層次分析法在商用飛機供應商選擇中的研究與實踐

秦 淋 / QIN Lin

(上海飛機設(shè)計研究院，上海 201210)

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層次分析法在商用飛機供應商選擇中的研究與實踐

秦 淋 / QIN Lin

(上海飛機設(shè)計研究院，上海 201210)

運用層次分析法對供應商選擇問題進行定性和定量分析，闡述了層次分析法的基本原則和主要步驟，并以航空領(lǐng)域供應商選擇為案列，從5個準則角度建立了供應商評價的數(shù)學模型，構(gòu)建對比矩陣并計算，最終確定了最佳供應商。結(jié)果表明，在各類復雜因素的影響下，該方法能夠為供應商選擇提供借鑒，能夠提高決策的準確性。

層次分析法；供應商選擇；矩陣；最佳供應商

0 引言

在國際化產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)環(huán)境中，強有力的供應商支持對企業(yè)的生存發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。企業(yè)與供應商間的關(guān)系已不再是簡單的買賣關(guān)系，而是一種戰(zhàn)略同盟關(guān)系，即戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系[1]。商用飛機的研制投資巨大、周期長、涉及面廣，為了有效地利用資源，降低成本，從而贏得市場、獲取更大利潤，世界民機巨頭紛紛將大量的工作進行外包，形成了圍繞核心企業(yè)“利益共享、風險共擔”的合作模式。這其中供應商的選擇成為影響民機國際競爭力的關(guān)鍵要素之一。因此，供應商的選擇尤為重要，在供應商評估中亟需更加科學有效的方法，能夠全面地比較各個潛在供應商的綜合實力。

1 供應商選擇的方法研究

從20世紀90年代初至今，國外對供應商的評價及選擇研究已經(jīng)形成一些較為成熟的理論和方法，包括定性、定量及二者結(jié)合的方法。同期，國內(nèi)學者和企業(yè)也在供應商選擇方法方面做了大量卓有成效的研究工作，在供應商選擇方法方面，主要采用主觀判斷法、考核選擇法、協(xié)商選擇法、招標法、德爾菲法、作業(yè)成本法和ABC成本法等。這些方法主要是定性的，缺少定量的因素，受主觀因素影響較大[2]，而且有的只適用于特定環(huán)境下的物質(zhì)采購。

商用飛機供應商的選擇，受多種因素的影響，各因素之間的聯(lián)系難以精確定量和不完全確知。不僅要考慮研發(fā)和設(shè)計成本、單價，供應商的技術(shù)能力、技術(shù)開放程度、集成能力，還要兼顧飛機全生命周期中的其他要素，包括與航空公司的、客戶服務等相關(guān)方面，甚至包括試飛、響應速度、配合程度以及出口限制等因素。這些因素共同體現(xiàn)了供應商的實力、供應商合作的意向、選擇該供應商所需支付的成本以及與飛機主制造商要求的吻合程度等，最終根據(jù)這些因素對供應商做出綜合評價，以決定對供應商的選擇。然而，僅僅依靠上面所提到的定性方法和一般的數(shù)學評價方法很難做出合理、準確判斷。因此，本文針對難于完全定量化的復雜決策問題，采用定性與定量結(jié)合的方法選優(yōu)排序，完成商用飛機供應商的選擇。

2 層次分析法研究

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP)是美國運籌學家匹茲堡大學教授薩蒂T.L.Saaty在20世紀70年代初，為美國國防部研究“根據(jù)各個工業(yè)部門對國家福利的貢獻大小而進行電力分配”課題時，應用網(wǎng)絡系統(tǒng)理論和多目標綜合評價方法，提出的一種層次權(quán)重決策分析方法，是將半定性、半量化的問題轉(zhuǎn)化為定量計算的一種方法。這種方法首先把復雜的決策系統(tǒng)層次化，然后通過逐層比較各種關(guān)聯(lián)因素的重要性程度建立模型判斷矩陣，并通過一套定量計算方法為決策提供依據(jù)。

2.1 主要原理

層析分析法先對復雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進行深入分析，然后利用較少的定量信息使決策的思維過程數(shù)學化，對難于完全定量的復雜系統(tǒng)做出決策的模型和方法，將定量分析與定性分析結(jié)合起來。為了使目標實現(xiàn)，決策者根據(jù)經(jīng)驗盤算衡量標準之間的相對重要程度，并合理地給出每個決策方案每個標準的權(quán)數(shù)，利用權(quán)數(shù)求出各方案的優(yōu)劣次序，從而做出相對最優(yōu)決策，適用于多選擇、多準則或無結(jié)構(gòu)的復雜決策問題[3]。

層次分析法的最大優(yōu)點在于提出了層次，使得買方能夠認真地考慮和衡量指標的相對重要性。不僅適用于存在不確定性和主觀信息的情況，還允許以合乎邏輯的方式運用經(jīng)驗、洞察力和直覺。因此，根據(jù)實際情況抽象出較為貼切的層次結(jié)構(gòu)模型，分解簡化問題時把握主要因素，以避免AHP結(jié)果不準確。

2.2 實現(xiàn)步驟

2.2.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型

在深入分析實際問題的基礎(chǔ)上，把問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模型。這樣，復雜問題被分解為元素的組成部分。這些元素又按其屬性及關(guān)系形成若干層次。

1)目標層：在最上層，通常只有一個元素，是問題的預訂目標和理想結(jié)果；

2)準則層：也叫指標層，當準則過多，譬如多于9個時，可劃分為子準則層。層次數(shù)與問題的復雜程度及需要分析的詳盡程度有關(guān)，它包含了為實現(xiàn)目標所涉及的中間環(huán)節(jié)。

3)方案層：也叫對象層，是實現(xiàn)目標可供選擇的各種措施、決策對象等。

2.2.2 構(gòu)造對比矩陣

從層次結(jié)構(gòu)模型的第2層開始，對于從屬于或影響上一層每個因素的同一層諸因素，用兩兩比較法和1～9比較尺度構(gòu)建成對比較陣，直到最下層。

設(shè)某層有n個因素(準則)，X={x1,x2,x3,…,xn}

比較他們對上一層某一準則的影響程度，確定在該層中相對于某一準則所占的比重(即把n個因素對上層某一目標的影響程度排序)。

上述比較是兩兩因素之間進行得比較，比較時取1～9尺度。用aij表示第i個因素相對于第j個因素的比較結(jié)果，則

表1 九分比較尺度表

成對比較矩陣A=(aij)n×n是正互反陣。滿足以下性質(zhì)：

1)aij>0;

2)aij=1/aji;

3)aii=1。

2.2.3 計算權(quán)向量并做一致性檢驗

1)準則優(yōu)先權(quán)值矩陣計算

根據(jù)判斷矩陣，計算出對于上一層次中某一因素而言本層次與之有聯(lián)系的元素重要性次序的權(quán)值，即層次單排序。理論上講，層次單排序問題歸結(jié)為計算判斷矩陣的最大特征根及其特征向量。計算方法如下[4]：

w=[w1,w2,…,wn]T，即為所求特征向量。

一個正確的判斷矩陣重要性排序是有一定邏輯規(guī)律的。因此，在進行層次單排序時需要做一致性檢驗。

表2 平均隨機自由度指標值

當AR<0.1時，認為判斷矩陣的一致性可以接受，否則應調(diào)整矩陣中的元素。若檢驗通過，特征向量(歸一化后)即為權(quán)向量；若不通過，需重新構(gòu)建成對比較陣。

2)方案權(quán)向量矩陣計算

列出方案權(quán)向量矩陣的方法與準則優(yōu)先權(quán)值矩陣的方法相同。每一個準則對應一個矩陣，其中各元素表示對此準則的偏好程度。

計算方案對目標的組合權(quán)向量，并根據(jù)公式做組合一致性檢驗，若檢驗通過，則可按照組合權(quán)向量表示的結(jié)果繼續(xù)決策，否則需要重構(gòu)模型，構(gòu)建一致性比率較大的成對比較陣。

2.2.4 加權(quán)計算綜合評價結(jié)果

按層次結(jié)構(gòu)模型由上向下逐層計算，計算出最底層因素對目標層的相對重要性，即層次總排序。也就是說，層次總排序是針對最高層而言的。

有最新研究指出，在層析分析法中不必檢驗層次總排序的一致性，即實際操作中，總排序一致性檢驗可省去。

3 應用舉例

M公司是一家大型商用飛機企業(yè)，在某型號開發(fā)初期，全球多家企業(yè)均表示有意向參與項目研制工作。經(jīng)初選后，決定通過項目經(jīng)驗、技術(shù)水平、報價范圍、客服能力以及本土化程度5個準則對某系統(tǒng)參與競標的3家供應商進行再次評估，最終確定最佳供應商。供應商A、B、C的各準則符合性見表3。

表3 各家供應商的準則特征

3.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)AHP的運用步驟，建立層次結(jié)構(gòu)模型。最上層目標層為最佳供應商，中間層為準則層，包括技術(shù)能力、項目經(jīng)驗、報價范圍、客服水平及本土化程度。最底層為對象層，為各備選供應商。模型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 遞階層次結(jié)構(gòu)模型

3.2 構(gòu)造成對比較矩陣

在進行兩兩指標和供應商之間各個指標重要性判定時，采用專家打分法，專家組可以包括供應商選擇方面的研究學者，企業(yè)各個部門的技術(shù)人員，具有多年經(jīng)驗的采供人員，高層管理人員等。采用共同打分求平均值的方法評分，減少判斷的主觀性。評分標準即九分尺度判斷表。經(jīng)過評估,判斷矩陣結(jié)果見表4。

表4 準則對比結(jié)果

按行求和，并列向量歸一化，得：

得到特征向量w=(0.4790.1710.2160.0450.089)T,

同理，得到如表5～表9所示的各準則的兩兩對比矩陣。

表5 技術(shù)水平ABCA152B1/511/3C1/231表6 報價范圍ABCA11/41/6B411/2C621

表7 項目經(jīng)驗ABCA137B1/313C1/71/31表8 本土化程度ABCA121/5B1/211/8C581

表9 客服能力

根據(jù)各對比矩陣，計算出各自的λmax，CI及AR值，如表10所示。由表10可知，AR值都小于0.1，一致性檢驗通過。

表10 CI及AR計算結(jié)果

3.3 結(jié)果分析

各供應商的層次總排序結(jié)果如表11所示。從總排序表中可以發(fā)現(xiàn)，供應商A、B、C的各準則分值排序與表3各自準則特征吻合。從各供應商的加權(quán)總分可以看出，3家供應商的排序為A、C、B。即在綜合5個方面的準則考慮后，供應商A的實力最強，其次為C，最差的是B。供應商評價和選擇過程合理、公正、有說服力。

4 結(jié)論

層析分析法把復雜問題中的各種因素通過劃分為相互聯(lián)系的有序?qū)哟?，使之條理化，根據(jù)對一定客觀現(xiàn)實的主觀判斷結(jié)果，把專家意見和分析者的客觀判斷結(jié)果直接而有效地結(jié)合起來，通過層次對比以定量描述。層次化清晰，最后用加權(quán)和的方法遞階歸并得到各備選方案對總目標的最終權(quán)重。

表11 層次總排序結(jié)果

借助應用案例，層次分析方法可以將商用飛機主制造商在選擇供應商時面臨各類復雜問題化為簡單的權(quán)重進行計算，所得結(jié)果簡單明確，容易為決策者了解和掌握，值得進一步推廣應用。

[1] Thomas L. Saaty. The Analytic Hierarchy Process[M]. Mcgraw-Hill(Tx), 1980.

[2] 徐小莉.淺談供應商選擇的策略和方法[J]. 經(jīng)營管理者，四川成都經(jīng)營管理者雜志編輯部，2011,18:260-260.

[3] 董明望.基于層次分析法的供應商選擇評價系統(tǒng)[J].武漢理工大學學報，2011，33(5):828-831.

[4] 姜啟源.數(shù)學模型[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5] 施曉東.淺談供應商選擇和管理企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的作用[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息，2014(8).

Research and Realization of Analytic Hierarchy Process in Supplier Selection for Commercial Aircrafts

(Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai 201210，China)

The thesis applies Analytic Hierarchy Process on supplier selection qualitatively and quantitatively. The basic principle and major steps of Analytic Hierarchy Process were explained. Taking an example of the supplier selection in aviation field, the paper establishes the mathematics model and the supplier evaluation system. At last, the best suppliers were determined through calculating the comparison matrices. The result indicates that the method can provide reference for the following supplier selection , and improve the accuracy of the decision-making during all kinds of complex factors.

analytic hierarchy process; supplier selection; matrix; the best supplier

10.19416/j.cnki.1674-9804.2016.03.019

F274

A