基于层次分析法的金属物资库存分类管理

方翊臣

（中国运载火箭技术研究院物资中心，北京 100076）

库存成本作为供应链中的核心成本之一，它的下降能急剧提高整条供应链的利润，因此库存分类管理和控制特别关键。进行库存管理时需要考虑以下组成部分：

1）物资成本，即物品到岸价格成本，可能包含物资货值、运输费、关税等。

2）持有成本，包括资金成本，即该笔资金没有采购而存入银行的获得的利息；储存成本，包括场地，人工，设备费用等；风险成本，包括保管搬运过程中损坏或表面质量下降、保质期超期损耗、由于型号变化或技术进步造成的积压。

3）订货成本，包括生产成本，订货量小和订货次数多都会造成生产难度加大，准备时间长，产能损失大，表现形式是订货单价增加；采购订单成本，包括订单签署、跟踪、加急、接收、付款等环节产生的成本。

4）缺货成本，未及时交货造成的经济损失或者表现为考核扣分的绩效损失。

目前通用的库存分类管理根据事物在经济方面等的主要特征[1]，进行分析、排队与分类，在众多类别中分清主次，有区别地确定管理方式[2]。现行金属物资分类管理[3]在针对物资使用特点和采购难点的基础上在物资采购金额、物资供应风险和对生产业务的影响对物资进行区分管理，但还有些因素，如物资的急需程度、物资存储成本、缺货带来的损失等对于完成任务的影响未考虑。另外，对于同样的物资采购金额，存在单价高、采购量低和单价低、采购量高这两种情况，按照物资采购金额近似，供应风险近似，对生产业务重要性一致，这两种物资的会被划分为同类，采取同样的管理手段，实际而言两种物资应该区别对待。因此提出基于层次分析法的金属物资库存分类管理。

层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）是Saaty 提出的一种定性和定量分析相结合的多指标决策方法，这种方法的基本原理是将复杂问题层次化，按问题性质将决策问题分解为不同层次，包括目标、准则、方案等层次，同一层次的元素互相独立，上一层次的元素对下一层次的部分或全部元素起支配作用，形成自上而下的逐层支配的多层次分析结构，用标度对每层中的元素逐对比较，建立两两对比判断矩阵。通过计算判断矩阵的最大特征根及对应特征向量，得到该层要素对上一层某一要素的权重。进而计算出各层要素对总体目标的组合权重。建立模型并根据标度构建准则层的比较矩阵，如表1 所示。

表1 标度的定义

计算准则层Xi对目标层的权重：

其中：Wi为Xi相对于目标的权重；aij为Xi相对Xj重要程度；n 为准则层数目。逐一计算得准则层对目标层权重的特征向量：

计算一致性指标：

查下页表2 中相应平均随机一致性指标RI 计算一致性比例CR：

表2 平均随机一致性指标RI

CR<0.1 时，一致性检验通过。

步骤一：分析问题，确定层次，构建决策层级结构。针对复杂问题，抽象、归纳出待解决的目标问题，对目标问题进行分解，形成多层层级结构。目标层为实现库存管理的目标，即更加完整且具有柔性、更加符合实际地控制各种库存物资的数量，达到以尽可能高效地控制库存，节约成本。准则层包括如下指标：订货周期、物资通用性、存储成本、物资成本、需求紧急性、缺货成本。方案层是各种库存物资，见图1。

1）订货周期X1，包含订单处理时间，厂家安排生产时间、运输时间、验收时间。物资的订货周期越长，该物资越应该重点管理。

2）物资通用性X2，用于生产多种产品或任务的能力。适用的任务数量越少，库存流动程度越低，库存水平越应该重点控制。

3）储存成本X3，包括场地人工成本、存储搬运过程中损坏或表面质量下降、保质期超期损耗、由于型号变化或技术进步造成的积压。储存时间越长，维护成本越高，价值流失风险也越高，一旦过保质期或者发生更改会表现为价值突然归零，在库周期越需要重点关注。

4）物资成本X4。入库金额占资金总额越高的物资的库存水平对库存成本影响越大。

5）需求紧急性X5。对于紧急任务需求采取特殊手段来缩短周期以保证供应。用紧急放行和现有库存代料在发放过程中的次数来衡量。

6）缺货成本X6。标记重要任务中物资的关键项，以季度为单位考核完成情况，未完成的项将在季度的考核中累加扣分，对物资中关键项进行统计。

步骤二：构建两两对比决策矩阵，层次单排序。根据数字1～9 及其倒数作为标度，通过多方咨询，结合意见，对同层结构中的两两指标相对重要性打分，计算两两对比决策矩阵的最大特征根及对应特征向量，进行层次单排序，得到判断矩阵：

也可用Matlab 计算得矩阵的最大特征值λmax=6.409 5，对应的特征向量W=［0.109 3 0.249 2 0.179 7 0.617 0 0.513 6 0.499 3］T，对W 归一化处理得到各个指标的权重分别为0.050 4、0.114 9、0.082 9、0.284 6、0.236 9、0.230 3。

步骤三：一致性检验。根据一致性比率进行检验，若比率小于0.1，则检验通过，若比率大于0.1，则检验不通过，需要重新构造两两对比决策矩阵。

一致性检验通过。

采集金属物资在6 个准则下的基本数据，订货周期、适用型号数量、平均在库周期、资金占用成本、放行和代料次数、关键项数量。对基本数据预处理后，选取其中主要的12 中物资类别数据见表3。

表3 基本数据

由于选取的6 个方面数据的性质、计量单位、数值差异较大，需要对指标进行无量纲化处理，才能将这些数据用于层次总排序评价,将同组数据占本组最大值的百分比数值作为去量纲化处理后的单准则得分，并根据得分排列单准则分类结果。总排序综合得分函数F=0.050 4X1+0.114 9X2+0.082 9X3+0.284 6X4+0.236 9X5+0.230 3X6，计算得到各物资的层次排序得分和分类结果见下页表4。

表4 评价及分类结果

本文采用新的评价标准，较为全面且符合实际地考虑了库存管理控制的各因素，在对应的重要新排序条件下，得到了物资5 和物资6 为需要重点管理的A类物资，物资2、物资7、物资8、物资12 为需要次重点管理的B 类物资，提高库存管理的针对性，可以很好地适应复杂多变供应环境下的重要性评价要求。