基于區(qū)間熵物元模型的煙草工業(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)研究

車文，刀榮貴，楊立言

紅塔煙草（集團(tuán)）責(zé)任有限公司，物流中心， 云南省玉溪市紅塔區(qū)紅塔大道118號 653100

隨著市場經(jīng)濟(jì)的競爭日趨激烈，國家煙草工業(yè)企業(yè)的經(jīng)營環(huán)境受到巨大的 挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)不斷地要求煙草工業(yè)企業(yè)降本增效，實(shí)行精益管理。其中，物流環(huán)節(jié)的利潤對煙草工業(yè)企業(yè)開拓市場還有很大的挖掘空間；而且，隨著煙草營銷模式的不斷變化，煙草物流對整個(gè)煙草工業(yè)企業(yè)開展?fàn)I銷規(guī)劃的影響力越來越強(qiáng)，已經(jīng)成為影響煙草工業(yè)上水平的重要環(huán)節(jié)和內(nèi)容。因此，為了建設(shè)達(dá)到“八化”要求的現(xiàn)代化煙草工業(yè)物流系統(tǒng)[1]，煙草工業(yè)企業(yè)投資建設(shè)基于自動化立體倉庫的綜合物流系統(tǒng)，對生產(chǎn)車間、輔料庫、成品庫等之間進(jìn)行資源整合，不僅提高物流運(yùn)作效率，降低物流成本，還能改善物流服務(wù)水平和質(zhì)量，保障良好的顧客物流服務(wù)體驗(yàn)。煙草工業(yè)立體倉庫主要涉及煙用輔料庫和煙草工業(yè)成品庫等，由高層貨架、巷道堆垛起重機(jī)、入出庫輸送機(jī)系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)倉庫管理系統(tǒng)及其如電線、電纜、橋架、配電柜、托盤、鋼結(jié)構(gòu)平臺等輔助設(shè)備組成，可對托盤化的物 品實(shí)現(xiàn)自動化存取和控制的倉庫[2]。

自動化立體倉庫是煙草工業(yè)企業(yè)物流的重要組成部分，立體倉庫階段性的物流分析將為煙草工業(yè)企業(yè)未來的技改、建設(shè)與管理等方面提供借鑒。目前，對于煙草工業(yè)立體倉庫物流相關(guān)研究較為零散，如Allen Liao[3]以中國為例，認(rèn)為現(xiàn)代煙草企業(yè)的物流涵蓋了整個(gè)煙草的生產(chǎn)、銷售、分銷等環(huán)節(jié)，需要調(diào)整資源結(jié)構(gòu)，積極推進(jìn)現(xiàn)代物流體系，為煙草工商業(yè)提供快速有效的優(yōu)質(zhì)物流服務(wù)。陸海良等[4]運(yùn)用魚骨分析法從煙草倉庫的核心流程和關(guān)鍵物流節(jié)點(diǎn)，對KPI進(jìn)行提煉，實(shí)現(xiàn)對物流考核績效成果的管理，提高企業(yè)物流運(yùn)作能力；鐘科艾[5]構(gòu)建遺傳算法模型，對煙草工業(yè)自動化立體倉庫貨位進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提升存、取煙草工業(yè)的作業(yè)效率；Moh Zainal Arifin等[6]認(rèn)為煙草物流供應(yīng)存在車輛等待時(shí)間長，信息不透明等現(xiàn)狀，運(yùn)用排隊(duì)模型為煙草物料供應(yīng)提出適當(dāng)排隊(duì)系統(tǒng)，改善了煙草物流時(shí)間與成本的問題；劉敏[7]分析某煙草工業(yè)企業(yè)煙絲立體倉庫在輸送方面的問題，對其輸送系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效地利用倉儲空間；陳明等[8]以杭州煙草工業(yè)的立體倉庫為例，提出倉庫管理系統(tǒng)和企業(yè)信息系統(tǒng)的接口集成方案，從架構(gòu)層面解決立體倉庫與企業(yè)的信息對接問題；高廣杰[9]引入故障樹可靠性分析法，并結(jié)合Auto mod仿真工具對煙草工業(yè)輔料立體高架庫進(jìn)行可靠性的分析研究；劉曉峰等[10]構(gòu)建物流企業(yè)服務(wù)創(chuàng)新績效評價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用物元模型對其進(jìn)行綜合評價(jià)，但指標(biāo)權(quán)重確定上偏向于主觀分析，缺乏客觀依據(jù)；劉毅等[11]以平衡記分卡構(gòu)建了L-S二維分類評價(jià)模型，對商業(yè)企業(yè)精益狀態(tài)進(jìn)行分類，進(jìn)而分析企業(yè)精益管理所處的階段和潛在的問題，為企業(yè)管理決策提供依據(jù)。上述研究更多的是體現(xiàn)煙草商業(yè)企業(yè)宏觀層面物流績效的管理，部分研究也側(cè)重對煙草工業(yè)立體倉庫貨位等系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，缺乏對煙草工業(yè)立體倉庫物流效率指標(biāo)體系的綜合分析，缺少對設(shè)備效能管理層面的研究。

本文從煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫現(xiàn)階段所面臨的物流問題入手，提出對煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫物流效率進(jìn)行系統(tǒng)分析，并建立區(qū)間熵物元模型對其進(jìn)行綜合評價(jià)。對煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫優(yōu)化物流系統(tǒng)、改善物流設(shè)施效率、提高物流服務(wù)水平等方面，都具有重要意義。

1 煙草工業(yè)立體倉庫物流分析

以A煙草工業(yè)企業(yè)為例，該企業(yè)的物流倉儲應(yīng)用先進(jìn)的自動化立體倉庫，稱為物流中心高架庫，對于A煙草工業(yè)企業(yè)的物流供應(yīng)鏈來看，既銜接卷包生產(chǎn)區(qū)域，又獨(dú)立于卷包生產(chǎn)管理，立體倉庫具有完備的物流設(shè)備、先進(jìn)的物流控制系統(tǒng)，直屬于A煙草工業(yè)企業(yè)物流中心管理。A煙草工業(yè)企業(yè)從供應(yīng)鏈上游購入輔料，到供應(yīng)鏈下游成品運(yùn)輸至商業(yè)公司，立體倉庫主要參與下面的物流環(huán)節(jié)（圖1）：物資倉儲部門供應(yīng)煙用輔料，通過掃碼、分配等環(huán)節(jié)入輔料高架庫，接著按照各項(xiàng)生產(chǎn)計(jì)劃，供應(yīng)煙用輔料，同時(shí)，生產(chǎn)車間的合格產(chǎn)品入煙草工業(yè)成品高架庫，然后按照成品倉儲部門的訂單對煙草工業(yè)成品進(jìn)行分揀發(fā)貨，最后運(yùn)輸?shù)缴虡I(yè)公司。其中，涉及到裝備技術(shù)部、物流中心、信息網(wǎng)絡(luò)部門、動力車間、維修保養(yǎng)組等。從物流設(shè)備和物流系統(tǒng)兩個(gè)層面來支撐整個(gè)立體倉庫的物流，在規(guī)劃建設(shè)立體倉庫時(shí)，側(cè)重對其整體性、宏觀性來構(gòu)建庫區(qū)。然而，隨著技術(shù)的改革和發(fā)展，物流系統(tǒng)在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行了不斷的持續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)，但是，物流設(shè)備卻是面臨著許多問題，難以實(shí)現(xiàn)對物流系統(tǒng)的無縫對接；同時(shí)，為響應(yīng)煙草行業(yè)精益物流管理降本增效、節(jié)能降耗的核心理念，煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫應(yīng)該從物流設(shè)備效能入手，客觀反映現(xiàn)階段整個(gè)庫區(qū)的物流效率問題。因此，本文對煙草工業(yè)立體倉庫物流效率進(jìn)行綜合評價(jià)，從而尋找出改善和提高物流設(shè)備效能的方向。

圖1 A煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫物流流程Fig.1 Tobacco enterprise stereo warehouse logistics process

2 煙草工業(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)指標(biāo)體系

2.1 建立評價(jià)指標(biāo)體系

煙草工業(yè)立體倉庫的物流環(huán)節(jié)是煙草物流的重要組成部分，立體倉庫的物流效率反映了現(xiàn)階段煙草工業(yè)企業(yè)物流實(shí)際發(fā)展的綜合水平。建立煙草工業(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)指標(biāo)體系需要定性和定量的分析相融合，根據(jù)專業(yè)性、針對性和適用性等方面對評價(jià)指標(biāo)的選擇進(jìn)行定性分析，從客觀性、科學(xué)性等方面使用合理的評價(jià)模型對指標(biāo)進(jìn)行定量檢驗(yàn)分析。同時(shí)，綜合全面、科學(xué)、客觀的原則，本文以煙草工業(yè)立體倉庫物流效率最優(yōu)化為原則，從輔料庫指標(biāo)、成品庫指標(biāo)和服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)三個(gè)方面構(gòu)建了包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三層次的煙草工業(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

2.2 量化評價(jià)指標(biāo)

參考《煙草行業(yè)物流標(biāo)準(zhǔn)體系》（YC/Z 260-2008）及《煙草工業(yè)企業(yè)物流統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系》（YC/T 399-2011）等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合國內(nèi)煙草工業(yè)企業(yè)物流部門KPI指標(biāo)等，將評價(jià)等級由高到低劃分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級，而且對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，如表2所示。

表1 煙草工業(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)指標(biāo)體系Tab.1 Tobacco industry stereo warehouse logistics efficiency evaluation index system

表2 評價(jià)指標(biāo)等級量化Tab.2 Evaluation index level quantification

3 構(gòu)建煙草工業(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)模型

煙草工業(yè)立體倉庫的物流效率是一個(gè)容易模糊焦點(diǎn)的問題，對其評價(jià)是需要從多指標(biāo)進(jìn)行決策的過程，評價(jià)指標(biāo)間既有關(guān)聯(lián)，又存在不兼容的問題，因此，本文引入?yún)^(qū)間熵值法對指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分析[12]，構(gòu)建物元模型對煙草工業(yè)立體倉庫物流效率進(jìn)行綜合評價(jià)[13]，該方法以物元理論對多指標(biāo)性能參數(shù)的質(zhì)量進(jìn)行綜合評判，以定量的數(shù)值表示評定結(jié)果，避免了主觀的誤區(qū)，以客觀的角度反映被評價(jià)對象的物流效率水平。

3.1 確定權(quán)重系數(shù)

目前，企業(yè)層面的評價(jià)常用的確定權(quán)重的方法多為專家打分法、頭腦風(fēng)暴法、層次分析法等主觀賦權(quán)法，評價(jià)結(jié)果易受評價(jià)者的經(jīng)驗(yàn)、專業(yè)等主觀因素影響，為此，本文使用區(qū)間熵值法確定各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)來避免主觀因素的影響。計(jì)算步驟如下：

（1）構(gòu)建m個(gè)評價(jià)指標(biāo)n個(gè)評價(jià)等級的區(qū)間下限決策矩陣A-

式中：為各指標(biāo)區(qū)間值的下限

（2）計(jì)算各評價(jià)等級區(qū)間指標(biāo)值的下限序列信息熵

式中：

宋代統(tǒng)治者“防弊”之針對性相當(dāng)具體，不幸缺乏應(yīng)變機(jī)制，缺乏遠(yuǎn)見卓識。在這一政治體制長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中培養(yǎng)出來的習(xí)熟政務(wù)、舒卷有致的官僚受到器重，而真正以天下為己任、具有氣魄的政治改革家往往受到疑忌，被認(rèn)為觸犯了祖宗法度。［3］523

（3）構(gòu)建m個(gè)評價(jià)指標(biāo)n個(gè)評價(jià)等級的區(qū)間上限決策矩陣A+

式中：為各指標(biāo)區(qū)間值的上限

（4）計(jì)算各評價(jià)等級區(qū)間指標(biāo)值的上限序列信息熵

式中：

（5）計(jì)算各評價(jià)等級區(qū)間指標(biāo)值序列信息熵Ei

（6）計(jì)算ci指標(biāo)對評價(jià)等級的重要程度di

（7）計(jì)算ci指標(biāo)的權(quán)重ωi

3.2 確定經(jīng)典域

由事物的特征及其標(biāo)準(zhǔn)量值范圍組成的物元矩陣稱為經(jīng)典域[13]，記為R0，表示煙草工業(yè)立體倉庫物流效率水平績效評價(jià)物元。本文經(jīng)典域?yàn)橐恢了募墴煵莨I(yè)立體倉庫物流效率各評價(jià)等級的區(qū)間取值范圍。

式中：N0j（j=1,2,3···,n）表示所劃分的第j個(gè)評價(jià)等級；cj(i=1,2,3···,m)表示第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)；X0ji表示ci對應(yīng)評價(jià)等級j的取值范圍，即經(jīng)典域。

3.3 確定節(jié)域

由經(jīng)典物元加上可以轉(zhuǎn)化為經(jīng)典物元的事物及其特征和次特征相應(yīng)拓廣了的量值范圍組成的物元矩陣稱為節(jié)域，記為Rp。節(jié)域?yàn)闊煵莨I(yè)立體倉庫物流效率評價(jià)指標(biāo)的取值范圍。

式中：Np表示評價(jià)等級的全體；Xpi為Np關(guān)于ci的取值范圍，即Np的節(jié)域，顯然X0ji Xpi。

3.4 確定待評物元

式中：p表示待評對象；vi為p關(guān)于特征ci的實(shí)際測量值。

3.5 確定關(guān)聯(lián)度

式中：X0ji=bji-ɑji。bji，ɑji分別為評價(jià)等級j關(guān)于p的特征ci所取量值X0ji的上下限；bpi，ɑpi分別為評價(jià)等級全體關(guān)于p的特征ci所取量值Xpi的上下限。

3.6 確定綜合關(guān)聯(lián)度

式中：Kj（p）為待評對象p關(guān)于評價(jià)等級j的綜合關(guān)聯(lián)度；ωi為各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；Kj（vi）為待評對象p各指標(biāo)vi關(guān)于評價(jià)等級j的關(guān)聯(lián)度。

3.7 評價(jià)等級

對于綜合關(guān)聯(lián)度Kj（p），其值越大即與對應(yīng)等級集合的符合程度越好。因此，若某關(guān)聯(lián)度Kj（p）=max{K1（p）,K2（p）,…,Kn（p）}，則評定待評對象p為評價(jià)等級j。

4 煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫案例分析

以A煙草工業(yè)企業(yè)為例，該企業(yè)的自動化立體倉庫包含輔料庫、成品庫組成，由穿梭車、堆垛機(jī)、激光導(dǎo)引自動小車、碼垛與拆垛機(jī)器人、成品自動分揀線、 攝像監(jiān)控、計(jì)算機(jī)管理、調(diào)度等子系統(tǒng)構(gòu)成，A煙草工業(yè)企業(yè)某車間有17臺AGV，8臺碼垛機(jī)器人，3臺輔料堆垛機(jī)，5臺成品堆垛機(jī)，8臺拆垛機(jī)器人，5條成品分揀裝車通道等，具備日處理2500大箱煙草工業(yè)及配套輔料的能力。

表3 各評價(jià)指標(biāo)實(shí)際數(shù)值Tab.3 Actual value of each evaluation index

本文基于A煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫正常運(yùn)營期間的實(shí)際數(shù)據(jù)（表3），分析A煙草工業(yè)立體倉庫的設(shè)備物流效率。首先，利用區(qū)間熵值法，依據(jù)（1）–（7）式計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，見表3。其次，依據(jù)（8）–（14）式計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)對應(yīng)各評價(jià)等級的關(guān)聯(lián)度及各評價(jià)等級的綜合關(guān)聯(lián)度，見表4。

表4 各評價(jià)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度Tab.4 Relevance of each evaluation index

從各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度可以看出，A煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫輔料發(fā)放效率、廢料回收效率、期間輔料周轉(zhuǎn)次數(shù)、成品碼垛效率、成品分揀效率、期間成品周轉(zhuǎn)次數(shù)、單箱設(shè)備維持費(fèi)用、平均故障處理時(shí)間處在“良”的等級，而顧客滿意度處于“差”的等級。

同時(shí)，根據(jù)Kj（p）=max{K1（p）,K2（p）,…,Kn（p）}，得到：

根據(jù)物元模型綜合評價(jià)等級標(biāo)準(zhǔn)，綜合關(guān)聯(lián)度的值越大即與對應(yīng)等級集合的符合程度越好，則可以得出結(jié)論：A煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫物流效率綜合關(guān)聯(lián)度最大值為0.0665，符合綜合評價(jià)等級水平“良”，雖然A企業(yè)立體倉庫綜合物流效率取得不錯(cuò)的成績，但還有一定的改進(jìn)空間。因此，基于各指標(biāo)等級和綜合關(guān)聯(lián)度等級的考量，對A煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫物流效率提出以下幾點(diǎn)改善建議：（1）處于“良”等級的指標(biāo)應(yīng)從老化設(shè)備的角度入手，大力推進(jìn)QC和精益改善項(xiàng)目，以適應(yīng)現(xiàn)狀需求，提高設(shè)備整體性能。（2）顧客滿意度層面，應(yīng)建立全面的顧客反饋溝通機(jī)制，提高立體倉庫的物流反應(yīng)敏銳性，為顧客提供良好的物流體驗(yàn)。（3）在軟件方面，優(yōu)化立體倉庫上位輔料、成品物流控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)控制下位物流設(shè)備有效運(yùn)行。

5 結(jié)論

本文借鑒區(qū)間熵值法，對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重系數(shù)的確定，避免主觀因素的干擾；同時(shí)，當(dāng)各指標(biāo)評價(jià)等級水平的取值是區(qū)間范圍時(shí)，區(qū)間熵值法就能克服區(qū)間數(shù)值波動性的影響，準(zhǔn)確地計(jì)算出各評價(jià)指標(biāo)權(quán)系數(shù)值，無需對數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；進(jìn)一步地，引用物元理論對煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫物流效率進(jìn)行分析，構(gòu)建物元綜合評價(jià)模型，分析客觀發(fā)展現(xiàn)狀，以多層面、多視角探討各評價(jià)因素之間的影響，以關(guān)聯(lián)度來分析，不僅可以判別各指標(biāo)的等級水平，也能對煙草工業(yè)立體倉庫的綜合物流水平進(jìn)行評價(jià)，計(jì)算方法簡便，步驟清晰，計(jì)算值避免了正負(fù)的影響，結(jié)果精度更趨于合理。應(yīng)用區(qū)間熵物元模型對煙草工業(yè)企業(yè)立體倉庫物流效率的評價(jià)效果良好，且符合煙草工業(yè)企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；但是，熵值法與實(shí)際數(shù)據(jù)強(qiáng)相關(guān)，而且物元模型的經(jīng)典域與節(jié)域的界定具有一定片面性，有待進(jìn)一步考慮主、客觀賦權(quán)法的應(yīng)用和量值選取的全面性。

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