楊長軍, 李 芳
(上海理工大學 管理學院,上海 200093)
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基于制度工程學的供應商質量管理優(yōu)化
楊長軍, 李 芳
(上海理工大學 管理學院,上海 200093)
針對目前供應鏈中價格導向環(huán)境下不斷升高的質量失效比例,采用基于組織行為學和制度工程學的理論方法對供應商的質量進行了優(yōu)化研究,尤其是從管理制度角度進行了量化分析和優(yōu)化方案設計.通過對供應商的不同選擇行為進行深入詳細的特征分析,并結合與之相匹配的制度工程學模型和計算,建立了一套能夠普遍使用的從管理角度進行改進優(yōu)化的方法.通過在某公司的試運行,驗證了該優(yōu)化方法對供應商管理制度調整的有效性,包括綜合設計改善觀測器的有效性、提高行為效用和控制行為資源、結合層次分析法重新定義供應商績效評估以影響和控制行為機會等,藉此不僅促進了該公司的供應商質量管理不斷提高,解決了供應商質量不良和改進不力的情況(通過9個月制度優(yōu)化,產(chǎn)品質量不良率從2.3%降低到了0.9%),并且驗證了這套量化管理制度優(yōu)化方法的有效性.
質量改進; 制度工程學; 行為選擇; 行為效用; 層次分析法
隨著全球經(jīng)濟一體化程度加深,企業(yè)間競爭日趨激烈,無論是外延式還是內涵式的發(fā)展方式,都在向產(chǎn)品要效益,高質量低成本要求變得日益明顯,在此情況下采購商和供應商的合作關系變得日趨緊張.供應商為了降低成本和維持利潤往往會犧牲或者降低質量要求,這樣就出現(xiàn)了因供應商的產(chǎn)品質量問題而導致本公司的產(chǎn)品不合格,甚至影響項目交期和產(chǎn)品性能.因此如何加強供應商的質量管理,與供應商建立起雙贏合作伙伴關系,已經(jīng)成為企業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要課題.
針對上述供應商質量管理問題,目前比較成熟的質量優(yōu)化工具有帕累托分析、RCA分析和六西格瑪管理等.但是,這些方法采用定性的管理分析加上定量的工具利用,只是一種機械的結合,很難充分融合發(fā)揮作用.尤其是現(xiàn)實中多以培訓和勸導為主來改變供應商的態(tài)度,促進其變被動為主動追求質量提高,缺乏成熟有效的量化制度和管理機制設計.鑒于此,能夠對管理制度進行量化分析和優(yōu)化的制度工程學方法在供應商質量管理優(yōu)化中得到了建立和發(fā)展.
針對上述供應商質量管理問題,國內外許多公司和研究者都采用比較成熟的方法比如質量功能展開(QFD)和層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)等來進行質量改進和提高[1-4],詳見表1.另外,有些研究從組織行為學的角度進行[5-7],詳見表2.雖然這些研究并沒有充分利用制度工程學方法,但仍然給本文提供了很多啟示,加強了對供應商行為選擇的特點和規(guī)律的定性理解和分析.其中比較典型的有以孫紹榮[8]為代表的制度工程學實際應用的成功案例,比如說“行為管理制度設計的符號結構圖及計算方法——以治理企業(yè)污染環(huán)境行為”,但是其采用“先利用專門符號分析和設計制度的結構,然后再用管理措施改善各節(jié)點上的參數(shù),由此分別計算出被管理者在制度下選擇各行為的期望回報,然后再用行為概率模型估計出被管理者實際選擇各行為的概率”的研究方法思路卻是普遍通用的,也是本研究采用類似“二元行為選擇”模型進行問題研究的主要原因.
表1 AHP應用案例研究匯總
表2 供應商組織行為特點分析應用研究一覽表
2.1 制度工程學
制度工程學[9]是一門文理工結合的新學科.該學科建立了以帶有工程學科特點的制度設計解決思路,以數(shù)學模型與計算比較為分析工具,使原本只能定性分析的制度管理具有了可以設計量化和準確評估的特點.在制度工程學中,提出了發(fā)生行為的3個必要條件:效用、資源、機會.以此為基礎,制度工程學以制度的工程化設計方法和分析方法——孫氏圖及其制度的數(shù)學模型化方法為主要特色.
因此,制度工程學提出的制度設計的工程化方法,使制度設計能夠象工程設計一樣,有圖形,有制度部件的選擇,有制度效果的計算與比較,有設計方案的優(yōu)化,從而使制度設計走向可操作化與實用化,能夠在管理實踐中發(fā)揮重要的科學方法作用,進而能夠指導本文研究的開展.
最后,再次強調制度工程學的一個重要觀點,任何行為的發(fā)生都必須同時具備3個必要條件:行為效用(正的行為效用)、行為資源、行為機會.這3個條件,缺一不可,相應地用函數(shù)關系來表達為
e=f(uΛresΛopp)
(1)
式中:e為行為的努力水平;f(·)為單調遞增型函數(shù);u為行為的正效用;res為行為資源;opp為行為機會;Λ為邏輯運算符號,表示在它左右的因素必須都存在,或者取它左右因素的最小值.顯然,式(1)全面揭示了行為的努力水平取決于行為效用、行為資源和行為機會的綜合作用.
2.1.1 組織行為學,理性人假設
制度工程學是以人的行為管理為研究對象,而且需要進行定量分析和計算,這就需要界定本學科的一些研究前提條件.不同于馬朝杰先生的組織行為學特點研究[10](人性的多樣性和社會性等),制度工程學只把理性人作為研究對象,同時設定其行為選擇是風險中性的.否則,本制度工程學中的相關模型和計算將受到較大影響,除了需要在各公式中引入修正系數(shù)外.
理性人假設:“理性人”假設[11](hypothesis of rational man)是指作為經(jīng)濟決策的主體都是充滿理智的,既不會感情用事,也不會盲從,而是精于判斷和計算,其行為是理性的.在經(jīng)濟活動中,主體所追求的唯一目標是自身經(jīng)濟利益的最大化,如消費者追求的是滿足程度最大化,生產(chǎn)者追求的是利潤最大化.“理性人”假設實際是對亞當·斯密“經(jīng)濟人”假設的延續(xù).
2.1.2 孫氏圖模型與效用函數(shù)
本文所引用的制度工程學的模型主要是指“二元行為懲罰制度”的“治理偷懶行為的懲罰制度”.“偷懶行為”本來指個體的努力水平比別人低(意味著行為成本比較低)卻試圖獲得與其他個體一樣的回報.本文將單個供應商作為個體,作為獨立的法人,其具有更好的理性人假設和風險中性(當然個別老板可能風險偏好不同,在本文中忽略).所以,“二元行為懲罰制度”孫氏圖模型適用于制度工程學的研究,詳見圖1.
圖1 二元行為懲罰制度模型
針對此“二元行為懲罰制度”模型進行相應的理論計算分析.假設:正常行為為b1;正?;貓鬄閞1;正常行為的成本為c1;正常行為的效用為u1;偷懶行為為b2;偷懶行為的觀測器觀測到的概率是p21;懲罰措施是s2;如果偷懶行為沒有被觀測到的概率是p22,偷懶行為“漏網(wǎng)”后的回報為r2;偷懶行為的成本為c2;偷懶行為的效用為u2.根據(jù)公式:效用=回報-成本,可以得到如表3所示的各參數(shù)關系和計算公式.
表3 行為效用函數(shù)表
二元行為懲罰制度有效的條件是u1>u2,即r1-c1>(1-p21)r2+p21s2-c2;也就是說,如果u2>u1,則制度無效,理性個體會選擇不良行為b2.
2.2 層次分析法的理論和方法介紹
層次分析法是20世紀70年代由美國匹茲堡大學著名運籌學家Satty教授提出的一種定性和定量相結合的多目標層次分析方法.該方法通過將決策者的經(jīng)驗判斷予以量化,為決策者提供定量形式的決策依據(jù).其解決問題的基本思路[12]為:a.將所要分析的問題層次化,根據(jù)問題的性質和所要達到的目標,將問題分解成不同的組成因素,按照各因素相互關系和隸屬關系,構造一個多層分析結構模型;b.確定各層次因素的判斷標度;c.構造兩兩判斷矩陣(正互反矩陣);d.求解矩陣,進行層次單排序及一致性檢驗,得出各矩陣的特征向量(權重);e.權重傳遞,進行歸一化層次總排序及一致性檢驗,得出最低層各指標對最高層目標的相對重要程度的權值;f.通過計算和比較,選擇最佳方案.
3.1 V公司及其供應商介紹
V集團(中國)公司位于江蘇省昆山市,主要為造紙工業(yè)提供紙機、零部件和服務技術,整個集團2013—2014財年的質量失效成本達到0.2%的比例(2013—2014年年收入超過57億歐元),而V公司(中國)相應的質量失效成本是23.5萬歐元,其中大部分損失來自于供應商的產(chǎn)品質量不良.
選擇V公司典型的供應商(CZXH)2014年完成的一個訂單進行研究.10月1日其接到V公司該訂單(14 m長的焊接、機加鋼結構件),訂單金額400萬元,要求15年1月1日交貨.CZXH在 1月1日交貨完成,共計發(fā)生成本350萬元.交貨后V公司發(fā)現(xiàn)12個質量不良,檢驗成本為3 600元,供應商的總返修成本是1 000元(集中返修2次,總計4人天,3 000元/月工資,交通400元).
假設要消除此質量不良,需增加質量檢驗及工序控制等,簡化為4 000元/月,此為質量預防成本.
根據(jù)制度工程學的“二元行為懲罰制度”模型和計算方法,結合上述表3的分析,針對CZXH的訂單可以得到如表4的數(shù)據(jù)歸類計算.
表4 二元行為懲罰制度初步計算
由表4計算可知,偷懶行為效用(49.54萬元)大于正常行為效用(48.8萬元),即目前模式下增加質量預防成本后利潤將減少7 400元(49.54-48.8),如果將此3個月的情況擴展到1年,則利潤減少2.96萬元(7 400×4=29 600).所以,現(xiàn)行V公司的供應商質量管理制度將造成供應商不會選擇改進行為.
3.2 優(yōu)化方法和思路的通用性研究
根據(jù)制度工程學的原理對上述案例進行建模分析和計算設計.
假設該供應商一年的接單量為n;訂單效用為U;訂單金額為R;訂單成本為C,C包括兩部分,一部分是正常成本CC,另一部分為質量不良成本CL;如果需要消除質量不良成本CL,則相應地需要增加質量預防成本CP;同時質量不良成本CL由供應商直接返修成本CD和V公司懲罰成本CF組成(每天1次返修成本為Cd,包括運費等,Cf為單個質量不良的懲罰成本).
根據(jù)以上假設,考慮到本案例中行為效用即為該訂單利潤,結合行為效用計算公式:效用(u)=收益(r)-成本(c),以及成本的相關概念可以推導出以下內容:
行為效用
總成本
或
質量不良成本
質量返修成本
(6)
式中:Ni為訂單i的質量不良數(shù)量;Cdi為訂單i的質量不良返修成本,當Cdi都相等時,簡化為常數(shù).
V公司質量懲罰成本
綜合以上各式,對效用函數(shù)E(u)重新整理得
即
(8)
說明:
a.E(u)的最大值就是該行為選擇的最佳趨向,即符合利益最大化的經(jīng)濟人假設.
b. 式(3)和式(4)說明二者為互斥事件,即二者只能存在一種,要么產(chǎn)生質量不良要么付出質量預防成本,則有臨界值CL=CP,結合式(5)~(6),則有
(9)
3.2.1 質量成本平衡點計算
結合CZXH的實際案例數(shù)據(jù)進行改進方案設計計算.已知該供應商年度訂單總金額約為2 000萬元(R);根據(jù)400萬的實際訂單暫定正常成本為2 000×350/400=1 750萬元(CC);每次質量不良直接維修成本約為500元(400元運費+物料人工等100元),簡化之即Cd=500;V公司的懲罰成本為300元/個質量不良,即Cf=300元;主動預防質量成本為4 000元/月,即CP=4 000×12=48 000元(以年為單位).
將以上數(shù)據(jù)代入式(9)計算得
即
所以有
說明質量不良返修次數(shù)的發(fā)生數(shù)量超過60個時,引入此質量預防成本是合適的.同時統(tǒng)計去年的不良數(shù)據(jù),CZXH發(fā)生總不良數(shù)為66個,合格率為97.7%,(但維修數(shù)量卻設定每月1次,相當于有效不良數(shù)是12個).所以在目前的懲罰狀態(tài)下(12<60),該供應商將不會采取質量預防措施,由此識別出第一個關鍵因素(V公司的300元懲罰權重較低時,占3/8),返修成本/次數(shù)才是影響質量不良成本的關鍵因素.
所以,如果將質量水平提高到3σ以上,即合格率為99.73%,則質量不良返修次數(shù)需要控制為8個以內(計算方法根據(jù)66/2.3%=x/0.27%).由此重新計算質量損失成本(式(3)~(8)),由于供應商的返修成本Cd不變,所以V公司的懲罰成本Cf需要調整為5 500元,詳見如下計算過程:
(Cd+Cf)=48 000/8=6 000?Cf=
6 000-500=5 500
如果將質量水平提高到4σ,則要求每年的不良數(shù)在0.3個,將此數(shù)據(jù)代入式(9)得到Cf=48 000/0.3-500=159 500元,也就是說每個質量不良將會收到V公司近16萬元的罰款.
3.2.2 行為選擇的效用函數(shù)計算
相應的效用函數(shù)計算,將以上數(shù)據(jù)代入效用函數(shù)式(8)得
當質量不良為66個時,V公司質量懲罰為300元/個,E(u)將損失5.28萬元,但是如果將懲罰提高到1 000元,E(u)將損失9.9萬元;如果提到5 500元,則E(u)損失36.3萬元.對比質量預防成本4.8萬元可見,當V公司調整質量懲罰標準時,供應商將會有明顯的質量改進意愿提高.由此識別出第二個關鍵因素:V公司的質量扣款調整也是影響質量損失成本的關鍵因素.
3.2.3 控制行為機會(供應商績效評估的AHP分析應用)
全面評估CZXH的行為特點,發(fā)現(xiàn)要激發(fā)和提高供應商的努力水平(e),除上述行為資源和行為效用影響措施外,還有“行為機會”即“接單機會”沒有進行分析.
為改善“對訂單投放施加的長期影響效果較弱,造成供應商質量不良表現(xiàn)不同卻保持相同的機會”情況,計劃采用措施:首先是提高績效評估的頻率,把每年一度改為每月評估;其次提高質量權重,取代原來“質量、交期、價格、服務”各占25%的權重評估制度,采用層次分析法(AHP)重新設計績效評估方案.
a. 構建問題的層次模型:以供應商的績效評估作為目標,對其產(chǎn)生重要影響的質量、價格和交期進行權重占比分析,同時對影響質量關鍵項“問題解決和改進、質量不良、現(xiàn)場檢驗、體系維護、文件記錄”進行AHP的權重和決策分析.方案調整的思路見表5.
b. 構造兩兩比較判斷矩陣:對各指標之間進行兩兩對比,構造出評價指標的判斷矩陣.示例見表6.
表5 供應商績效評估影響因素表
表6 對質量評估影響因子比較表
c. 計算判斷矩陣的最大特征根和特征向量:即針對“績效評估”和“質量評估”分別計算各備選元素的權重,并最終確定詳細的評估內容“問題改進”、“不合格率”、“現(xiàn)場檢驗”、“質量記錄”、“質量證書”在整體的供應商績效評估中所占的權重.本文采用的是和法求解.
首先,計算績效評估各影響因素判斷矩陣的最大特征根和特征向量.
歸一化得到
則有
所以有
然后,計算質量評估各影響因素判斷矩陣的最大特征根和特征向量.
所以有
d. 一致性檢驗
首先,對供應商績效評估各影響因素進行一致性檢驗.
(a) 計算一致性指標CI(consistency index):
(b) 計算平均隨機一致性指標RI(random index ).由n=3,查表得到隨機一致性指標RI=0.58.
(c) 計算一致性比例CR(consistency ratio):
由于一致性比率CR<0.1,通過B對A判斷矩陣進行一致性檢驗.因此供應商績效評估(判斷矩陣B)的特征向量[@0.539@0.231@0.231]就分別是“質量”、“價格”和“交期”的權重.
然后,對質量評估各影響因素進行一致性檢驗.
(a) 計算一致性指標CI(consistency index):
(b) 計算平均隨機一致性指標RI(random index ).由n=5,查表得到隨機一致性指標RI=1.12.
(c) 計算一致性比例CR(consistency ratio):
由于一致性比率CR<0.1,所以通過C對B判斷矩陣進行一致性檢驗.因此影響質量評估各因素的特征向量[@0.294@0.285@0.204@0.122@0.041]就分別是“問題改進、不合格率、現(xiàn)場檢驗、質量記錄、質量證書”的權重.
e. 進行各質量評估詳細內容分項對“供應商”總績效評估的權重計算設計.通過逆向算法即可得到各分項的具體目標數(shù)值:U=100=∑WiVi=100×0.539+100×0.231+100×0.231.可知質量分數(shù)是54分(Vi指各影響因素),價格和交期分別是23分.相應的“問題改進”、“不合格率”、“現(xiàn)場檢驗”、“質量記錄”、“質量證書”分數(shù)分別為:16,16,11,8,3.
因此,最終調整后的方案和權重分數(shù)見表7.
表7 改進后對質量評估影響因子比較表
3.3 綜合優(yōu)化方案確定
在綜合考慮上述各改進方法和思路的分析指導下,V公司決定采取以下措施:
a. 提高質量失效成本和懲罰力度.任何質量不良一旦發(fā)生,則直接從訂單金額中扣除1 000元/次,并且質量不良的返修由每月1次改為逐次返修,一旦發(fā)現(xiàn)就必須于3日內安排返修完成.
b. 加強供應商績效評估的質量權重和審核頻率.把每年一次的頻率改為月度打分評估,將質量權重調整為54分(百分制),并采用嚴重質量不良一票否決制.
4.1 優(yōu)化方案實施前后對比總結
根據(jù)上述論證綜合考慮,V公司決定采用提高質量不良的觀測力度(100%的發(fā)現(xiàn)制度設計),加大質量不良發(fā)現(xiàn)的懲罰額度(100元到1 000元的提升),建立長短期結合的考核制度(質量權重54分)等措施來優(yōu)化供應商質量管理制度,其效果可以從改進前后的“二元行為懲罰制度”模型比較中得到證明(見圖2).
根據(jù)圖2可知該方案的綜合效果能夠明顯抑制不良行為b2的預期和發(fā)生,能夠促進供應商轉變思想,積極選擇正常行為b1,在獲得更大經(jīng)濟收益的同時取得管理上的不斷提升.
同時,可以據(jù)此得出本文結論:經(jīng)過重新制度設計改進后的“二元行為懲罰制度”有效的條件u1>u2成立,該方案能夠實現(xiàn)V公司的供應商質量改進目的,同時也具有推廣的實用價值.
4.2 實際運行效果驗證
為進一步驗證以上方案有效性,V公司從2015年1月18日開始就對典型的供應商CZXH實施了新設計的制度管理.截止目前,其送交V公司車間的不合格率由2.3%已經(jīng)下降到0.9%,詳見圖3的實際統(tǒng)計數(shù)據(jù).
圖2 二元行為懲罰制度的改進后模型
圖3 改進后的質量統(tǒng)計
圖3中:13/14表示2013年10月1日至2014年9月31日的一個財務年度;14/15表示2014年10月1日至2015年9月31日的一個財務年度。從圖3可以看出,2013年9月開始實施價格導向(供應商降價10%)。由于訂單執(zhí)行的周期大約為3個月,所以從2013年12月開始出現(xiàn)大量質量問題,最高時不良率一度超過3.5%,然后在3%左右保持了近6個月。從2014年12月開始V公司進行了供應商管理制度的重新設計,并在2015年1月18日在CZXH正式實施。質量不良率從3%直線下降到1%,并穩(wěn)定了6個月以上,更是在2015年9月達到了0.98%的歷史最好記錄,而且從該曲線的趨勢可以看出未來的發(fā)展將更加良好,從而充分證明了基于制度工程學的制度優(yōu)化是行之有效的。
結合了目前比較先進的制度工程學原理對供應商的質量改進進行了建模分析和量化計算,并引用AHP的方法對供應商的行為機會(績效評估)進行控制,從而將V公司的供應商質量管理提高到一個全新的高度,同時也為面臨類似V公司供應商質量管理情況的其他同類公司提供了有力的參考和案例研究[13],能夠為他們在提高管理改進的道路和方法上提供全新的視角和解決方案.
所以,本文的意義不僅僅是解決了V公司的供應商質量改進優(yōu)化問題,更重要的是通過從組織行為學和制度工程學的視角進行分析,希望能夠拋磚引玉供后來者進行類似的研究,同時也希望將來的研究中能夠適當考慮經(jīng)濟人假設的多樣性以及不同風險偏好的相關系數(shù)調整應用[14].
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(編輯:丁紅藝)
Supplier Quality Improving Based on Institution Engineering
YANG Changjun, LI Fang
(Business School,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China)
Supplier quality improvement management is becoming more and more important with the growth of supplier chain,especially under the global market competitive surrounding.It is also a big challenge to the manufacturing cooperation with large range of product line.To increase the supplier quality,V Company initiated the supplier analysis based on the institution engineering and organizational behavior theory.The existing supplier quality management mechanism was redesigned according to the module implementation and quantitative calculation.By adjusting the monitoring method,behavior utility and behavior resource,and also by recomposing the behavior opportunity by AHP(analytic hierarchy process),the supplier quality improvement program of V Company was made more effective and higher efficient (defects rate decreased from 2.3% to 0.9% in nine months try-running).On this basis,the institution engineering is proved to be a good tool and method for the management improvement and optimization.It will be more and more mature and would become a popular solution in different organization management fields.
quality improvement; institution engineering; behavior preference; behavior utility; AHP
1007-6735(2016)05-0440-09
10.13255/j.cnki.jusst.2016.05.006
2016-03-04
國家自然科學基金資助項目(71271138)
楊長軍(1975-),男,碩士研究生.研究方向:先進制造管理.E-mail:young99991@sohu.com
李 芳(1966-),女,副教授.研究方向:供應鏈管理、生產(chǎn)運作管理等.E-mail:lifang2502@126.com
C 931.2
A