可持續(xù)性維修策略選擇

1、可持續(xù)性維修策略選擇原作者：Farnaz Ghazi Nezami & Mehnet Bayram Yildirim翻譯：王芳摘 要：譯文介紹了一個在綜合考慮社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素的基礎(chǔ)上，如何選取最恰當(dāng)維修策略的技術(shù)框架和可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)。并以生產(chǎn)制造業(yè)的具體案例加以說明。關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展 維修選擇 模糊VIKOR1 引言維修計劃可以延長機(jī)器的使用壽命、預(yù)防昂貴故障維修費(fèi)用、降低運(yùn)營成本、提高盈利能力。維修成本包括備件、修理、材料和勞動力成本，占生產(chǎn)總成本的15-60。本文的主要貢獻(xiàn)在于提出一個全面可持續(xù)的維修策略選擇框架，綜合考慮決策過程中涉及的不確定性。本文是第一次嘗試在維修策略選

2、擇過程中考慮可持續(xù)發(fā)展因素：在提出的框架中，不僅考慮成本和技術(shù)問題，同時考慮社會和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，由此選擇最佳維修策略。本文的其他貢獻(xiàn)如下：（1）本研究通過參考相關(guān)文獻(xiàn)和專家的研究，提出了一系列全面可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)，并提出了將降維的決策樹（DMT）用于維修策略選擇問題（MSSP），基于不確定數(shù)據(jù)收集的因子分析法（FA）減少數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)；（2）利用模糊數(shù)學(xué)對不確定性數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，為決策者的決策過程提供更多靈活便利條件；（3）模糊VIKOR算法首次被用于最佳維修策略選擇；（4）本文提出的框架是通用的，適用于任何公司和設(shè)備在同等管理水平下的維修策略選擇。系統(tǒng)組件的故障可能會帶來整個系統(tǒng)災(zāi)難性的故障，導(dǎo)致高昂的修理費(fèi)

3、用，降低產(chǎn)品的質(zhì)量，同時可能會導(dǎo)致生產(chǎn)線全面停工。因此，實(shí)施精確高效維修的一個關(guān)鍵就是必須解決降低成本和提高生產(chǎn)力的問題。此外，有效的維修策略可以降低環(huán)境風(fēng)險，減少溫室氣體排放，防止水污染和土壤污染。隨著設(shè)備壽命的不斷降低，能源消耗成本逐漸增加。最優(yōu)維修策略的實(shí)施，可能會在很大程度上節(jié)省能源消耗。設(shè)備故障需要一些不必要的修理設(shè)備，導(dǎo)致非計劃性停產(chǎn)和停機(jī)。由于初始啟動功率要求，每次機(jī)器開啟都會帶來能源消耗，并可能對設(shè)備的可靠性和壽命產(chǎn)生不利影響。傳統(tǒng)維修策略的選擇，首先考慮的是貨幣政策和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并將其作為選擇最佳維修策略的關(guān)鍵因素。公眾意識和政府規(guī)章，如“清潔空氣法”、資源保護(hù)和恢復(fù)法案和“有

4、毒物質(zhì)控制法”，可能會迫使企業(yè)考慮一些非貨幣性等方面的社會和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)?？沙掷m(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)將生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)問題貫穿于產(chǎn)品生命周期的所有階段從最初的設(shè)計到成品交付給用戶?？沙掷m(xù)管理系統(tǒng)，可以通過有效控制，大幅節(jié)省時間、人員、能源和材料?？沙掷m(xù)性維修策略選擇問題是一個多準(zhǔn)則決策問題，因?yàn)樗蔷C合考慮各種各樣的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)條件來確定維修策略。同時本文提出了一個框架，以有效解決所有這些標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系。維修策略選擇問題在很大程度上依賴于決策者基于不同標(biāo)準(zhǔn)的判斷（DMS）。模糊方法可以用來解決在評估過程中固有的模糊性和不確定性，特別是當(dāng)一些決策標(biāo)準(zhǔn)的概念和評估過程中使用語言變量的情況。本文提出了使用兩階段

5、框架來選擇可持續(xù)性維修策略：在第一階段的第一步，列出所有影響維修策略選擇問題的可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)。接下來，一組研究可持續(xù)發(fā)展的專家對設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估，確定主導(dǎo)因素。在第二階段中，提出模糊VIKOR算法框架來選擇最恰當(dāng)?shù)木S修策略。這個框架總結(jié)如下：（1）在給定的系統(tǒng)、同等管理水平下確定所有可行維修策略；（2）運(yùn)用第一階段輸出的可持續(xù)主因子，通過將語言變量轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)實(shí)現(xiàn)以決策系統(tǒng)評估所有備選維修策略（3）應(yīng)用模糊VIKOR算法決策工具，選擇最佳維修策略。本文的組織結(jié)構(gòu)如下：第2節(jié)提供了一個簡短的文獻(xiàn)回顧，回顧了維修策略選擇問題的模糊方法。第3節(jié)介紹了維修策略的備選方案。第4節(jié)給出可持續(xù)性指標(biāo)并解釋了運(yùn)用

6、因子分析法確定每一可持續(xù)性主因子的過程。第5部分描述了模糊VIKOR評估框架（第2階段）。第6節(jié)通過一家制造公司的具體案例分析具體講述了了文章所提出的框架，第7節(jié)得出結(jié)論。2 文獻(xiàn)回顧2010年Van Horenbeek, Pintelon, Muchiri提供了一個維修最優(yōu)化模型的文獻(xiàn)綜述，并提出了維修模型選擇一般結(jié)構(gòu)框架。在他們提出的總體框架中，考慮到了一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如質(zhì)量、可靠性、成本和庫存，以及環(huán)境因素的影響。然而，并沒有考慮到那些可以影響維修策略選擇的社會因素。2003年Mechefske，wang開發(fā)了用多目標(biāo)模型評估和選擇最恰當(dāng)維修策略。首先，他們給定目標(biāo)，然后用模糊表達(dá)式評估每

7、一策略滿足想定目標(biāo)的能力。然而，在他們的研究中并沒有涉及對環(huán)境因素的關(guān)注。2003年Najjar 和 Alsyouf應(yīng)用模糊多準(zhǔn)則決策法對最流行的七種維修策略進(jìn)行排序，以及涉及的十三種故障原因，比如濕度、輻射、載荷，速度等信息。2006年Bertolini 和 Bevilacqua提出了集成層次分析法（AHP）和將目標(biāo)規(guī)劃法應(yīng)用于煉油廠最佳維修策略的選擇。他們只考慮故障的發(fā)生、嚴(yán)重程度和監(jiān)測，并將其作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。在另一項(xiàng)研究中，Van Horenbeek 和Pintelon于2011年提出了維修優(yōu)化問題，通過網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP）實(shí)現(xiàn)。2007，Wang, Chu,和 Wu 開發(fā)了維修策略選擇模

8、糊層次分析法。他們提出的結(jié)構(gòu)包括四個標(biāo)準(zhǔn)，成本、安全性、可行性和附加值。 Jafari等人于2008年提出了一個模糊德菲方法，用簡單加權(quán)法確定維修策略。他們假定了四個具體目標(biāo)，成本、可靠性、質(zhì)量和庫存水平，以及兩個無形目標(biāo)，競爭力和勞動力的接受程度。Mousavi等人于2009年提出了運(yùn)用因子分析和TOPSIS方法來選擇最佳維修策略的兩步法，但他們并沒有考慮環(huán)境因素。Vahdani等人于2010年提出了VIKOR算法，將區(qū)間數(shù)運(yùn)用于維修策略選擇，同時考慮貨幣和勞工接受因素。但他們并沒有考慮環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，以及在評估過程中所涉及的多重模糊性。以上研究都沒有考慮到維修策略選擇問題同時影響經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境

9、標(biāo)準(zhǔn)，以及評估過程中的種種不確定性。 3 維修策略上述文獻(xiàn)中提出了幾種類型的維修策略。在決策過程中，將五種最常見的維修類型作為備選方案。在此假設(shè)以下五種備選方案處于同等管理水平：預(yù)防性維修（PM）：這種基于時間的策略，要求在特定的時間點(diǎn)（根據(jù)壽命或規(guī)定時間）不管設(shè)備狀態(tài)如何，對其進(jìn)行定期的檢查和維修。不恰當(dāng)?shù)臋z查間隔期會給設(shè)備系統(tǒng)帶來不必要的成本消耗。故障檢測：這樣的修復(fù)性維修策略，要求除非故障發(fā)生不然不采取任何維修行為。這一策略可以給公司帶來大的邊際利潤。以可靠性為中心的維修（RCM）：RCM維修策略的主要目標(biāo)是提高設(shè)備的正常運(yùn)行時間、保持設(shè)備的可靠性水平而不是恢復(fù)到一個理想狀態(tài)?；跔顟B(tài)的

10、維修（CBM）：通過對傳感器振動、潤滑油液位、超聲波聲級數(shù)據(jù)的收集和分析，確定潛在故障發(fā)生的可能性。這一策略可能無法承擔(dān)所有公司的重大投資，需要安裝必要的傳感器、采用相關(guān)監(jiān)控技術(shù)才能得以實(shí)現(xiàn)。全員生產(chǎn)維修（TPM）：這種多選擇集成的維修和質(zhì)量概念，通過訓(xùn)練有素的操作人員進(jìn)行日常巡查以消除停機(jī)時間，避免設(shè)備和產(chǎn)量在生產(chǎn)中的重大損失。成功實(shí)施這一戰(zhàn)略需要高素質(zhì)的員工。在接下來的部分，本文介紹了所有可能影響維修策略選擇的基于可持性的標(biāo)準(zhǔn)。需要引起注意的是，本文所提出的的基于可持續(xù)發(fā)展的框架與模糊決策方法適用于同等管理水平前提下的維修方案選擇，同時并不限定于上述維修策略。4 第一階段：可持續(xù)性和相關(guān)指

11、標(biāo)可持續(xù)計劃的成功實(shí)施需要將一些預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)納入所有業(yè)務(wù)活動水平。表1，表2和表3為第2節(jié)中引用文獻(xiàn)的每一個可持續(xù)發(fā)展因子提供了一套廣泛適用的標(biāo)準(zhǔn)，并且還可以與可持續(xù)發(fā)展方面的專家進(jìn)行討論。表1 商業(yè)可持續(xù)性子標(biāo)準(zhǔn)主標(biāo)準(zhǔn)子標(biāo)準(zhǔn)卓越企業(yè)/經(jīng)濟(jì)因子1.硬件成本17.平均修復(fù)時間2.應(yīng)用技術(shù)的復(fù)雜性18. 生產(chǎn)系統(tǒng)類型3.軟件成本19. 具體生產(chǎn)計劃4.平均故障間隔20. 系統(tǒng)規(guī)劃5. 系統(tǒng)風(fēng)險水平21. 維修性6.研究和開發(fā)成本22. 故障類型的嚴(yán)重性7. 顧客滿意度23. 技術(shù)可行性8.產(chǎn)品多樣性24. 靈活性9.創(chuàng)造力25. 投資回報10. 產(chǎn)品開發(fā)階段26. 需求的緊迫性11.競爭力增強(qiáng)27.

12、 備用設(shè)備的可用性12. 當(dāng)前可靠性水平28. 備件的可用性13. 可靠性改進(jìn)計劃29. 損壞和磨損率14. 訪問難度30. 交貨期15. 產(chǎn)品/服務(wù)的質(zhì)量31. 生產(chǎn)成本損失16.時間效率32.員工培訓(xùn)費(fèi)用表2 社會可持續(xù)性子標(biāo)準(zhǔn)主標(biāo)準(zhǔn)子標(biāo)準(zhǔn)社會/人類的貢獻(xiàn)因子 1.利益相關(guān)者的參與6.管理和工程專業(yè)的發(fā)展2.雇傭問題7.員工的健康3.員工安全8.員工薪資4.員工培訓(xùn)9.政府法規(guī)5.員工的認(rèn)同度10.控股與社會標(biāo)準(zhǔn)表3 環(huán)境可持續(xù)性子標(biāo)準(zhǔn)主標(biāo)準(zhǔn)子標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境因子 1.能源消耗6.廢棄物清理成本2.現(xiàn)有的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)7.廢棄物類型3.環(huán)保規(guī)劃8.有毒物質(zhì)排放到空氣、土壤、水中4.內(nèi)部的有毒物質(zhì)排放9.

13、資源可用性5.原材料消耗10.環(huán)保管理系統(tǒng)第一份可持續(xù)性主標(biāo)準(zhǔn)，商業(yè)/經(jīng)濟(jì)部分，包括32項(xiàng)造價和技術(shù)相關(guān)的子標(biāo)準(zhǔn)，其中有關(guān)維修策略選擇問題的大多已被其他研究論文考慮到（表1）。這些子標(biāo)準(zhǔn)提出了成本的概念以及維修策略涉及的效率、質(zhì)量和技術(shù)因素等，并可以通過一個全面的文獻(xiàn)綜述獲取這些信息。眾所周知，硬件和軟件的成本以及人員培訓(xùn)成本，解決了一個特定維修策略的實(shí)施成本。失去了生產(chǎn)和投資回報率的成本是維修策略的經(jīng)濟(jì)影響在生產(chǎn)系統(tǒng)中的指標(biāo)。備用機(jī)和部件的可用性，以及可修復(fù)性，將會對維修策略的檢查能力加以限制。自從知道維修策略可以影響成品可用時間和質(zhì)量以來，在指定的交貨時間渲染高品質(zhì)的產(chǎn)品滿足顧客期望成為可

14、持續(xù)維修策略選擇問題的一些關(guān)鍵因素。故障間隔期，設(shè)備的磨損、破壞及嚴(yán)重的故障類型說明了選擇一種恰當(dāng)維修策略的重要性，因?yàn)檫@些因素可以廣泛影響設(shè)備的退化狀態(tài)。一旦確定了一個可用性強(qiáng)的生產(chǎn)計劃，決策系統(tǒng)可以制訂相應(yīng)的維修計劃，同時要考慮設(shè)備的可用性時間信息。系統(tǒng)設(shè)計是可持續(xù)性維修策略選擇問題的另一因素，由于組件之間的相互依賴，系統(tǒng)設(shè)計的好壞可能會影響到整個系統(tǒng)。技術(shù)的可行性是維修策略選擇要考慮的首要因素，因?yàn)椴⒉皇撬械木S修策略都適合特定的設(shè)備。探測設(shè)備內(nèi)部部件的難度可能會導(dǎo)致拆卸設(shè)備維修，由此造成更長的停機(jī)時間和更多的利益損失。同時，恰當(dāng)?shù)木S修策略可以提供所需重要資源的精度和可用性水平，比如實(shí)驗(yàn)

15、室和機(jī)器設(shè)備能夠?yàn)楣鹃_發(fā)新的服務(wù)和產(chǎn)品，給公司帶來蓬勃生機(jī)。此外，恰當(dāng)?shù)木S修可以防止設(shè)備在引進(jìn)、使用和老化整個壽命周期中的不必要故障。當(dāng)前以及預(yù)期的系統(tǒng)可靠性水平是維修策略選擇的重要因素。考慮在維修過程中選擇不同的生產(chǎn)系統(tǒng)，同樣非常重要。加工車間的維修策略可能無法在流水車間和單元車間實(shí)現(xiàn)高效率。同時，系統(tǒng)的靈活性也是一個重要因素，可以通過實(shí)施恰當(dāng)?shù)木S修策略得以實(shí)現(xiàn)。可持續(xù)性社會或道德因素提出了影響維修策略選擇的人力資本或社會資本（表2）。公司任何策略的成功實(shí)施都需要利益相關(guān)者的支持和參與。同時還需要人員的驗(yàn)收，以保證目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。目前的員工是否能夠執(zhí)行所選擇的策略或需要雇傭新的或培訓(xùn)新的員工來

16、執(zhí)行維修策略。公司內(nèi)部的安全、健康標(biāo)準(zhǔn)和政府法規(guī)一樣，都可能會影響維修策略的選擇?；诃h(huán)保的可持續(xù)性子標(biāo)準(zhǔn)，如有毒物質(zhì)的排放、能源消耗、資源耗損以及廢物生產(chǎn)都可能會明顯影響維修策略的選擇（表3）。公司非常愿意修改自己的政策，以盡量減少負(fù)面影響。毫無疑問采用恰當(dāng)?shù)木S修策略，可以有效減少有害排放以及廢棄物的生產(chǎn)速度，反過來也節(jié)省了原材料，特別是由于一些廢棄物是很危險的，難以回收或者需要昂貴的清理費(fèi)用。此外，實(shí)施恰當(dāng)?shù)木S修策略可以減少設(shè)備停機(jī)時間，通過防止設(shè)備閑置以及確保維修過的設(shè)備正常運(yùn)行，達(dá)成降低能源消耗的目的。綜上所述，我們確定了影響維修策略選擇的32個經(jīng)濟(jì)/商業(yè)子標(biāo)準(zhǔn)，10個社會子標(biāo)準(zhǔn)和10

17、個環(huán)境子標(biāo)準(zhǔn)。決策系統(tǒng)可能會發(fā)現(xiàn)有很多影響維修策略選擇的復(fù)雜而混亂的子標(biāo)準(zhǔn)，決策結(jié)果可能會不準(zhǔn)確、不一致。因此運(yùn)用因子分析法（FA）確定主因子，并對52次標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行降維處理，實(shí)現(xiàn)更有效的評估。4.1 確定主因子因子分析法是一種有效的基于協(xié)方差的統(tǒng)計降維的方法，它可以識別潛結(jié)構(gòu)影響變量。采用因子分析法的目的是用少數(shù)幾個因子去描述許多指標(biāo)或因素之間的聯(lián)系，即將相關(guān)較為密切的幾個變量歸在同一類中，每一類變量就成為一個因子（之所以稱其為因子，是因?yàn)樗遣豢捎^測的，即不是具體的變量），以較少的幾個因子反映原資料的大部分信息。圖1表示了因子分析法的概念。然而，一個給定的變量因子所產(chǎn)生的一系列影響可能超過其他

18、因子。這種影響取決于相關(guān)度。圖1 因子分析法(p<t)因子分析法過程概述如下：1、收集每個變量的數(shù)據(jù)2、對于給定的變量，計算相關(guān)矩陣3、提取一組因子，看變量之間的相關(guān)性是否顯著4、應(yīng)用旋轉(zhuǎn)方法，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)5、如果每個子標(biāo)準(zhǔn)顯示了顯著因子之一的載荷，停止。否則，請轉(zhuǎn)到步驟2。在第三個步驟提取因子的基礎(chǔ)上，可以解釋為這些因子的數(shù)據(jù)方差。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)方法，取得一種更簡單、更可靠的解釋因子。本文中，應(yīng)用一個共同的正交旋轉(zhuǎn)方法，獲得最大方差。運(yùn)用統(tǒng)計分析系統(tǒng)實(shí)施因子分析。為因子分析提供數(shù)據(jù)，由30個可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域?qū)＜彝ㄟ^相關(guān)語言問卷對最初的52個變量進(jìn)行評估。這些語言，轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)（表4），考慮有關(guān)專家

19、的意見列出影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的子標(biāo)準(zhǔn)。一些選定的因子，如人員對環(huán)境管理系統(tǒng)的影響，是概念性的標(biāo)準(zhǔn)，對可持續(xù)發(fā)展的影響很難用具體數(shù)字來表達(dá)。此外，不確定性和模糊性總會出現(xiàn)在決策過程中。如果將語言變量轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)，這些問題就迎刃而解了?？沙掷m(xù)發(fā)展專家的評估集成，采取模糊數(shù)加權(quán)平均計算每個子標(biāo)準(zhǔn)的最后得分。表4 運(yùn)用模糊語言變量對每一種可持續(xù)主標(biāo)準(zhǔn)中子標(biāo)準(zhǔn)的影響進(jìn)行評估語言變量模糊三角數(shù)Very low (VL)(0, 0, 0.1)Low (L)(0, 0.1, 0.3)Medium low (ML)(0.1, 0.3, 0.5)Medium (M)(0.3, 0.5, 0.7)Medium high

20、(MH)(0.5, 0.7, 0.9)High (H)(0.7, 0.9, 1)Very high (VH)(0.9, 1, 1)因子分析的第一次迭代實(shí)施于經(jīng)濟(jì)/商業(yè)子標(biāo)準(zhǔn)，顯示所提取的五個子標(biāo)準(zhǔn)沒有占到較大比重。這些標(biāo)準(zhǔn)被從32個標(biāo)準(zhǔn)的列表中刪除，因子分析法作用于剩下的子標(biāo)準(zhǔn)，并運(yùn)用統(tǒng)計分析系統(tǒng)軟件。旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果列于表5。載荷因子顯著的子標(biāo)準(zhǔn)都標(biāo)有星號（*）。重要的是確定比較相關(guān)因子列表中其他載荷值是否成比例，主要假定大于45（幾乎50的相關(guān)性）。表5旋轉(zhuǎn)后商業(yè)和經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)的因子分析結(jié)果 因子1因子 2因子3因子 4因子 5因子6Z1 18491*41012Z2 48* 4381317 14Z

21、3 5 965* 8148Z417412 486*9Z5123541 9061*Z63076*0 92 32Z8 1372* 13166 6Z92688*5 8 8 4Z10885*619216Z11 191* 13961Z1460*404 42 145Z15 2332 2163*144Z163340 23169*5Z1717101577*7Z18 9 924281777*Z2038 2534 401447*Z2167*332517725Z2274*213 16212Z2358* 1127 45 217Z2467*19 17 6 3023Z26933465* 1710Z2789*103189

22、16Z2882*2 3104 22Z2958*2022125 13Z3024 2780*2115Z31303547* 111 7Z3233 571* 14 113第一個因子，“技術(shù)可行性和可靠性”，包括技術(shù)復(fù)雜性；機(jī)器設(shè)計規(guī)范，如可修復(fù)性，備件和設(shè)備的可用性；設(shè)備部件的磨損率；故障嚴(yán)重性類型以及設(shè)備的靈活性水平。這個因子揭示了技術(shù)規(guī)格和可靠性限制對于維修策略選擇的重要性。第二個因子是“創(chuàng)新”，提出了研究的五個標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)施成本，提升產(chǎn)品開發(fā)階段公司的創(chuàng)造力和競爭力。創(chuàng)新型企業(yè)需要更精確的維修策略，以獲得更高層次的競爭優(yōu)勢和靈活性。第三個因子，“實(shí)施成本控制”，包括硬件和軟件成本，人員培訓(xùn)成本以及

23、生產(chǎn)成本損失。這個因子考察了策略的成本效益。第四個因子，“需求滿意度”，主要針對基于客戶滿意度的標(biāo)準(zhǔn)，如成品或服務(wù)質(zhì)量以及交貨間隔時間是否剛好滿足顧客需求。影響系統(tǒng)的停機(jī)時間的維修策略可以極大地影響交貨時間。故障間隔時間，維修時間和時間效率的子標(biāo)準(zhǔn)，在第五個因子中表現(xiàn)出更高的載荷。最后一個因子，“系統(tǒng)兼容性”，指的是系統(tǒng)的設(shè)計特性，生產(chǎn)系統(tǒng)的類型和風(fēng)險水平。如前所述，一個流水車間維修策略的選擇與車間作業(yè)環(huán)境相比更重要，因?yàn)樵谝粭l生產(chǎn)線上任何節(jié)點(diǎn)的中斷都可能導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停工。此外，更高層次的系統(tǒng)組件之間的依賴關(guān)系，增加了整體故障的風(fēng)險。同時，系統(tǒng)可承受風(fēng)險水平也是影響維修策略選擇的一個重要因子

24、。運(yùn)用因子分析法收集數(shù)據(jù)，通過問卷調(diào)查的形式實(shí)施，引發(fā)下面三種情況。關(guān)于初始旋轉(zhuǎn)后的因子載荷，它是觀察到的變量X2具有幾乎相等的載荷因子1和2。該子標(biāo)準(zhǔn)（就業(yè)問題）考慮的相關(guān)值被刪除，和其他變量（X1，X3，.，X10）再次進(jìn)行因子分析。結(jié)果顯示于表6。表6 旋轉(zhuǎn)后次要社會因子分析結(jié)果因子1因子 2因子 3X156* 1116X3981*1X4 191380*X533 3855*X673*17 11X7074*24X8312756*X984* 422X1054*4 5表6中，每個變量對于三個提取因子之一有一個有意義的載荷。第一個因子，“利益相關(guān)者”的滿意度，包括利益相關(guān)者的參與、管理工作進(jìn)展和

25、工程專業(yè)知識，政府法規(guī)以及社會標(biāo)準(zhǔn)。第二個因子，“安全”，指所選定策略的能力，以提供所需的安全水平并將健康的負(fù)面影響降到最低。第三個因子，包括其他標(biāo)準(zhǔn)，比如員工工資和實(shí)施特定類型維修策略人員的相關(guān)培訓(xùn)及員工的認(rèn)可度。表7列出進(jìn)行旋轉(zhuǎn)后的因子分析對環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的影響 (Yi ；i = 1,10),導(dǎo)致以下三個基本因子。因子1，“廢棄物排放控制”，包含在設(shè)備生產(chǎn)過程中有毒物質(zhì)的排放，垃圾清理及回收成本，廢棄物種類，以及有毒物質(zhì)排放到空氣、土壤和水中。因子2，引出了環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境規(guī)劃和管理系統(tǒng)，被稱為“環(huán)境管理體系保障”。因子3，或可稱為“資源和能源消耗的控制和保護(hù)，包括剩下的環(huán)境指標(biāo)以及在資源和能源保

26、護(hù)層面評估維修策略的能力。表7 旋轉(zhuǎn)后環(huán)境因子分析結(jié)果因子1因子 2因子3Y101272*Y2 257*11Y31774*20Y453*144Y5 6859*Y646* 2515Y763* 34Y878* 22 18Y925653*Y1034 62*40總之，作為第1階段的輸出，通過因子分析法，將影響維修策略選擇的子標(biāo)準(zhǔn)降維到12個因子（而不是原來提議的52項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)）。這種方法提供了一個簡化的決策樹法（DMT），使可持續(xù)發(fā)展的每一單元子標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量減少、降維，確保了決策過程更加穩(wěn)定、可靠。需要引起注意的是，要密切關(guān)注可持續(xù)發(fā)展專家咨詢組，如若發(fā)生變化，那么主因子也會相應(yīng)發(fā)生變化：對于一個特定的專家小

27、組，文中提出的框架是通用的，而且適用于同等管理水平任何可持續(xù)性問題的策略選擇。5 第2個階段：模糊的VIKOR評估框架第1階段的輸出，降維的決策樹是第2階段的輸入。在這個階段，給定維修策略可持續(xù)因子的備選和評級由決策系統(tǒng)執(zhí)行，是利用模糊VIKOR評估框架來確定最佳維修策略。確定性的決策技術(shù)不能夠準(zhǔn)確模擬人類主觀判斷的固有不確定性。在這種情況下，一種模糊的方法得以應(yīng)用，用建模的方法來解決相關(guān)決策問題。在建議的框架中，第一步運(yùn)用決策系統(tǒng)識別第二層級決策樹中主標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)重，用以證實(shí)各因子在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)維修策略選擇中的重要性，運(yùn)用表4中提供的隨機(jī)變量。同時，對每種維修策略備選方案的能力進(jìn)行評估，看其是否滿

28、足每一個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)因子，使用表8中的隨機(jī)變量。這些隨機(jī)變量隨之轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)。本研究中使用的主要模糊數(shù)學(xué)關(guān)系請看附錄。表8 .用語言變量為備選方案評級語言變量模糊三角數(shù)Very poor (VP)(0, 0, 1)Poor (P)(0, 1, 3)Medium poor (MP)(1, 3, 5)Fair (F)(3, 5, 7)Medium good (MG)(5, 7, 9)Good (G)(7, 9, 1)Very good (VG)(9, 1, 1)所應(yīng)用的模糊VIKOR法包括以下步驟：（略)6 案例研究這一案例提出將可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃應(yīng)用于汽車制造公司，希望為他們選擇最佳維修策略提供幫

29、助。第1階段提供了一個降維的決策系統(tǒng)。在第2階段的第2步，為公司的三位管理者提供了一組可行的維修方案。預(yù)防性維修（A1），基于故障的維修（A2），以可靠性為中心的維修（A3），基于狀態(tài)的維修（A4）以及全員生產(chǎn)維修（A5）為五種備選維修策略，運(yùn)用第二層級圖2決策樹中的十二種可持續(xù)因子進(jìn)行評估。首席執(zhí)行經(jīng)理（D1），維修經(jīng)理（D2）和生產(chǎn)經(jīng)理（D3）在決策過程中是三個獨(dú)立的個體，他們的決策都會得到同等的評估。社會，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三大主標(biāo)準(zhǔn)被假定為平等（Fair）和非常高（VH），因?yàn)檫@是成功實(shí)施一個可持續(xù)發(fā)展計劃的基礎(chǔ)。分析反應(yīng)，人們可以觀察到管理者對此有不同的見解。例如，首席執(zhí)行經(jīng)理，主要專注于利

30、潤，而生產(chǎn)部經(jīng)理主要關(guān)心時間和質(zhì)量，以及生產(chǎn)升本損失因子。維修經(jīng)理則關(guān)心決策的可靠性及影響決策執(zhí)行的種種障礙。經(jīng)理們被要求使用表4中提供的隨機(jī)變量來權(quán)衡可持續(xù)因子。具體結(jié)果在表9中。這些權(quán)重顯示了層級2中各因子對于實(shí)現(xiàn)公司可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要性。社會，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三個單元的權(quán)重被假定處于平等地位而且非常高，因?yàn)樗鼈兪谴_保可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃成功實(shí)施的基礎(chǔ)。分析這些反應(yīng)，你會發(fā)現(xiàn)每個管理者都會存在不同的見解。例如，首席執(zhí)行經(jīng)理主要關(guān)注利潤，而生產(chǎn)部經(jīng)理主要關(guān)心時間、質(zhì)量和喪失生產(chǎn)升本的因素。維修經(jīng)理則更加關(guān)注可靠性以及執(zhí)行的障礙。表 9 用決策系統(tǒng)衡量各標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重 S1S2S3E1E2E3B1B2B3B4

31、B5B6決策1VHMHMLHVHMHVHMHVHMHML決策2MVHVHVHMHMVHHMHVHMHH決策3MLVHMHMLVHVHMHHVHVHMH在接下來的步驟中，要求決策系統(tǒng)利用第二級因子中列于表8中的隨機(jī)變量來評估備選方案的水平。結(jié)果顯示于表13，S1-S3指三個社會利益相關(guān)者的支持度，安全性，和員工能力標(biāo)準(zhǔn)。E1-E3提出廢棄物排放控制，環(huán)境管理體系保障，以及資源和能源消耗控制標(biāo)準(zhǔn)。B1-B6包括商業(yè)/經(jīng)濟(jì)主導(dǎo)因子，如圖2所示。表13中顯示的變化展示了每種維修策略的能力，以迎合管理者的期望，幫助公司實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。圖2 降維的決策樹由此可以看出，條件C1可接受備選方案J1，但并不

32、完全契合。然而，備選方案A4是相對穩(wěn)定的，因?yàn)樗哂邢嗤脑u級排序集R'和S'。因?yàn)槠渲杏袟l件不符合，那么就提出了一個折中的解決方案A4和A5，給定V=0.5。這個折中的解決方案包括排名第一的解決方案，它是首選方案。策略的最大效益V，是確定折中解決方案的一個重要因素。表13提供了一些關(guān)于折中解決方案V的變化帶來的影響，通過降維V的平均權(quán)重，同時需要將更高的權(quán)重加權(quán)到平均權(quán)重中去，基于狀態(tài)的維修策略將是公司唯一入選的維修方案。然而，增加此值為1時，理想的備選方案均可用于所有標(biāo)準(zhǔn)，解集擴(kuò)大，其中涵蓋了基于狀態(tài)的維修、以可靠性為中心的維修以及預(yù)防性維修。表13 方案排序變化分析V折中

33、解決0A40.25A40.5A4， A 50.75A4， A 51A4，A 5，A 1這個過程在很大程度上依賴于管理人員的意見。管理者考慮不同的權(quán)重，相關(guān)因子和子標(biāo)準(zhǔn)可能對結(jié)果產(chǎn)生重要影響。定義的因子權(quán)重要考慮到公司的期望和具體條件。在這一環(huán)節(jié)，上述案例研究的最重要情形就是V=0.5的情況，當(dāng)在決策過程中只考慮社會因子時，就得到A5，A4和A1策略作為設(shè)備維修的折中選擇：全員生產(chǎn)維修是社會標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證性策略。如果在決策過程中只考慮社會和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，那么折中方法和以前一樣（A4，A5），這證明了其他標(biāo)準(zhǔn)比經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)更重要，這在以前有關(guān)維修策略選擇問題的研究中大多被忽略。忽視社會和經(jīng)濟(jì)因子的影響（只考慮

34、環(huán)境因素）也會導(dǎo)致同樣的結(jié)果。如果只考慮經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)，該模型給出折中方案集（A3，A4）。備選方案A3（基于可靠性）在以前的任何情形都不會被選擇。這表明，僅僅考慮經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)恐怕不足夠確定一個可持續(xù)維修策略。根據(jù)經(jīng)理們提出的意見，或許會引發(fā)眾多爭辯，基于可靠性的維修策略主要考慮的是設(shè)備的正常運(yùn)行時間和故障可能性，這一策略對環(huán)境和社會問題并不太敏感。企業(yè)關(guān)注可持續(xù)發(fā)展，特別是在當(dāng)前競爭日趨激烈大背景下的環(huán)境問題。雖然考慮環(huán)境影響可能會增加運(yùn)營成本，但是企業(yè)更加注重對可持續(xù)發(fā)展的投資，并在整個供應(yīng)鏈系統(tǒng)中實(shí)施這一標(biāo)準(zhǔn)。7 結(jié)論考慮到影響基于可持續(xù)發(fā)展維修策略選擇問題的大量子標(biāo)準(zhǔn)，本研究的第一階段確定了可持

35、續(xù)發(fā)展每一主標(biāo)準(zhǔn)起主導(dǎo)作用的因子。第二個階段，運(yùn)用模糊VIKOR法為維修策略備選方案使用可持續(xù)發(fā)展因子情況打分。據(jù)我們所知，先前的研究并未綜合考慮維修策略選擇問題所涉及的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素。由于VIKOR法提供了一種折中解決問題的方案，那么企業(yè)就可以通過整合所選策略的效益以實(shí)現(xiàn)更大的收益。本文所提供的案例研究認(rèn)可維修策略選擇中充分考慮社會和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，這在以前的研究論文中是被忽略的。本文更多分析了決策過程可能會反復(fù)考慮全部的52項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并與研究中的輸出結(jié)果對比，來通過因子分析法實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)丟失量的調(diào)查。此外，網(wǎng)絡(luò)層次分析法可以應(yīng)于可持續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中，并可用網(wǎng)絡(luò)分析法結(jié)果與想定的框架對比。參考文獻(xiàn)1 1

36、Al-Najjar,Basim and Alsyouf,Imad.2003. Selecting the Most Efficient Maintenance Approach Using Fuzzy Multiple Criteria Decision-making. International Journal of Production Economics, 84(1):85100. doi: 10.1016/S0925-5273(02)00380-8CrossRef,Web of Scienc®2 2Arunraj, N.S.and Maiti,J.2007. Risk-bas

37、ed MaintenanceTechniques and Applications. Journal of Hazardous Materials, 142(3): 653661. doi: 10.1016/j.jhazmat.2006.06.069CrossRef, PubMed3 3 Betrolini, Massimo and Bevilacqua,Maurizio.2006. A Combined Goal Programming-AHP Approach to Maintenance Selection Problem. Reliability Engineering & S

38、ystem Safety, 91(7): 839848. doi: 10.1016/j.ress.2005.08.006CrossRef, Web of Scienc®4 4Buyukozkan,Gulcin and Ruan,Da.2008. Evaluation of Software Development Projects Using a Fuzzy Multi-criteria Decision Approach. Mathematics and Computers in Simulation, 77(56): 464475. doi: 10.1016/j.matcom.2

39、007.11.015 CrossRef 5 5Cai,Kai-Yuan.1996. System Failure Engineering and Fuzzy Methodology an Introductory Overview. Fuzzy Sets and Systems, 83(2): 113133. doi: 10.1016/0165-0114(95)00385-1 CrossRef6 6Chen,Chen-Tung.2000. Extensions of the TOPSIS for Group Decision-making Under Fuzzy Environment. Fu

40、zzy Sets and Systems, 114: 19. doi: 10.1016/S0165-0114(97)00377-1 CrossRef, Web of Scienc® 7 7Fruchter,Benjamin. 1954. Introduction to Factor Analysis, New York: D. Van Nostrand. 8 8Fuller,Robert. 1995. Neural Fuzzy Systems, Heidelberg: Physica-Verlag. 9 9Ganoulis,Jacques.2009. Risk Analysis of

41、 Water Pollution, Weinheim: Wiley-VCH. CrossRef 10 10 Garg,Amilk and Deshmukh,S.G.2006. Maintenance Management: Literature Review and Directions. Journal of Quality in Maintenance Engineering, 12(3): 205238. doi:10.1108/13552510610685075CrossRef 11 11Ghazi Nezami, Farnaz, Bayram Yildirim, and Pingfe

42、ng Wang. 2012. “Sustainable Single-machine Scheduling Problem with Reliability and Energy Consumption.”, 2012 Industrial and Systems Engineering Research Conference, May 1923 12 12Heilala, Juhani, Saija Vatanen, Hannele Tonteri, Jari Montonen, Salla Lind, Björn Johansson, and Johan Stahre. 2008

43、. “Simulation-based Sustainable Manufacturing System Design.”, 2008 Winter Simulation Conference. 19221930, December 710 13 13Jafari,Azizollah.2008. Using Fuzzy Delphi Method in Maintenance Strategy Selection Problem. Journal of Uncertain Systems, 2(4): 289298. 14 14Lattin,J.M,Carroll,D.and Green,P.

44、2003. Analyzing Multivariate Data, Pacific Grove, CA: Curt Hinrichs. 15 15 Mechefske,Chris and Wang,Zheng.2003. Using Fuzzy Linguistics to Select Optimum Maintenance and Condition Monitoring Strategies. Mechanical Systems and Signal Processing, 17(2): 305316. doi: 10.1006/mssp.2001.1395CrossRef, CSA

45、16 16Mobley,R.Keith.2002. An Introduction to Predictive Maintenance, Waltham, MA: Butterworth-Heinemann. 17 17 Mousavi,S.Mousavi,S.S,Nezami,F.,G,Heydar,M.and Aryanejad,M.B.2009. A Hybrid Fuzzy Group Decision Making and Factor Analysis for Selecting Maintenance Strategy. International Conference on C

46、omputers & Industrial Engineering (CIE): 12041209. July 69 18 18Mouzon,Gilles,Yildirim,M.Bayram and Twomey,Janet.2007. Operational Methods for Minimization of Energy Consumption of Manufacturing Equipment. International Journal of Production Research, 45(18): 42474271. doi:10.1080/00207540701450

47、013Taylor&Francis Onlines19 19Neugebauer,R.Wertheim,R.and Harzbecker,C.2011. Energy and Resources Efficiency in the Metal Cutting Industry. : 249259. In Advances in Sustainable Manufacturing, edited by Günther, Seliger, Marwan M.K. Khraisheh, and I.S. Jawahir Heidelberg: Springer 20 20Nicol

48、ai,Robin P.and Dekker,Rommert.2007. Optimal Maintenance of Multicomponent Systems: A review. Complex System Maintenance Handbook, : 263286. edited by Kobbacy, Khairy A.H. and D.N. Prabhakar Murthy London: Springer 21 21Opricovic,Serafim and Tzeng,G.Hshiung.2004. Compromise Solution by MCDM Methods:

49、A Comparative Analysis of VIKOR and TOPSIS. European Journal of Operational Research, 156(2): 445455. doi: 10.1016/S0377-2217(03)00020-1CrossRef, Web of Scienc® 22 22Sharma,R.Kumar,Kumar,Dinesh and Kumar,Pradeep. 2005. FLM to Select Suitable Maintenance Strategy in Process Industries Using MISO Model. Journal of Quality in Maintenance Engineering, 11(