[论文解读] 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 15

一句话总结

本文提出了一种供应链数字孪生框架，整合了供应链运作参考（SCOR）模型与系统之系统（SoS）理论，以管理复杂供应链中的时空动态。通过将供应链分解为标准化模块，利用SCOR对核心活动进行数字化，并运用SoS原则将各个子数字孪生协调为统一的数字孪生，该框架实现了供应链实体间的端到端系统集成与动态仿真。

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.

研究动机与目标

• 解决利用数字孪生技术建模供应链中固有时空动态的挑战。
• 开发一种适用于多样化供应链系统的通用框架。
• 通过标准化建模，实现供应链成员间数字孪生的无缝集成。
• 运用系统之系统原则，弥合业务流程集成与信息系统集成之间的鸿沟。
• 为供应链运营中的数字孪生实施提供可扩展且互操作的架构。

提出的方法

• 将供应链分解为标准化、模块化的单元，以实现一致的数字孪生表示。
• 应用供应链运作参考（SCOR）模型，对每个单元内的核心供应链活动进行数字化。
• 基于各供应链成员的运营数据与流程，构建其各自的子数字孪生。
• 运用系统之系统（SoS）理论，将子数字孪生集成并协调为统一的供应链数字孪生。
• 通过双重集成视图，确保业务流程流与信息系统架构的一致性。
• 通过一个简化的供应链案例研究验证该框架，以展示其可行性与集成能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 数字孪生技术如何有效建模供应链系统中固有的时空动态？
• RQ2 SCOR模型在数字孪生框架中对标准化和数字化供应链运营起到何种作用？
• RQ3 如何应用系统之系统原则，将多个子数字孪生整合为统一的供应链数字孪生？
• RQ4 为确保供应链实体间互操作性与可扩展性，所需的关键架构组件是什么？
• RQ5 所提出的框架如何在数字孪生应用中同时支持业务流程与信息系统的集成？

主要发现

• 该框架通过结合SCOR的流程标准化与数字孪生表示，成功将供应链系统建模为时空动态系统。
• 将供应链分解为标准化模块，实现了在异构实体间一致且可扩展的数字孪生实施。
• 通过基于SCOR的流程建模与数据集成，有效构建并连接了各供应链成员的子数字孪生。
• 系统之系统原则实现了子数字孪生的协调，达成业务流程与信息系统的集成。
• 案例研究在实际情境中验证了该框架的可行性，展示了如何在供应链节点间编排数字孪生。
• 所提出的架构支持在不同类型的供应链中扩展与适应，增强了运营可见性与决策能力。