碳交易环境下云制造资源优化配置研究—以西藏企业为例

■ 罗明 史磊 杨斌（西藏大学经济与管理学院）

一、引言

中国是世界上能源消耗和温室气体排放最高的国家(国际能源署，2012)，中国已经开始采取综合措施来控制其二氧化碳排放。能源结构调整、节能减排已成为我国可持续发展战略的重要组成部分。为了有效控制碳排放总量，引导企业（特别是高能耗、高排放、高污染企业）积极参与减排工作，我国碳交易市场发展迅速。截至2011年底，政策制定者宣布了发展国内排放交易体系的计划，将其作为一种更具成本效益、基于市场、与国际接轨的减排机制。2011年10月以来，中国先后在北京、深圳、上海等7个省市建立了碳排放权交易试点。2017年12月，中国碳排放交易体系正式启动。截至2017年10月底，累计完成配额交易133.25万吨，累计碳交易量超过27亿元，中国已成为全球第二大碳市场[1]。

制造企业是我国碳排放控制的主要对象之一，也是碳交易市场的重要参与者。在碳减排控制的发展要求下，制造企业迫切需要通过云制造资源优化配置来提高制造资源利用效率，从而降低制造过程环节碳排放。

二、文献回顾

（一）碳交易

气候变化是人类这个时代最大的威胁之一，主要是由于人类活动向大气排放大量的温室气体(GHG)所致，对人类和生态系统造成严重影响。为了控制全球气候变化和温室气体排放的增加，包括加拿大和北美的美国在内的许多国家都实施了各种监管计划或碳定价政策[2]。这些计划已经(或计划)实施，特别是在巴黎缔约方会议达成《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)协议之后。鉴于气候变化带来的紧迫威胁，政策领域越来越多地通过基于激励的方法解决二氧化碳（CO2）和其他温室气体问题。欧盟排放交易体系（EU ETS）于2005年启动，是第一个大规模，强制性的碳排放限额与交易体系，它在所有28个欧盟成员国（法国、德国等）以及冰岛，挪威都有设施。然而美国的类似努力也未能在全国范围内得到实施，因此迄今为止规模最大的此类项目是加利福尼亚州的一项全州政策和覆盖大西洋中部和东北部9个州的区域温室气体倡议(RGGI)。但是，中国的气候政策得到了国家最高领导层的支持。2009年哥本哈根气候大会(新华网，2009)宣布了全球碳排放强度降低比例，温总理承诺到2020年将中国的二氧化碳排放强度比2005年降低40%-45%，这标志着中国气候政策的一个里程碑，并促使国内努力设计合适的政策。中国最近采取的措施是，在发展碳排放交易试点体系的过程中，建立一个以化石能源使用为目标的国家体系，该体系建立在多年的经验基础上，包括之前五年计划中的能源效率和节约措施，以及积极参与《京都议定书》(Kyoto Protocol)下的清洁发展机制。

中国经历了数十年的能源强度下降之后，这一趋势出现逆转的迹象，促使政府在“十一五”期间（“十一五”，2006年，2010年）首次制定了能源强度降低的约束性目标（国务院，2006）。该目标分为不同级别的政府和国有企业，目标成果被采用作为政府官员和国有企业领导人绩效评估的一部分。而西藏自治区政府根据区情提出符合“十三五温室气体排放标准”，其中制造企业是重点能源强度降低控制单位。

（二）云制造资源优化配置

2010年，引入云计算的灵感，这是一种新的面向服务的网络化制造模式，称为云制造，旨在解决更复杂的制造问题，并进行更大规模的协同制造（提高资源利用效率）。迄今为止，关于云制造的研究已经持续了八年多，并取得了很大进展。今天，越来越多的人越来越意识到云制造对制造业的重要性，云制造的学术研究和工业实施正在快速发展。

随着制造业和信息技术（IT）的不断完善，云制造逐渐成为世界各地的研究热点。一般来说，云制造中有五类关键技术。其中，虚拟资源和云服务管理技术以及云制造任务管理技术是实施云制造需要研究的主要研究内容的一部分。在制造业的发展中，信息技术很重要。它将企业与企业（虚拟企业）联合起来，共享资源，提高产品效率。为了实现全球企业的敏捷性（客户敏捷性、市场敏捷性、合作伙伴敏捷性），高性能和低成本目标，许多制造信息模式，例如敏捷制造，应用服务提供商，制造网格等，提出并广泛使用。其中大部分都强调如何通过网络连接分布式资源，而不考虑资源管理和广义动态共享或者动态管理资源。与此同时，云计算作为一种新的网络应用模式正在兴起。云就像一个巨大的资源库（技术、能力、管理等），反映了资源的广义动态共享和合作管理。

云计算采用一切都是服务的概念，包括软件即服务（SaaS）、平台服务（PaaS）和 基础设施即服务（IaaS）。借鉴云计算的概念，云制造包含了制造即服务的概念，即产品生命周期中包含的所有制造资源和制造能力都封装到服务中。云制造中也存在着三种面向MaaS的服务模型，即制造软件即服务、制造平台即服务(MPaaS)和制造基础设施即服务(MIaaS)。在云制造的背景下，制造的概念应该得到广泛的理解。它实际上涵盖了云计算中的计算概念。例如，云制造中的制造基础设施包括来自不同企业的分布式制造基础设施(即资源)和云数据中心中的计算基础设施。

受此启发，提出了云制造(CMfg)来扩展制造信息学的服务模式，提高其动态性（根据用户随需应变动态有效配置资源）。它是一种新的网络化制造模式，旨在实现低成本的资源共享和有效的协调。它将各种制造、模拟和计算资源和能力转换为制造服务，形成一个巨大的制造云，并将其分发给用户的随需应变。CMfg将云计算、物联网、高性能计算等核心技术相结合，实现智能管理、高效协作、动态任意业务组合和划分。所有这些资源和能力都被智能感知并互连到云中，并通过互联网自动管理，以执行各种制造任务。也就是说，在制造过程中，CMfg平台可以分析和划分用户请求并自动搜索合适的信息，可用的制造设备和计算资源，并智能地集成并提供给用户，用户可以在不购买的情况下租用远程大型设备和计算资源，获得有关设计，模拟，生产，交付和回收的更多具体信息，并监控整个任务执行过程[3]。因此，CMfg中的整个生命周期制造过程可以简化。它具有高度的智能和信息，是面向服务的制造和云计算的高级扩展，能够在制造过程中降低碳排放。因此，在碳交易环境下研究云制造资源优化配置具有重要意义。

三、西藏制造企业云制造资源优化配置存在问题及解决方案

根据前面的分析，西藏制造企业在碳交易环境下如何降低碳排放，云制造资源优化配置是解决问题一个方法，但是目前面临一些问题需要及时解决。西藏制造企业在资源产权关系问题上存在所有权忽略，云平台上的各类资源（生产产品所需原材料等）都存在所有权问题，所以，制造企业（西藏）在实际操作过程中，可以通过云平台会将用户需求任务进行分析并分解成各类制造过程子任务，然后再通过资源优化配置为制造过程子任务选择优势且合适的各类制造资源进行集中加工服务[4]。然而，西藏制造企业在生产过程中存在需求任务分解困难，在用户要求方面（任务分解），云平台很难通过单一或者独立的制造资源将其完成，需要将加工任务进行分解，再将生产过程的子任务和资源进行匹配（任务与资源匹配）来完成制造任务。