基于質量功能展開的建材裝備企業外協資源配置的研究

□ 劉曉倩 □ 郭順生 □ 許文祥

武漢理工大學機電工程學院 武漢 430070

近年來，對于外協資源利用問題，國內外學者做了大量研究。William［2］提出了外協策略集成方法，結合質量功能展開、模糊集理論以及層次分析法，從企業實際利益出發，對外協物流供應商建立質量屋評估模型，從而實現外協資源的優選。 Kumari［3］分析顧客需求的不確定性，對小規模制造企業競爭環境進行了研究，提出自適應多Agent系統的外協決策，將物料計劃與外協配置結合，從而解決企業制造過程以及物流中出現的問題。但是，由于行業的差異性與特殊性，對于建材裝備制造業的外協資源配置的研究，國內外研究較少，缺乏集成化的解決方案，無法有效地對裝備制造企業外協資源進行分配和管理。

質量功能展開是將顧客對于產品需求進行多層次演繹，分為產品設計要求、零部件特征、工藝要求和生產要求，從而指導產品設計并保證產品質量。筆者從質量功能展開的角度對外協資源進行分析，以企業需求為基礎，綜合分析外協資源的加工質量、外協成本以及交貨能力等多方面因素，構建基于質量屋的外協資源優選的模型，并運用灰色關聯分析對模型進行求解，為企業決策者提供外協資源分配的方法和數據支持，從而解決企業在外協配置上存在的問題。

▲圖1 建材裝備制造企業制造過程

1 企業業務流程

建材裝備制造企業一般通過訂單來安排生產，根據顧客的要求對產品進行設計，然后按照產品圖紙來進行生產、采購等活動，所以企業一般主要采用小批量生產模式［4］。企業的生產流程如圖1所示。

當企業訂單較多、生產能力超出負荷或者企業技術上存在不足時，企業會將制造過程中的非核心工藝或成品進行外協，通過外協供應商來完成制造，這樣不僅可以減少設備與人員的投入，還能促進企業之間的技術交流與協作，從而保證企業能順利完成生產任務。

1.1 外協資源需求分析

建材裝備制造企業產品由于大型、單件的特殊性，對于外協資源的依賴性強，有些主機廠的外協成本占到總成本的一半以上。優質的外協加工資源能幫助企業縮短產品生產周期，提高產品質量，同時能夠減少企業對于設備和技術的投入，使企業能更好適應市場的變動和客戶需求不確定。

企業通常希望外協商能夠提供穩定、高質量的服務，外協資源作為生產制造資源，也是以滿足顧客需求為中心，所以，筆者將企業需求作為顧客需求，將外協商作為產品供應商來對外協資源的優選配置進行研究。

1.2 質量功能展開的外協資源模型

對于外協資源，質量功能展開以企業需求作為出發點，其目的是保證最大限度滿足企業生產的實際情況。在整個質量功能展開系統中，企業需求轉化為企業決策者和技術人員所明確的準則信息，實現技術要求與企業需求的量化，從而防止需求的丟失或者誤解。質量屋是質量功能展開的核心［5］，構建質量屋模型可以對企業需求、外協質量特征以及外協規劃進行體系化說明，反映企業需求與外協資源的關系，圖2是基于質量屋的外協資源模型圖。

質量屋的構建首先要確定企業外協需求項目，建材裝備制造企業一般從外協資源的質量、外協成本以及制造水平等方面對外協資源進行評估。

當固定集料種類把級配類型和輪胎花紋作為影響因素，在顯著性水平α=0.1下，對級配類型和輪胎花紋進行雙因素分析，結果顯示，對于三種玄武巖集料，只有級配類型對摩擦系數具有顯著性影響；而對于閃長巖和石灰巖兩種集料，兩種因素及其交互作用對摩擦系數均不存在顯著性影響。因此，對于三種玄武巖而言，在進行路面材料設計時要考慮級配類型的影響，而閃長巖和石灰巖只需考慮集料本身的特點即可。

2 外協資源的灰色關聯度分析

灰色理論中的灰色關聯度分析可以將不完全、信息缺乏的樣本序列化，對離散原型進行測度，對相關因素關聯度排序計算，從而得到需求重要度排序［6］。因此根據外協資源的各質量要素，可以計算確定滿足企業需求的關聯度，從而確定外協資源的配置方案。

▲圖2 基于質量屋的外協資源模型圖

2.1 確定系統矩陣

根據企業需求重要度和質量要素重要度，構建基于顧客需求外協供應商的質量要素矩陣，從而得到系統矩陣：

式中：m、n分別表示企業需求的數目和質量要素的個數。

2.2 標準化

由于各質量要素之間的量綱不同，因此需要對矩陣進行標準化處理。灰色關聯度有三種標準化方式：舒適化處理、均值化處理以及區間化處理。根據三種標準化方式的特點以及系統矩陣的特征，采用區間化對矩陣進行標準化處理，計算如下。

比較區間化公式，式（2）適用于如合格率等準則，越大越好；式（3）適用于如外協費用等準則，越小越好；式（4）適用于過程能力指數，處在區間內最好。

2.3 灰色關聯系數計算

對于標準化的新矩陣R，用各個序列的最優值計算序列差，并采用式（5）可得到關聯系數矩陣。

2.4 灰色關聯度計算

灰色關聯系數矩陣和各自的權重或重要度相乘就能得到各外協供應商的關聯度，然后根據外協供應商競爭能力，可對關聯度進行排序，按照大小即表示外協供應商的優劣。

3 案例分析

天津某重型機械有限公司，主要生產輥壓機、立磨等大型建材設備，是一家以水泥大型裝備產業為主的制造基地。該企業主要將自身不擅長的車、鉆等工序外協加工，以及將企業無法生產的耐磨件、焊管等成品外協加工。由于企業缺乏有效的外協資源配置方案，生產外協不易跟蹤，為此，根據質量功能展開對企業外協資源進行配置，有效解決了企業外協資源的選擇中存在的問題，改善了企業生產外協與生產需求的優化選擇。下面以該企業在立磨生產過程中的鋼材車-鉆工序外協為例，對其外協資源的配置進行說明，其過程如下。

▲圖3 外協質量屋

根據對外協資源模型的分析，以及企業實際調研，對企業鋼材車-鉆工序外協構建質量屋，并通過企業外協技術人員和評價小組，對外協需求各項目和質量要素的相關度進行確定。經初步篩選有A、B、C三家外協供應商提供車-鉆外協加工，對三家供應商信息匯總計算后可得到外協質量屋，如圖3所示。

運用外協質量屋，可以確定三家外協供應商的質量要素重要度和需求重要度相關矩陣：質量要素重要度根據評價小組對各外協供應商的質量要素的評價來確定，并通過與企業需求的關聯度計算出質量要素的重要程度；需求重要度根據外協供應商滿足企業需求的程度來進行確定，通過需求特征點來計算企業各項需求的絕對權重和相對權重。質量要素重要度矩陣X1和需求重要度矩陣X2分別為：

根據式（2）和式（5），可計算出質量要素關聯度矩陣和需求關聯度矩陣；根據質量屋中需求重要度分析的相對權重和質量要素重要度中的相對重要程度，計算出三家供應商的質量關聯度和需求關聯度，見表1。

表1 外協關聯度表

從表1中可以看出，A外協供應商對于該建材裝備制造企業的質量和需求滿意度是最佳選擇，B外協供應商其次，C外協供應商的加工質量最佳，但是需求關聯度、競爭能力及總關聯度低，綜合能力不足。因此企業可以根據實際的生產進度對外協供應商進行選擇，如果按照綜合情況選擇，外協工序由A外協供應商負責；如果工期較為緊張，對于質量要求高，可選擇C外協供應商。

4 結束語

筆者通過分析建材裝備制造企業生產特點，針對企業生產外協的特點，提出了基于質量功能展開的外協資源配置模型；結合模型以及算法，對企業系統進行了規劃和開發。目前該系統已經在企業得到應用，滿足了其生產信息化需求，具體研究內容和成果如下。

（1）對企業外協需求和外協特征的關聯度進行了分析，構建了企業外協需求-質量要素的質量屋模型，并對其中的重要度進行說明，反映了企業需求與外協服務之間存在的關系，提升了外協資源的層次性。

（2）運用灰色關聯分析對外協資源質量屋模型進行計算，實現了外協資源的配置，并為企業決策者提供配置方案和數據支持，同時，將方法集成到企業信息系統中，提高了企業生產管理水平，實現了外協資源配置信息化。

隨著企業發展和外協資源的變化，外協資源配置的柔性化、配置化、協同化等技術，以及外協資源總成本的控制問題還需要進一步研究。

［1］尹超，李濤，劉飛，等.網絡化外協加工資源選擇的決策框架模型及應用［J］.機械工程學報，2010（19）：133-139.

［2］William Ho， Ting He， Carman Ka Man Lee， et al.Strategic Logistics Outsourcing：An Integrated QFD and Fuzzy AHP Approach ［J］.Expert Systems with Applications， 2012，39（12）：10 841-10 850.

［3］Sushma Kumari， Akshit Singh， Nishikant Mishra， et al.A Multi -agent Architecture for Outsourcing SMEs Manufacturing Supply Chain ［J］.Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2015，36：36-44.

［4］郭順生，杜百崗，孫利波，等.建材裝備制造企業數字化管理平臺設計與實現 ［J］.計算機集成制造系統，2015（1）：226-234.

［5］李延來，唐加福，姚建明.質量屋構建的研究進展［J］.機械工程學報，2009（3）：57-70.

［6］劉思峰，謝乃明.灰色系統理論及其應用［M］.北京：科學出版社，2008.