基于区间熵物元模型的烟草工业立体仓库物流效率评价研究

车文，刀荣贵，杨立言

红塔烟草（集团）责任有限公司，物流中心， 云南省玉溪市红塔区红塔大道118号 653100

随着市场经济的竞争日趋激烈，国家烟草工业企业的经营环境受到巨大的 挑战，这些挑战不断地要求烟草工业企业降本增效，实行精益管理。其中，物流环节的利润对烟草工业企业开拓市场还有很大的挖掘空间；而且，随着烟草营销模式的不断变化，烟草物流对整个烟草工业企业开展营销规划的影响力越来越强，已经成为影响烟草工业上水平的重要环节和内容。因此，为了建设达到“八化”要求的现代化烟草工业物流系统[1]，烟草工业企业投资建设基于自动化立体仓库的综合物流系统，对生产车间、辅料库、成品库等之间进行资源整合，不仅提高物流运作效率，降低物流成本，还能改善物流服务水平和质量，保障良好的顾客物流服务体验。烟草工业立体仓库主要涉及烟用辅料库和烟草工业成品库等，由高层货架、巷道堆垛起重机、入出库输送机系统、自动化控制系统、计算机仓库管理系统及其如电线、电缆、桥架、配电柜、托盘、钢结构平台等辅助设备组成，可对托盘化的物 品实现自动化存取和控制的仓库[2]。

自动化立体仓库是烟草工业企业物流的重要组成部分，立体仓库阶段性的物流分析将为烟草工业企业未来的技改、建设与管理等方面提供借鉴。目前，对于烟草工业立体仓库物流相关研究较为零散，如Allen Liao[3]以中国为例，认为现代烟草企业的物流涵盖了整个烟草的生产、销售、分销等环节，需要调整资源结构，积极推进现代物流体系，为烟草工商业提供快速有效的优质物流服务。陆海良等[4]运用鱼骨分析法从烟草仓库的核心流程和关键物流节点，对KPI进行提炼，实现对物流考核绩效成果的管理，提高企业物流运作能力；钟科艾[5]构建遗传算法模型，对烟草工业自动化立体仓库货位进行优化改进，提升存、取烟草工业的作业效率；Moh Zainal Arifin等[6]认为烟草物流供应存在车辆等待时间长，信息不透明等现状，运用排队模型为烟草物料供应提出适当排队系统，改善了烟草物流时间与成本的问题；刘敏[7]分析某烟草工业企业烟丝立体仓库在输送方面的问题，对其输送系统进行优化，有效地利用仓储空间；陈明等[8]以杭州烟草工业的立体仓库为例，提出仓库管理系统和企业信息系统的接口集成方案，从架构层面解决立体仓库与企业的信息对接问题；高广杰[9]引入故障树可靠性分析法，并结合Auto mod仿真工具对烟草工业辅料立体高架库进行可靠性的分析研究；刘晓峰等[10]构建物流企业服务创新绩效评价指标体系，运用物元模型对其进行综合评价，但指标权重确定上偏向于主观分析，缺乏客观依据；刘毅等[11]以平衡记分卡构建了L-S二维分类评价模型，对商业企业精益状态进行分类，进而分析企业精益管理所处的阶段和潜在的问题，为企业管理决策提供依据。上述研究更多的是体现烟草商业企业宏观层面物流绩效的管理，部分研究也侧重对烟草工业立体仓库货位等系统进行优化，缺乏对烟草工业立体仓库物流效率指标体系的综合分析，缺少对设备效能管理层面的研究。

本文从烟草工业企业立体仓库现阶段所面临的物流问题入手，提出对烟草工业企业立体仓库物流效率进行系统分析，并建立区间熵物元模型对其进行综合评价。对烟草工业企业立体仓库优化物流系统、改善物流设施效率、提高物流服务水平等方面，都具有重要意义。

1 烟草工业立体仓库物流分析

以A烟草工业企业为例，该企业的物流仓储应用先进的自动化立体仓库，称为物流中心高架库，对于A烟草工业企业的物流供应链来看，既衔接卷包生产区域，又独立于卷包生产管理，立体仓库具有完备的物流设备、先进的物流控制系统，直属于A烟草工业企业物流中心管理。A烟草工业企业从供应链上游购入辅料，到供应链下游成品运输至商业公司，立体仓库主要参与下面的物流环节（图1）：物资仓储部门供应烟用辅料，通过扫码、分配等环节入辅料高架库，接着按照各项生产计划，供应烟用辅料，同时，生产车间的合格产品入烟草工业成品高架库，然后按照成品仓储部门的订单对烟草工业成品进行分拣发货，最后运输到商业公司。其中，涉及到装备技术部、物流中心、信息网络部门、动力车间、维修保养组等。从物流设备和物流系统两个层面来支撑整个立体仓库的物流，在规划建设立体仓库时，侧重对其整体性、宏观性来构建库区。然而，随着技术的改革和发展，物流系统在原来的基础上进行了不断的持续优化和改进，但是，物流设备却是面临着许多问题，难以实现对物流系统的无缝对接；同时，为响应烟草行业精益物流管理降本增效、节能降耗的核心理念，烟草工业企业立体仓库应该从物流设备效能入手，客观反映现阶段整个库区的物流效率问题。因此，本文对烟草工业立体仓库物流效率进行综合评价，从而寻找出改善和提高物流设备效能的方向。

图1 A烟草工业企业立体仓库物流流程Fig.1 Tobacco enterprise stereo warehouse logistics process

2 烟草工业立体仓库物流效率评价指标体系

2.1 建立评价指标体系

烟草工业立体仓库的物流环节是烟草物流的重要组成部分，立体仓库的物流效率反映了现阶段烟草工业企业物流实际发展的综合水平。建立烟草工业立体仓库物流效率评价指标体系需要定性和定量的分析相融合，根据专业性、针对性和适用性等方面对评价指标的选择进行定性分析，从客观性、科学性等方面使用合理的评价模型对指标进行定量检验分析。同时，综合全面、科学、客观的原则，本文以烟草工业立体仓库物流效率最优化为原则，从辅料库指标、成品库指标和服务质量指标三个方面构建了包括目标层、准则层和指标层三层次的烟草工业立体仓库物流效率评价指标体系，如表1所示。

2.2 量化评价指标

参考《烟草行业物流标准体系》（YC/Z 260-2008）及《烟草工业企业物流统计指标体系》（YC/T 399-2011）等技术标准，并结合国内烟草工业企业物流部门KPI指标等，将评价等级由高到低划分为优、良、中、差四个等级，而且对评价指标进行量化，如表2所示。

表1 烟草工业立体仓库物流效率评价指标体系Tab.1 Tobacco industry stereo warehouse logistics efficiency evaluation index system

表2 评价指标等级量化Tab.2 Evaluation index level quantification

3 构建烟草工业立体仓库物流效率评价模型

烟草工业立体仓库的物流效率是一个容易模糊焦点的问题，对其评价是需要从多指标进行决策的过程，评价指标间既有关联，又存在不兼容的问题，因此，本文引入区间熵值法对指标进行权重分析[12]，构建物元模型对烟草工业立体仓库物流效率进行综合评价[13]，该方法以物元理论对多指标性能参数的质量进行综合评判，以定量的数值表示评定结果，避免了主观的误区，以客观的角度反映被评价对象的物流效率水平。

3.1 确定权重系数

目前，企业层面的评价常用的确定权重的方法多为专家打分法、头脑风暴法、层次分析法等主观赋权法，评价结果易受评价者的经验、专业等主观因素影响，为此，本文使用区间熵值法确定各指标的权重系数来避免主观因素的影响。计算步骤如下：

（1）构建m个评价指标n个评价等级的区间下限决策矩阵A-

式中：为各指标区间值的下限

（2）计算各评价等级区间指标值的下限序列信息熵

式中：

宋代统治者“防弊”之针对性相当具体，不幸缺乏应变机制，缺乏远见卓识。在这一政治体制长期运转过程中培养出来的习熟政务、舒卷有致的官僚受到器重，而真正以天下为己任、具有气魄的政治改革家往往受到疑忌，被认为触犯了祖宗法度。［3］523

（3）构建m个评价指标n个评价等级的区间上限决策矩阵A+

式中：为各指标区间值的上限

（4）计算各评价等级区间指标值的上限序列信息熵

式中：

（5）计算各评价等级区间指标值序列信息熵Ei

（6）计算ci指标对评价等级的重要程度di

（7）计算ci指标的权重ωi

3.2 确定经典域

由事物的特征及其标准量值范围组成的物元矩阵称为经典域[13]，记为R0，表示烟草工业立体仓库物流效率水平绩效评价物元。本文经典域为一至四级烟草工业立体仓库物流效率各评价等级的区间取值范围。

式中：N0j（j=1,2,3···,n）表示所划分的第j个评价等级；cj(i=1,2,3···,m)表示第i个评价指标；X0ji表示ci对应评价等级j的取值范围，即经典域。

3.3 确定节域

由经典物元加上可以转化为经典物元的事物及其特征和次特征相应拓广了的量值范围组成的物元矩阵称为节域，记为Rp。节域为烟草工业立体仓库物流效率评价指标的取值范围。

式中：Np表示评价等级的全体；Xpi为Np关于ci的取值范围，即Np的节域，显然X0ji Xpi。

3.4 确定待评物元

式中：p表示待评对象；vi为p关于特征ci的实际测量值。

3.5 确定关联度

式中：X0ji=bji-ɑji。bji，ɑji分别为评价等级j关于p的特征ci所取量值X0ji的上下限；bpi，ɑpi分别为评价等级全体关于p的特征ci所取量值Xpi的上下限。

3.6 确定综合关联度

式中：Kj（p）为待评对象p关于评价等级j的综合关联度；ωi为各评价指标的权重；Kj（vi）为待评对象p各指标vi关于评价等级j的关联度。

3.7 评价等级

对于综合关联度Kj（p），其值越大即与对应等级集合的符合程度越好。因此，若某关联度Kj（p）=max{K1（p）,K2（p）,…,Kn（p）}，则评定待评对象p为评价等级j。

4 烟草工业企业立体仓库案例分析

以A烟草工业企业为例，该企业的自动化立体仓库包含辅料库、成品库组成，由穿梭车、堆垛机、激光导引自动小车、码垛与拆垛机器人、成品自动分拣线、 摄像监控、计算机管理、调度等子系统构成，A烟草工业企业某车间有17台AGV，8台码垛机器人，3台辅料堆垛机，5台成品堆垛机，8台拆垛机器人，5条成品分拣装车通道等，具备日处理2500大箱烟草工业及配套辅料的能力。

表3 各评价指标实际数值Tab.3 Actual value of each evaluation index

本文基于A烟草工业企业立体仓库正常运营期间的实际数据（表3），分析A烟草工业立体仓库的设备物流效率。首先，利用区间熵值法，依据（1）–（7）式计算得到各指标的权重系数，见表3。其次，依据（8）–（14）式计算各项指标对应各评价等级的关联度及各评价等级的综合关联度，见表4。

表4 各评价指标的关联度Tab.4 Relevance of each evaluation index

从各指标的关联度可以看出，A烟草工业企业立体仓库辅料发放效率、废料回收效率、期间辅料周转次数、成品码垛效率、成品分拣效率、期间成品周转次数、单箱设备维持费用、平均故障处理时间处在“良”的等级，而顾客满意度处于“差”的等级。

同时，根据Kj（p）=max{K1（p）,K2（p）,…,Kn（p）}，得到：

根据物元模型综合评价等级标准，综合关联度的值越大即与对应等级集合的符合程度越好，则可以得出结论：A烟草工业企业立体仓库物流效率综合关联度最大值为0.0665，符合综合评价等级水平“良”，虽然A企业立体仓库综合物流效率取得不错的成绩，但还有一定的改进空间。因此，基于各指标等级和综合关联度等级的考量，对A烟草工业企业立体仓库物流效率提出以下几点改善建议：（1）处于“良”等级的指标应从老化设备的角度入手，大力推进QC和精益改善项目，以适应现状需求，提高设备整体性能。（2）顾客满意度层面，应建立全面的顾客反馈沟通机制，提高立体仓库的物流反应敏锐性，为顾客提供良好的物流体验。（3）在软件方面，优化立体仓库上位辅料、成品物流控制系统，精准控制下位物流设备有效运行。

5 结论

本文借鉴区间熵值法，对各评价指标进行权重系数的确定，避免主观因素的干扰；同时，当各指标评价等级水平的取值是区间范围时，区间熵值法就能克服区间数值波动性的影响，准确地计算出各评价指标权系数值，无需对数据进行一致性检验；进一步地，引用物元理论对烟草工业企业立体仓库物流效率进行分析，构建物元综合评价模型，分析客观发展现状，以多层面、多视角探讨各评价因素之间的影响，以关联度来分析，不仅可以判别各指标的等级水平，也能对烟草工业立体仓库的综合物流水平进行评价，计算方法简便，步骤清晰，计算值避免了正负的影响，结果精度更趋于合理。应用区间熵物元模型对烟草工业企业立体仓库物流效率的评价效果良好，且符合烟草工业企业的发展现状；但是，熵值法与实际数据强相关，而且物元模型的经典域与节域的界定具有一定片面性，有待进一步考虑主、客观赋权法的应用和量值选取的全面性。

[1]叶为全, 庄镇泉, 方兆本. 基于烟草行业整体架构的现代物流体系的规划与设计[J]. 中国烟草学报, 2009, 15(4): 65-71.YE Weiquan, ZHUANG Zhenquan, FANG Zhaoben, The planning and design of modern logistics system based on overall structure of China's tobacco industry[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2009, 15(4):65-71.

[2]茹菲. 自动化 立体仓库在烟草物流发展中的应用[J]. 中国电子商务, 2011 (9): 145.RU Fei, Application of Automatic Warehouse in Tobacco Logistics Development[J]. Chinese Electronic Commerce, 2011 (9): 145.

[3]Allen Liao. China: Rapid Modernization of Tobacco Logistics[J].Tobacco Asia, 2012(2):58-61.

[4]陆海良, 郁钢, 缪桢敏.基于 KPI的烟草仓库物流绩效评价体系构建[J].物流科技,2013 (11):82-83.LU Hailiang, YU Gang, MIAO Zhenmin. Research on tobacco warehouse logistics performance assessment based on KPI[J].Logistics Sci-tech, 2013 (11): 82-83.

[5]钟科艾. 基于遗传算法的烟草工业自动化立体仓库货位优化[J].中国物流与采购, 2015 (5): 70-71.ZHONG Keai. Optimization of tobacco industry stereo warehouse cargo location based on genetic algorithm[J]. China Logistics &Purchasing, 2015 (5): 70-71.

[6]Moh Zainal Arifin, Banun Diyah Probowati, Sri Hastuti.Applications of Queuing Theory in the Tobacco Supply[J].Agriculture and Agricultural Scien ce Procedia, 2015(3):255-261.

[7]刘敏.我国 烟丝自动化立体仓库输送系统的优化管理[J].物流技术,2014(16):53-57.LIU Min. Optimized Management of tobacco stereo Warehouse Transportation System in China[J]. Logistics Technology, 2014(16):53-57.

[8]陈明, 王毓敏, 邱建雄. 烟草工业企业自动仓库系统信息接口的研究与应用[J]. 物流技术与应用, 2013(10): 159-162.CHEN Ming, WANG Yumin, QU Jianxiong. Research and application of information interface of automatic warehouse system in tobacco industry[J]. Logistics & Material Handling, 2013(10):159-162.

[9]高广杰.基于 故障树的烟草工业辅料立体仓库系统研究[D].昆明 理工大学,2014.GAO Guangjie. Research on t he stereo warehouse system of tobacco industry accessories based on fault tree[D]. KMUST, 2014.

[10]刘晓峰, 李传富. 基于物元分析法的物流企业服务创新绩效评价[J]. 物流技术, 2015(21): 94-97.LIU Xiaofeng, LI Chuanfu. Evaluation of service innovation performance of logistics enterprises based on matter-element analysis[J]. Logistics Technology, 2015(21): 94-97.

[11]刘毅, 曾华. 烟草商业企业精益物流评价体系研究[J]. 中国烟草学报, 2015, 21(4):85-93.LIU Yi, ZENG Hua. Evaluation system for lean logistics in tobacco commercial enterprises[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2015, 21(4):85-93.

[12]郭秀英. 区间数指标权重确定的熵值法改进[J]. 统计与决策,2012(17): 32-34.GUO Xiuying. Improvement of entropy method for determining weight of inter val number index[J]. Statistics and Decision,2012(17): 32-34.

[13]蔡文. 物元模型及其应用[M]. 北京: 科学技术文献出版社,1994.CAI Wen. Matter-element model and application[M]. Beijing:Science and Technology Literature Publishing House, 1994.