基于網絡層次分析法的石油專用設備供應商選擇研究

陳佳　刁玉民　楊賽　曹萌　李明磊　丁礦

[摘 要]石油專用設備專業性強、結構復雜，是國內各鉆探企業勘探開發的關鍵設備，其供應商的選擇一直是關注的焦點。當前石油專用設備供應商的選擇多采用專家目標打分法，這種方法計算簡單、靈活性強且便于操作，但也存在易受專家主觀因素影響等諸多問題。文章將網絡層次分析法應用于石油專用設備供應商的選擇中，通過問卷調查、實地走訪等形式對石油設備的選商信息進行匯總，深入分析相關指標與指標間的關系，建立相關的評估模型體系，旨在提供一種科學有效的輔助決策者進行石油專用設備供應商選擇的決策方法。

[關鍵詞]石油設備；供應商選擇；網絡層次分析法

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.06.110

1 引 言

石油專用設備是石油物資的重要組成部分，在中石油鉆探企業勘探開發作業中起到關鍵的作用，每年中石油采購金額在20億～30億元，供應商有100多家，具有專業性較強、結構復雜，通用性和專業性相結合等特點，主要包括鉆機、修井機、壓裂車等。近年來隨著中石油集中采購的推進和完善，石油專用設備采購取得了顯著的成績，如統一了技術規范、降低了采購成本。但也存在一些問題，尤其是在供應商管理方面，如出現了中標供應商履約能力差，交貨不及時、產品質量存在問題，個別優秀供應商未中標等情況。在這樣的背景下，開展石油專用設備供應商選擇研究具有重要的現實意義。

本文對石油專用設備供應商選擇進行研究，設計石油專用設備供應商評價指標，借助網絡層次分析法構建供應商選擇與評價模型，通過具體應用分析、展示該評價方法。通過本文的研究，建立一套全面科學的石油專用設備供應商評價選擇體系，期望達到規避供應商選擇的風險，合理選擇供應商的目的。

2 網絡層次分析法（ANP）概述

網絡層次分析法（ANP）是一種新的決策科學方法，是層次分析法的擴展，主要針對的是決策問題的結構具有依賴性和反饋性的情況。Saaty教授在1996年正式提出ANP[1]，之后收到全世界科學工作者的青睞，并在各行各業得到了廣泛的應用，同時也開發了面向用戶的ANP的專用軟件-Super Decision。[2]

在實際問題中，系統中的某一層次即可處于支配地位又可處于被直接或者間接地接收其他層次支配，它們可用于帶節點的網絡表示。一個節點（或是元素集），或者對應著某個層次，既存在遞階層次結構，又存在循環支配結構。層次結構內部存在依賴性，這種系統結構——反饋系統結構，也就是網絡循環結構，如石油專用供應商選擇需要考察一系列的不同的指標集，每類指標集下有一系列的供應商評價指標。ANP的基本思想是依據準則對系統構成元素（組）進行兩兩比較，經綜合處理后可以得出構成元素（組）的相對重要性及可選方案的優先權。[3]

3 石油專用設備供應商選擇現狀及適用理論研究

當前石油專用設備供應商的評價采用專家目標打分法，該方法計算相對直觀、簡單，靈活性強且便于掌握，但指標權重的確定是以專家認知能力、知識水平和個人喜好為基礎，很難去除人為因素帶來的偏差，導致對供應商的評價不準確、合理。

本文將網絡層次分析法應用于石油專用設備供應商的選擇中的優勢在于：其可綜合考慮各種影響供應商評價的定性因素和定量因素，并且可以考慮到因素間的相互影響或反饋。網絡層次分析法通過將評價指標兩兩比較，將專家的隱性經驗與知識進行量化，最后可通過科學的計算對指標的重要性進行綜合排序。[4]另外，雖然網絡層次分析法計算過程復雜，但是通過超級決策Super Decision軟件可完成從建模、專家調查到得到權重，決策結果等全過程。

據此，本文采用網絡層次分析法對供應商的選擇進行研究。

4 基于網絡層次分析法的供應商選擇模型的建立

采用網絡層次分析法進行供應商選擇包括以下步驟，第一，將決策問題進行系統的分析、組合、形成元素和元素集，構造網絡層次。第二，建立元素判斷矩陣，對各相關組的判斷矩陣進行兩兩比較，并計算其權重。第三，對組內和組之間的相關元素逐個進行兩兩比較，計算各判斷矩陣的相對權重，按順序構造初始超矩陣。第四，對組間元素集進行兩兩比較，得出元素集的權矩陣，初始超矩陣乘以權矩陣構成加權超級矩陣。第五，計算極限超矩陣。[5]第六，得到最終排序結構，確定選擇的供應商。

下面以網絡層次分析法應用于某石油專用設備供應商的選擇為例，通過模型的建立及應用來具體論述。

4.1 石油專用供應商評價指標體系的建立

以石油專用設備供應商選擇評價為目標，選取投標報價、經營狀況、技術響應及資格情況、技術創新及研發、整體服務能力和企業實力6個方面的指標作為一級指標。每個一級指標下有設定具體的二級指標，如表1所示。

4.2 確定指標之間的相互影響，建立網絡層次模型

此部分內容主要完成對供應商選擇的元素（二級指標）和元素集（一級指標）進行系統的分析，構造網絡層次，充分考慮元素間的相互影響。通過調研分析，確定了指標之間的相互影響關系，我們將一級指標作為一個簇，將每組二級指標作為一個簇，根據指標間的相互關系建立聯系與反饋關系，在Super Decision軟件中建模，得到模型如圖1所示。

4.3.2 計算組決策結果

對所有專家的比較結果進行組決策處理。在處理組決策結果時，采用幾何平均數的方式，計算所有專家對一級指標相對于目標的指標間相對重要性比較的結果。將組平均結果輸入Super Decision，作為判斷矩陣，可計算出組決策矩陣權重并對一致性進行檢驗。

4.4 構建未加權超矩陣

ANP模型中用超級矩陣來表示矩陣左側的元素對矩陣頂部的元素的影響程度。如圖2所示為超級矩陣及其子矩陣。判斷矩陣獲得的優先權向量是超級矩陣的一部分，即Wij中的一列。通過元素兩兩比較導出超矩陣W。[6]

4.3 通過專家評價兩兩比較，計算判斷矩陣

4.3.1 通過專家調查問卷對指標間的重要性進行評價

通過專家調查問卷對指標間相互重要性進行評價，得到五位專家的判斷矩陣。例：表2為專家C對于一級指標相對于目標的指標相對重要性比較。根據ANP應用原理，這樣的判斷矩陣每個專家得到51個。

通過Super Decision可構建出石油專用設備供應商選擇模型超級矩陣（未加權），如表3所示，列出了部分未加權矩陣。

4.5 構建權重超矩陣

為了方便將初始超矩陣每一列都歸一化，同時使得不同元素集中的元素對某準則的影響具有可比性，將初始超矩陣中的子矩陣列與元素組Ci簇的權重A相乘，得到加權超矩陣[AKW-]=（[AKW-]ij），其中[AKW-]ij=A×Wij。如圖3所示為權矩陣及超級矩陣的子矩陣。通過Super Decision可計算出石油專用設備供應商選擇模型超級矩陣（加權）。

4.6 計算極限超矩陣

網絡系統中各元素因為存在外部的依存和內部的依存，所以是交互的，A元素影響B，B影響C，C又影響A，這樣在計算最終的排序權重時就需要找到影響的極限狀態。

4.7 計算各指標權重選擇供應商

完成指標權重的計算之后，我們同樣通過兩兩比較的方式對供應商進行排序，具體來講就是把對每個二級指標下的供應商進行兩兩比較，通過求解每個評價者的幾何平均值，即得到每家供應商在當前指標體系下的綜合評價得分，選擇出最合適的石油專用設備供應商。以上均可通過Super Decision計算。

4.8 結論

對比ANP法計算所得權重與采用專家目標打分法實際應用權重可知，在“技術響應及資質情況、技術創新及研發、整體服務能力”這三項一級指標權重較為接近，在“投標報價、經營狀況、企業實力”這三項一級指標權重差距較大，特別是“投標報價”指標ANP方法計算權重要明顯小于實際應用權重。且與實際應用權重相比，ANP方法所得指標權重數值整體波動性較小，并沒有較大幅度變化。忽略對專家能力差異、問卷調查設計寬容度等因素的影響，經過分析，石油專用設備與其他通用產品相比，多用于工程現場，使用環境惡劣，且一旦發生質量問題將產生較為嚴重的經濟甚至人身傷害事故，因此專家在設置權重時更加注重產品整體性能，而對價格設置了較小的權重，但是價格權重依然占比較高，這與實際應用權重一致。通過分析可以看出，基于網絡層次分析法的石油設備供應商選擇的研究結果對于當前石油設備選商具有重要的借鑒意義。

5 結 論

本文從當前石油設備選商中的問題入手，通過調研及分析構建了基于網絡層次分析評價模型，提出供應商選擇的優化策略，以兩兩比較的思想為基礎，將專家的隱性經驗與知識進行量化，最后通過科學的計算對指標的重要性進行綜合排序，很好地處理了供應商選擇時專家主觀因素偏差的問題。以此改進現有供應商選擇及評價體系，為今后石油設備的選商工作提供參考和建議。

參考文獻：

[1] Saaty，T.L.Decision Making with Dependence and Feedback：The Analytic Network Process[M].Pittsburgh，PA：RWS publication，1996.

[2] 孫宏才.網絡層次分析法與決策科學[M].北京：國防工業出版社，2011.

[3] Thomas L.Saaty（美）.網絡層次分析法原理及其應用[M].北京：北京理工大學出版社，2015：41-61.

[4] 唐小麗，馮俊文.ANP原理及其運用展望[J].統計與決策，2006（12）：138-140.

[5] 宮俊濤，劉波，孫林巖，等.網絡分析法（ANP）及其在供應商選擇中的應用[J].工業工程，2007，10（2）：77-80.

[6] 祝雅妹.基于ANP方法的科技項目績效評價研究[D].秦皇島：燕山大學，2014.

[7] 王蓮芬.網絡分析法（ANP）的理論與算法[J].系統工程理論與實踐，2001，21（3）：44-50.