仓储物资管理水平聚类评价方法

仓储是“对物品进行保管及对其数量、质量进行管理控制的活动”。它是物流的重要环节, 仓储物资的有效管理是实现物流目标的重要保证。管理水平评估是提高仓储物资管理水平的一种重要手段。在理论研究和实际工作中经常要对多个仓库的物资管理水平进行分类和排序, 以便查找不同仓库在仓储管理中存在的薄弱环节, 为下一步建设明确指导方向。

聚类分析是研究样品或指标分类问题的一类多元统计分析方法的总称, 它包括多种方法, 如系统聚类法、有序样品聚类法、模糊聚类法、图论聚类法、动态聚类法等, 其中心思想是将相似元素归为一类。本文在文献[1,2]关于仓储管理评估指标研究的基础上, 建立了仓储管理水平指标体系, 利用模糊聚类分析法对多个仓库的物资管理水平进行了聚类分析。

在仓储物资管理水平评价过程中, 并非评价指标越多越好, 但也不是越少越好, 评价指标过多, 存在重复性, 会受干扰;评价指标过少, 可能所选的指标缺乏足够的代表性, 会产生片面性。因此, 在建立评价指标体系时应该遵循一些原则。

(1) 系统性原则。即要反映仓储物资管理的本质特性和整体性能, 要抓住主要因素, 以保证评价的全面性和可信度。

(2) 一致性原则。即评价指标应与仓储物资管理一致, 不能将与仓储物资管理无关的指标选进来。

(3) 独立性原则。即所建指标不能具有包含关系, 保证指标能从不同方面反映仓储物资的管理水平。

(4) 可测性原则。即指标尽可能用数字说话, 必须符合国家和军队的法规、标准。

(5) 可比性原则。即评价指标体系的可比性越强、评价结果的可信度就越大。评价指标和标准制定要客观实际, 便于比较。

在建立仓储管理水平评价指标体系时, 要考虑人员素质、基础设施建设、投入经费、效益指数等方面的因素, 同时结合仓库实际情况, 形成能系统地描述仓储物资管理水平的指标体系。仓储物资管理水平评价指标体系如表1所示。

聚类分析是多元统计分析的一种, 也是非监督模式的识别的一个重要分支, 它把一个没有类别标记的样本按某种准则划分成若干个子集 (类) , 使相似的样本尽可能归为一类, 而不相似的样本尽量划分到不同的类中, 模糊聚类分析是模糊集理论与传统的聚类分析相结合的分析方法, 它克服了硬聚类分析在划分对象时“非此即彼”的缺点。分析的步骤与方法如下:

(1) 选择被评价的对象, 构成论域U={u1, u2, …, un}, 其中ui由一组数据来表征, ui={ui1, ui2, …, uim}, Xij表示各指标的数值 (i=1, 2, …, n;j=1, 2, …, m) 。论域的选择可按实际需要设定, 本文在案例计算部分选取了7个仓库A、B、C、D、E、F、G作为评价论域。

(2) 原始数据标准化。要构造模糊关系矩阵, 必须对样本数据进行预处理, 使样本数据压缩到[0, 1]闭区间内, 首先求出n个样本第j个指标的平均值和标准差。

n个样本的第j个指标的平均值为:

n个样本的第j个指标的标准差为:

原始数据标准化值为:

运用极值标准化公式, 将标准化数据压缩到[0, 1]闭区间内, 其中x′jmax与x′jmin分别表示xij中最大值和最小值。

(3) 建立U上的相似矩阵R, 可选用数量积法、夹角余弦法、统计相关系数法、绝对数值法、算术平均最小法、几何平均最小法等, 本文采用的是绝对值减数法。

(4) 计算相似矩阵的等价闭包。一般来说求得的矩阵R只有满足自反性和对称性, 而不满足传递性, 不能直接用来聚类。因此, 需要将其改造成模糊等价矩阵R*, 步骤如下:

第1步, 将R自乘得R 2, 即R 2=R×R, 将R 2自乘得R 4, 即R 4=R 2×R 2。

第2步, 继续算出R 8, R 16, …, 直至出现R 2k=Rk (k=2, 4, 8, …) 。

则令R*=Rk为一个模糊等价矩阵, 由它描述一个模糊等价关系。

(5) 求模糊等价关系的布尔矩阵Rλ= (λγij) , 其中

(6) λ从1到0逐步取值, 得到动态聚类, 最后, 根据实际需要确定阈值λ, 得出论域的分类情况。

(7) 重复步骤 (1) ～ (5) , 逐层进行分析。

本文选择A, B, C, D, E, F, G, 7个仓库作为评价对象, 这7个评价对象构成论域U, 即U={u1, u2, u3, u4, u5, u6, u7}。根据实际调查情况可得各仓库的相关原始数据表, 如表2所示。

原始数据标准化为:

运用极值标准化公式, 将标准化数据压缩

到[0, 1]闭区间内:

采用绝对值减数法, 建立U上的相似矩阵A, 取c=0.1

得U相似矩阵:

用平方法求相似矩阵的等价闭包:

所以, R 4是传递包, 也就是所求的模糊等价矩阵。

根据模糊统计量的计算及经验判断结果, 取λ=0.69, A, B, C, D, E, F, G 7个仓库分为四类:Ⅰ类:{E, F, G}, Ⅱ类:{A, C}, Ⅲ类:{D}, Ⅳ类:{B}。

令λ=0.69

通过数据分析可知, Ⅰ类仓库为仓储物资管理水平比较高的仓库;Ⅱ类仓库为仓储物资管理水平个方面都较一般的;Ⅲ类和Ⅳ类仓库属于仓储物资管理水平较差的, 需要进一步提高, 以上分析结果, 与实际情况相吻合。

仓储物资管理水平是关系仓库综合保障能力的重要组成部分, 仓储物资管理水平评价是促进仓库建设的重要手段, 目前关于综合评价方法方面的研究已经取得很高的成果, 但是真正适合仓库评价的不多。本文在综合前人关于仓库评价指标研究的基础上, 建立了仓储物资管理水平评价指标体系, 利用模糊聚类分析法将7个仓库的仓储物资管理水平进行聚类, 研究结果对于查找仓库建设的薄弱环节, 促进仓库规范化建设乃至提高仓库的综合保障能力具有一定的实践指导意义。