民用飛機(jī)供應(yīng)商評(píng)估體系研究

徐建新，李 洋，郭巧榮

（中國(guó)民航大學(xué)航空工程學(xué)院，天津 300300）

國(guó)家將大型飛機(jī)的研制作為重大科技專項(xiàng)，明確提出大型飛機(jī)項(xiàng)目采用“主制造商——供應(yīng)商”模式，因此，對(duì)供應(yīng)商評(píng)估問題的研究，將不僅有利于大型飛機(jī)項(xiàng)目的順利進(jìn)行，同時(shí)也將進(jìn)一步推動(dòng)國(guó)內(nèi)民用航空產(chǎn)品研制體系的改善，從而為今后民用飛機(jī)的全面自主發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

本文針對(duì)民用航空制造業(yè)的特點(diǎn)，制定了不同類型民用飛機(jī)供應(yīng)商的評(píng)估指標(biāo)體系，利用層次分析法對(duì)民用飛機(jī)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估。

1 層次分析法的基本原理

對(duì)于n階矩陣A，如果存在常數(shù)λ和非零n維向量x，使得Ax=λx成立，則稱λ是矩陣A的特征值，非零向量x是矩陣A關(guān)于λ的特征向量。

設(shè)n個(gè)物體體積分別為v1、v2、…、vn。不知道物體的體積大小，只知道兩兩之間的比值aij=vi/vj，已知aij（1≤i，j≤n），令

顯然 aij滿足：① aij>0；② aij=1/aji。稱滿足①、②的矩陣A為正互反矩陣。若③aijajk=aik（1≤k≤n），則稱滿足①、②、③的矩陣A為一致性判斷矩陣。

令 v=（v1，v2，…，vn）T，則 Av=nv，即 n 是矩陣 A的特征值，v是矩陣A的屬于特征值n的一個(gè)特征向量。

易知，n是一致性判斷矩陣A的最大特征值，v是一致性判斷矩陣A的屬于最大特征值的一個(gè)特征向量，v的n個(gè)分量是物體的體積大小。由此，可以用特征向量表示物體的體積大小排序[2]。

如果aij不再是真實(shí)的體積比值，顯然矩陣A會(huì)不滿足一致性條件，此時(shí)A的最大特征值λmax不再是n，λmax對(duì)應(yīng)的特征向量也不會(huì)是n個(gè)物體的真實(shí)體積大小。

但如果體積比aij的變化不大，最大特征值λmax與n相差很小，即矩陣一致性程度較好，則可以采用矩陣最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量歸一化，來反映物體的體積大小排序。對(duì)于如何衡量aij的變化，可采用一致性指標(biāo) CI，令

其中：λmax為矩陣最大特征值；n為矩陣階數(shù)。

一致性指標(biāo)CI的值越小越好，為了衡量一致性指標(biāo)的大小，引入平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI。平均隨機(jī)一致性指標(biāo)是指多次重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)判斷矩陣最大特征值計(jì)算之后取算數(shù)平均值得到的。龔木森、許樹柏[3]得出的1～6階重復(fù)1 000次的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)如表1所示。

表1 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.1 Average random consistency index

令一致性比率CR為

當(dāng)CR＜0.1時(shí)認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的，即認(rèn)為此時(shí)最大特征值λmax對(duì)應(yīng)的特征向量歸一化后，能給出 n個(gè)物體 v1、v2、…、vn按體積大小的排序。

綜上可以看出，層次分析法理論并不嚴(yán)謹(jǐn)，但仍是一種能有效處理排序問題的實(shí)用方法，由此得到層次分析法基本步驟如下：

首先，把復(fù)雜問題分解為稱之為元素的各組成部分，把這些元素按屬性不同分成若干組，以形成從上層到下層有支配關(guān)系的遞階層次。最上層一般是問題的預(yù)定目標(biāo)；中間層為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)；最下層包括了為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的方案等。

然后，構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣表示針對(duì)上一層次，本層次元素之間兩兩比較的相對(duì)重要性，這個(gè)相對(duì)重要性用數(shù)值表示就構(gòu)成判斷矩陣。通常采用1～9標(biāo)度法[4]，它是一種將思維判斷數(shù)量化的方法。在區(qū)分物質(zhì)差別時(shí)，人們通常用相同、略、較、很、絕對(duì)的語言，進(jìn)一步細(xì)分，可以在相鄰兩級(jí)中插入折中想法。

層次分析法的關(guān)鍵步驟是構(gòu)造判斷矩陣，判斷矩陣的一致性程度直接影響到方案評(píng)估的有效性。導(dǎo)致矩陣不一致性的主要原因是判斷矩陣的構(gòu)造過程中沒有保持一致的邏輯思維。例如，A比B重要，B比C重要，C比A重要，顯然邏輯上錯(cuò)誤。為避免邏輯思維的錯(cuò)誤，可采用如下方法。

對(duì)于表2的判斷矩陣，Xi（Xj）的取值為1～9，兩兩比較，當(dāng)取值Xi>Xj時(shí)，由式（1）進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)取值Xi＜Xj時(shí)，由式（2）進(jìn)行計(jì)算。由此構(gòu)造判斷矩陣，相對(duì)簡(jiǎn)單且能保證構(gòu)造過程邏輯思維的一致。

表2 判斷矩陣Tab.2 Judgment matrix

最后，計(jì)算層次單排序和組合權(quán)重。層次單排序就是根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算對(duì)于上一層某元素而言，本層次與之有聯(lián)系的元素重要性程度的相對(duì)值。同一層次所有元素對(duì)于總目標(biāo)相對(duì)重要性的排序權(quán)值稱為組合權(quán)重，此過程是從頂層到底層逐層進(jìn)行的，對(duì)于頂層下面的第2層，其層次單排序即為總排序。

層次分析法將問題按照分解、比較、綜合的思維方式進(jìn)行研究，將定性問題定量化，適用于多準(zhǔn)則的決策系統(tǒng)評(píng)估[5－7]。

2 民用飛機(jī)供應(yīng)商評(píng)估體系設(shè)計(jì)

2.1 供應(yīng)商分類及評(píng)估指標(biāo)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型民用飛機(jī)供應(yīng)商的有效評(píng)估，根據(jù)民用航空產(chǎn)品和零部件特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)航空制造業(yè)的現(xiàn)狀，可將供應(yīng)商分為3類：①一般供應(yīng)商：制造一些基本機(jī)體部件或提供原材料的供應(yīng)商；②重要供應(yīng)商：生產(chǎn)一些重要部件或系統(tǒng)的供應(yīng)商；③核心供應(yīng)商：具有壟斷技術(shù)，制造關(guān)鍵部件和系統(tǒng)的供應(yīng)商，如發(fā)動(dòng)機(jī)制造商。

對(duì)民用飛機(jī)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估可以從質(zhì)量、價(jià)格、交付、服務(wù)、管理5方面準(zhǔn)則考慮。但由于供應(yīng)商的類型不同，對(duì)各準(zhǔn)則的參考側(cè)重有所不同[8-9]。

對(duì)于質(zhì)量準(zhǔn)則，相比一般供應(yīng)商，核心供應(yīng)商和重要供應(yīng)商都具有良好的質(zhì)量保障體系，差別性較小，故評(píng)估時(shí)不予參考。

針對(duì)核心供應(yīng)商，可從質(zhì)量、價(jià)格和服務(wù)3個(gè)準(zhǔn)則考慮。其中，質(zhì)量準(zhǔn)則里需要格外考慮其技術(shù)創(chuàng)新能力；因其產(chǎn)品價(jià)格普遍較高，故要考慮支付周期；考慮到其在技術(shù)方面的壟斷優(yōu)勢(shì)，很難開展技術(shù)合作，因此更多考慮技術(shù)與備件支持。

管理水平是影響企業(yè)資源有效利用率的重要因素。對(duì)于重要供應(yīng)商，將其管理能力描述為生產(chǎn)管理和人力資源管理，便于進(jìn)行量化比較；而一般供應(yīng)商，還需要關(guān)注適航管理能力，即以保障民用航空器安全性為目標(biāo)的技術(shù)管理能力[10]。

由此制定評(píng)估3類供應(yīng)商的主要準(zhǔn)則和指標(biāo)，如表3所示。

2.2 供應(yīng)商的評(píng)估過程

以一般供應(yīng)商的評(píng)估為例，計(jì)算準(zhǔn)則與指標(biāo)的權(quán)重，并選取3家供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估。

2.2.1 建立多層次評(píng)估結(jié)構(gòu)模型

構(gòu)建4層模型（如圖1所示）：第1層為目標(biāo)層A，即一般供應(yīng)商的評(píng)估；第2層為準(zhǔn)則層B，包含有質(zhì)量、價(jià)格、交付、管理4個(gè)準(zhǔn)則；第3層為指標(biāo)層C，主要為具體的指標(biāo)；第4層為方案層D，即備選的供應(yīng)商。

2.2.2 構(gòu)造判斷矩陣

以構(gòu)造準(zhǔn)則層B對(duì)目標(biāo)層A的判斷矩陣為例。對(duì)一般供應(yīng)商的準(zhǔn)則層評(píng)分，如表4所示，通過式（1）、式（2）構(gòu)造判斷矩陣，結(jié)果計(jì)入表5。

表3 供應(yīng)商評(píng)估準(zhǔn)則和指標(biāo)Tab.3 Supplier evaluation criteria and indicators

表4 一般供應(yīng)商準(zhǔn)則層評(píng)分表Tab.4 Criteria of general supplier score sheet

表5 判斷矩陣表Tab.5 Judgment matrix sheet

由此可得準(zhǔn)則層B對(duì)目標(biāo)層A的判斷矩陣P為

2.2.3 指標(biāo)權(quán)重計(jì)算及一致性檢驗(yàn)

對(duì)于判斷矩陣P，最大特征值λmax=4.144，一致性比率CR=0.054<0.1，滿足一致性要求。

因此，將其最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量歸一化，即為準(zhǔn)則層B對(duì)目標(biāo)層A的權(quán)重向量w(B-A)。

同理，依次計(jì)算出指標(biāo)層C對(duì)準(zhǔn)則層B的權(quán)重向量w(C-B)。

由此可得一般供應(yīng)商的評(píng)估準(zhǔn)則指標(biāo)權(quán)重，如表6所示。

表6 一般供應(yīng)商評(píng)估準(zhǔn)則指標(biāo)權(quán)重Tab.6 Relative weight of general supplier evaluation

2.2.4 方案評(píng)估

對(duì)于供應(yīng)商甲、乙、丙，依次對(duì)11項(xiàng)指標(biāo)評(píng)分，構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算權(quán)重向量。

例如，對(duì)于指標(biāo)“緊急備件”能力，對(duì)供應(yīng)商甲、乙、丙打分如表7所示，通過式（1）、式（2）構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算權(quán)重向量。

表7 供應(yīng)商評(píng)分表Tab.7 Supplier score sheet

同理，可得供應(yīng)商甲、乙、丙相對(duì)于每一個(gè)指標(biāo)的權(quán)重向量 w（D-C1）、w（D-C2）、…、w（D-C11）。構(gòu)成向量組w（D-C）=（w（D-C1），w（D-C2），… ，w（D-C11））。

由此，方案層D對(duì)目標(biāo)層A的組合權(quán)重w（D-A）=w（D-C）w（C-A）=（0.415，0.298，0.285），即可得出，供應(yīng)商甲為相對(duì)最優(yōu)的供應(yīng)商。

3 評(píng)估系統(tǒng)的建立與實(shí)現(xiàn)

3.1 評(píng)估系統(tǒng)簡(jiǎn)介

層次分析法方法簡(jiǎn)潔，用法靈活，但涉及大量矩陣運(yùn)算，計(jì)算較為繁瑣。本文基于MATLAB GUI（graphical user interfaces，圖形用戶界面）編程設(shè)計(jì)[11]，不僅使層次分析法計(jì)算變得相對(duì)較簡(jiǎn)單，而且為決策者提供了友好的人機(jī)交互界面，如圖2所示。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行流程

首先，確定需要的產(chǎn)品，即確定評(píng)估的目標(biāo)層。根據(jù)產(chǎn)品，得出備選供應(yīng)商，即確定方案層。然后，選定供應(yīng)商類型，得出準(zhǔn)則和指標(biāo)。最后，通過層次分析法計(jì)算得出評(píng)估結(jié)果。

3.3 實(shí)例

假設(shè)需確定某機(jī)體部件的供應(yīng)商，有供應(yīng)商甲、乙、丙3家供應(yīng)商備選，此類供應(yīng)商為一般供應(yīng)商，因此側(cè)重考慮的一級(jí)準(zhǔn)則有質(zhì)量、價(jià)格、交付、管理。

依次對(duì)每個(gè)供應(yīng)商的各一級(jí)準(zhǔn)則下的二級(jí)指標(biāo)評(píng)分，構(gòu)造對(duì)應(yīng)的判斷矩陣，計(jì)算一致性比率，完成3家供應(yīng)商在單項(xiàng)指標(biāo)下的排序，如圖3所示。

完成各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重向量計(jì)算，最后計(jì)算組合權(quán)向量，即可得出評(píng)估結(jié)果。

5 結(jié)語

本文根據(jù)民用航空制造業(yè)的特點(diǎn)，建立了不同類型民用飛機(jī)供應(yīng)商的評(píng)估指標(biāo)，利用層次分析法對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估。

而要完善民用飛機(jī)供應(yīng)商的評(píng)估體系是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，需要主制造商和供應(yīng)商的共同努力。后期隨著數(shù)據(jù)的不斷積累及使用者的反饋，不斷修正評(píng)估體系中的指標(biāo)及其權(quán)重，為民用飛機(jī)供應(yīng)商的評(píng)估提供更好的決策支持。

[1]黃 強(qiáng).中國(guó)民機(jī)產(chǎn)業(yè)崛起之探索[M].北京：航空工業(yè)出版社，2007.

[2]程乾生.層次分析法AHP和屬性層次模型AHM[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，1997（11）：25-28.

[3]許樹柏.層次分析法原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，1988.

[4]胡明甫.AHP層次分析法及MATLAB的應(yīng)用[J].鋼鐵技術(shù)，2004（2）：43-46.

[5]CHARLES A WEBER，JOHN R CURRENT，BENTON W C.Vendor selection criteria and methods[J].European Journal of Operational Research，1991，50（1）：2-18.

[6]PATTON W E.Use of human judgment models in industrial buyers′vendor selection decisions[J].Industrial Marketing Management，1996，25（2）：135-149.

[7]MAGGIE C Y，TAM V M，RAO TUMMALA.An application of the AHP in vendor selection of a telecommunications system[J].International Journal of Management Science，2001，29（2）：171-182.

[8]周 媛，左洪福.民機(jī)供應(yīng)商綜合評(píng)估實(shí)證研究[J].科技管理研究，2010（18）：70-72.

[9]王 園.航空制造業(yè)供應(yīng)商評(píng)估體系研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2010.

[10]中國(guó)民用航空局航空器適航司.中國(guó)民用航空器適航管理[M].北京：中國(guó)民航出版社，1994.

[11]羅華飛.MATLAB GUI設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)手記[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.