基于熵值法-TOPSIS的外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

□ 余 杰 □ 吉衛(wèi)喜 □ 孫 斌

江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 江蘇無錫 214122

目前，眾多機(jī)械制造企業(yè)的部分產(chǎn)品零部件及加工工序會(huì)采用外協(xié)加工的生產(chǎn)方式，形成這種需求的原因是：一方面，當(dāng)車間沒有相應(yīng)設(shè)備或者在規(guī)定的計(jì)劃時(shí)間內(nèi)無法完成生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，通過采用生產(chǎn)任務(wù)外協(xié)的方式，能夠讓企業(yè)獲得更多商機(jī)和市場(chǎng)；另一方面，即使車間可以獨(dú)立完成所有產(chǎn)品的每道工序，考慮到降低制造成本，也有可能把部分生產(chǎn)任務(wù)外協(xié)。外協(xié)加工可以讓企業(yè)專注于自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升。

然而，外協(xié)加工卻給企業(yè)帶來一系列棘手的難題，主要體現(xiàn)在：①參與外協(xié)投標(biāo)的企業(yè)往往有多個(gè)，而且它們的經(jīng)營(yíng)方針、質(zhì)保體系和生產(chǎn)能力等各不相同，因此如何選出滿意的外協(xié)供應(yīng)商顯得格外困難；②對(duì)外協(xié)供應(yīng)商的評(píng)價(jià)和決策主要依靠經(jīng)驗(yàn)，評(píng)價(jià)體系不完善，評(píng)價(jià)指標(biāo)較片面，沒有合理的評(píng)價(jià)決策方法。

為此，近年來國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者也都致力于解決外協(xié)生產(chǎn)問題的研究，文獻(xiàn)［1］提出并建立了一種可以促進(jìn)云制造環(huán)境下外協(xié)加工資源高效利用和快速共享的集成服務(wù)模式；文獻(xiàn)［2］通過建立供應(yīng)商評(píng)價(jià)體系，提出了基于模糊層次分析的供應(yīng)商評(píng)價(jià)方法;文獻(xiàn)［3］提出采用改進(jìn)遺傳算法對(duì)多供應(yīng)商選擇問題進(jìn)行求解；文獻(xiàn)［4］針對(duì)虛擬研究中心伙伴決策問題，提出了一種基于支持向量機(jī)和模糊層次分析法的綜合評(píng)價(jià)模型;文獻(xiàn)［5］提出了多產(chǎn)品分批次采購(gòu)的供應(yīng)商選擇模型，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的禁忌算法。這些研究與理論的實(shí)際意義并不明顯，算法或多或少存在復(fù)雜度高和主觀性較大的不足。本文采用熵值法-TOPSIS相結(jié)合的方法來對(duì)外協(xié)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)，并開發(fā)出相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，目前已經(jīng)投入企業(yè)實(shí)際使用。

1 外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

要想對(duì)外協(xié)供應(yīng)商作出合理而正確的評(píng)價(jià)，首先最關(guān)鍵的問題就是建立合理全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。一個(gè)合理全面的評(píng)價(jià)體系，不僅要考慮外協(xié)加工產(chǎn)品的質(zhì)量、技術(shù)、生產(chǎn)能力、服務(wù)水平和成本，還應(yīng)關(guān)注外協(xié)供應(yīng)商其它方面的素質(zhì)，這些素質(zhì)是其提供外協(xié)加工的重要保障和支撐。綜上分析，本文把供應(yīng)商的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系分為外協(xié)加工產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)力、外部競(jìng)爭(zhēng)力和兼容能力，見表1。

2 基于熵值法-TOPSIS的外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)算法

外協(xié)供應(yīng)商的評(píng)價(jià)屬于定性和定量因素相結(jié)合的多目標(biāo)評(píng)價(jià)問題，通過對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定性或者定量分析，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出各個(gè)外協(xié)供應(yīng)商的綜合評(píng)價(jià)值，為外協(xié)加工時(shí)選擇供應(yīng)商提供決策支持。

2．1 評(píng)價(jià)算法簡(jiǎn)介

系統(tǒng)的信息熵用來衡量系統(tǒng)的無序程度，某項(xiàng)指標(biāo)值無序程度越大，信息熵越小，則該指標(biāo)的權(quán)重也越大；如果某項(xiàng)指標(biāo)的指標(biāo)值無序程度越小，信息熵越大，該指標(biāo)的權(quán)重越小［6］。因此，可以利用熵值法計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。

TOPSIS法由Hwang和Yoon提出，其基本思想是依據(jù)接近正理想解和遠(yuǎn)離負(fù)理想解的程度，給出各供應(yīng)商的綜合能力排序，具有逼近于理想解的特性［7-8］。由于TOPSIS方法無法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，所以需要結(jié)合熵值法來確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

2．2 評(píng)價(jià)步驟

2．2．1 實(shí)例模型

X重工科技有限公司是一家專業(yè)制造數(shù)控機(jī)床、加工中心的企業(yè)，該企業(yè)在實(shí)施外協(xié)加工時(shí)，往往只是依靠經(jīng)驗(yàn)來選擇外協(xié)供應(yīng)商，決策結(jié)果不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致外協(xié)加工產(chǎn)品質(zhì)量、交貨期等無法得到可靠保障。其原因主要?dú)w結(jié)于：沒有對(duì)外協(xié)供應(yīng)商建立正確完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；不知道如何利用正確合適的算法來計(jì)算各個(gè)外協(xié)供應(yīng)商綜合評(píng)價(jià)值。

表1 外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

為此，根據(jù)已經(jīng)建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和實(shí)際調(diào)研，得到X公司3個(gè)典型外協(xié)供應(yīng)商的各個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，見表2。下面將結(jié)合該模型實(shí)例，說明熵值法-TOPSIS評(píng)價(jià)算法的步驟。

2．2．2 基于熵值法-TOPSIS的外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)步驟

（1）構(gòu)造外協(xié)供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)矩陣。根據(jù)表2中3個(gè)典型外協(xié)供應(yīng)商的指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，通過把其中的定性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為數(shù)值，轉(zhuǎn)化方法：很好（95）、好（85）、較好（75）、一般（65），得出一個(gè) 3×34 的初始評(píng)價(jià)矩陣 A，aij為其初始評(píng)價(jià)矩陣元素。

由于34個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的量綱不同，因此需要將其進(jìn)一步歸一化：

式中：bij為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)矩陣元素；m表示參與評(píng)價(jià)的外協(xié)供應(yīng)商數(shù)量。

表2 X公司3個(gè)外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)

因此可得實(shí)例模型的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)矩陣B：

（2）計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)式（2）計(jì)算第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息熵：

式中：k=（lnm）-1, 0≤e≤1．

指標(biāo)的信息熵越大，其數(shù)據(jù)的效用價(jià)值就越小，當(dāng)ej=1時(shí)，信息熵最大，此時(shí)j指標(biāo)數(shù)據(jù)值對(duì)綜合評(píng)價(jià)的效用價(jià)值就是0。所以，某項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的效用價(jià)值由1與該指標(biāo)信息熵的差值cj來確定:

第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重為：

由此可見，利用熵值法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，根本上是利用該評(píng)價(jià)指標(biāo)信息的價(jià)值系數(shù)來估算的。

實(shí)例模型的 k=（ln3）-1=0．91，根據(jù)式（2）、式（3）、式（4），計(jì)算得到 X 企業(yè) 34項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量:

ω=（0．000207，0．000207，0．002823，0．000207，0．000664，．．，0．000207，0．003649）

（3）構(gòu)造加權(quán)矩陣。

根據(jù)式（5），得模型實(shí)例的加權(quán)矩陣：

（4）確定正負(fù)理想解。式中：J1和J2分別表示評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的效益型指標(biāo)和成本型指標(biāo)的集合，效益型指標(biāo)數(shù)據(jù)值越大越好，而成本型指標(biāo)值則越小越好。

對(duì)于模型實(shí)例而言，34個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中只有價(jià)格水平和采購(gòu)成本屬于成本型指標(biāo)，其余均屬于效益型指標(biāo)，根據(jù)式（6）確定正負(fù)理想解為：

D+=（0．000070，0．000070，0．001028，0．000069，0．000229， … ，0．000069，0．001357）

D-=（0．000068，0．000069，0．000855，0．000069，0．000206，…，0．000069，0．001076）

（5）根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的正負(fù)理想解，計(jì)算距離。外協(xié)供應(yīng)商的各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)值與對(duì)應(yīng)正負(fù)理想值之間的距離為：

▲圖1 外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)

（6）計(jì)算TOPSIS評(píng)價(jià)值。根據(jù)TOPSIS評(píng)價(jià)值對(duì)外協(xié)供應(yīng)商進(jìn)行排序，TOPSIS評(píng)價(jià)值計(jì)算式為：

結(jié)合X企業(yè)模型實(shí)例，根據(jù)式（7）計(jì)算得到正負(fù)理想解集L+和L-：

L+=（0．5174，0．4928，0．1244）T

L-=（0．0700，0．1187，0．5067）T

再根據(jù)式 （8） 可得 TOPSIS 評(píng)價(jià)值 Y=（0．1192，0．1941，0．8029）T，因此，外協(xié)供應(yīng)商 3 為最優(yōu)決策結(jié)果。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)評(píng)價(jià)步驟，可見基于熵值法-TOPSIS的外協(xié)供應(yīng)商的評(píng)價(jià)步驟、計(jì)算過程和計(jì)算量都相當(dāng)復(fù)雜，如果只是單純依靠人工計(jì)算，則不僅會(huì)消耗大量人力，而且還很可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確的情況，因此，依靠手工基于熵值法-TOPSIS對(duì)外協(xié)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)，在實(shí)際中并不可取。

根據(jù)實(shí)際需要，開發(fā)基于熵值法-TOPSIS的外協(xié)供應(yīng)商的評(píng)價(jià)系統(tǒng)顯得格外重要，并具有極大的實(shí)際意義，能減少評(píng)價(jià)成本和時(shí)間，提高評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率。

系統(tǒng)采用．NET平臺(tái)和SQLServer來開發(fā)，設(shè)計(jì)出如圖1所示的界面，點(diǎn)擊系統(tǒng)主菜單下的【外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)】菜單項(xiàng)，即可顯示所有外協(xié)供應(yīng)商的基本信息、評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)和綜合評(píng)價(jià)值，將各外協(xié)供應(yīng)商的綜合評(píng)價(jià)值以柱狀圖的形式直觀反映出來，并可通過表格下方的導(dǎo)航欄進(jìn)行數(shù)據(jù)增加、刪除、保存等操作，通過表格上方的查詢功能，選擇查詢條件，輸入需要查詢的關(guān)鍵字，表格中就會(huì)顯示所需查詢的外協(xié)供應(yīng)商信息。

4 結(jié)束語

本文通過分析目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)普遍存在的外協(xié)供應(yīng)商評(píng)價(jià)現(xiàn)狀問題，建立了一個(gè)完整健全的適用于該行業(yè)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，提出采用基于熵值法-TOPSIS的算法來對(duì)外協(xié)供應(yīng)商進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從算法步驟來看，先用熵值法確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，再用TOPSIS法計(jì)算供應(yīng)商的綜合評(píng)價(jià)值。

由于評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)較多，算法步驟較為復(fù)雜，計(jì)算量較大，如果只是依靠人工采用該算法進(jìn)行計(jì)算，并沒有多大的實(shí)際意義，因此基于．NET開發(fā)平臺(tái)和SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)了該評(píng)價(jià)系統(tǒng)平臺(tái)，使熵值法-TOPSIS評(píng)價(jià)算法的實(shí)際應(yīng)用意義顯得格外實(shí)用。

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