基于质量功能展开的建材装备企业外协资源配置的研究

□ 刘晓倩 □ 郭顺生 □ 许文祥

武汉理工大学机电工程学院 武汉 430070

近年来，对于外协资源利用问题，国内外学者做了大量研究。William［2］提出了外协策略集成方法，结合质量功能展开、模糊集理论以及层次分析法，从企业实际利益出发，对外协物流供应商建立质量屋评估模型，从而实现外协资源的优选。 Kumari［3］分析顾客需求的不确定性，对小规模制造企业竞争环境进行了研究，提出自适应多Agent系统的外协决策，将物料计划与外协配置结合，从而解决企业制造过程以及物流中出现的问题。但是，由于行业的差异性与特殊性，对于建材装备制造业的外协资源配置的研究，国内外研究较少，缺乏集成化的解决方案，无法有效地对装备制造企业外协资源进行分配和管理。

质量功能展开是将顾客对于产品需求进行多层次演绎，分为产品设计要求、零部件特征、工艺要求和生产要求，从而指导产品设计并保证产品质量。笔者从质量功能展开的角度对外协资源进行分析，以企业需求为基础，综合分析外协资源的加工质量、外协成本以及交货能力等多方面因素，构建基于质量屋的外协资源优选的模型，并运用灰色关联分析对模型进行求解，为企业决策者提供外协资源分配的方法和数据支持，从而解决企业在外协配置上存在的问题。

▲图1 建材装备制造企业制造过程

1 企业业务流程

建材装备制造企业一般通过订单来安排生产，根据顾客的要求对产品进行设计，然后按照产品图纸来进行生产、采购等活动，所以企业一般主要采用小批量生产模式［4］。企业的生产流程如图1所示。

当企业订单较多、生产能力超出负荷或者企业技术上存在不足时，企业会将制造过程中的非核心工艺或成品进行外协，通过外协供应商来完成制造，这样不仅可以减少设备与人员的投入，还能促进企业之间的技术交流与协作，从而保证企业能顺利完成生产任务。

1.1 外协资源需求分析

建材装备制造企业产品由于大型、单件的特殊性，对于外协资源的依赖性强，有些主机厂的外协成本占到总成本的一半以上。优质的外协加工资源能帮助企业缩短产品生产周期，提高产品质量，同时能够减少企业对于设备和技术的投入，使企业能更好适应市场的变动和客户需求不确定。

企业通常希望外协商能够提供稳定、高质量的服务，外协资源作为生产制造资源，也是以满足顾客需求为中心，所以，笔者将企业需求作为顾客需求，将外协商作为产品供应商来对外协资源的优选配置进行研究。

1.2 质量功能展开的外协资源模型

对于外协资源，质量功能展开以企业需求作为出发点，其目的是保证最大限度满足企业生产的实际情况。在整个质量功能展开系统中，企业需求转化为企业决策者和技术人员所明确的准则信息，实现技术要求与企业需求的量化，从而防止需求的丢失或者误解。质量屋是质量功能展开的核心［5］，构建质量屋模型可以对企业需求、外协质量特征以及外协规划进行体系化说明，反映企业需求与外协资源的关系，图2是基于质量屋的外协资源模型图。

质量屋的构建首先要确定企业外协需求项目，建材装备制造企业一般从外协资源的质量、外协成本以及制造水平等方面对外协资源进行评估。

当固定集料种类把级配类型和轮胎花纹作为影响因素，在显著性水平α=0.1下，对级配类型和轮胎花纹进行双因素分析，结果显示，对于三种玄武岩集料，只有级配类型对摩擦系数具有显著性影响；而对于闪长岩和石灰岩两种集料，两种因素及其交互作用对摩擦系数均不存在显著性影响。因此，对于三种玄武岩而言，在进行路面材料设计时要考虑级配类型的影响，而闪长岩和石灰岩只需考虑集料本身的特点即可。

2 外协资源的灰色关联度分析

灰色理论中的灰色关联度分析可以将不完全、信息缺乏的样本序列化，对离散原型进行测度，对相关因素关联度排序计算，从而得到需求重要度排序［6］。因此根据外协资源的各质量要素，可以计算确定满足企业需求的关联度，从而确定外协资源的配置方案。

▲图2 基于质量屋的外协资源模型图

2.1 确定系统矩阵

根据企业需求重要度和质量要素重要度，构建基于顾客需求外协供应商的质量要素矩阵，从而得到系统矩阵：

式中：m、n分别表示企业需求的数目和质量要素的个数。

2.2 标准化

由于各质量要素之间的量纲不同，因此需要对矩阵进行标准化处理。灰色关联度有三种标准化方式：舒适化处理、均值化处理以及区间化处理。根据三种标准化方式的特点以及系统矩阵的特征，采用区间化对矩阵进行标准化处理，计算如下。

比较区间化公式，式（2）适用于如合格率等准则，越大越好；式（3）适用于如外协费用等准则，越小越好；式（4）适用于过程能力指数，处在区间内最好。

2.3 灰色关联系数计算

对于标准化的新矩阵R，用各个序列的最优值计算序列差，并采用式（5）可得到关联系数矩阵。

2.4 灰色关联度计算

灰色关联系数矩阵和各自的权重或重要度相乘就能得到各外协供应商的关联度，然后根据外协供应商竞争能力，可对关联度进行排序，按照大小即表示外协供应商的优劣。

3 案例分析

天津某重型机械有限公司，主要生产辊压机、立磨等大型建材设备，是一家以水泥大型装备产业为主的制造基地。该企业主要将自身不擅长的车、钻等工序外协加工，以及将企业无法生产的耐磨件、焊管等成品外协加工。由于企业缺乏有效的外协资源配置方案，生产外协不易跟踪，为此，根据质量功能展开对企业外协资源进行配置，有效解决了企业外协资源的选择中存在的问题，改善了企业生产外协与生产需求的优化选择。下面以该企业在立磨生产过程中的钢材车-钻工序外协为例，对其外协资源的配置进行说明，其过程如下。

▲图3 外协质量屋

根据对外协资源模型的分析，以及企业实际调研，对企业钢材车-钻工序外协构建质量屋，并通过企业外协技术人员和评价小组，对外协需求各项目和质量要素的相关度进行确定。经初步筛选有A、B、C三家外协供应商提供车-钻外协加工，对三家供应商信息汇总计算后可得到外协质量屋，如图3所示。

运用外协质量屋，可以确定三家外协供应商的质量要素重要度和需求重要度相关矩阵：质量要素重要度根据评价小组对各外协供应商的质量要素的评价来确定，并通过与企业需求的关联度计算出质量要素的重要程度；需求重要度根据外协供应商满足企业需求的程度来进行确定，通过需求特征点来计算企业各项需求的绝对权重和相对权重。质量要素重要度矩阵X1和需求重要度矩阵X2分别为：

根据式（2）和式（5），可计算出质量要素关联度矩阵和需求关联度矩阵；根据质量屋中需求重要度分析的相对权重和质量要素重要度中的相对重要程度，计算出三家供应商的质量关联度和需求关联度，见表1。

表1 外协关联度表

从表1中可以看出，A外协供应商对于该建材装备制造企业的质量和需求满意度是最佳选择，B外协供应商其次，C外协供应商的加工质量最佳，但是需求关联度、竞争能力及总关联度低，综合能力不足。因此企业可以根据实际的生产进度对外协供应商进行选择，如果按照综合情况选择，外协工序由A外协供应商负责；如果工期较为紧张，对于质量要求高，可选择C外协供应商。

4 结束语

笔者通过分析建材装备制造企业生产特点，针对企业生产外协的特点，提出了基于质量功能展开的外协资源配置模型；结合模型以及算法，对企业系统进行了规划和开发。目前该系统已经在企业得到应用，满足了其生产信息化需求，具体研究内容和成果如下。

（1）对企业外协需求和外协特征的关联度进行了分析，构建了企业外协需求-质量要素的质量屋模型，并对其中的重要度进行说明，反映了企业需求与外协服务之间存在的关系，提升了外协资源的层次性。

（2）运用灰色关联分析对外协资源质量屋模型进行计算，实现了外协资源的配置，并为企业决策者提供配置方案和数据支持，同时，将方法集成到企业信息系统中，提高了企业生产管理水平，实现了外协资源配置信息化。

随着企业发展和外协资源的变化，外协资源配置的柔性化、配置化、协同化等技术，以及外协资源总成本的控制问题还需要进一步研究。

［1］尹超，李涛，刘飞，等.网络化外协加工资源选择的决策框架模型及应用［J］.机械工程学报，2010（19）：133-139.

［2］William Ho， Ting He， Carman Ka Man Lee， et al.Strategic Logistics Outsourcing：An Integrated QFD and Fuzzy AHP Approach ［J］.Expert Systems with Applications， 2012，39（12）：10 841-10 850.

［3］Sushma Kumari， Akshit Singh， Nishikant Mishra， et al.A Multi -agent Architecture for Outsourcing SMEs Manufacturing Supply Chain ［J］.Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2015，36：36-44.

［4］郭顺生，杜百岗，孙利波，等.建材装备制造企业数字化管理平台设计与实现 ［J］.计算机集成制造系统，2015（1）：226-234.

［5］李延来，唐加福，姚建明.质量屋构建的研究进展［J］.机械工程学报，2009（3）：57-70.

［6］刘思峰，谢乃明.灰色系统理论及其应用［M］.北京：科学出版社，2008.