考慮多種因素的鐵路工程物資供應(yīng)企業(yè)最優(yōu)決策仿真研究

杜命剛，韓同銀，尚艷亮

(1.石家莊鐵道大學 土木工程學院，河北 石家莊 050043；2.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院 科技與產(chǎn)教融合中心，河北 石家莊 050041)

我國鐵路建設(shè)規(guī)模逐步擴大，鐵路工程物資供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)對滿足鐵路物資需求、推動鐵路建設(shè)起到了重要作用，已成為我國鐵路高質(zhì)量發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。20世紀90年代以來，供應(yīng)鏈管理理念得到了廣泛的推廣與應(yīng)用，在供應(yīng)鏈物資和資源的整合[1-2]、供應(yīng)鏈整體優(yōu)化[3-5]、供應(yīng)鏈風險管理[6-9]等方面取得較多研究成果，在鐵路建設(shè)中已有不同程度應(yīng)用。為提高鐵路工程物資供應(yīng)鏈管理水平，許多學者進行了有針對性地研究，在理論研究方面，王來祥[10]在分析物資管理現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出基于供應(yīng)鏈的鐵路物資集約化管理模式，為實現(xiàn)智慧供應(yīng)鏈物資管理提供指導。張建軍等[11]從供給側(cè)視角，結(jié)合平臺經(jīng)濟理論，構(gòu)建鐵路物資供應(yīng)鏈管理平臺，為優(yōu)化鐵路物資供應(yīng)鏈管理提供參考。蔡霞輝[12]構(gòu)建鐵路工程物資供應(yīng)鏈協(xié)同模型，改進了鐵路物資供應(yīng)鏈實施流程。目前行業(yè)已經(jīng)逐步了解并意識到供應(yīng)鏈管理的重要性，以及如何進行鏈上企業(yè)之間關(guān)系的正確平衡，但在供應(yīng)鏈節(jié)點企業(yè)最優(yōu)決策方面仍有提升空間。

實現(xiàn)物資供應(yīng)企業(yè)評價與選擇的方法很多且各有優(yōu)缺點，如層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)能夠較好利用專家意見，但又過分依賴專家的主觀判斷；優(yōu)劣解距離法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)評價結(jié)果較為客觀，但不能反映決策者偏好。目前很少有研究人員通過使用Delphi-AHP-TOPSIS方法來關(guān)注鐵路工程物資供應(yīng)企業(yè)的優(yōu)劣排序，現(xiàn)有成果主要集中于鐵路物資供應(yīng)鏈模式管理、應(yīng)用管理和流程管理等方面，對鐵路工程物資供應(yīng)鏈企業(yè)最優(yōu)決策的具體研究相對較少。本文基于Delphi法設(shè)計物資供應(yīng)企業(yè)的關(guān)鍵評價指標，運用AHP法計算指標權(quán)重，通過TOPSIS方法對備選方案進行優(yōu)劣排序，開發(fā)構(gòu)建物資供應(yīng)企業(yè)評價模型，對鐵路工程物資供應(yīng)企業(yè)評價與決策提供指導。

1 研究對象與研究方法

1.1 研究對象

鐵路建設(shè)項目涉及專業(yè)及參與方多，組織協(xié)調(diào)難度大，在對物資供應(yīng)企業(yè)進行決策過程中需要考慮多方面因素，屬于多屬性決策問題[13]。為保證決策效率性和合理性，同時使鐵路工程物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)評價模型更具有可行性，作如下合理假設(shè)：

(1)考慮項目在正常實施狀態(tài)下的物資供應(yīng)與管理情況，不考慮施工難度、技術(shù)水平、安全事故等因素對物資供應(yīng)的影響，不考慮不可抗力對物資供應(yīng)的影響。

(2)主要針對生產(chǎn)物資供應(yīng)對項目產(chǎn)生的影響，不考慮生活物資供應(yīng)對項目的影響。

(3)不考慮物資供應(yīng)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通等級、運輸距離、運輸效率及倉儲能力等因素影響，不考慮工程建設(shè)季節(jié)性差異。

1.2 研究方法

基于Delphi、AHP、TOPSIS法基本原理以及在物資供應(yīng)鏈管理中的相關(guān)研究成果，探索構(gòu)建規(guī)范化的鐵路工程物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)評價模型。Delphi法特點是專家組成員都可參與流程的每個步驟且不必為個人立場辯護，不受其他成員立場影響，函詢過程允許專家意見趨勢或共識的自然發(fā)展，直到對特定的主題達成共識，通常在3輪過后專家小組意見可就正研究的范圍和項目達成共識，被認為是最著名的達成共識的方法之一。AHP法是一種決策方法，它將復雜問題分解為包含最高層、中間層、最底層的層次結(jié)構(gòu)，通過第一階段決策問題層次構(gòu)建，第二階段相對優(yōu)先級判斷和第三階段全局權(quán)值的計算，幫助決策者作出判斷，是對各種評價指標進行優(yōu)先排序的最佳方法之一。TOPSIS法是一種多準則決策方法，有助于決策者以簡單的方式對備選方案進行分析，實現(xiàn)方案的優(yōu)劣排序，通過邏輯推理方式解決實際應(yīng)用中的決策問題，是一種基于效用的方法。

基于Delphi法原理，成立專家小組。專家納入條件：①副高級以上專業(yè)職稱；②本科以上學歷；③從事行業(yè)相關(guān)崗位10年以上；④熟悉鐵路工程物資采購與管理相關(guān)工作且對鐵路工程物資供應(yīng)鏈管理研究興趣較高，愿意配合完成多輪函詢。基本步驟為：①通過問卷函詢方式獲取專家對物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)選擇的影響因素提議及重要程度評價的初始值，經(jīng)多輪函詢，使專家意見逐步收斂，趨于一致；②基于AHP法原理，在專家函詢結(jié)果基礎(chǔ)上，應(yīng)用AHP法構(gòu)建一個由目標層、準則層、指標層組成的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，編制物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)評價指標權(quán)重表；③將備選方案進行評分比選，應(yīng)用TOPSIS方法計算評價方案到正理想解與負理想解的距離，根據(jù)評價方案與理想解的相對接近程度來判斷方案的優(yōu)劣，實現(xiàn)物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)的最優(yōu)決策。

2 研究過程

2.1 函詢問卷擬定

采用文獻研究法和案例研究法，在對國內(nèi)外相關(guān)文獻研讀的基礎(chǔ)上通過專家訪問、部門負責人半結(jié)構(gòu)訪談、實地考察等方式，設(shè)計影響因素評價指標。以采購成本、產(chǎn)品品質(zhì)、應(yīng)用技術(shù)、供應(yīng)能力、后續(xù)服務(wù)為研究重點，以協(xié)同、競爭、管理、財務(wù)、發(fā)展、生存為關(guān)鍵績效指標，對物資供應(yīng)企業(yè)進行動態(tài)管理和等級評定。通過對國內(nèi)現(xiàn)有研究成果和在建鐵路項目物資管理現(xiàn)狀進行研究分析，整理出24個影響因素評價指標；通過對鐵路工程不同承包模式橫向研究，整理出13個影響因素評價指標；結(jié)合我國目前鐵路工程供應(yīng)鏈管理現(xiàn)狀，最終篩選出對合作企業(yè)最優(yōu)決策有重要影響的評價指標30個。基于管理角度和財務(wù)角度將評價指標進行質(zhì)性或量性研究，歸納為協(xié)同能力、競爭能力、管理能力、財務(wù)能力、發(fā)展能力、生存能力6個維度并將其作為一級指標，評價指標作為二級指標，編制第一輪專家函詢問卷。

專家函詢問卷中，評價指標重要性采用直接打分評定：一級指標采用李克特5級評分制，每個指標后設(shè)有“很不重要”“不重要”“一般重要”“重要”“很重要”5個等級，對應(yīng)賦值1～5分；二級指標基于李克特量表和沙氏通量表進行改進，指標重要性相似時，在十分位區(qū)間賦值，按重要程度將賦值區(qū)間設(shè)定為[1，5]。請專家對各級各指標重要性進行評價。

2.2 Delphi法構(gòu)建評價指標體系關(guān)鍵內(nèi)容

本研究應(yīng)用Delphi法關(guān)鍵內(nèi)容如下：

(1)專家邀請。專家小組基本組成：工程技術(shù)類專家5名；建筑經(jīng)濟類專家5名；物資采購管理類專家7名；企業(yè)管理類專家3名；產(chǎn)業(yè)界專家13名；學術(shù)界專家7名。專家一般資料：年齡40～50歲；工作年限15～25年。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析基本原理

評價者無相同等級時：

(1)

(2)

有相同等級時：

(3)

(4)

當N>7時，χ2值和自由度df為

χ2=K(N-1)W

(5)

df=N-1

(6)

本研究按以上規(guī)則進行統(tǒng)計分析，具有統(tǒng)計學意義。

2.4 數(shù)據(jù)分析及指標權(quán)重確定

為提高評價模型的可靠度，從專家的權(quán)威程度、積極程度、協(xié)調(diào)程度及意見集中程度四個方面權(quán)衡評價指標的合理性并對指標進行適度調(diào)整，應(yīng)用AHP法計算各指標的權(quán)重值。

(1)專家權(quán)威程度

Cr由Ca和Cs兩個因素決定。判斷依據(jù)主要從工作經(jīng)驗、理論分析、國內(nèi)外行業(yè)了解及直觀感覺4個維度進行分析，每個維度按照大、中、小進行賦值，見表1。專家對問題的熟悉程度劃分為很熟悉、較熟悉、熟悉、一般熟悉、不熟悉5個層次，分別賦值0.9，0.7，0.5，0.3，0.1。

表1 判斷依據(jù)量化表

本研究中，Ca=0.85，Cs=0.78，Cr=0.82>0.7，說明專家權(quán)威程度較高，評價結(jié)果可靠性好。

(2)專家積極程度

本研究共進行了三輪專家函詢，三輪問卷主動提交率、有效回收率均為100%，首輪意見提出率為75%，二輪意見提出率30%，三輪意見提出率10%，說明專家的積極程度較高。

(3)專家協(xié)調(diào)程度

本研究中，一級指標和二級指標的變異系數(shù)Cv分別介于0.07～0.11和0.03～0.16之間，小于0.25，說明專家意見較為一致。結(jié)合式(1)～式(6)和SPSS 23.0將統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行運算，一級指標和二級指標的W值為0.58和0.18，顯著性P<0.01，差異具有統(tǒng)計學意義，專家協(xié)調(diào)程度較好。

(5)指標權(quán)重分析

應(yīng)用AHP法計算評價指標權(quán)重值。結(jié)合模型特點及AHP法不同標度的應(yīng)用優(yōu)勢進行分析研究，將一級指標作為準則層應(yīng)用5/5—9/1標度，二級指標作為指標層應(yīng)用1～9標度構(gòu)造判斷矩陣。將判斷矩陣錄入Matlab2020軟件進行一致性檢驗并計算權(quán)重，計算值見表2、表3。

表2 供應(yīng)鏈合作企業(yè)評價體系理論框架一級指標

表3 供應(yīng)鏈合作企業(yè)評價體系理論框架二級指標

3 模型建立

3.1 構(gòu)建加權(quán)標準化決策矩陣

設(shè)有m個方案組成方案集A={A1,A2,…,Am}，每個方案有n個屬性，屬性集X={X1,X2,…,Xn}，相應(yīng)的判斷指標記為Xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)，其中Xij表示第i個方案中第j個評判指標，則建立初始評判矩陣D=(Xij)m×n。

將D的低優(yōu)指標同向化，無量綱化，將表3確定的權(quán)重向量w=(w1,w2,…,wn)與矩陣D的每列元素相乘得加權(quán)決策矩陣V為

(7)

3.2 確定理想解計算歐氏距離及貼近度

正理想解V+和負理想解V-為

V+={maxVij|j=1,2,3,…,n}

(8)

V-={minVij|j=1,2,3,…，n}

(9)

每個方案到正、負理想解的n維歐氏距離為

(10)

(11)

計算與理想解的貼近度為

(12)

4 模型分析

實現(xiàn)鐵路工程物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)最優(yōu)決策，對優(yōu)化資源配置，提高生產(chǎn)效率，降低建造成本及推動鐵路工程快速發(fā)展具有非常重要的意義。鑒于此，結(jié)合案例對鐵路建設(shè)項目物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)最優(yōu)決策進行分析研究。

4.1 數(shù)值特征

某局集團物資管理處成立考察小組擬對6家物資供應(yīng)企業(yè)(編號:A～F)進行考察，考察小組由5名成員組成，所納入成員具有資深工作經(jīng)驗，熟悉本領(lǐng)域知識，且在管理學、經(jīng)濟學、協(xié)同學和運籌學等學科在鐵路建設(shè)中的應(yīng)用有相應(yīng)研究成果，具有高級及以上職稱。

評判方法為：將表3中各二級指標作為判斷指標Xij，由考察小組進行評分并將其作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，代入模型進行綜合評比，完成對企業(yè)優(yōu)劣排序。指標評分時，考察小組成員分別對企業(yè)管理層和基層人員進行半結(jié)構(gòu)訪談，從資料查閱及生產(chǎn)現(xiàn)象中收集提取影響指標評分的關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)，綜合分析成員意見對各項指標進行評估，最終得出評分值。

評分原則為：定量指標采用直接打分法進行評分，換算為百分制；定性指標劃分為A、B、C、D、E 5個等級，為消除極端數(shù)據(jù)對評價結(jié)果可靠性產(chǎn)生影響，特將賦值區(qū)間對應(yīng)設(shè)計為[90,100]、[80,90)、[70,80)、[60,70)、(0,60)。將考察小組評分數(shù)據(jù)進行匯總整理，將小數(shù)位四舍五入，精確至個位，得評價指標對應(yīng)分值，見表4。

表4 評價指標對應(yīng)分值

4.2 數(shù)值運算

根據(jù)表4建立初始判斷矩陣D為

依據(jù)式(5)，得加權(quán)決策矩陣V為

依據(jù)式(6)、式(7)確定正理想解V+和負理想解V-為

依據(jù)式(10)～式(12)計算歐氏距離并計算貼近度，見表5。

表5 歐氏距離及貼近度計算結(jié)果

計算結(jié)果顯示企業(yè)F相對貼近度為 0.673 8，在被考察的6個企業(yè)中綜合表現(xiàn)最好；企業(yè)A和企業(yè)B表現(xiàn)相當；企業(yè)D相對較差。優(yōu)劣排序為F>B>A>E>C>D，即6個企業(yè)中，F(xiàn)企業(yè)考察結(jié)果綜合水平最高。

4.3 企業(yè)評價

基于以上數(shù)據(jù)計算得企業(yè)各項一級指標相應(yīng)分值見表6。

表6 企業(yè)一級指標評分表

以上數(shù)據(jù)表明，企業(yè)A和企業(yè)B的各一級指標評分值接近，較之于綜合評價最好的企業(yè)F，在協(xié)同和生存方面甚至更好，生存能力較強且對財務(wù)管控較好，但因其發(fā)展能力較弱，導致總體評分較低。這說明兩企業(yè)在企業(yè)發(fā)展方面存在不足，在提高發(fā)展能力方面仍需加強。企業(yè)C是某集團公司的子公司，得益于集團公司成熟的組織機構(gòu)與管理經(jīng)驗，在發(fā)展能力和管理能力方面管控最好，但總體評分不高，主要原因是由于企業(yè)成立時間較短，對市場把控能力尚有欠缺，發(fā)展能力較依賴于集團經(jīng)濟支持，生存能力在一定程度上取決于集團戰(zhàn)略發(fā)展，經(jīng)濟行為存在受集團公司制約現(xiàn)象且獨立性差。企業(yè)D綜合表現(xiàn)相對較差，除生存能力最差外，其余各項能力表現(xiàn)亦不突出，這與企業(yè)股權(quán)結(jié)構(gòu)和財務(wù)控制存在因果關(guān)系，生存能力受限于股東合作態(tài)度和對生產(chǎn)資源的管制，該企業(yè)抗風險能力較差，在生存能力方面尚有較大提升空間。企業(yè)E協(xié)同能力和生存能力最好，但競爭能力和管理能力相對較弱，主要原因是企業(yè)E成立時間最早，企業(yè)發(fā)展模式已經(jīng)形成，市場占比相對穩(wěn)定，對企業(yè)管理模式進行突破存在困難，具有企業(yè)生命周期中成熟期的基本特征。企業(yè)F在競爭能力和財務(wù)能力方面表現(xiàn)最好，其他各項能力發(fā)展較為均衡，企業(yè)組織結(jié)構(gòu)形式與其發(fā)展模式較相適應(yīng)，發(fā)展形勢相對穩(wěn)定。

4.4 評價模型分析

評價模型分析結(jié)果與企業(yè)市場合作表現(xiàn)基本相符，側(cè)面印證了評價模型的科學性與實用性。在本研究中Delphi法、AHP法、TOPSIS法的集成應(yīng)用較好的確定了企業(yè)評價的影響指標并確立了權(quán)重，在尊重專家意見的基礎(chǔ)上進行指標的修改與合并，使專家意見趨于統(tǒng)一，提高指標設(shè)定的科學性，使評價結(jié)果更為準確，為備選方案的最優(yōu)決策提供了依據(jù)。從結(jié)果來看，專家的基本條件和各項研究指標符合統(tǒng)計學要求。本研究構(gòu)建的評價模型有助于物資管理部門獲得更為可靠的供應(yīng)企業(yè)，提升物資供應(yīng)鏈服務(wù)水平，并有效避免了物資管理部門對供應(yīng)企業(yè)的評價過于簡單、草率的現(xiàn)象，提高了評價的客觀性和公正性。

在運用Delphi法和AHP法對物資供應(yīng)企業(yè)影響指標進行分析的過程中可以看出，通過第一階段的影響指標確立及重要性初步分析和第二階段的重要性對比分析兩階段論證，提高了影響指標權(quán)重確定的可靠性，為規(guī)范化評價模型的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。規(guī)范化評價模型在對物資供應(yīng)企業(yè)的綜合評價中具有一定的實用性，使物資供應(yīng)鏈合作企業(yè)的選擇更具有依據(jù)，有利于提高物資供應(yīng)鏈整體管理水平。本研究中應(yīng)用Delphi法確定了供應(yīng)鏈企業(yè)影響指標，應(yīng)用AHP法計算指標權(quán)重，應(yīng)用TOPSIS法完成企業(yè)評價，確立了一個可觀察、可測量、可實際操作的規(guī)范化的物資供應(yīng)企業(yè)選擇評價體系。

5 結(jié)論

物資供應(yīng)企業(yè)選擇對鐵路建設(shè)工程是一個重要的決策問題，不論是指標構(gòu)建、權(quán)重計算還是方案排序，僅用一種方法實現(xiàn)最優(yōu)決策存在難度。本研究綜合應(yīng)用Delphi、AHP和TOPSIS法，通過主觀評價與定量分析相結(jié)合，基于我國鐵路工程物資供應(yīng)鏈發(fā)展現(xiàn)狀，構(gòu)建了一個多層次的物資供應(yīng)企業(yè)評價體系，為鐵路建設(shè)供應(yīng)鏈中核心物資供應(yīng)企業(yè)選擇提供了一種更為合理的方法。

(1)本研究提出的集成Delphi、AHP和TOPSIS法的物資供應(yīng)企業(yè)評價模型通過將影響因素評價指標進行劃分、歸類及權(quán)重分析，得出企業(yè)評價的具體方法，在供應(yīng)鏈合作企業(yè)最優(yōu)決策中具有較好的適用性。

(2)本研究結(jié)果不局限應(yīng)用于鐵路工程物資供應(yīng)企業(yè)的綜合評估，對其他工程物資供應(yīng)企業(yè)進行評價時，考察小組通過對二級指標進行代換、分解與合并，綜合統(tǒng)一成員意見將評價模型進行適度調(diào)整，其評價結(jié)果仍具備一定參考價值。

本研究也存在一定局限性：

(1)研究小組成員基于現(xiàn)有的研究成果和管理經(jīng)驗兩個主要方面展開鐵路工程物資供應(yīng)企業(yè)選擇研究，可能無法涵蓋影響物資供應(yīng)企業(yè)選擇的全部因素，或許會對評價結(jié)果產(chǎn)生影響，有待擴大樣本做進一步研究。

(2)在研究過程中部分數(shù)據(jù)因涉及企業(yè)內(nèi)部管理，其獲取路徑存在障礙，主要來源于企業(yè)主動提供，可靠性須進一步考證。

下一步將在擴大樣本的基礎(chǔ)上運用研究成果展開對物資供應(yīng)鏈企業(yè)決策評價，進一步完善和優(yōu)化評價體系內(nèi)容，減少企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)對評價模型的制約，提高評價體系實用性，為建設(shè)工程物資供應(yīng)鏈優(yōu)化管理提供科學依據(jù)。