鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇研究

劉 蓉，張海濤，周 林，唐紅濤，潘順發(fā)，王 朝

(1.武漢理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.武漢理工大學(xué) 數(shù)字制造湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070)

近年來，環(huán)境惡化和勞工安全等問題備受關(guān)注，致使許多企業(yè)把綠色環(huán)保和社會責(zé)任問題納入供應(yīng)鏈管理中，由此產(chǎn)生了可持續(xù)供應(yīng)鏈管理的研究?？沙掷m(xù)供應(yīng)商選擇作為可持續(xù)供應(yīng)鏈管理的重要環(huán)節(jié)，其目的在于追求經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會三方效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[1]。目前，關(guān)于可持續(xù)供應(yīng)商選擇的研究主要集中在評價指標(biāo)體系和選擇方法上。在評價指標(biāo)方面，多數(shù)研究主要選擇經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益3類指標(biāo)構(gòu)建可持續(xù)供應(yīng)商評價指標(biāo)體系[2]。在選擇方法方面，LIAO等[3]用區(qū)間2型模糊數(shù)表示決策者給出的評價信息，利用網(wǎng)絡(luò)分析法(ANP)確定各指標(biāo)權(quán)重，然后用多準(zhǔn)則妥協(xié)解排序法(VIKOR)確定最優(yōu)可持續(xù)供應(yīng)商。KARSAK等[4]采用模糊集理論處理決策者給出的不確定的主觀評價信息，然后利用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)得到供應(yīng)商的排序。施明華等[5]通過猶豫模糊語言來表征評價信息，設(shè)計(jì)了一種基于前景理論和PROMETHEE的綠色供應(yīng)商優(yōu)選決策方法，并將其用于手機(jī)企業(yè)綠色電池供應(yīng)商選擇問題。牟能治等[6]為了解決汽車制造業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇和評估問題，提出使用基于PD-HFLTS與群決策理論的層次分析法(AHP)進(jìn)行求解。

盡管現(xiàn)有的指標(biāo)體系和選擇方法可以有效解決供應(yīng)商選擇決策問題，然而，將其應(yīng)用到鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇問題，仍有以下不足：①鑄造企業(yè)的生產(chǎn)制造周期非常長，其能源消耗和污染物排放比其他產(chǎn)品的制造過程更多，且提供鑄造零部件的供應(yīng)商要負(fù)責(zé)對產(chǎn)品進(jìn)行后期維護(hù)，但鮮有文獻(xiàn)基于鑄造企業(yè)的這些特點(diǎn)建立相應(yīng)的指標(biāo)體系；②可持續(xù)供應(yīng)商評價指標(biāo)體系包含定量指標(biāo)和定性指標(biāo)，然很少有文獻(xiàn)將兩者進(jìn)行統(tǒng)一評價，也極少有研究深入考慮專家在給出主觀評價信息時的模糊性和猶豫性等問題。

基于以上背景，筆者考慮鑄造企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)及其實(shí)際需求，構(gòu)建了適合鑄造企業(yè)的可持續(xù)供應(yīng)商評估指標(biāo)體系，提出一種新穎的基于直覺模糊集和TOPSIS的決策方法，并結(jié)合實(shí)例來驗(yàn)證所提FAHP-IFTOPSIS模型的有效性和可行性。

1 鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商評估指標(biāo)體系

基于文獻(xiàn)[7]～文獻(xiàn)[9]中已有的供應(yīng)商選擇指標(biāo)，結(jié)合鑄造企業(yè)高能耗、高排放、高污染的特點(diǎn)及其對供應(yīng)商售后服務(wù)水平的要求，構(gòu)建了面向鑄造企業(yè)的可持續(xù)供應(yīng)商選擇多指標(biāo)評價體系，如表1所示。該指標(biāo)體系由經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益3類一級指標(biāo)構(gòu)成，并細(xì)分成包含6個定量與6個定性的二級指標(biāo)。其中，定量指標(biāo)通過公式計(jì)算用精確數(shù)表示，定性指標(biāo)根據(jù)決策專家組的知識、經(jīng)驗(yàn)采用語言變量進(jìn)行評價。

表1 鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇評估指標(biāo)體系

2 基于FAHP-IFTOPSIS的供應(yīng)商選擇模型構(gòu)建

基于FAHP-IFTOPSIS的兩階段供應(yīng)商選擇模型如圖1所示。第一階段通過FAHP確定各指標(biāo)的相對權(quán)重；第二階段將傳統(tǒng)的TOPSIS方法拓展到直覺模糊環(huán)境，提出IFTOPSIS決策方法來確定候選供應(yīng)商的優(yōu)劣排序。

圖1 兩階段可持續(xù)供應(yīng)商選擇模型

2.1 基于FAHP確定各指標(biāo)權(quán)重

(1)構(gòu)建一個包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層的遞階層次結(jié)構(gòu)模型。

(2)邀請相關(guān)專家進(jìn)行問卷調(diào)查，構(gòu)造兩兩比較模糊判斷矩陣R=(rij)n×n，其中rij=(lij,mij,uij)表示指標(biāo)i對指標(biāo)j的相對重要度。

(3)使用模糊判斷矩陣R中三角模糊數(shù)的中值構(gòu)建一個新的判別矩陣M=(mij)n×n，以M的一致性檢驗(yàn)結(jié)果來衡量R的一致性。

(1)

(5)計(jì)算各指標(biāo)的相對權(quán)重，采取CHANG[10]的程度分析法，則可以通過式(2)計(jì)算準(zhǔn)則層或指標(biāo)層下第i個指標(biāo)的模糊權(quán)重Di：

(2)

由此可求得非模糊權(quán)重向量W′：

W′=(minV(D1≥Di),minV(D2≥Di),…,

minV(Dn≥Di)),i∈{1,2,…,n}

(3)

將W′進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，獲得各指標(biāo)的權(quán)重向量W，最后根據(jù)層次總排序法求出各指標(biāo)對于總目標(biāo)的綜合權(quán)重W*。

2.2 基于IFTOPSIS確定候選供應(yīng)商排序

將傳統(tǒng)TOPSIS方法拓展到直覺模糊環(huán)境下，利用直覺模糊集理論(intuitionistic fuzzy set)來處理定性指標(biāo)的模糊性以及專家的猶豫性等問題，并且在決策過程中統(tǒng)一使用直覺模糊數(shù)來表示定量指標(biāo)和定性指標(biāo)的評價信息。IFTOPSIS確定候選供應(yīng)商排序的主要步驟如下：

(1)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣。

定義[11]：設(shè)集合x是給定的論域，則定義在x上的一個直覺模糊集A={(x,μA(x),vA(x))|x∈X}，其中μA(x):X→[0,1]，vA(x):X→[0,1]。且對于A上的所有x∈X，都有0≤μA(x)+vA(x)≤1成立，稱(μA(x),vA(x) )為直覺模糊數(shù)，μA(x)表示x∈A的隸屬度，vA(x)表示x?A的隸屬度，即非隸屬度；πA(x)表示x∈A的不確定度或猶豫度，πA(x)=1-μA(x)-vA(x)。

定量指標(biāo)隸屬等級直覺模糊表如表2所示。對于供應(yīng)商Sl的某定量指標(biāo)Cp，其決策信息通過公式計(jì)算得到精確數(shù)為Clp，決策專家組給出定量指標(biāo)Cp的期望區(qū)間[bminCp,bmaxCp]，由式(4)求出供應(yīng)商Sl的定量指標(biāo)Cp的隸屬度區(qū)間指標(biāo)blp，然后由表2隸屬區(qū)間一欄可得blp所屬的隸屬區(qū)間，進(jìn)而可得該隸屬區(qū)間所對應(yīng)的直覺模糊數(shù)(ulp,vlp)，即為供應(yīng)商Sl的定量指標(biāo)Cp的評價信息。

表2 定量指標(biāo)隸屬等級直覺模糊表

(4)

表3 定性指標(biāo)語義變量直覺模糊表

(5)

假設(shè)該供應(yīng)商選擇決策問題包含m個候選供應(yīng)商，n個指標(biāo)，則標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣G為：

G=[(uli,vli)]mxn=

(6)

其中，(uli,vli)(l=1,2,…，m;i=1,2,…,n)為供應(yīng)商l在指標(biāo)i下的評價信息。

(3)確定正負(fù)理想解。將表1中所有評估指標(biāo)分為成本型指標(biāo)集J1和效益型指標(biāo)集J2，則正

(7)

(8)

(9)

(4)計(jì)算各候選供應(yīng)商分別到正負(fù)理想解的距離。

(10)

(11)

(5)計(jì)算各候選供應(yīng)商與理想解的相對貼近度λl。

(12)

λl越大，代表候選方案越好，按照λl由大到小排序，可得到候選方案優(yōu)劣排序。

3 案例分析

假設(shè)現(xiàn)有S1、S2和S33個供應(yīng)商提供同類型鑄造零部件，某鑄造企業(yè)需要從中選擇可持續(xù)表現(xiàn)最好的供應(yīng)商?；诖耍撈髽I(yè)組建相關(guān)決策專家團(tuán)隊(duì)，利用FAHP-IFTOPSIS選擇模型，選擇最佳供應(yīng)商。

3.1 基于FAHP指標(biāo)相對權(quán)重的確定

以表1的鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示。利用FAHP得到所有指標(biāo)的綜合權(quán)重，如表4所示。

3.2 基于IFTOPSIS的供應(yīng)商排序

(1)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣。對于定量指標(biāo)，通過調(diào)研收集相關(guān)數(shù)據(jù)，再由表1中公式計(jì)算可得各候選供應(yīng)商定量指標(biāo)的客觀評價值，然后決策專家組給出各定量指標(biāo)的期望區(qū)間，具體結(jié)果如表5所示。由式(4)和表2可得候選供應(yīng)商各定量指標(biāo)評價信息的直覺模糊數(shù)。對于定性指標(biāo)，邀請3位專家按照表3的標(biāo)準(zhǔn)對各候選供應(yīng)商在各個定性指標(biāo)下的效益進(jìn)行評價，如表6所示。由式(5)對3位專家的直覺模糊評價值進(jìn)行集成，得到候選供應(yīng)商各定性指標(biāo)評價信息的直覺模糊數(shù)。最后，可得到標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣，如表7所示。

圖2 鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇指標(biāo)層次結(jié)構(gòu)模型

準(zhǔn)則層權(quán)重指標(biāo)層 權(quán)重綜合權(quán)重經(jīng)濟(jì)效益(B1)0.454價格(C1)0.2890.131 0質(zhì)量(C2)0.1830.083 1物流(C3)0.1590.072 0生產(chǎn)能力(C4)0.2370.108 0售后服務(wù)(C5)0.1320.059 9環(huán)境效益(B2)0.305污染物排放(C6)0.3430.105 0資源消耗(C7)0.2780.084 4環(huán)保設(shè)計(jì)(C8)0.1690.051 5環(huán)保管理(C9)0.2100.064 1社會效益(B3)0.241勞工保障(C10)0.4370.105 0股東權(quán)益(C11)0.3480.083 8社會貢獻(xiàn)(C12)0.2150.052 2

(2)構(gòu)建加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣。基于FAHP可得所有評估指標(biāo)的權(quán)重向量W*：=(0.131,0.083 1,0.072 0,0.108,0.059 9,0.105,0.084 4,0.051 5,0.064 1,0.105,0.083 8,0.052 2)，則可以得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣，如表8所示。

表5 候選供應(yīng)商各定量指標(biāo)的客觀評價值

表6 3位專家對候選供應(yīng)商各定性指標(biāo)的評級

(3)確定正負(fù)理想解。成本型指標(biāo)包含C1、C3、C6、C7；效益型指標(biāo)包含C2、C4、C5、C8、C9、C10、C11、C12，則由式(8)和式(9)可得到正理想解f+和負(fù)理想解f-分別為：

表8 加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)決策矩陣

f+=[(0.099,0.872),(0.109,0.854),(0.012,0.979),(0.099,0.873),(0.043,0.948),(0.017,0.970),(0.014,0.976),(0.076,0.898),(0.071,0.907),(0.135,0.819),(0.077,0.899),(0.036,0.964)]。

f-=[(0.220,0.712),(0.013,0.976),(0.095,0.872),(0.076,0.909),(0.041,0.959),(0.135,0.819),(0.110,0.852),(0.026,0.968),(0.038,0.958),(0.017,0.970),(0.059,0.935),(0.027,0.967)]。

(4)計(jì)算各候選供應(yīng)商與理想解的相對貼近度。首先由式(10)和式(11)計(jì)算各候選供應(yīng)商到正負(fù)理想解的距離，然后由式(12)計(jì)算各候選供應(yīng)商與理想解的相對貼近度，最后依據(jù)相對貼近度的大小確定各候選供應(yīng)商的排序，結(jié)果如表9所示。由表9可以看出，供應(yīng)商S2的可持續(xù)性表現(xiàn)最好，因此該企業(yè)應(yīng)該向供應(yīng)商S2購買鑄造零部件。

表9 評價排序結(jié)果

4 結(jié)論

筆者針對鑄造企業(yè)可持續(xù)供應(yīng)商選擇問題，在已有供應(yīng)商選擇研究的基礎(chǔ)上，考慮鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)及其對供應(yīng)商的實(shí)際需求，構(gòu)建了適應(yīng)鑄造企業(yè)的可持續(xù)供應(yīng)商評價指標(biāo)體系，然后提出一種基于FAHP-IFTOPSIS的供應(yīng)商選擇模型，最后以某鑄造企業(yè)選擇可持續(xù)零部件供應(yīng)商為例，驗(yàn)證了該模型的有效性和可行性。研究結(jié)果表明：①該指標(biāo)體系涵蓋經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會3類指標(biāo)，體現(xiàn)了鑄造企業(yè)長久、可持續(xù)發(fā)展的理念；②基于直覺模糊集和TOPSIS的決策方法有效解決了定量指標(biāo)和定性指標(biāo)難以統(tǒng)一評價及專家評價信息的模糊、猶豫和不確定問題；③該模型原理清晰、計(jì)算簡便，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價值。