流程链（EPCs）已经发展为趋势，尤其在业务分析时（Scheeretal.,2005）。
业务流程建模符号（BPMN）特别适用于面向服务的体系架构（OMG,2009）。
BPMN包括基层Web服务执行语言映射，特别是BPEL（OASIS,2007）和BPML（Arkin,2002）。
业务流程导向取代了面向服务的体系（SOA）信息建模重点--逻辑数据导向。
业务流程模型通过SOA方法引入数据路线，打包多个软件的可互操作服务（Erl,2005;Papazoglouetal.,2007）。
全新或改进的业务流程不需要改变应用程序、基础结构和信息支持，就能快速与新合作伙伴建立联系（Leymannetal.,2002）。
SOA的技术进步实现了软件模块和通用的集成基础结构。
并且通过提高标准接口技术和服务，实现了系统快速配置。
但SOA不支持必备的特定服务信息和配置业务流程。
所需的软件组件也必须打包支持独立Web应用。
换言之：
没有内容的SOA只是一个空壳。
所以除了SOA，过程参考模型实现信息系统的互操作性和灵活性。
（Verdouwetal.,inpress）。
3.2供应链过程建模
业务流程建模一直聚焦于单一企业。
业务流程最初尝试克服公司组织单元和系统间的分裂（Davenport,1993；HammerandChampy,2001）。
企业在流程建模时大量发展质量管理和业务流程设计（再设计）团体。
此外流程模型被用于软件工程的基础和标准套装软件，尤其是在ERP系统中。
20世纪末期互联网的出现，促使业务流程建模的应用范围伸向供应链。
供应链建模相关文献认为信息系统模型工程是除主导的传统数量模拟以外的重要策略和最佳途径（MinandZhou,2002）。
已有的新供应链管理业务流程模型Lambertetal.（2005），强调执行供应链业务流程中两个具体框架结构，即供应链理事会（SCC，2008）的供应链操作参考模型（SCOR）和全球供应链论坛（LambertandCooper,2000）的框架结构。
GSCF框架结构前瞻性地侧重实现关系管理一体化。
SCOR模型则注重供应链成员间信息共享和交流的可行性。
它从三个层次定义了供应链产品和物流（SCC,2008）。
第一层次定义了业务计划、原材料、制造、交付和退货。
第二层级强调了第一层次在不同业务流程的流程策略。
第三层次定义了每个流程策略中的具体活动。
尽管这是公认最全面的模型（Huanetal.,2004;Lambertetal.,2005），但SCOR高水平的理论业务流程，缺乏实际执行力。
3.3需求驱动式供应链过程参考建模
需求供应链管理采用供应链管理的原则。
第一，设计主体满足自然需求（Fisher,1997;Childerhouseetal.,2002）。
业务过程需要反映特定需求，强调对多样性的反映能力。
（Aitkenetal.,2005;LiandKumar,2005;Collinetal.,2009）。
过程建模的设计主体还应该实现供应链结构多样性。
供应链配置由三个主要因素组成：
1）合作者组成的供应链网络结构；2）合作者执行的供应链业务流程；3）业务管理（LambertandCooper,2000）。
环节中业务流程的分布和管理决定供应链配置管理的基本类型。
客户订单分离点（CODP），也称订单穿透点（Sharman,1984;HoekstraandRomme；1992;Wortmannetal.,1997）是决定管理系统变化的关键因素。
CODP根据预期要求调整供应链变动以满足消费者需求（反馈）（HoekstraandRomme,1992）。
不同阶段的CODP采用的控制系统不同，尤其是生产计划和工程基础、规划理念、产品结构、掌握的公益数据、和订单输入/承诺先关部门（Wemmerlov，1984;GiesbertsandvanderTang，1992）。
CODP是上游稳定工序和下游波动工序的缓冲带（Nayloretal.,1999），因此能按照时间顺序解耦相对独立流程。
然后通过标准化、中央计划或分散互调等合理管理互相依赖的流程（Thompson,1967）。
需求驱动式供应链的过程参考建模能实现供应链配置。
但文献中还没有出现这种模型（参阅前面章节）。
参考建模作为配置模型还能执行特定的供应链配置（Verdouwetal.,inpress）。
业务流程模型配置成为最新的研究重点。
该领域聚焦于研究配置建模技术流程化（Dreilingetal.,2006;RosemannandVanDerAalst,2007）。
文献中没有SOA和供应链应用案例。
总之，供应链相关文献中主要是定量模型技术。
供应链流程模型应用高度抽象化。
仅技术而言，业务流程在信息系统中频繁出现。
过程参考建模要求供应链配置设计多样性实现供应链管理，同时要运用信息系统工程。
需求驱动式供应链要求参考模型的供应链配置多样性，成为需求驱动系列，协调机制结合预期过程，并成为配置模型。
目前的过程参考模型不能满足这些要求，因此不能在需求驱动式供应链中充分发挥作用。
图1.水果供应链的基本流程
4.水果供应链的分析
本章节陈述了案例调查结果，水果产业加工特征和产业多样性，作为过程参考建模的参考依据。
4.1欧洲水果产业
欧盟是主要的水果生产者之一。
2006年，欧盟总水果生产量接近6900万吨（CBI,2008）。
主要是苹果、梨、柑橘类和核果（Freshfel,2008）。
欧洲主要的水果产区在南部，如西班牙、意大利、法国和希腊，主要产出柑橘类（尤其是橘子）、葡萄和桃子。
北部的波兰是苹果生产量最大的国家，占有欧洲苹果市场最高份额（Freshfel,2008;Martinez-PalouandRohner-Thielen,2008）。
北欧和南欧在消费上也存在明显区别。
南欧国家人均水果消费至少是北欧国家的两倍。
例如2006年，英国人均消费是63千克，荷兰和波兰的人均消费95千克，西班牙和意大利人均消费180千克，希腊人均消费280千克（Freshfel,2008）。
意大利和西班牙的在总量上消费最高，几乎占欧盟市场40%（CBI,2008）。
德国和英国当地产量有限，严重依赖进口。
荷兰和比利时是重要的水果贸易国。
4.2调查案例的供应链结构
案例调查在两个南欧国家（西班牙和希腊）和两个北欧国家（波兰和荷兰）进行。
附录A中有一份八个案例供应链结构的调查总结（阅读vanUffelenetal.,2008的深入描述）。
受调查的供应链总体拥有一般的产业特有特征，还由不同的产业链配置组成。
下文详细分析了水果特有特征和导致多样性的主要原因。
4.3水果供应链一般特征
水果供应量的基本流程是（见表1）：
种植和采摘：
果实产量因投入不同而已，尤其是果树品种、土壤、水、化肥和农药。
种植包括如栽种、修剪、间伐、施肥、灌溉、作物保护和维护。
采摘包括从树上采摘，主要依靠人工。
采摘是决定果实品质的重要因素。
•加工过程：
新鲜水果加工而成食品主要分果实、食品行业的水果原料三大类，如果酱、冰激凌或者干果麦片。
加工技术包括保存、果汁提取、微波、切片、冷冻冷藏及高压（Dauthy,1995）。
•清洗、分拣和分级：
新鲜水果大多是采后立即清洗，以避免损坏。
分拣和分级的重要标准是尺寸、重量、成熟度、受伤程度、颜色、形状和坚实度。
这些品质属性的检测日益自动化（Studman，2001）。
•包装及标签：
包装的处理过程要正确（例如先将水果装入包装箱，再码在托盘上）。
标签是将含有所需相关信息加到再加工产品上，如商品代码、材料或成分清单、生产过程、原产地和等级证明。
•储存和分配：
包括水果产品的收据、仓储、配送和运输。
三种基本分配方式是：
直接交货，通过中央配送中心交货（DC）和跨码头转运交货。
果实腐烂是水果物流管理的重要问题。
•零售：
通过多种销售渠道将水果销售到最终消费者，包括超级市场、水果专卖店和蔬菜商店、市场和街头贸易、食品服务提供商，包括饭店和供应商。
水果产业的业务流程由于水果是鲜活产品而特殊。
水果供应链易受腐烂、气候、虫害和其他难以控制的因素影响。
附录A进一步阐释了水果生产、加工、分售特点和供应链流程所受影响，分析基于本文及以下文献案例调查研究：
Trienekens（1999）,GS1（2007）andvanderVorstetal.（2007）。
4.4水果供应链的多样性
决定受调查供应链配置主要类型的两个特征是：
1）分配供应链参与者基础转型，2）订单驱动水果供应链的范围。
1）分配供应链参与者基础转型：
包装、标签和分配（包括贮藏和运输）由水果供应商商（或生产合作组织）、制造商、分销商、零售商或服务供应商完成。
新鲜浆果常在采摘时包装以避免伤害。
有时水果供应商会贴上商品标签，但一般在交易阶段时贴以避免重复包装。
新鲜核果由专业的包装公司或贸易商包装和标签。
加工水果的包装主要由机器完成。
水果加工有时是水果供应商的副业。
零售商店补货外包给交易商完成。
（供应商管理的一个案例）。
2）订单驱动水果供应链长度：
水果供应链配置是一个连续的预期（推）和订单驱动（拉）过程。
两个关键因素决定了供应链所处环节：
1）控制腐败的技术能力；2）长期协议的可能性。
首先，控制腐烂决定了采后订单驱动的能力。
新鲜、加工和预处理的水果采用的技术不同。
新鲜水果供应链关注整个供应链中降温和控温。
可控的气调贮藏技术能延长难保存的水果贮藏期达12个月以上（Studman,2001）。
加工水果要增加防腐剂、冷冻、干燥或做成罐头水果来延长货架寿命。
而水果制品（特别是切割）会缩短货架寿命，需要延迟制作和尽快运送。
其次，长期协议意味着交货前已知特定客户的具体要求，则水果产品能满足特定客户的要求。
此外发现长期正式合作关系中，经常要交流供需信息。
根据案例的研究分析，本文设计的过程参考建模考虑了水果特有特征和水果供应链业务流程多样性。
5需求驱动式供应链中过程建模的框架结构
参考建模分两部分：
设计需求驱动式供应链流程建模的通用框架，以及该框架实际应用水果供应链。
本章节详细介绍了框架结构。
首先总结了设计的基本要求，基于文献综述和上文的案例研究。
然后介绍了不同类型的框架结构和过程模型。
5.1所需的基础设计和框架结构的概述
过程参考建模能实现水果供应链业务流程多个可能类型，转变抽象的供应链设计为具体的信息系统体系搭建。
因此要满足以下的基本要求：
1.必须结合高层模型和实施模型。
实施模型要具体描述实施环节间的信息流动过程。
2.必须是可配置模型，能把数据库的标准营造性数据块转变为实际特定供应链配置。
3必须由协调机制联系供应链配置的订单驱动和成型过程。
4.必须水果产业特有化，要考虑水果特有特征和水果产业供应链配置的多样性。
表2.基于SCOR模型的主要过程图的总结
为了满足这些需求，框架结构从多角度定义了三种过程模型：
1.产品流程模型：
从原材料投入生产到新鲜或加工的最终产品供应消费者过程中分配供应链的基本变换。
2.执行图：
公职和协调特定供应链配置的基本变换。
3.业务流程图：
具体控制和协调活动间的序列和信息流。
这些图可能由多个层次组成。
可以把一个主要过程放大到多个次级过程。
以下章节阐释了这些过程模型的结构和特定模型组成营造性数据块的方式。
5.2产品流程模型：
分配基本变换
供应链过程建模的第一步是基本变换的可视化，即从原材料投入到最终产品流出的参与者和相关的产品流程。
变换是业务过程，直接影响公司产品的制造和运输，例如工程、生产和分配。
在供应链中（尤其是高度专业化），变换发生在多个公。
产品流程模型描述了特定供应链配置中参与者变换的分配。
产品流在多个层次发生变换。
基于GS1全球追溯标准（RyuandTaillard,2007），提出四个不同单元：
1.装运单元（SU）：
一个或一组项目被及时运送到组织地点，经历相同的发送接收过程。
转运单元通过标准装运识别码识别（SIN）。
2物流单元（LU）：
任何组织设立的项目都需要通过供应链管理来运输/或存储。
物流单元通过标准系列集装箱识别码识别（SSCC）。
3贸易单元（TU）：
供应链中交易发生在销售前。
贸易单元通过标准全球贸易条例码（GTIN）和系列批量/批号识别。
4消费单元（CU）：
产品销售给最终消费者。
与TUs的识别方法相同。
产品流模型配置经过四个步骤。
第一，判定供应链市场中的产品市场结合度。
第二，定义传送最终产品的基本变换顺序，包括产品的输入和输出。
第三，决定哪些参与者变换。
第四，确定产品在哪些层次得到认可。
5.3执行图：
变换的控制和协调
供应链流程建模设计范围内的不同执行图。
执行图的功能类似SCOR。
（SCC，2008）。
执行图描述了特定的业务流程、控制系统和协调机制，由制造、运送产品或向最终消费者提供特定价值服务的参与者组成的特定网络。
通过业务掌控案例和协调机制扩展了特定产品流程模型。
业务掌控案例代表了按照统一掌控策略排序的业务过程小组。
在SCOR第一层次定义了资源、制造或交付，可以是响应（命令）或预期（预测）。
客户订单分离点（CODP）区分了系列相应和预测驱动的业务掌控案例。
协调机制通过标准化、中央计划或者高分权的相互调整来管理业务控制情况中的相互依存关系。
协调机制的定义参考MaloneandCrowston（1994）和Maloneetal.（1999），即：
1.产品和订单协调（P/O）在供应链两个参与者交接时出现，即当产品按要求从一个参与者传到另一个参与者时。
P/O协调保证了投入的产品合适后续过程，订单需求具有相应的供应能力。
2容量和原材料协调（C/M）管理使用稀缺资源，即原材料和容量。
这直接关系到SCOR计划流程。
C/M协调机制平衡了多因素控制情况中使用同种有限的容量和原材料的每个参与者。
3供需信息协调（D/S）管理参与者之间的信息交换和计划。
D/S协调机理建立起供应商的预计和消费者的相应控制事件中的联系。
建立一个成型的产品流程模型，需要三步实现执行图
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