[論文レビュー] Supply Chain Digital Twin Framework Design: An Approach of Supply Chain Operations Reference Model and System of Systems

Jie Zhang, Alexandra Brintrup+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2021

Digital Transformation in Industry参考文献 65被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、複雑なサプライチェーンにおける空間的・時間的ダイナミクスを管理するため、サプライチェーン・オペレーションズ・レファレンス（SCOR）モデルとシステム・オブ・システムズ（SoS）理論を統合したサプライチェーン・デジタルツインフレームワークを提案する。サプライチェーンを標準化されたブロックに分解し、SCORを用いてコア活動をデジタル化し、SoSの原則を用いて個々のサブ・デジタルツインを統合的に統合することで、サプライチェーンエントリティ全体にわたるエンド・トゥ・エンドのシステム統合と動的シミュレーションを可能にする。

ABSTRACT

Digital twin technology has been regarded as a beneficial approach in supply chain development. Different from traditional digital twin (temporal dynamic), supply chain digital twin is a spatio-temporal dynamic system. This paper explains what is 'twined' in supply chain digital twin and how to 'twin' them to handle the spatio-temporal dynamic issue. A supply chain digital twin framework is developed based on the theories of system of systems and supply chain operations reference model. This framework is universal and can be applied in various types of supply chain systems. We firstly decompose the supply chain system into unified standard blocks preparing for the adoption of digital twin. Next, the idea of supply chain operations reference model is adopted to digitise basic supply chain activities within each block and explain how to use existing information system. Then, individual sub-digital twin is established for each member in supply chain system. After that, we apply the concept of system of systems to integrate and coordinate sub-digital twin into supply chain digital twin from the views of supply chain business integration and information system integration. At last, one simple supply chain system is applied to illustrate the application of the proposed model.

研究の動機と目的

• デジタルツイン技術を用いてサプライチェーンシステムに内在する空間的・時間的ダイナミクスをモデル化する課題に対処すること。
• 多様なサプライチェーンシステムに適用可能な普遍的なフレームワークを開発すること。
• 標準化されたモデリングを通じて、サプライチェーン参加者間でのデジタルツインのシームレスな統合を可能にすること。
• システム・オブ・システムズの原則を用いて、ビジネスプロセス統合と情報システム統合を橋渡しすること。
• サプライチェーン運用におけるデジタルツイン実装のスケーラビリティと相互運用性を確保するための拡張可能で相互運用可能なアーキテクチャを提供すること。

提案手法

• 一貫したデジタルツイン表現を可能にするために、サプライチェーンを標準化されたモジュラー・ブロックに分解する。
• 各ブロック内のコアサプライチェーン活動をデジタル化するために、サプライチェーン・オペレーションズ・レファレンス（SCOR）モデルを適用する。
• 各サプライチェーン参加者の運用データとプロセスに基づいて、個々のサブ・デジタルツインを構築する。
• システム・オブ・システムズ（SoS）理論を用いて、サブ・デジタルツインを統合的かつ調整的に統合し、包括的なサプライチェーン・デジタルツインを形成する。
• 二重統合ビューを通じて、ビジネスプロセスフローと情報システムアーキテクチャの整合性を確保する。
• 簡略化されたサプライチェーンの事例研究を用いて、フレームワークの妥当性と統合能力を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 デジタルツイン技術は、サプライチェーンシステムに内在する空間的・時間的ダイナミクスをどのように効果的にモデル化できるか？
• RQ2 SCORモデルは、デジタルツインフレームワーク内でのサプライチェーン運用の標準化とデジタル化において、どのような役割を果たすか？
• RQ3 システム・オブ・システムズの原則を用いて、複数のサブ・デジタルツインを統合的かつ一貫したサプライチェーン・デジタルツインに統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 サプライチェーンエントリティ全体にわたる相互運用性とスケーラビリティを確保するために必要な主なアーキテクチャコンポーネントは何か？
• RQ5 提案されたフレームワークは、デジタルツインアプリケーションにおいて、ビジネスプロセス統合と情報システム統合の両方をどのように支援するか？

主な発見

• SCORのプロセス標準化とデジタルツイン表現を統合することにより、本フレームワークはサプライチェーンシステムを空間的・時間的動的システムとして効果的にモデル化した。
• サプライチェーンを標準化されたブロックに分解することで、異種のエントリティにわたる一貫性がありスケーラブルなデジタルツインの実装が可能になった。
• SCORベースのプロセスマッピングとデータ統合を用いて、個々のサプライチェーン参加者向けのサブ・デジタルツインが効果的に作成され、リンクされた。
• システム・オブ・システムズの原則により、サブ・デジタルツインの調整が可能となり、ビジネスプロセス統合と情報システム統合の両方が達成された。
• 事例研究により、本フレームワークが実世界の文脈で実現可能であることが示され、デジタルツインがサプライチェーンノード全体にわたって調整可能であることが明らかになった。
• 提案されたアーキテクチャは、さまざまなタイプのサプライチェーンに応用可能で拡張可能であり、運用の可視性と意思決定の質を向上させた。