預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案評價(jià)研究

孟子博，牛占文，劉超超

(1.天津大學(xué) 管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)部，天津 300072；2.天津商業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院，天津 300134；3.天津商業(yè)大學(xué) 管理創(chuàng)新與評價(jià)研究中心，天津 300134)

隨著近幾十年我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)保持了持續(xù)穩(wěn)定的增長，但傳統(tǒng)建造模式與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾愈發(fā)突出，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前建筑業(yè)快速發(fā)展的需求。傳統(tǒng)建筑亟需向新型的裝配式建造模式轉(zhuǎn)型[1]。裝配式建造指在建造過程中，將部分建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件(預(yù)制混凝土構(gòu)件)在工廠產(chǎn)出后，將其運(yùn)到施工現(xiàn)場，按照一定的步驟、順序?qū)⑹┕げ牧掀唇悠饋?，形成具有使用功能的房屋的建造過程[2]。目前，我國建筑業(yè)還沒有形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的建造體系[3]，裝配式建筑普及程度不高。預(yù)制構(gòu)件廠是裝配式建筑產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中提供構(gòu)件的前端重要節(jié)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)裝配式建筑的基礎(chǔ)，決定著實(shí)施裝配式建造的成本和效率，對促進(jìn)整個(gè)裝配式建造的發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)建筑向裝配式建筑進(jìn)行轉(zhuǎn)型也意味著更多的預(yù)制構(gòu)件廠將建立起來，構(gòu)件廠的設(shè)計(jì)無疑將成為一個(gè)值得研究的重點(diǎn)問題。

精益設(shè)計(jì)最早由天津大學(xué)齊二石教授于2009年提出，旨在在工廠初期規(guī)劃與設(shè)計(jì)階段就引入精益思想來確保在源頭上消除浪費(fèi)。國內(nèi)外已有一些學(xué)者對如何將精益設(shè)計(jì)引入實(shí)際生產(chǎn)體系之中做了一些研究。王永升等[4]提出運(yùn)用精益設(shè)計(jì)對工廠進(jìn)行布局，給出運(yùn)用仿真技術(shù)進(jìn)行工廠精益設(shè)計(jì)的具體步驟。Sundin等[5]應(yīng)用JIT技術(shù)對瑞典的垃圾回收站進(jìn)行精益設(shè)計(jì)。 Weber[6]提出精益設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大區(qū)別； Low等[7]從精益生產(chǎn)與傳統(tǒng)工廠設(shè)計(jì)的集成理論入手，提出工廠精益設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)原則。但是已有研究多從將精益設(shè)計(jì)引入傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)中進(jìn)行研究，鮮有研究探索精益設(shè)計(jì)是否真正能達(dá)到精益設(shè)計(jì)的目標(biāo)，缺乏系統(tǒng)性的評價(jià)指標(biāo)，在預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案評價(jià)的研究更是幾乎空白。

針對以上問題，本文以預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)為切入點(diǎn)，確定預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案評價(jià)指標(biāo)。對于評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定則使用AHP-DEMATEL方法，有效提升權(quán)重的客觀性，接著選用改進(jìn)TOPSIS法進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的評價(jià)與選擇，并用實(shí)際案例驗(yàn)證提出方法的合理性與有效性，為預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)的導(dǎo)入及精益設(shè)計(jì)方案的選擇提供了決策依據(jù)。

1 精益設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系

預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案的目標(biāo)是從源頭消除浪費(fèi)，持續(xù)改善，為全面導(dǎo)入精益生產(chǎn)掃清障礙，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。可以說實(shí)施精益設(shè)計(jì)是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步延伸，是精益生產(chǎn)理論更深層次的升華[4]。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比，精益設(shè)計(jì)的優(yōu)勢如表1所示。

表1 精益設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)別Table 1 Differenceoflean design and traditional design

構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案的評價(jià)，可以說是通過對此方案在構(gòu)件廠實(shí)施后，能對整個(gè)構(gòu)件廠所帶來的整體精益化的提升效果判斷，是為預(yù)制構(gòu)件廠如何更大限度地提升精益效果做出科學(xué)的判斷依據(jù)。對預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)的科學(xué)、準(zhǔn)確就決定了評價(jià)的結(jié)果，因此，建立一個(gè)科學(xué)、合理、完備的評價(jià)指標(biāo)體系是構(gòu)建預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案評價(jià)的前提。

對于精益指標(biāo)的選擇已有相關(guān)學(xué)者做出了相關(guān)研究。Seyed Hosseini等[8]采用平衡記分卡的方法研究了汽車零件制造中的精益指標(biāo)，從財(cái)務(wù)、流程、客戶、員工和供應(yīng)商5個(gè)視角出發(fā)提取了50多種精益指標(biāo)。Vinodh等[9]提出具有30個(gè)精益指標(biāo)的模型；Dennis[10]提出一個(gè)模型，主要考慮提供最短的交付周期，最低的成本和最高的質(zhì)量給客戶。Slack[11]根據(jù)質(zhì)量、缺陷程度、時(shí)間和成本4方面來定義對客戶的價(jià)值。其余文獻(xiàn)不一一闡述，已有文獻(xiàn)對精益指標(biāo)的選取情況如表2所示。

結(jié)合眾多學(xué)者的研究結(jié)果，可以看出資金、時(shí)間、質(zhì)量、價(jià)值和生產(chǎn)能力是公認(rèn)的精益程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)方面。

對于投資者或者股東而言，選擇預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案的目的是通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，最大程度地降低工廠中的各種浪費(fèi)，節(jié)約資金就意味著降低成本與消耗，以增強(qiáng)產(chǎn)品在市場中的競爭力?？傮w來說，在節(jié)約資金方面要考慮的因素有降低投資成本、物料搬運(yùn)成本與庫存成本，達(dá)到節(jié)省資金的目標(biāo)。這就可以用節(jié)約資金的能力來表示。

而工廠的交付時(shí)間與構(gòu)件的質(zhì)量決定了其顧客滿意度的水平，精益的目標(biāo)之一也是縮短交付周期，使公司能夠快速響應(yīng)客戶高水平的生產(chǎn)能力，代表著工廠要有著準(zhǔn)時(shí)、均衡化的生產(chǎn)、較高的設(shè)備利用率、較高的大規(guī)模定制水平。這就可以用生產(chǎn)能力來表示。

表2 已有文獻(xiàn)對精益指標(biāo)選取情況Table 2 Literatures on the selection of lean indicators

產(chǎn)品的價(jià)值代表著工廠的生產(chǎn)能力，是工廠的生存之本，顧客都會(huì)希望被提供低成本高質(zhì)量的有價(jià)值的產(chǎn)品，同時(shí)工廠應(yīng)有足夠的靈活性，可以提供柔性較強(qiáng)、較短時(shí)間內(nèi)可以投入市場并且能夠更快地交付給客戶的產(chǎn)品組合，也就是工廠的交付能力。

國內(nèi)的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，未來構(gòu)件廠的生產(chǎn)工藝、布局、設(shè)備勢必都要持續(xù)發(fā)展、持續(xù)改善以適應(yīng)市場的發(fā)展與技術(shù)的進(jìn)步，而工廠想要在快速變化的市場環(huán)境和激烈的競爭中生存下來的同時(shí)不斷地提高節(jié)約成本能力、生產(chǎn)能力、交付能力，就要求工廠有高柔性的產(chǎn)線及可持續(xù)發(fā)展的能力。

簡而言之，工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以消耗更少的資金、更短的交付時(shí)間、更高的質(zhì)量及能帶來更多的價(jià)值為目標(biāo)，同時(shí)應(yīng)持續(xù)不斷地改進(jìn)以滿足上述目標(biāo)。所以本文選取了節(jié)約資金能力、生產(chǎn)能力、交付能力和持續(xù)改善能力等4個(gè)方面來構(gòu)建預(yù)制構(gòu)件廠的精益設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系，在遵循科學(xué)性原則、可量化原則、獨(dú)立性原則、價(jià)值性原則、可持續(xù)發(fā)展原則的前提下，從這4個(gè)視角出發(fā)，進(jìn)一步細(xì)分為12個(gè)三級指標(biāo)，可以準(zhǔn)確地反映精益設(shè)計(jì)相關(guān)活動(dòng)內(nèi)容。最終形成的評價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系Figure 1 PC component factory lean design evaluation index system

1.1 定量指標(biāo)

評價(jià)體系中定量評價(jià)指標(biāo)總結(jié)如下。

1) 投資成本。

在預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)體系中，投資可分為初期投建資金與日常運(yùn)營成本兩大部分，可表示為

式中，CT為 總投資成本；C1為初期投建成本；C2日常運(yùn)營成本。C1可表示為

式中，C11為 廠房建設(shè)成本；C12為設(shè)備購置成本。C2可表示為

式中，C21為設(shè)備維護(hù)成本；C22為庫存成本；C23為 信息化成本；C24為管理成本(一般來說管理成本與人員數(shù)量成正比關(guān)系，所以管理成本可以由工作人員數(shù)量來表示)；C25為財(cái)務(wù)成本。

2) 物料搬運(yùn)成本。

一直以來物料搬運(yùn)成本都占據(jù)了成本中花費(fèi)較大的一部分，預(yù)制構(gòu)件因其搬運(yùn)的特殊性：構(gòu)件體積一般較大，有的需要專門的固定支架，有的需要起重機(jī)加以運(yùn)輸，物料搬運(yùn)成本更高，受到布局設(shè)計(jì)的影響更大，所以這也成為預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)的一個(gè)重要影響因素。在預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)假定有n臺(tái)設(shè)施，運(yùn)輸費(fèi)用為

式中，Cij為單位距離單位物料運(yùn)輸費(fèi)用；dij為設(shè)備之間物料運(yùn)輸距離；fij為設(shè)施之間物流量。

3) 庫存成本。

在預(yù)制構(gòu)件廠這個(gè)大的生產(chǎn)環(huán)境下，構(gòu)件生產(chǎn)完畢之后將堆放在堆場，會(huì)占據(jù)較大的區(qū)域，所以在這里將庫存成本用平均在制品庫存水平表示為

式中，S為平均在制品庫存量；Sp為p產(chǎn)品在制品庫存量。

4) 均衡化生產(chǎn)。

在精益思想中，為了盡量減少生產(chǎn)過程中的庫存與等待浪費(fèi)，要盡力達(dá)到系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)工序間物流平穩(wěn)、均勻、準(zhǔn)時(shí)，也就是均衡化生產(chǎn)，均衡化水平可以由設(shè)備負(fù)荷平衡率來體現(xiàn)，可表示為

式中，Ti為設(shè)備i的負(fù)荷；Ttak為生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間。

式中，Xpki為0、1函數(shù)，指p產(chǎn)品第k道工序在設(shè)備i上生產(chǎn)時(shí)是1，否則是0；tpk為p產(chǎn)品第k道工序所耗費(fèi)的時(shí)間；dij為 設(shè)備i到設(shè)備j之間的距離；vij為設(shè)備i到設(shè)備j之間的運(yùn)輸速度。

生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間可表示為

式中，T為總有效生產(chǎn)時(shí)間；Dp為p產(chǎn)品需求量。

5) 設(shè)備利用率。

指設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，要通過減少計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間來達(dá)到提高設(shè)備的利用率的同時(shí)減少設(shè)備故障率，可表示為

式中，ER表示設(shè)備利用率；E O表示設(shè)備開動(dòng)時(shí)間；E L表示設(shè)備負(fù)荷時(shí)間。

6) 交付時(shí)間。

交付時(shí)間為原材料進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)到生產(chǎn)完成并交付的時(shí)間?？梢杂闷骄a(chǎn)周期來表示，即從原材料進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)到生產(chǎn)完成所需的平均時(shí)間，本文主要指生產(chǎn)構(gòu)件所需的平均時(shí)間[16]。平均周期越短，構(gòu)件的供應(yīng)就越是充分，項(xiàng)目按期完成的幾率就越大，顧客滿意度就會(huì)越高?？杀硎緸?/p>

式中，TA為 構(gòu)件平均生產(chǎn)周期；tfp為構(gòu)件p生產(chǎn)結(jié)束時(shí)間；tsp為構(gòu)件p開始時(shí)間。

7) 構(gòu)件種類。

構(gòu)件種類也可以理解為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件的比例，裝配式建筑能夠產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要前提是生產(chǎn)工業(yè)化，而生產(chǎn)能夠工業(yè)化的核心要點(diǎn)是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。保證預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化就能減少專用構(gòu)件的數(shù)量、確保構(gòu)件的準(zhǔn)確性，就可以降低造價(jià)、節(jié)省成本。可表示為

式中，SPR為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品比率；SP為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品；p為所有構(gòu)件種類；w1為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件對整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠產(chǎn)品體系的影響權(quán)重； SCi為第i件構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化零部件種類；Ci為第i件構(gòu)件中所有零部件種類；w2為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件對整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠產(chǎn)品體系標(biāo)準(zhǔn)化的影響權(quán)重。

8) 構(gòu)件質(zhì)量。

主要指預(yù)制構(gòu)件的制造合格率，也包括混凝土澆筑質(zhì)量、結(jié)合面粗糙度的效果等?？杀硎緸?/p>

式中，MPR為制造合格率；QP為制造合格的構(gòu)件；P為所有構(gòu)件種類。

9) 布局柔性。

也就是產(chǎn)線持續(xù)改善性能的能力，柔性可以分為設(shè)備、生產(chǎn)線柔性與整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)3個(gè)方面的柔性來衡量[17]。設(shè)備柔性可表示為

式中，φ1代 表設(shè)備柔性；Fm代表設(shè)備m具備的生產(chǎn)加工構(gòu)件的能力，以加工方法數(shù)目來計(jì)算；Lm代表整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)體系中所具備的加工方法數(shù)目。產(chǎn)線柔性可表示為

式中，φ2代表產(chǎn)線柔性；ra代表生產(chǎn)線a所能生產(chǎn)的構(gòu)件種類，a=1, ···,A；P代表整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)體系內(nèi)部具備的所有構(gòu)件種類。生產(chǎn)系統(tǒng)柔性可表示為

式中，φ3代表整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠系統(tǒng)布局柔性；Cc代表整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠制造系統(tǒng)布局重構(gòu)成本；Tc代表整個(gè)預(yù)制構(gòu)件廠制造系統(tǒng)布局重構(gòu)時(shí)間；CJ代 表預(yù)制構(gòu)件廠制造系統(tǒng)投建成本；TJ代表預(yù)制構(gòu)件廠制造系統(tǒng)最初投建時(shí)間。

1.2 定性指標(biāo)

評價(jià)體系中定性評價(jià)指標(biāo)如表3所示。

表3 定量指標(biāo)解釋及評價(jià)準(zhǔn)則Table 3 Quantitative indicator interpretation and evaluation criteria

2 AHP-DEMATEL法確定權(quán)重

層次分析法(AHP)是學(xué)者Saaty為評價(jià)與分析問題提出的一種方法。該方法屬于較為典型的一種系統(tǒng)評價(jià)方法，其優(yōu)勢包括靈活、系統(tǒng)與簡潔，但還是存在一定的缺陷。國內(nèi)最近幾年已有學(xué)者開始借助 DEMATEL 來完善層次分析法。DEMATEL 法對某一因素作用于其他因素的影響 進(jìn)行了研究，結(jié)合兩種方法綜合考慮因素相互間的影響與因素作用于上級指標(biāo)的 影響，能夠使得指標(biāo)賦值更具客觀性與科學(xué)性[18]。所以本文通過對上述2種方法進(jìn)行結(jié)合，就整個(gè)指標(biāo)體系當(dāng)中各因素的層次關(guān)系與不同因素相互間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了系統(tǒng)考量，得出了優(yōu)化之后的 AHP-DEMATEL方法。具體過程如圖2所示。

圖2 AHP-DEMATEL法確定指標(biāo)權(quán)重過程Figure 2 Process of AHP-DEMATEL method to determine the index weights

2.1 層次分析法確定指標(biāo)基礎(chǔ)權(quán)重

1) 構(gòu)造判斷矩陣。通過專家訪談對數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集，并兩兩比較上述元素，再以比例標(biāo)度法為參照對重要性進(jìn)行賦值，即對因素i與j比較后得出判斷aij，則因素j與i比較得出判斷aji=1/aij，從而建立一系列的判斷矩陣A=(aij)n×m，其中，aij表示i元素和j元素相對于目標(biāo)的重要性。對重要性的賦值，是由專家分別賦值再求其平均值。

2) 判斷矩陣一致性檢驗(yàn)。① 將判斷矩陣的λmax值(也就是最大特征值)進(jìn)行計(jì)算；② 按照式(16)對一致性檢驗(yàn)的標(biāo)度進(jìn)行計(jì)算；③ 參照式(17)對隨機(jī)一致性比率CR進(jìn)行計(jì)算。通過表格可查出RI的值，通常CR比0.1更小則說明一致性檢驗(yàn)獲得了滿意結(jié)果。

3) 元素相對權(quán)重的計(jì)算。通過特征根法進(jìn)行計(jì)算，具體步驟如下：① 依照各行對A元素進(jìn)行歸一化處理；② 相加各行歸一化之后所得向量；③ 用相加之后得到的向量與n相除便可得出元素的權(quán)重向量wi。

2.2 運(yùn)用DEMATEL修正影響因素重要程度

1) 確定要素間直接影響程度。運(yùn)用0-4標(biāo)度法(如表3所示)對各影響因素的影響強(qiáng)弱進(jìn)行兩兩比較，建立直接影響矩陣：

其中，bij表示因素層內(nèi)i元素對j元素的影響強(qiáng)弱程度。

2) 規(guī)范化直接影響矩陣。利用式(19)計(jì)算規(guī)范化直接影響矩陣G。

3) 確定綜合影響矩陣，利用式(20)計(jì)算綜合影響矩陣T，其中I為單位矩陣，表達(dá)式(I?G)?1為表達(dá)式(I?G)逆矩陣。

根據(jù)綜合影響矩陣T計(jì)算出指標(biāo)間的影響度Fi、被影響度Ei、中心度Mi、原因度Ni。

2.3 計(jì)算綜合權(quán)重

根據(jù)上文的計(jì)算目前已經(jīng)有初步的各指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)間的互相影響的關(guān)系，再通過式(25)可得出指標(biāo)的綜合影響度，并將綜合影響度Xi大于0.05的影響因素劃分為關(guān)鍵影響因素，表達(dá)式為

3 基于改進(jìn)TOPSIS法的構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)方案評價(jià)

Hwang 等[19]提出一種通過計(jì)算評價(jià)對象與最優(yōu)解與最劣解之間 距離來排序以逐漸靠近最優(yōu)解的多屬性決策方法，又被稱為理想解近似法、理想解法。

傳統(tǒng)TOPSIS法在實(shí)際應(yīng)用中有以下3種缺陷：無法考慮各屬性指標(biāo)之間的相關(guān)度，受各屬性指標(biāo)量綱不同影響較大，無法考慮各評價(jià)指標(biāo)因素重要性差異。本文考慮引入別的方法加以改進(jìn)。

馬氏距離[20]用來計(jì)算指標(biāo)間的協(xié)方差距離，優(yōu)點(diǎn)為此方法可以獨(dú)立對指標(biāo)的維度進(jìn)行測量，不受坐標(biāo)間的量綱影響并且排除了變量間相關(guān)性的干擾，具體公式為

式中，X為一個(gè)隨機(jī)向量；Y為X的均值向量；?為屬性指標(biāo)間的協(xié)方差矩陣，一般來說當(dāng)屬性指標(biāo)間量綱有互相影響時(shí)需要對指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，但由于 ?對于線性變換是不變的，所以不受到屬性指標(biāo)量綱影響，便不需要對原始決策矩陣歸一化處理。但如果協(xié)方差矩陣為奇異矩陣，那么??1就不存在，從而無法計(jì)算。為了解決這個(gè)問題，就需要解決原始協(xié)方差矩陣是奇異矩陣的問題，此時(shí)廣義馬氏距離的出現(xiàn)恰好解決了這個(gè)問題，其計(jì)算公式為

式中，用 ?+λI代替了原始協(xié)方差矩陣?，其中λ值選取方法為

λ0? 10?3

式中，是為協(xié)方差陣 的所有特征值比 大的特征值最小值。但是廣義馬氏距離沒有考慮到指標(biāo)間重要性的差異，關(guān)宏艷[21]提出采用加權(quán)廣義馬氏距離改進(jìn)傳統(tǒng)的馬氏距離，將權(quán)重引入加以綜合考慮。

式中，wn為指標(biāo)權(quán)重。由于需要對各指標(biāo)間的相關(guān)性及重要性進(jìn)行考慮，并對不同量綱和相關(guān)性加以解決，這樣才能消除對馬氏距離對決策結(jié)果的影響以及協(xié)方差矩陣不可逆的問題。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，本文選用加權(quán)廣義馬氏距離對TOPSIS法加以改進(jìn)。

因此基于傳統(tǒng)TOPSIS法基礎(chǔ)上融入加權(quán)廣義馬氏距離后的計(jì)算過程如下所示。

1) 構(gòu)造有m個(gè)評估對象，n個(gè)評估指標(biāo)的初始決策矩陣

2) 確定正理想解Z+和負(fù)理想解Z?：

式中，T1為 效益型指標(biāo)(數(shù)值越大越好)；T2為成本性指標(biāo)(數(shù)值越大越好)。

3) 計(jì)算各評估對象Zi到正、負(fù)理想解的校準(zhǔn)馬氏距離和

4) 計(jì)算每個(gè)評估對象與理想解接近度Ci：

5) 給評估對象排序。

對求出的Ci進(jìn)行排序，貼近程度Ci越接近1，表示越接近正理想解，評估對象越接近最優(yōu)。

4 案例分析

某一新建預(yù)制構(gòu)件廠正準(zhǔn)備組裝產(chǎn)線，現(xiàn)需選擇合適的精益設(shè)計(jì)方案進(jìn)行制造系統(tǒng)組建，初步分析后預(yù)制構(gòu)件廠的管理層針對不同的設(shè)備選擇初步形成了3個(gè)備選方案進(jìn)行方案的評價(jià)選擇。由于評價(jià)指標(biāo)有定量與定性兩部分，所以分開計(jì)算。定量指標(biāo)由MATLAB2010B與FLEXSIM3.0軟件上進(jìn)行計(jì)算仿真后得到了在制品庫存與平均生產(chǎn)周期等基本信息，所獲得數(shù)據(jù)如表4所示。定性指標(biāo)的計(jì)算采用模糊評價(jià)方法，首先通過專家打分得出評價(jià)值，然后計(jì)算隸屬度，用來矯正專家打分的偏差。最后并采用中位數(shù)方法對專家評語級別V={優(yōu)，良，中，差}進(jìn)行量化處理，本次評級中的優(yōu)良中差分級對應(yīng)的值分別為V={93，83，68，30}。最終經(jīng)過定量與定性處理后得到所有方案的指標(biāo)評價(jià)計(jì)算結(jié)果。

表4 方案評價(jià)指標(biāo)參數(shù)Table 4 Parameters of the program evaluation index

4.1 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

4.1.1 運(yùn)用AHP分析影響因素的基礎(chǔ)權(quán)重

首先，構(gòu)建判斷矩陣，然后針對各因素層指標(biāo)構(gòu)建了互補(bǔ)判斷矩陣，經(jīng)過計(jì)算后可得各指標(biāo)因素權(quán)重關(guān)系如表5所示，并且結(jié)算結(jié)果均滿足CR＜0.1的要求，通過一致性檢驗(yàn)。

表5 預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)指標(biāo)初始權(quán)重Table 5 Initial weights of PC component factory lean design index

4.1.2 運(yùn)用DEMATEL修正影響因素重要程度

首先，建立直接影響矩陣Xd，如表6所示。

表6 直接影響矩陣Table 6 Direct influence matrix

根據(jù)直接影響矩陣可以得到綜合影響矩陣，從而進(jìn)行影響度與最終權(quán)重的計(jì)算，如表7所示。

表7 精益設(shè)計(jì)指標(biāo)的最終權(quán)重Table 7 Final weights of lean design indicators

4.2 方案的評價(jià)與選擇

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果與式(31)和式(32)可以計(jì)算正、負(fù)理想解，并采用式(33)、式(34)與式(35)計(jì)算方案與正、負(fù)理想解之間的距離與貼進(jìn)度，計(jì)算結(jié)果如表8所示。

根據(jù)本文所提出的計(jì)算方法，對備選方案做出的排序?yàn)椋悍桨?＞方案3＞方案1。方案2整體呈現(xiàn)出了最優(yōu)的結(jié)果，從貼近度來看，方案2有著最貼近最優(yōu)解的距離，因此選擇方案2來進(jìn)行構(gòu)建生產(chǎn)系統(tǒng)。從各屬性權(quán)重及評價(jià)值來看，均衡化生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)、交付時(shí)間與構(gòu)件質(zhì)量等這幾個(gè)權(quán)重較大的屬性評價(jià)值均較優(yōu)，因此方案2優(yōu)等性較明顯，計(jì)算結(jié)果基本符合實(shí)際，比較合理。

表8 備選方案的距離與貼進(jìn)度Table 8 Distance and progress of options

5 結(jié)語

本文以建造預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)體系精益設(shè)計(jì)入手，提出了由準(zhǔn)則層4個(gè)視角、因素層12個(gè)評價(jià)指標(biāo)組成的預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)體系精益設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系，然后采用AHP–DEMATEL確定權(quán)重及加權(quán)廣義馬氏距離改進(jìn)的TOPSIS方法對多方案進(jìn)行計(jì)算與決策，最后以某預(yù)制構(gòu)件廠為例驗(yàn)證了評價(jià)方法的科學(xué)性與合理性，可為構(gòu)建預(yù)制構(gòu)件廠精益設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系及精益設(shè)計(jì)方案的評價(jià)與選擇提供借鑒。本文得到了一些有價(jià)值的結(jié)論，但仍存在許多不足，需后續(xù)深入研究，如評價(jià)體系可以進(jìn)一步完善；研究的案例較少，后續(xù)研究可以增加樣本量。