考虑多种因素的铁路工程物资供应企业最优决策仿真研究

杜命刚，韩同银，尚艳亮

(1.石家庄铁道大学 土木工程学院，河北 石家庄 050043；2.石家庄铁路职业技术学院 科技与产教融合中心，河北 石家庄 050041)

我国铁路建设规模逐步扩大，铁路工程物资供应链管理系统对满足铁路物资需求、推动铁路建设起到了重要作用，已成为我国铁路高质量发展的基础和关键。20世纪90年代以来，供应链管理理念得到了广泛的推广与应用，在供应链物资和资源的整合[1-2]、供应链整体优化[3-5]、供应链风险管理[6-9]等方面取得较多研究成果，在铁路建设中已有不同程度应用。为提高铁路工程物资供应链管理水平，许多学者进行了有针对性地研究，在理论研究方面，王来祥[10]在分析物资管理现状基础上，提出基于供应链的铁路物资集约化管理模式，为实现智慧供应链物资管理提供指导。张建军等[11]从供给侧视角，结合平台经济理论，构建铁路物资供应链管理平台，为优化铁路物资供应链管理提供参考。蔡霞辉[12]构建铁路工程物资供应链协同模型，改进了铁路物资供应链实施流程。目前行业已经逐步了解并意识到供应链管理的重要性，以及如何进行链上企业之间关系的正确平衡，但在供应链节点企业最优决策方面仍有提升空间。

实现物资供应企业评价与选择的方法很多且各有优缺点，如层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)能够较好利用专家意见，但又过分依赖专家的主观判断；优劣解距离法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)评价结果较为客观，但不能反映决策者偏好。目前很少有研究人员通过使用Delphi-AHP-TOPSIS方法来关注铁路工程物资供应企业的优劣排序，现有成果主要集中于铁路物资供应链模式管理、应用管理和流程管理等方面，对铁路工程物资供应链企业最优决策的具体研究相对较少。本文基于Delphi法设计物资供应企业的关键评价指标，运用AHP法计算指标权重，通过TOPSIS方法对备选方案进行优劣排序，开发构建物资供应企业评价模型，对铁路工程物资供应企业评价与决策提供指导。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

铁路建设项目涉及专业及参与方多，组织协调难度大，在对物资供应企业进行决策过程中需要考虑多方面因素，属于多属性决策问题[13]。为保证决策效率性和合理性，同时使铁路工程物资供应链合作企业评价模型更具有可行性，作如下合理假设：

(1)考虑项目在正常实施状态下的物资供应与管理情况，不考虑施工难度、技术水平、安全事故等因素对物资供应的影响，不考虑不可抗力对物资供应的影响。

(2)主要针对生产物资供应对项目产生的影响，不考虑生活物资供应对项目的影响。

(3)不考虑物资供应路网结构、交通等级、运输距离、运输效率及仓储能力等因素影响，不考虑工程建设季节性差异。

1.2 研究方法

基于Delphi、AHP、TOPSIS法基本原理以及在物资供应链管理中的相关研究成果，探索构建规范化的铁路工程物资供应链合作企业评价模型。Delphi法特点是专家组成员都可参与流程的每个步骤且不必为个人立场辩护，不受其他成员立场影响，函询过程允许专家意见趋势或共识的自然发展，直到对特定的主题达成共识，通常在3轮过后专家小组意见可就正研究的范围和项目达成共识，被认为是最著名的达成共识的方法之一。AHP法是一种决策方法，它将复杂问题分解为包含最高层、中间层、最底层的层次结构，通过第一阶段决策问题层次构建，第二阶段相对优先级判断和第三阶段全局权值的计算，帮助决策者作出判断，是对各种评价指标进行优先排序的最佳方法之一。TOPSIS法是一种多准则决策方法，有助于决策者以简单的方式对备选方案进行分析，实现方案的优劣排序，通过逻辑推理方式解决实际应用中的决策问题，是一种基于效用的方法。

基于Delphi法原理，成立专家小组。专家纳入条件：①副高级以上专业职称；②本科以上学历；③从事行业相关岗位10年以上；④熟悉铁路工程物资采购与管理相关工作且对铁路工程物资供应链管理研究兴趣较高，愿意配合完成多轮函询。基本步骤为：①通过问卷函询方式获取专家对物资供应链合作企业选择的影响因素提议及重要程度评价的初始值，经多轮函询，使专家意见逐步收敛，趋于一致；②基于AHP法原理，在专家函询结果基础上，应用AHP法构建一个由目标层、准则层、指标层组成的递阶层次结构模型，编制物资供应链合作企业评价指标权重表；③将备选方案进行评分比选，应用TOPSIS方法计算评价方案到正理想解与负理想解的距离，根据评价方案与理想解的相对接近程度来判断方案的优劣，实现物资供应链合作企业的最优决策。

2 研究过程

2.1 函询问卷拟定

采用文献研究法和案例研究法，在对国内外相关文献研读的基础上通过专家访问、部门负责人半结构访谈、实地考察等方式，设计影响因素评价指标。以采购成本、产品品质、应用技术、供应能力、后续服务为研究重点，以协同、竞争、管理、财务、发展、生存为关键绩效指标，对物资供应企业进行动态管理和等级评定。通过对国内现有研究成果和在建铁路项目物资管理现状进行研究分析，整理出24个影响因素评价指标；通过对铁路工程不同承包模式横向研究，整理出13个影响因素评价指标；结合我国目前铁路工程供应链管理现状，最终筛选出对合作企业最优决策有重要影响的评价指标30个。基于管理角度和财务角度将评价指标进行质性或量性研究，归纳为协同能力、竞争能力、管理能力、财务能力、发展能力、生存能力6个维度并将其作为一级指标，评价指标作为二级指标，编制第一轮专家函询问卷。

专家函询问卷中，评价指标重要性采用直接打分评定：一级指标采用李克特5级评分制，每个指标后设有“很不重要”“不重要”“一般重要”“重要”“很重要”5个等级，对应赋值1～5分；二级指标基于李克特量表和沙氏通量表进行改进，指标重要性相似时，在十分位区间赋值，按重要程度将赋值区间设定为[1，5]。请专家对各级各指标重要性进行评价。

2.2 Delphi法构建评价指标体系关键内容

本研究应用Delphi法关键内容如下：

(1)专家邀请。专家小组基本组成：工程技术类专家5名；建筑经济类专家5名；物资采购管理类专家7名；企业管理类专家3名；产业界专家13名；学术界专家7名。专家一般资料：年龄40～50岁；工作年限15～25年。

2.3 数据统计分析基本原理

评价者无相同等级时：

(1)

(2)

有相同等级时：

(3)

(4)

当N>7时，χ2值和自由度df为

χ2=K(N-1)W

(5)

df=N-1

(6)

本研究按以上规则进行统计分析，具有统计学意义。

2.4 数据分析及指标权重确定

为提高评价模型的可靠度，从专家的权威程度、积极程度、协调程度及意见集中程度四个方面权衡评价指标的合理性并对指标进行适度调整，应用AHP法计算各指标的权重值。

(1)专家权威程度

Cr由Ca和Cs两个因素决定。判断依据主要从工作经验、理论分析、国内外行业了解及直观感觉4个维度进行分析，每个维度按照大、中、小进行赋值，见表1。专家对问题的熟悉程度划分为很熟悉、较熟悉、熟悉、一般熟悉、不熟悉5个层次，分别赋值0.9，0.7，0.5，0.3，0.1。

表1 判断依据量化表

本研究中，Ca=0.85，Cs=0.78，Cr=0.82>0.7，说明专家权威程度较高，评价结果可靠性好。

(2)专家积极程度

本研究共进行了三轮专家函询，三轮问卷主动提交率、有效回收率均为100%，首轮意见提出率为75%，二轮意见提出率30%，三轮意见提出率10%，说明专家的积极程度较高。

(3)专家协调程度

本研究中，一级指标和二级指标的变异系数Cv分别介于0.07～0.11和0.03～0.16之间，小于0.25，说明专家意见较为一致。结合式(1)～式(6)和SPSS 23.0将统计数据进行运算，一级指标和二级指标的W值为0.58和0.18，显著性P<0.01，差异具有统计学意义，专家协调程度较好。

(5)指标权重分析

应用AHP法计算评价指标权重值。结合模型特点及AHP法不同标度的应用优势进行分析研究，将一级指标作为准则层应用5/5—9/1标度，二级指标作为指标层应用1～9标度构造判断矩阵。将判断矩阵录入Matlab2020软件进行一致性检验并计算权重，计算值见表2、表3。

表2 供应链合作企业评价体系理论框架一级指标

表3 供应链合作企业评价体系理论框架二级指标

3 模型建立

3.1 构建加权标准化决策矩阵

设有m个方案组成方案集A={A1,A2,…,Am}，每个方案有n个属性，属性集X={X1,X2,…,Xn}，相应的判断指标记为Xij(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)，其中Xij表示第i个方案中第j个评判指标，则建立初始评判矩阵D=(Xij)m×n。

将D的低优指标同向化，无量纲化，将表3确定的权重向量w=(w1,w2,…,wn)与矩阵D的每列元素相乘得加权决策矩阵V为

(7)

3.2 确定理想解计算欧氏距离及贴近度

正理想解V+和负理想解V-为

V+={maxVij|j=1,2,3,…,n}

(8)

V-={minVij|j=1,2,3,…，n}

(9)

每个方案到正、负理想解的n维欧氏距离为

(10)

(11)

计算与理想解的贴近度为

(12)

4 模型分析

实现铁路工程物资供应链合作企业最优决策，对优化资源配置，提高生产效率，降低建造成本及推动铁路工程快速发展具有非常重要的意义。鉴于此，结合案例对铁路建设项目物资供应链合作企业最优决策进行分析研究。

4.1 数值特征

某局集团物资管理处成立考察小组拟对6家物资供应企业(编号:A～F)进行考察，考察小组由5名成员组成，所纳入成员具有资深工作经验，熟悉本领域知识，且在管理学、经济学、协同学和运筹学等学科在铁路建设中的应用有相应研究成果，具有高级及以上职称。

评判方法为：将表3中各二级指标作为判断指标Xij，由考察小组进行评分并将其作为基础数据，代入模型进行综合评比，完成对企业优劣排序。指标评分时，考察小组成员分别对企业管理层和基层人员进行半结构访谈，从资料查阅及生产现象中收集提取影响指标评分的关键信息数据，综合分析成员意见对各项指标进行评估，最终得出评分值。

评分原则为：定量指标采用直接打分法进行评分，换算为百分制；定性指标划分为A、B、C、D、E 5个等级，为消除极端数据对评价结果可靠性产生影响，特将赋值区间对应设计为[90,100]、[80,90)、[70,80)、[60,70)、(0,60)。将考察小组评分数据进行汇总整理，将小数位四舍五入，精确至个位，得评价指标对应分值，见表4。

表4 评价指标对应分值

4.2 数值运算

根据表4建立初始判断矩阵D为

依据式(5)，得加权决策矩阵V为

依据式(6)、式(7)确定正理想解V+和负理想解V-为

依据式(10)～式(12)计算欧氏距离并计算贴近度，见表5。

表5 欧氏距离及贴近度计算结果

计算结果显示企业F相对贴近度为 0.673 8，在被考察的6个企业中综合表现最好；企业A和企业B表现相当；企业D相对较差。优劣排序为F>B>A>E>C>D，即6个企业中，F企业考察结果综合水平最高。

4.3 企业评价

基于以上数据计算得企业各项一级指标相应分值见表6。

表6 企业一级指标评分表

以上数据表明，企业A和企业B的各一级指标评分值接近，较之于综合评价最好的企业F，在协同和生存方面甚至更好，生存能力较强且对财务管控较好，但因其发展能力较弱，导致总体评分较低。这说明两企业在企业发展方面存在不足，在提高发展能力方面仍需加强。企业C是某集团公司的子公司，得益于集团公司成熟的组织机构与管理经验，在发展能力和管理能力方面管控最好，但总体评分不高，主要原因是由于企业成立时间较短，对市场把控能力尚有欠缺，发展能力较依赖于集团经济支持，生存能力在一定程度上取决于集团战略发展，经济行为存在受集团公司制约现象且独立性差。企业D综合表现相对较差，除生存能力最差外，其余各项能力表现亦不突出，这与企业股权结构和财务控制存在因果关系，生存能力受限于股东合作态度和对生产资源的管制，该企业抗风险能力较差，在生存能力方面尚有较大提升空间。企业E协同能力和生存能力最好，但竞争能力和管理能力相对较弱，主要原因是企业E成立时间最早，企业发展模式已经形成，市场占比相对稳定，对企业管理模式进行突破存在困难，具有企业生命周期中成熟期的基本特征。企业F在竞争能力和财务能力方面表现最好，其他各项能力发展较为均衡，企业组织结构形式与其发展模式较相适应，发展形势相对稳定。

4.4 评价模型分析

评价模型分析结果与企业市场合作表现基本相符，侧面印证了评价模型的科学性与实用性。在本研究中Delphi法、AHP法、TOPSIS法的集成应用较好的确定了企业评价的影响指标并确立了权重，在尊重专家意见的基础上进行指标的修改与合并，使专家意见趋于统一，提高指标设定的科学性，使评价结果更为准确，为备选方案的最优决策提供了依据。从结果来看，专家的基本条件和各项研究指标符合统计学要求。本研究构建的评价模型有助于物资管理部门获得更为可靠的供应企业，提升物资供应链服务水平，并有效避免了物资管理部门对供应企业的评价过于简单、草率的现象，提高了评价的客观性和公正性。

在运用Delphi法和AHP法对物资供应企业影响指标进行分析的过程中可以看出，通过第一阶段的影响指标确立及重要性初步分析和第二阶段的重要性对比分析两阶段论证，提高了影响指标权重确定的可靠性，为规范化评价模型的构建奠定了基础。规范化评价模型在对物资供应企业的综合评价中具有一定的实用性，使物资供应链合作企业的选择更具有依据，有利于提高物资供应链整体管理水平。本研究中应用Delphi法确定了供应链企业影响指标，应用AHP法计算指标权重，应用TOPSIS法完成企业评价，确立了一个可观察、可测量、可实际操作的规范化的物资供应企业选择评价体系。

5 结论

物资供应企业选择对铁路建设工程是一个重要的决策问题，不论是指标构建、权重计算还是方案排序，仅用一种方法实现最优决策存在难度。本研究综合应用Delphi、AHP和TOPSIS法，通过主观评价与定量分析相结合，基于我国铁路工程物资供应链发展现状，构建了一个多层次的物资供应企业评价体系，为铁路建设供应链中核心物资供应企业选择提供了一种更为合理的方法。

(1)本研究提出的集成Delphi、AHP和TOPSIS法的物资供应企业评价模型通过将影响因素评价指标进行划分、归类及权重分析，得出企业评价的具体方法，在供应链合作企业最优决策中具有较好的适用性。

(2)本研究结果不局限应用于铁路工程物资供应企业的综合评估，对其他工程物资供应企业进行评价时，考察小组通过对二级指标进行代换、分解与合并，综合统一成员意见将评价模型进行适度调整，其评价结果仍具备一定参考价值。

本研究也存在一定局限性：

(1)研究小组成员基于现有的研究成果和管理经验两个主要方面展开铁路工程物资供应企业选择研究，可能无法涵盖影响物资供应企业选择的全部因素，或许会对评价结果产生影响，有待扩大样本做进一步研究。

(2)在研究过程中部分数据因涉及企业内部管理，其获取路径存在障碍，主要来源于企业主动提供，可靠性须进一步考证。

下一步将在扩大样本的基础上运用研究成果展开对物资供应链企业决策评价，进一步完善和优化评价体系内容，减少企业内部数据对评价模型的制约，提高评价体系实用性，为建设工程物资供应链优化管理提供科学依据。