MTO型家具生產(chǎn)中瓶頸生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)的關(guān)聯(lián)矩陣法優(yōu)化分析

陶 濤，周旭恩，劉亞娟，向仕龍，陳星艷

MTO型家具生產(chǎn)中瓶頸生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)的關(guān)聯(lián)矩陣法優(yōu)化分析

陶 濤1，周旭恩2，劉亞娟2，向仕龍1，陳星艷1

(1.中南林業(yè)科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.廊坊華日家具股份有限公司，河北 廊坊 065001)

為確定MTO型家具生產(chǎn)中瓶頸生產(chǎn)排序優(yōu)先級(jí)，依據(jù)家具企業(yè)與家具市場(chǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，深入4家MTO型家具企業(yè)展開(kāi)調(diào)研，提出了以關(guān)聯(lián)矩陣法優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃，對(duì)瓶頸生產(chǎn)排序問(wèn)題從多個(gè)因素出發(fā)綜合評(píng)定，并通過(guò)優(yōu)化算法計(jì)算出最優(yōu)排序規(guī)則的基礎(chǔ)上，確定了MTO型家具企業(yè)瓶頸資源生產(chǎn)訂單排產(chǎn)規(guī)則優(yōu)先級(jí)優(yōu)化方案。

家具生產(chǎn)；關(guān)聯(lián)矩陣法；瓶頸工序；排產(chǎn)規(guī)則

隨著家具市場(chǎng)由原來(lái)穩(wěn)定的、供不應(yīng)求的賣方市場(chǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿遮咃柡偷馁I方市場(chǎng)，昔日家具產(chǎn)品“皇帝女兒不愁嫁”的黃金時(shí)代已漸行漸遠(yuǎn)。MTO(Make to Order)型家具生產(chǎn)，即訂單型生產(chǎn)方式來(lái)組織家具生產(chǎn)，其核心思想是以市場(chǎng)為導(dǎo)向，從消費(fèi)者的需要出發(fā)，由家具經(jīng)銷商或企業(yè)各直營(yíng)門店向生產(chǎn)廠發(fā)出產(chǎn)量、品種、規(guī)格、交貨期的訂單，生產(chǎn)廠按訂單組織生產(chǎn)和發(fā)貨。MTO型生產(chǎn)將逐漸成為家具企業(yè)適應(yīng)時(shí)代與市場(chǎng)要求的主流生產(chǎn)方式。對(duì)MTO型家具生產(chǎn)瓶頸工序進(jìn)行控制的目標(biāo)是在系統(tǒng)有效產(chǎn)出最大化的前提下，采用有限能力計(jì)劃法，對(duì)瓶頸工序進(jìn)行生產(chǎn)排序，以解決采用排序規(guī)則確定相互沖突的生產(chǎn)任務(wù)之間的先后順序，即瓶頸生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題。

1 關(guān)聯(lián)矩陣法概述

1.1 關(guān)聯(lián)矩陣法的概念

關(guān)聯(lián)矩陣法作為一種定量與定性相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，是對(duì)多目標(biāo)系統(tǒng)方案從多個(gè)因素出發(fā)綜合評(píng)定優(yōu)劣程度的最佳方法，它用矩陣形式來(lái)表示各替代方案有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，然后計(jì)算各方案評(píng)價(jià)值的加權(quán)和，再通過(guò)分析比較，確定評(píng)價(jià)值加權(quán)和最大的方案即為最優(yōu)方案[1]。關(guān)聯(lián)矩陣法是因其整個(gè)程序如同一個(gè)矩陣排列而得名，如圖1所示為關(guān)聯(lián)矩陣。

圖1 關(guān)聯(lián)矩陣Fig. 1 The associated matrix

圖1 中：Ai(i = 1 ,m)為評(píng)價(jià)對(duì)象(可替代且非劣的方案)；Xj( j = 1 ,n)為評(píng)價(jià)指標(biāo)(準(zhǔn)則、項(xiàng)目等)；為評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，

關(guān)聯(lián)矩陣的應(yīng)用過(guò)程是：根據(jù)不同類型對(duì)象，確定不同的指標(biāo)模塊(又稱一級(jí)指標(biāo))，然后將指標(biāo)模塊分解獲得二級(jí)指標(biāo)(有些復(fù)雜的量表還包括三級(jí)指標(biāo))，從而建立起具有層次結(jié)構(gòu)的評(píng)估。這是它與一般的因素評(píng)分法的相同之處，而顯著不同之處在于指標(biāo)確定的同時(shí)賦予權(quán)重，即對(duì)其各評(píng)估要素依據(jù)其對(duì)于被評(píng)估者的重要程度的差異進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，從而使得定性指標(biāo)的量化更加科學(xué)可靠。

應(yīng)用關(guān)聯(lián)矩陣法的關(guān)鍵在于確定每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要度(即權(quán)重Wj)以及根據(jù)評(píng)價(jià)主體給定的評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)尺度，確定方案關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的價(jià)值評(píng)定量(Vij)。

1.2 關(guān)聯(lián)矩陣評(píng)估流程

關(guān)聯(lián)矩陣法的特點(diǎn)是：它使復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的評(píng)價(jià)思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，通過(guò)將多目標(biāo)問(wèn)題分解為兩個(gè)指標(biāo)之間的重要度對(duì)比，使評(píng)價(jià)過(guò)程簡(jiǎn)化、清晰。關(guān)聯(lián)矩陣法的基本出發(fā)點(diǎn)是：建立評(píng)價(jià)及分析的層次結(jié)構(gòu)，將復(fù)雜問(wèn)題分別按一定屬性逐層分解為多目標(biāo)、多層次的模型，形成有序的階梯層次結(jié)構(gòu)。

將關(guān)聯(lián)矩陣法的分析步驟與MTO型家具生產(chǎn)企業(yè)中的具體情況結(jié)合起來(lái)，制定出關(guān)聯(lián)矩陣評(píng)估流程?；玖鞒淌牵焊鶕?jù)考評(píng)目的和原則，確定不同的評(píng)估指標(biāo)，然后將指標(biāo)逐層分解，建立多層次指標(biāo)體系；在此基礎(chǔ)上制定評(píng)估量表，采用可信度較高的德?tīng)柗坪兎?，并根?jù)各級(jí)評(píng)估指標(biāo)的不同作用和賦予的不同指標(biāo)權(quán)重確定各項(xiàng)目的評(píng)價(jià)值，最后進(jìn)行綜合求和，得出最優(yōu)解。圖2所示為關(guān)聯(lián)矩陣評(píng)估流程。

圖2 關(guān)聯(lián)矩陣評(píng)估流程Fig. 2 Evaluation process of associated matrix

2 以關(guān)聯(lián)矩陣法求解家具瓶頸生產(chǎn)最優(yōu)作業(yè)排序

對(duì)于生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃確定并優(yōu)化排序原則，各企業(yè)有不同特點(diǎn)，各訂單有不同要求[2]，就在同一企業(yè)的不同時(shí)期來(lái)說(shuō)，規(guī)則也不盡相同。依據(jù)圖2的關(guān)聯(lián)矩陣評(píng)估流程，對(duì)MTO型家具企業(yè)瓶頸生產(chǎn)排序問(wèn)題從多個(gè)因素出發(fā)綜合評(píng)定出最優(yōu)排序規(guī)則。

2.1 確定評(píng)價(jià)對(duì)象

按照關(guān)聯(lián)矩陣法的分析步驟，首先要從目前常用的在瓶頸資源上的排產(chǎn)規(guī)則中確定出與MTO型家具企業(yè)特點(diǎn)相適應(yīng)的排產(chǎn)規(guī)則作為評(píng)價(jià)對(duì)象[3]。筆者深入4家典型MTO型家具企業(yè)進(jìn)行調(diào)研，通過(guò)各企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃與統(tǒng)計(jì)部門，得到了排產(chǎn)優(yōu)先級(jí)規(guī)則在MTO型家具企業(yè)的實(shí)際運(yùn)用情況(見(jiàn)表1)。運(yùn)用情況是指有多少個(gè)企業(yè)使用相對(duì)應(yīng)的排產(chǎn)規(guī)則，包括過(guò)去使用過(guò)的和現(xiàn)在正在使用的，其中也有一個(gè)企業(yè)使用多種排產(chǎn)規(guī)則的現(xiàn)象。

表1 MTO型家具企業(yè)的排產(chǎn)規(guī)則運(yùn)用情況調(diào)查Table 1 Production scheduling rules of MTO furniture enterprise

從表1中可以看出，目前最常被MTO型家具企業(yè)采用的生產(chǎn)排產(chǎn)規(guī)則為：PPF、FIFO、EDD、SPTF這4種規(guī)則。因此，將這4種規(guī)則作為評(píng)價(jià)對(duì)象，以家具企業(yè)通過(guò)生產(chǎn)不斷獲得利潤(rùn)增長(zhǎng)為前提條件，分析這4種規(guī)則在指導(dǎo)MTO型家具生產(chǎn)排產(chǎn)時(shí)的優(yōu)劣順序，從而得出最優(yōu)的排產(chǎn)組合方案，為MTO型家具企業(yè)生產(chǎn)提供參考。

2.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的原則

確定恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)關(guān)聯(lián)矩陣法的實(shí)施是十分重要的，它將影響到關(guān)聯(lián)矩陣法分析結(jié)果的可信度與有效性[4]。筆者認(rèn)為選取評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則。(1)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)反應(yīng)MTO型家具企業(yè)的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)；(2)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)MTO型家具企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)；(3)評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)與MTO型家具企業(yè)的目標(biāo)相一致；(4)評(píng)價(jià)指標(biāo)在影響生產(chǎn)排序的諸多因素中，應(yīng)是產(chǎn)生較大影響者優(yōu)先。

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的方法

通過(guò)對(duì)MTO型家具企業(yè)生產(chǎn)方式的研究，確定實(shí)際生產(chǎn)中影響生產(chǎn)排序的諸多因素：交貨期、生產(chǎn)周期、訂單利潤(rùn)、產(chǎn)品價(jià)格、客戶重要性、設(shè)備特點(diǎn)、原料供應(yīng)、特殊定制、企業(yè)發(fā)展目標(biāo)、市場(chǎng)波動(dòng)。通過(guò)對(duì)某MTO型家具企業(yè)營(yíng)銷中心的市場(chǎng)部、銷售部、品牌管理部、外埠各門店，生產(chǎn)中心的計(jì)劃調(diào)度部、技術(shù)工藝部、下屬分廠，

任何一組權(quán)重 {Wj=1,2,…,n}體系必須滿足下述兩條件：產(chǎn)品研發(fā)中心等部門各類型員工的調(diào)查，匯總并統(tǒng)計(jì)了100人的填表調(diào)查結(jié)果(見(jiàn)表2)。從條形圖3中可以很清楚地看到，選擇交貨期、訂單利潤(rùn)、客戶重要性、生產(chǎn)周期的總?cè)藬?shù)分別居于前4位，且都有一半以上的員工選擇，其它的影響因素相對(duì)選擇的較少，因此取這4項(xiàng)作為最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.3 確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重

2.3.1 權(quán)重計(jì)算方法

研究采用逐對(duì)比較法對(duì)各評(píng)價(jià)項(xiàng)目進(jìn)行逐對(duì)比較，比較結(jié)果相對(duì)重要的項(xiàng)目得分，然后累計(jì)各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的得分，經(jīng)過(guò)一定的換算以求得各評(píng)價(jià)項(xiàng)目的權(quán)重Wj。

設(shè)某一級(jí)指標(biāo)體系為 { Xj=1,2,…,n}，其對(duì)應(yīng)的權(quán)重體系為 { Wj=1,2,…,n}，則有0＜Wj≤≤1{i =1,2,…n}，且所有同一組Wj的和等于1。{Xij=1,2,… ,n ;j =1,2,…,m}，則：

如果該評(píng)價(jià)的二級(jí)指標(biāo)體系為

對(duì)于更多級(jí)指標(biāo)可以以此類推。

表2 各部門填表調(diào)查結(jié)果Table 2 The survey result of filling-out form of each department

圖3 各部門調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)Fig. 3 The survey data statistics of each department

2.3.2 計(jì)算項(xiàng)目權(quán)重

用逐對(duì)比較法計(jì)算項(xiàng)目的權(quán)重，結(jié)果如表3所示。

2.4 確定評(píng)價(jià)尺度

采用德?tīng)柗坪兎?，?家MTO型家具企業(yè)營(yíng)銷中心的市場(chǎng)部、銷售部、品牌管理部、外埠各門店，生產(chǎn)中心的計(jì)劃調(diào)度部、技術(shù)工藝部、下屬分廠，產(chǎn)品研發(fā)中心等部門選擇相關(guān)專家(包括總經(jīng)理、分管副總、部門總監(jiān)、經(jīng)理及資深人士)共20人展開(kāi)函詢調(diào)研。經(jīng)過(guò)對(duì)每位專家的4輪函詢及個(gè)別探討，最后經(jīng)過(guò)對(duì)采集到的信息進(jìn)行綜合處理，得到排產(chǎn)規(guī)則預(yù)期效果(見(jiàn)表4)。接著根據(jù)表4排產(chǎn)規(guī)則預(yù)期效果，研究確定評(píng)價(jià)尺度，結(jié)果如表5所示。

表3 評(píng)價(jià)項(xiàng)目的權(quán)重Table 3 The weights of evaluation project

表4 排產(chǎn)規(guī)則預(yù)期效果?Table 4 The expected effects of scheduling rules

表5 評(píng)價(jià)尺度Table 5 Evaluation scale

2.5 綜合求和

對(duì)各方案評(píng)價(jià)值的加權(quán)和進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)分析比較，確定評(píng)價(jià)值加權(quán)和最大的排產(chǎn)規(guī)則即為最優(yōu)的排產(chǎn)規(guī)則。綜合表3、4、5，列出關(guān)聯(lián)矩陣表，即綜合評(píng)價(jià)值表，結(jié)果如表6所示。

表6 綜合評(píng)價(jià)值Table 6 The integrated weight values

從表6可以看出，采用EDD規(guī)則即“交貨日期越早者，越優(yōu)先加工”原則進(jìn)行作業(yè)計(jì)劃的安排為最優(yōu)的方案，即可優(yōu)先選擇交貨日期越早者，越優(yōu)先加工者作為瓶頸工序作業(yè)計(jì)劃編制原則。

3 確定瓶頸生產(chǎn)優(yōu)先級(jí)最終優(yōu)化方案

通過(guò)綜合求和計(jì)算得出采用“交貨日期越早者，越優(yōu)先加工(EDD)”規(guī)則生成車間作業(yè)計(jì)劃是最佳的方案，“工件的加工時(shí)間越短者優(yōu)先處理(SPTF)”、“產(chǎn)品的利潤(rùn)越高的，越優(yōu)先加工(PPF)”、“工件先到先加工(FIFO)”原則分別列在第2至4位。

變幻莫測(cè)的家具市場(chǎng)遵循著“唯一不變的就是永遠(yuǎn)在變”的原理運(yùn)行，考核指標(biāo)隨時(shí)變化，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的類型結(jié)構(gòu)與相關(guān)考慮因素也是極端復(fù)雜的。在現(xiàn)實(shí)的MTO型家具生產(chǎn)瓶頸資源排產(chǎn)研究中，要根據(jù)企業(yè)的目標(biāo)及其它關(guān)系到企業(yè)生存與發(fā)展的重要因素，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)數(shù)據(jù)和指標(biāo)進(jìn)行篩選、分析與選取，因此僅僅依靠一種規(guī)則來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)是不符合實(shí)際情況的[5]。

4 結(jié) 語(yǔ)

本研究討論的4種規(guī)則均是MTO型家具企業(yè)常用排產(chǎn)規(guī)則，且經(jīng)關(guān)聯(lián)矩陣法計(jì)算得出4種規(guī)則優(yōu)先排列順序的基礎(chǔ)上，MTO型家具企業(yè)瓶頸資源生產(chǎn)訂單排產(chǎn)規(guī)則優(yōu)先級(jí)優(yōu)化方案確定為：(1)交貨期早的越先加工，避免訂單交貨期延誤；(2)若交貨期相同，則加工時(shí)間越短者優(yōu)先處理，以減少在制品庫(kù)存(WIP)；(3)若交貨期相同且加工時(shí)間相同，產(chǎn)品利潤(rùn)越高的，越優(yōu)先加工；(4)如果有兩個(gè)以上訂單(或零件)，其優(yōu)先次序相同，則任意挑選一個(gè)，訂單(或零件)先到先加工。

[1] Jensen M T. Generating Robust and Flexible Job Shop Schedules Using Genetic Algorithms, Evolutionary Computation[J].IEEE Transactions, 2003, 7(3): 275-288．

[2] 歐石森、歐陽(yáng)云.哈佛MBA生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)全書(shū)[M].呼和浩特:遠(yuǎn)方出版社, 2003: 68-199.

[3] Miyashita T. An Application of Immune Algoriths for Job-shop Scheduling Problems, Assembly and Task Planning Proceedings of the IEEE[J]. International Symposium, 2003, 7(10): 146-150.

[4] Yang J B, Deng M, Xu L. Estimating Both the Utilities and Weights Using Evidential Reasoning and Nonlinear Programming[J]. Journal of Priority Optimization Production, 2001, 5(4):46-45．

[5] 黃文駿.生產(chǎn)問(wèn)題分析與解決[M]. 北京:北京大學(xué)出版社,2004: 4.

Optimization of bottleneck process priority of MTO type furniture production by using relational matrix analysis

TAO Tao1, ZHOU Xu-en2, LIU Ya-juan2, XIANG Shi-long1, CHEN Xing-yan1
(1.School of Material Science and Engineering, Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410014, Hunan, China;2.Langfang Huari Furniture Co. Ltd., Langfang 065001, Hebei, China)

In order to determine the bottleneck process priority of MTO type furniture production,four furniture enterprises of MTO were investigated according to the actual characteristics of furniture enterprise of MTO type and their market,and the bottleneck process production plan was optimized by employing relational matrix analysis. The bottleneck process priority was comprehensively evaluated,considering many factors,and the optimal scheduling rules of the production were calculated by adopting the optimization algorithm,finally the priority optimization scheme of bottleneck resources production orders for MTO type furniture enterprise was determined.

furniture production; relational matrix analysis; bottleneck process; rules of production plan

S784；TS664

A

1673-923X(2012)01-0166-05

2011-10-14

國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201004006)；國(guó)家“十二五”科技計(jì)劃課題(2012BAD24B03)；中南林業(yè)科技大學(xué)木材科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目

陶 濤(1978—)，男，湖南洪江人，講師，博士，研究方向?yàn)榧揖吖こ?/p>

周旭恩(1970—)，男，山東黃縣人，教授，華日家具股份有限公司總經(jīng)理，研究方向?yàn)楣芾砉こ?/p>

[本文編校：謝榮秀]