考虑客户细分的共享制造模式选择与服务策略优化研究

蒋忠中，刘蕙祎，臧元基，何 娜

（1.东北大学 工商管理学院，辽宁 沈阳 110167；2.东北大学 行为与服务运作管理研究所，辽宁 沈阳 110167）

1 引言

共享制造是共享经济在生产制造领域的应用创新，是指企业或个人围绕生产制造各环节，运用共享理念将闲置和剩余的生产资源弹性匹配、动态共享给客户的新型智能制造模式［1］。由于我国制造业具有中小企业众多、区域产业集聚明显、中小企业单独应对产业升级能力较弱等特点，共享制造对促进我国制造业高质量发展具有重要意义。在《关于加快培育共享制造新模式新业态促进制造业高质量发展的指导意见》《关于进一步促进服务型制造发展的指导意见》等政策文件中均强调“发展共享制造，有利于优化资源配置，提高生产资源的利用效率，减少闲置产能，扩大有效供给，降低中小企业生产与交易成本，促进中小企业专业化、标准化和品质化发展，提升企业竞争力。”“要积极推动共享平台建设，鼓励企业建设共享制造工厂，完善共享制造发展生态。”随着我国工业互联网等新型基础设施不断完善，我国共享制造发展的技术支撑更加坚实，实践创新步伐持续加快。工业和信息化部数据显示，目前全国已有超过1000家工业互联网平台，具有一定行业和区域影响力的工业互联网平台超过150家，重点平台的连接设备超过7900万台（套），开展共享制造的企业比例达到了30.1%。共享制造领域市场规模同比增长1.5%，市场规模持续稳步扩大。

随着我国共享制造迅速发展，应用领域不断拓展，产能对接、协同生产、共享工厂等新模式新业态竞相涌现，应用于不同的企业场景。其中部分拥有工业技术的大型设备制造企业以设备为基础搭建共享制造平台，以租赁的形式将设备共享给垂直行业中有需求的中小企业，例如，“5D智造谷”将设备接入iSESOL云平台，以租赁的形式将设备共享给机床用户并提供全生命周期服务；还有部分工业技术型企业依托共享制造平台，在满足自身生产需求的同时，为生产同类型产品的小微企业提供设备及服务，例如，“MouldLao众创空间”在利用部分设备生产模具的同时，将闲置的厂房、设备共享给小微企业，并提供多种服务。因此，共享制造企业在向客户提供共享服务的同时，还可以选择通过自身生产获得收益，诞生出全服务型、半服务型等共享制造模式。制造企业如何基于自身情况，选择合适的共享制造模式以提升企业利润、实现健康发展，是其面临的重要决策问题。

同时，共享制造具有高度开放性，海量的供给方和需求方积聚在同一个共享平台上，任何有需求的客户均可以在平台中寻求共享服务，或发布需求订单。然而，众多的客户群体导致客户具有较高的异质性，如生产工艺、加工效率、智能化设备、绿色化生产等，这些需求偏好均影响了客户在共享制造服务中获得的效用，进而影响制造商的利润［2］，成为制造企业在共享制造的模式选择与决策优化中不可忽视的因素。制造商需要找准自身的服务定位，从海量的客户中细分出目标客户，策略性地提供共享服务，从而发挥共享制造优势，实现双方共赢。例如，对于同样提供智能生产、硬件物联、工业智能管控等数智化共享服务的企业，徐工信息Xrea主要针对自动化程度低、产业基础薄弱的客户提供服务；树根互联的主要客户为产业基础扎实、产业链相对成熟的客户；航天云网面向各类有数字化需求的企业均能够提供数据全生命周期服务。因此，考虑客户细分，科学地选择共享制造模式并制定服务策略，是共享制造企业亟待解决的重要现实问题。

现有关于共享制造的研究主要聚焦于供应链、云制造、商业模式、合同优化、运维策略和供需匹配等问题［3］。在供应链方面，Yang等［4］考察了需求驱动型供应链智能的客户知识管理能力、知识共享和合作等三个因素对JIT供应链的影响。Zheng等［5］提出了一个面向跨企业协同制造供应链（CMSC）的数据共享的系统框架。Wu等［6］开发了一个强调三级非合作博弈中的交互式决策的模型。宋景秀等［7］以制造商和运营商组成的两级供应链为研究对象，探讨配额政策下主体企业的最优决策及协调机制。在云制造方面，Cao等［8］探讨了独立、联盟和与云平台运营商合作这三种资源共享策略对CM fg满足客户需求的影响。Hu等［9］关注CM fg下的B2B、O2B和B2B＆O2B共享场景，研究了设备共享对零售价格、所有权、使用情况和环境的影响。和征等［10］基于有限理性和利益最大化原则，运用演化博弈理论，分析云制造服务集成商与供应商在知识共享激励过程中的策略选择。在商业模式方面，Tian等［11］研究了制造商在产品共享市场中的最佳进入策略及其进入的经济影响。在合同优化方面，Jiang等［12］基于一个面向服务的制造供应链，研究了制造商和运营商对设备质量和维护服务做出的最优质量决策。戴勇［13］以可靠性和库存水平作为决策变量，考虑合同双方的风险态度，设计了成本分配系数和绩效惩罚系数来规避PBC合同运营风险。在运维策略方面，冯广琦等［14］研究了服务型制造商和运营商在不同资金约束情形下如何进行运维决策。在供需匹配方面，晏鹏宇等［15］重点评述了“订单选产能”和“订单与产能互选”两类供需匹配与生产调度问题。刘卫宁等［16］针对云制造系统中面向多任务的制造云服务组合问题，研究建立了基于服务质量的多任务云服务组合模型。

上述文献从不同视角对共享制造进行了研究，但未考虑不同共享制造模式下识别并选择合适的客户，而且制造商利润会受到共享制造模式以及其对目标客户选择的影响，进而影响其决策。近年来，制造业客户细分的研究受到学者关注。但斌和丁雪峰［17］在细分客户绿色偏好的基础上，研究了不同绿色消费者比例的多个市场再制造最优定价，研究表明，在不同绿色消费者比例的市场中最优价格存在差异。Seitz等［18］分析了具有客户特定条款的工业合同组合，并开发了一个适用于半导体行业的投资组合的合同组合分析框架捕捉工业规划过程的动态。Orsdemir［19］将客户细分为低效用客户与高效用客户，研究了服务化背景下制造商选择设备售卖还是设备使用服务的策略问题。Li等［20］研究了在垄断市场上消费者质量感知和消费者估值变化对制造商在质量、保修、价格和市场覆盖策略方面的最优决策的影响。Xie等［21］研究了对于交货时间敏感的客户进行动态改变价格的库存配给和降价策略，帮助企业更有效地分配资源。Debo和Li［22］研究了客户对服务持续时间的敏感性异质的全权委托服务线的最佳设计和定价。

上述文献对本文考虑客户细分的研究具有重要的借鉴意义，但都未涉及共享制造模式。本文侧重于共享制造下，制造商根据产品效用进行客户细分，着重分析制造商对于全服务型共享制造模式和半服务型共享制造模式的选择与服务策略的优化研究。

2 问题描述与模型假设

2.1 问题描述及决策过程

本文考虑一个制造商将设备共享给客户，制造商为客户提供设备使用及运维服务，并根据客户的租期收取租金，获得收益；客户则通过设备共享服务满足自身生产需求，获得效用（如生产产品进行销售）。具体而言，本文考虑两种共享制造模式：全服务型共享制造与半服务型共享制造。

全服务型共享制造模式是指制造商完全专注于设备共享服务，用于满足客户需求，自身并不使用设备进行生产，形成“共享工厂”，如图1所示。制造商在设备共享过程中需负责设备运维，通过投入运维努力v，保证客户的设备正常使用。本文参考He等［23］，Ma等［24］，何娜等［25］使用的努力成本函数，假设制造商的运维成本为cv2，c为运维成本系数。对于客户，考虑到市场中客户使用设备的效用异质性，假设市场中存在低效用客户L与高效用客户H两类客户，其中低效用客户占比为α，高效用客户占比为1-α，客户i单位时间内使用设备获得效用为ui（i∈｛L，H｝）［19，20，22］。然而，随着客户使用时间的增长，设备会逐渐老化甚至故障，降低客户获得的效用。相反，制造商的运维努力v可以有效减少设备老化带来的负面影响。因此，本文参考Orsdem ir等［19］使用的效用函数，假设客户i在t时刻使用设备获得的效用为若客户总租期为Ti，则其获得的总效用为根据租期，客户需要向制造商支付租赁费用PTi，P为设备的单位时间租金。区别于全服务型共享制造模式，半服务型共享制造模式中制造商依旧使用设备进行产品生产活动，仅将部分设备进行共享，如图2所示。因此，假设制造商用于共享的设备比例为β，剩余设备全部用于自身生产需求。类似地，假设制造商自身生产获得的效用为，uM为制造商单位时间使用设备获得效用，TM为制造商生产总时间。

图1 全服务型共享制造模式供应链流程

图2 半服务型共享制造模式供应链流程

此外，不论是全服务型共享制造模式，还是半服务型共享制造模式，制造商作为服务提供方，均可以策略性地选择服务对象，即仅服务低效用客户、仅服务高效用客户、同时服务两类客户三种服务策略。因此，制造商需要合理地选择服务策略，并科学地决策，以实现自身利润最大化。决策过程如下：

在全服务型共享制造模式下，具体决策过程可描述为：（1）制造商选择客户；（2）制造商决定运维投入v；（3）客户决策租期Ti。在半服务型共享制造模式下，具体决策过程可描述为：（1）制造商选择客户；（2）制造商决定运维投入水平v；（3）制造商决策生产时间TM；（4）客户决策租期Ti。

2.2 模型假设及符号说明

为更好地描述和建立模型，本文做如下假设：

假设1制造商和客户之间信息对称，不存在道德风险问题。

假设2市场中客户数量与制造商设备数量均标准化为1。

假设3为了保证两种共享制造模式下的制造商有意愿共享设备且保证制造商及客户盈利，假设制造商单位产品利润处于高效用客户与低效用客户之间且租金低于单位生产利润，即0＜P＜uL＜uM＜uH。

表1列出了模型符号及说明。

表1 模型符号及说明

3 全服务型共享制造模式

构建全服务型共享模式下的模型，即制造商M的设备完全共享给客户时的模型。此时制造商M的设备不用于自身生产产品，其利润完全来自于共享设备的租金。

制造商仅服务低效用客户、仅服务高效用客户、同时服务低效用客户和高效用客户时，制造商的利润函数分别为通过逆向归纳法进行求解，可以得到三种情形下双方的均衡策略以及均衡利润。

定理1在制造商服务不同的目标客户时，制造商与客户的均衡解与均衡利润如下：

（3）同时服务低效用客户和高效用客户时：

基于定理1得到全服务型共享制造模式下制造商和客户在不同的服务策略下的均衡解，对比制造商在全服务型共享制造模式下服务不同客户的利润，可得命题1。

命题1 在全服务型共享制造模式下，若0＜α＜，制造商应仅服务高效用客户，否则，制造商应同时服务低效用客户和高效用客户。

命题1表明，制造商在全服务型共享制造模式下，当市场中低效用客户占比较小时，制造商应仅服务高效用客户；反之，制造商应同时服务低效用客户和高效用客户。该结果展示于图3中（uH＝0.9，uL＝0.5）。其中HL区域代表同时服务低效用客户和高效用客户，H区域代表仅服务高效用客户。因此，随着α增大，制造商的服务策略更倾向于同时服务低效用客户和高效用客户。原因在于制造商对基于时间的共享收益与运维成本的权衡。低效用客户难以负担长时间的租赁费用，高效用客户则恰恰相反。因此，低效用客户更偏好短期租赁，而高效用客户更偏好长期合作。当市场中低效用客户占比较小时，由于高效用客户是市场中的客户主体，制造商会显著提高运维投入以保证高效用客户的长期租赁，此时若同时服务低效用客户，低效用客户短时间的租赁难以获得足够的收益，相反会额外承担较高的运维成本，因此制造商选择仅服务高效用客户。当低效用客户是市场中的客户主体，即低效用客户占比较大时，制造商考虑到低效用客户短期租赁的特征，运维投入相对较低，此时若同时服务高效用客户，高效用客户的租用时间依旧高于低效用客户，从而使制造商获得更多的利润，因此制造商选择同时服务低效用客户和高效用客户，而不会选择仅服务低效用客户的策略。

图3 全服务型共享制造模式下制造商利润的对比分析（uH ＝0.9，uL＝0.5）

在全服务型共享制造模式下，进一步探究租金对制造商利润的影响，通过π和π对P求导，可得引理1。

引理1全服务型共享制造模式下，制造商仅服务高效用客户时，若否则同时服务低效用客户和高效用客户时，若

引理1表明，全服务型共享制造模式下，制造商利润随租金的增大先增加后减小。这是因为，租金提高会提升制造商单位时间获得的收益，但同时使客户的共享意愿降低，租期减少。因此，当租金过高时，客户租期过低，反而造成了制造商利润降低。

在全服务型共享制造模式下，进一步探究市场中低效用客户占比对制造商利润的影响，通过π和π对α求导，可得引理2。

引理2全服务型共享制造模式下（j＝h，lh）。

引理2表明，全服务型共享制造模式下，制造商利润随市场中低效用客户占比增大而减少。这是因为，全服务型共享制造模式下，当仅服务高效用客户时，市场中低效用客户占比越大意味着高效用客户越少，制造商的服务需求减少导致利润降低；当同时服务低效用客户和高效用客户时，由于低效用客户的租期远低于高效用客户，市场中低效用客户占比越大，制造商利润越低。

4 半服务型共享制造模式

构建半服务型共享制造模式下的模型，即制造商M的设备部分用于自身生产、部分共享给客户时的模型。此时制造商M的利润部分来自于生产的产品的利润，部分来自于共享设备的租金。

低效用客户和高效用客户的利润函数分别为

考虑到半服务模式下制造商提供共享的设备数量可能无法满足市场中的全部客户，根据制造商的策略及共享的设备数量与客户数量（低效用客户α，高效用客户1-α）的差异，制造商利润函数分为以下几种情况：

若制造商仅服务低效用客户，其利润仅与其用于共享的设备数量β、市场中低效用客户数量α的大小关系有关。当其用于共享的设备数量低于市场中低效用客户数量时（β＜α），如图4（a）所示，其利润函数为（8）式；当其用于共享的设备数量高于市场中低效用客户数量时（β＞α），如图4（b）所示，其利润函数为（9）式。

图4 制造商仅服务低效用客户

若制造商仅服务高效用客户，其利润仅与其用于共享的设备数量β、市场中高效用客户数量1-α的大小关系有关。当其用于共享的设备数量低于市场中高效用客户数量时（β＜1-α），如图5（a）所示，其利润函数为（10）式；当其用于共享的设备数量高于市场中高效用客户数量时（β＞1-α），如图5（b）所示，其利润函数为（11）式。

图5 制造商仅服务高效用客户

若制造商同时服务低效用客户和高效用客户，其策略分为优先服务低效用客户和优先服务高效用客户，且这两种策略所需要的条件分别为：β＞α（优先服务低效用客户）、β＞1-α（优先服务高效用客户）。制造商同时服务低效用客户和高效用客户（优先服务低效用客户）时，其利润仅与其用于共享的设备数量β、市场中低效用客户数量α的大小关系有关，如图6（a）所示，其利润函数为（12）式；制造商同时服务低效用客户和高效用客户（优先服务高效用客户）时，其利润仅与其用于共享的设备数量β、市场中高效用客户数量1-α的大小关系有关，如图6（b）所示，其利润函数为（13）式。

图6 制造商同时服务低效用客户和高效用客户

通过逆向归纳法进行求解，可以得到制造商用于共享的设备占比低于市场中低效用客户占比且低于高效用客户占比、低于市场中低效用客户占比且高于高效用客户占比、高于市场中低效用客户占比且低于高效用客户占比、高于市场中低效用客户占比且高于高效用客户占比四种条件下，制造商的设备仅服务低效用客户、仅服务高效用客户、同时服务低效用客户和高效用客户（优先服务低效用客户）、同时服务低效用客户和高效用客户（优先服务高效用客户）四种情形下双方的均衡策略以及均衡利润。

定理2在制造商服务不同的目标客户时，制造商与客户的均衡解与均衡利润如下：

（1）制造商用于共享的设备占比低于市场中低效用客户占比时，制造商的设备仅服务低效用客户：

（2）制造商用于共享的设备占比低于市场中高效用客户占比时，制造商的设备仅服务高效用客户：

（3）制造商用于共享的设备占比高于市场中低效用客户占比时，制造商的设备仅服务低效用客户：

（4）制造商用于共享的设备占比高于市场中低效用客户占比时，制造商的设备同时服务低效用客户和高效用客户（优先服务低效用客户）：

（5）制造商用于共享的设备占比高于市场中高效用客户占比时，制造商的设备仅服务高效用客户：

（6）制造商用于共享的设备占比高于市场中高效用客户占比时，制造商的设备同时服务低效用客户和高效用客户（优先服务高效用客户）：

基于定理2得到半服务型共享制造模式下制造商和客户在不同的服务策略下的均衡解，对比制造商在半服务型共享制造模式下服务不同客户的利润，可得命题2。

命题2在半服务型共享制造模式下，若0＜α＜α1，制造商应仅服务低效用客户，否则，制造商应仅服务高效用客户。

命题2表明，制造商在半服务型共享制造模式下，当租金较低时，若市场中低效用客户占比较小，制造商应仅服务低效用客户；若市场中低效用客户占比较大，制造商应仅服务高效用客户。当租金较高时，应仅服务高效用客户。该结果展示于图7中。其中H区域代表仅服务高效用客户，L区域代表仅服务低效用客户。权衡于基于时间的共享收益、生产收益与运维成本，在租金较低时，制造商通过设备共享服务获利有限，更倾向于仅服务市场中占比较小的客户，主要通过自身的生产获得更高的利润。此时，制造商的策略倾向于仅服务市场中占比较小的客户。而在租金较高时，制造商通过设备共享服务获利较高，且高效用客户租赁时间较长。此时，制造商更愿意向高效用客户提供共享服务，获得更高的共享制造利润。

图7 半服务型共享制造模式下制造商利润的对比分析（uH ＝0.9，uL＝0.3，uM ＝0.4，β＝0.7）

在半服务型共享制造模式下，进一步探究租金对制造商利润的影响，通过对P求导，可得引理3。

引理3半服务型共享制造模式下，制造商仅服务低效用客户时，若否则仅服务高效用客户时，若则

引理3表明，半服务型共享制造模式下，仅服务低效用客户或仅服务高效用客户时，若租金较低，制造商利润随租金提高而增加；若租金较高，制造商利润随租金提高而减少。这是因为，租金提高会提升制造商单位时间获得的收益，但同时使客户的共享意愿降低，租期减少。因此，当租金过高时，客户租期过低，反而造成了制造商共享制造获得的利润减少，进而降低总利润。

在半服务型共享制造模式下，进一步探究市场中低效用客户占比对制造商利润的影响，通过对α求导，可得引理4。

引理4半服务型共享制造模式下，制造商仅服务低效用客户时仅服务高效用客户时，若若

引理4表明，在半服务型共享制造模式下，仅服务低效用客户时，制造商利润随市场中低效用客户占比增大而减少。仅服务高效用客户时，若租金较低，制造商利润随市场中低效用客户占比增大而增加；若租金较高，制造商利润随市场中低效用客户占比增大而减少。这是因为，当仅服务低效用客户时，由于低效用客户租期较短，共享制造收益低于自身生产收益。随着将更多的设备共享给低效用客户，制造商利润降低。当仅服务高效用客户时，由于高效用客户更偏好长期租用，租金起到关键影响。若租金较低，共享制造获利能力不足，制造商自身生产产品效益更高。随着将更多的设备共享给高效用客户，制造商利润减少。相反，若租金较高，相比于自身生产，制造商可以从高效用客户的长期租用中获得更高的利润。因此，高效用客户的增多会提高制造商利润。

5 模式对比分析

对比制造商在服务相同效用客户时，在全服务型共享制造模式和半服务型共享制造模式两种不同模式下的利润，可得命题3。

命题3 对于制造商，当若0＜α＜α1，应选择在半服务型共享制造模式下仅服务低效用客户，否则，应选择在半服务型共享制造模式下仅服务高效用客户；当时，若0＜α＜α2，应选择在全服务型共享制造模式下仅服务高效用客户，否则，应选择在半服务型共享制造模式下仅服务高效用客户。

命题3表明，对于制造商，当租金较低时，若市场中低效用客户占比较小，应选择半服务型共享制造模式下仅服务低效用客户，若市场中低效用客户占比较大，应选择半服务型共享制造模式下仅服务高效用客户；当租金较高时，若市场中低效用客户占比较小，应选择全服务型共享制造模式下仅服务高效用客户，若市场中低效用客户占比较大，应选择半服务型共享制造模式下仅服务高效用客户。

6 结论与启示

本文研究制造商的共享制造模式选择与服务策略优化问题。主要研究结论包括：

（1）在全服务型共享制造模式下，制造商的服务策略权衡于基于时间的共享收益与运维成本。在租金较低时，制造商通过共享获得的收益很低，运维投入相对较低，此时，两类客户租赁时间较长，同时租给两类客户，制造商可以获得更多的收益。在租金较高时，若高效用客户是市场中的客户主体，制造商会显著提高运维投入以保证高效用客户的长期租赁，为避免额外承担较高的运维成本，制造商应选择仅服务高效用客户；若低效用客户是市场中的客户主体，制造商考虑到低效用客户短期租赁的特征，运维投入相对较低，此时若同时服务高效用客户，制造商可以获得更多的利润，因此制造商应选择同时服务低效用客户和高效用客户。

（2）在半服务型共享制造模式下，制造商的服务策略权衡于基于时间的共享收益、生产收益与运维成本。在租金较低时，制造商通过设备共享服务获利有限，此时应仅服务市场中占比较小的客户，主要通过自身的生产获得更高的利润。在租金较高时，制造商通过设备共享服务获利较高，且高效用客户租赁时间较长，此时，制造商应向高效用客户提供共享服务，获得更高的共享制造利润。

（3）对于制造商，在租金较低时，制造商通过设备共享服务获利有限，应使用更多的设备进行生产，即在半服务型共享制造模式下仅服务市场中占比较小的客户。在租金较高时，制造商通过共享设备获得收益较高，为了获取更多的利润，制造商应服务偏好长期合作的高效用客户，当高效用客户是市场中的客户主体时，制造商应将设备完全用于共享，即选择全服务型共享制造模式；当低效用客户是市场中的客户主体时，制造商应将设备部分用于生产产品，即选择半服务型共享制造模式。

本文的结论可为制造商的共享制造模式选择、客户服务策略以及共享制造决策提供有益的管理启示，即租金与基于客户细分的服务策略对制造商的共享制造模式选择有重要影响，特别地，已经处于某种共享制造模式下的制造商应考虑租金策略性地选择目标客户提供设备共享服务。本文的研究工作仅考虑全服务型共享制造模式和半服务型共享制造模式两种共享模式，然而现实中的共享模式更为多元、复杂，进行客户细分的标准也不尽相同，用于共享的设备的类型及性能（例如，不同质量、折旧率等）亦会对制造商的服务策略选择产生影响，未来的研究可进一步探讨不同的共享设备类型及性能对最优服务策略的影响。同时，制造商与客户在下游消费市场可能存在竞争关系，探究两者在共享制造下的竞合关系亦是进一步研究的方向。