基于Fuzzy-AHP的预制构件企业精益生产能力评价

田登登， 蒋黎晅， 胡雅琴

(1. 新疆昌吉职业技术学院 经济与管理分院， 新疆 昌吉 831100；2. 南京工业大学 经济与管理学院， 江苏 南京 211800)

预制构件是在工厂或现场预先加工制作完成的混凝土构件或制品，同现浇混凝土建造方法相比，具有生产效率高、产品质量好、生产速度快等特点，也是近年来国家大力倡导的生产方式[1,2]。在国外，预制构件已有半个多世纪的发展历程，其生产技术和产品标准相当完善和成熟，并涌现出了一些具有代表性的预制构件生产协会，如美国的预应力混凝土协会、日本的预应力混凝土工程协会和国际结构混凝土协会。

精益生产是一个以流程为中心的绩效改进概念，重点在于不断消除浪费和持续提升客户价值[3]。为了提高预制构件的劳动生产率，更好地响应客户需求，国外不少学者尝试着将精益生产的方法应用到预制构件的生产过程中，例如Yu等[4]将精益生产用于美国Kullman Building Corporate (KBC)模块化建筑公司的生产线中，经过六个月的精益实践，KBC公司的生产力、产量和劳动力成本均得到了明显的改善；Moghadam等[5]将精益生产用于加拿大艾伯塔省埃德蒙顿的模块化制造公司(Igloo Prebuilt Homes)的生产线改进，最终实现了交付周期的缩短和资源浪费的消除；Gallardo等[6]将精益生产应用于巴西圣保罗的一家预制混凝土构件厂的生产线中，使得生产力提高了24%。由此可见精益生产对于提高预制构件生产效率的效果是非常显著的。而在国内，精益生产在建筑业企业和预制构件生产企业的应用还比较少，多数是对精益生产工具的分析和介绍。例如吴桦等[7]为消除项目建设中存在的浪费并对施工流程进行优化，在分析精益工具所具有的优势的同时，提出了将精益Kanban工具与BIM技术结合的可能；韩美贵等[8]指出了传统项目管理方法的不足，引入并分析了精益LPS(Last Planner System)拉动式计划与控制管理方法在项目施工过程中的优势；张连营等[9]通过实证研究证实了精益生产工具对于提升建筑业生产绩效的有效性；叶青等[10]分析了精益生产在制造业中取得的效益，尝试将精益工具VSM(Value Stream Mapping)应用到项目施工过程中。但由于施工项目的一次性以及动态变化性等特征，建筑业的流水施工不同于制造业的流水生产，因此，这样的应用能否实现消除浪费和流程优化还需要进一步探究。

预制构件是发展装配式建筑的前提和基础，也是推行精益建造、数字建造和绿色建造的重要环节，对于减少环境污染、实现节能减排和可持续发展具有重要意义[11,12]。为了对预制构件企业的精益生产能力有一个清晰的认识，提高预制构件生产的精益化水平，这就需要对预制构件企业的精益生产能力进行一个客观的评价。然而由于精益生产在预制构件的生产过程中存在很多不好量化的因素，这给评价过程带来了一定的挑战。此外，由于预制构件的生产作业工序复杂多变，现场收集数据也存在着很多不确定因素的干扰。因此，为了对预制构件的精益生产能力进行评价，本文选取Fuzzy-AHP(Analytic Hierarchy Process)综合评价法，一方面可以克服AHP评价法所带来的误差，另一方面也可以弥补Fuzzy评价法所带来的局限，使得评价结果更具有客观性。

1 预制构件精益生产能力评价指标的构建

精益生产能力是衡量一个企业生产效率的重要指标，通过精益生产能够更好地发现生产过程中潜在的各种浪费。同传统的制造业相比，预制构件的生产过程与以往的生产过程既有相似的部分又有区别，相似之处在于都是按照客户需求进行生产，工厂生产环境同施工现场环境相比更具有可控性，不同之处在于客户需求的多样性，预制构件生产必须满足客户的这一要求。本文所讲的预制构件企业是指满足混凝土预制构件专业企业资质标准，符合工业化建筑产品市场准入条件且具有一定数量的中级工程技术人员和经济管理人员的混凝土部品部件加工生产企业。

为了对预制构件企业精益生产能力进行客观的评价，本文在参考制造业和预制构件企业精益生产能力评价基础上，针对预制构件生产的不同特点及实际情况，按照系统性、科学性和可操作性的基本原则，确定了预制构件精益生产能力的具体评价指标，它们分别是启动生产能力、持续改善能力、市场适应能力以及后期保障能力。

(1)启动生产能力

启动生产能力是指企业开始实施精益生产时所需要具备的能力。Aziz等[13]研究表明，领导的重视程度对于企业能否开展精益生产至关重要。这是因为在一般的制造型企业生产过程中，企业大多采用“推动式”的生产方式，员工只是按照管理者所下达的生产计划来进行生产，缺乏与管理者直接的信息流，工作的积极性和创造性不足，因此如果没有领导对精益生产的重视和引入，企业很难启动精益生产。此外，由于精益生产是一个不断优化和改进的过程，仅仅对精益工具进行简单的应用并不能实现企业长期生产效率的提升和持续改善，精益生产是一个由精益理念，精益文化和精益工具所组成的科学管理方法，企业的文化和团队的工作态度对于企业能否启动精益生产也同样重要。预制构件企业精益生产的启动生产能力包括：企业的发展愿景、领导的重视程度、企业的文化氛围、团队的工作态度、财务的支持力度[9～13]。

(2)持续改善能力

持续改善能力是指企业在生产过程中不断发现问题和不断解决问题所需要具备的能力。在精益生产过程中，持续改善是一个贯穿PDCA(Plan-Do-Check-Action)循环的过程，旧的问题解决了，新的问题又会出现，由于精益生产是一个追求精益求精、止于至善的过程，因此要想达到所谓的“至善”就需要进行持续改善。持续改善能力不仅需要对精益工具和方法进行熟练的应用，最重要的是要具备善于发现问题的能力。预制构件企业精益生产的持续改善能力包括：发现和改善问题的能力、拉动式生产的能力、5S(Seiri，Seition，Seiso，Seiketso，Shitsuke)及VSM等精益工具的应用能力、标准化的能力、全员参与改善的能力[9～13]。

(3)市场适应能力

市场适应能力是指企业在动态的市场经济中能够保持自身竞争力并占据一定的市场份额而不被竞争者所取代的能力。Roriza等[14]指出市场适应能力是企业在市场竞争中生存和立足所需要具备的能力。随着企业与企业之间的竞争开始日趋白炽化，产品与产品之间的竞争也开始转变为供应链与供应链之间的竞争。预制构建企业要想实现快速的发展壮大，不仅需要国家层面的政策支持，还需要提高自身的市场适应能力。预制构件企业精益生产的市场适应能力包括：订单的响应程度、客户对预制构件产品的满意程度、准时交付的能力、信息获取的能力、与原材料等供应商的协同关系[12～16]。

(4)后期保障能力

后期保障能力是指企业在生产过程中能够持续进行精益生产所需要具备的能力。蔡霞等[15]研究表明员工在精益生产过程中，高效的工作投入易引发心理和生理上的情绪耗竭。由此可见，如果没有后期适当的保障措施，缓解员工心理和生理上的情绪耗竭，那么很难调动员工参与精益生产的积极性。预制构件企业精益生产的后期保障能力包括：激励和奖励措施的效果、考核和评比制度的完善性、员工提出的方案及采纳率、员工对这些措施的接受度、保障措施的可行性[14～17]。预制构件企业精益生产能力评价的具体指标见表1(根据相关文献整理而得)。

表1 预制构件企业精益生产能力评价

2 Fuzzy-AHP综合评价体系建立

Fuzzy-AHP是在AHP的基础上结合模糊数学，将定性与定量相结合的一种系统分析方法[16]。Fuzzy-AHP和AHP在对目标进行评价和选择时，总体思路大致相同，不同之处在于Fuzzy-AHP是通过Fuzzy评价法与AHP评价法相结合，避免了AHP因打分可能会出现极端值的情形，克服了AHP在检验判断矩阵是否具有一致性上的不足，通过改进AHP，将模糊数学考虑其中，使得Fuzzy-AHP在实际环境中更具有适应性[17,18]。

2.1 判别矩阵权重的确定

其次，计算判别矩阵每行元素乘积的n次方根：

(1)

(2)

然后计算判别矩阵的最大特征值λmax：

(3)

式中：(AX)i表示向量AX的第i个元素。

最后进行一致性检验：

(4)

表2 不同阶数RI的取值

2.2 精益生产评语集及隶属度矩阵的构建

为了对预制构件企业的精益生产能力有一个清晰的认识，确认企业精益生产能力值所处的区间范围，解决单一的AHP评价法可能带来的问题，本着科学性和易于操作性的评价原则，本文对预制构件精益生产的评语进行了模糊化处理，通过改进AHP，将模糊数学考虑到精益生产的评语集中，使得Fuzzy-AHP在具体应用过程中更具有适应性。

首先构造预制构件精益生产能力评语集，取评语集V=[V1,V2,V3,V4,V5]= [很好,良好,中等,较差,很差]，即各个二级评价指标的评价区间等级，每一个评价区间等级对应一个模糊子集。

其次，对评语集的每个评估区间等级赋予不同的数值，赋值后的评语区间等级所对应数值集为：N=[N1,N2,N3,N4,N5]=[5,4,3,2,1]。接着，确定评价因素集合：U=[U1,U2,U3,U4,U5]，其中Ui表示所要评价对象的第i个因素。

最后，构造隶属度矩阵，第i个因素的单因素评价模糊集合为：wi=[wi1,wi2,wi3,wi4,wi5]，其中wij表示第i个因素的第j个评语的隶属度，对U中所有元素进行逐一评论就构成了UV的隶属度矩阵：

2.3 Fuzzy-AHP的综合评价

将前面AHP评价法所获得的权重X与模糊判别矩阵W所构成的模糊隶属度矩阵相乘就得到了Fuzzy-AHP综合评价模型：

B=XW=[x1,x2,…,xn]·

(5)

B″=XAB′

(6)

式中：XA为指标权重。

最后将所获得的标准评价结果B″乘以赋值后的评语数值N的转置矩阵即可求得最终的综合评价值k：

k=B″NT

(7)

3 实例分析

本文以南京D集团的2家装配式建筑预制构件研发生产基地为例，其中基地D1位于南京的浦口区，基地D2位于南京的江宁区。目前，这2家研发生产基地均有4条自动化生产线，分别是叠合板生产线、钢筋成型生产线、墙板生产线和异型构件生产线。生产的构件种类主要有叠合板、内墙、外墙、外挂墙窗和楼梯等。生产的一般流程主要包括模台清扫、模台划线、涂刷脱模剂、钢筋笼加工、边模支护、预埋件安放、浇筑前检查、布料斗送料、混凝土一次浇筑、振动台振捣、混凝土二次浇筑、振动台振捣、抹平与拉毛、混凝土养护、脱模起吊、进入成品库等。为了对该预制构件企业推行精益生产的能力进行客观的认识，通过对这2个基地的生产现状进行调研，综合运用Fuzzy-AHP评价方法，并邀请企业内的高工和专家以及高校负责给该企业作精益生产指导的专家和副教授共计6人，对表1预制构件企业精益生产能力进行打分，为了保证通过一致性检验，对打分结果进行了多方比较，最终得出的判别矩阵结果为：

(1)计算指标权重并进行一致性检验

按照第二部分内容所构建的综合评价体系，根据式(1)～(4)，依次计算各个层次的指标权重，并进行标准化，由此可得各个指标的权重为：

并对这些权重进行一致性检验，各判别矩阵一致性检验结果如表3，可以看出CR的值均小于0.10，即最终得出的判别矩阵符合一致性检验要求。

表3 各判别矩阵一致性检验结果

(2)构造隶属度矩阵

针对这2家预制构件企业，由上述6人所组成的专家小组，对该企业精益生产能力进行问题打分，并进行单位化处理，所得出的二级指标判别矩阵依次为：

(3)模糊综合评价

首先进行单因素评价，根据式(5)，可依次得出各个二级指标的模糊综合值。

k=B″NT=3.299。

k表示的是实例研究中，这2家预制构件企业精益生产能力整体的综合评价得分，同理可以求得各个一级具体评价指标的综合得分，经过计算该企业精益生产的启动生产能力综合得分为kB1=3.849、持续改善能力综合得分为kB2=2.873，市场适应能力综合得分为kB3=3.474，后期保障能力综合得分为kB4=3.496。将这些数值同赋值后的评语数字进行对照，可以看出预制构件企业精益生产的启动生产能力、市场适应能力以及后期保障能力处于中等，而持续改善能力较差，总体而言预制构件企业的精益生产能力处于中等水平。

4 结 语

预制构件是实现装配式建筑的主体工程，预制构件的生产效率对于提高建筑业的整体生产效率具有重要作用。本文通过Fuzzy-AHP对预制构件企业精益生产能力进行了综合评价，研究的结果表明预制构件精益生产能力的整体水平处于中等，但持续改善能力较差，而精益生产作为一种先进科学的生产管理方法，重点在于持续改善，因此要想提高预制构件的精益生产能力，就需要在持续改善方面下功夫。具体地可以从以下几点进行：首先，需要加强精益文化方面的学习并转变工作态度。精益文化和团队的工作态度是制约企业开展精益生产和持续改善的两大因素，因此要想实现持续改善就需要认可精益文化，认可精益文化可以从一些基础的精益知识学习开始，如企业加强精益知识的培训、定期组织员工参加精益知识竞赛、加强校企合作等。此外，由于精益生产采用 “拉动式”的生产管理模式，各个生产节拍和生产时间都非常的标准化和精益化，而传统制造业大多采用 “推动式”的生产方式，计划管理过程比较粗略，生产节拍不稳定，生产过少和过多常有发生，因此这就需要员工转变以往的工作态，精益求精。其次，从最基础的精益工具使用开始，如5S和VSM。5S是以清洁、高效和安全为主题的一种持续改善的精益管理方法，VSM是一种综合物料流和信息流的管理改善工具。它们的重点在于识别生产流程中存在的浪费，突出非增值环节的比重，因为这两种精益方法比较基础且能够很快地见到改善的效果，所以通常被视作开展精益生产的起点。在5S和VSM的持续改善过程中一定要将改善之后的过程标准化，防止出现反弹。最后，最重要的一点就是持续改善一定要全员参与。全员参与是推动企业持续改善的源泉和动力，没有全员参与很难实现企业精益生产的持续改善。