摘 要：本文基于解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）和模擬法，深入研究離散型制造加工成本的影響因素及其優(yōu)化策略。通過(guò)廣泛的文獻(xiàn)調(diào)研和專(zhuān)家訪談，識(shí)別主要影響因素，并構(gòu)建相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型。詳細(xì)描述了基于模擬法的模型構(gòu)建流程，包括系統(tǒng)元素的識(shí)別、影響因素的提取、二元關(guān)系分析、鄰接矩陣和可達(dá)矩陣的建立等步驟。針對(duì)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)2個(gè)方面，提出了具體的優(yōu)化對(duì)策，例如提高設(shè)備維護(hù)效率、優(yōu)化訂單處理流程、加強(qiáng)質(zhì)量控制、降低人工成本等。研究結(jié)果為離散型制造企業(yè)提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，旨在幫助其有效控制和降低加工成本，提高整體運(yùn)營(yíng)效率。

關(guān)鍵詞：解釋結(jié)構(gòu)模型；模擬法；離散型制造加工；成本優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP 301" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在全球經(jīng)濟(jì)一體化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇的背景下，離散型制造企業(yè)面臨許多挑戰(zhàn)，尤其是在成本控制和資源配置方面。離散型制造業(yè)以其產(chǎn)品種類(lèi)多樣、生產(chǎn)批量小、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，成為現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成部分[1]。然而，復(fù)雜的生產(chǎn)流程和多變的市場(chǎng)需求使離散型制造加工成本的管理變得愈發(fā)復(fù)雜。因此，如何有效識(shí)別和優(yōu)化影響加工成本的關(guān)鍵因素，已成為提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵課題[2]。隨著信息技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法的發(fā)展，模擬法作為一種強(qiáng)有力的工具，逐漸被應(yīng)用于成本優(yōu)化的研究中[3]。模擬法通過(guò)構(gòu)建虛擬模型，能夠?qū)?fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和預(yù)測(cè)，從而為決策提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)合解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM），系統(tǒng)地識(shí)別影響離散型制造加工成本的主要因素，并通過(guò)定量與定性分析相結(jié)合的方法，提供有效的優(yōu)化策略。

1 離散型制造加工成本影響因素

1.1 解釋結(jié)構(gòu)模型

解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）是一種由美國(guó)教授Warfield于1976年提出的分析工具，旨在處理復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。ISM通過(guò)結(jié)合專(zhuān)家的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有效分解，將模糊的概念轉(zhuǎn)化為清晰的多層次結(jié)構(gòu)模型，從而為學(xué)術(shù)研究提供便利。該模型的構(gòu)建過(guò)程通常包括專(zhuān)家組討論，識(shí)別研究主題的主要影響因素，并利用“鄰接矩陣”和“可達(dá)矩陣”對(duì)這些因素進(jìn)行層級(jí)劃分，最終形成一個(gè)多級(jí)遞階的結(jié)構(gòu)模型[4]。通過(guò)詳細(xì)的文字說(shuō)明，ISM能夠清晰地闡述各個(gè)層級(jí)之間的關(guān)系及其功能，廣泛應(yīng)用于政策分析、項(xiàng)目評(píng)估和決策支持等領(lǐng)域。

1.2 影響因素解釋與提取

通過(guò)廣泛查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合離散型制造加工成本的識(shí)別與分析，經(jīng)過(guò)理論研究，篩選影響離散型制造加工成本的18個(gè)主要因素（見(jiàn)表1），其中S16為關(guān)鍵問(wèn)題，即離散型制造加工成本。

原材料采購(gòu)成本（S1）是制造過(guò)程中最基本的支出，直接影響生產(chǎn)成本；人工成本（S2）反映了人力資源的投入，通常占制造成本的較大部分；設(shè)備折舊（S3）直接關(guān)系生產(chǎn)成本；運(yùn)輸與物流費(fèi)用（S4）影響整體交付效率；生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度效率（S5）影響生產(chǎn)流程的順暢程度；生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用（S6）關(guān)系生產(chǎn)的連續(xù)性；生產(chǎn)工藝復(fù)雜性（S7）可能增加成本和時(shí)間；訂單處理與管理成本（S8）直接影響客戶(hù)滿(mǎn)意度；能源消耗（S9）是生產(chǎn)中的重要成本；研發(fā)與設(shè)計(jì)成本（S10）影響整體制造成本；質(zhì)量控制成本（S12）直接影響不合格品處理成本；庫(kù)存管理成本（S13）影響資金占用；供應(yīng)鏈管理效率（S14）影響產(chǎn)品成本和交付能力；不合格品處理成本（S15）影響盈利能力；離散型制造加工成本（S16）是上述因素的綜合體現(xiàn)；市場(chǎng)需求波動(dòng)（S17）會(huì)影響生產(chǎn)計(jì)劃和庫(kù)存管理；技術(shù)更新與升級(jí)成本（S18）影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；法規(guī)遵從成本（S19）可能增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。關(guān)鍵成本驅(qū)動(dòng)因素包括原材料采購(gòu)成本、人工成本和設(shè)備折舊，企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，以控制成本；而生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度效率、供應(yīng)鏈管理效率和訂單處理成本等因素則直接影響生產(chǎn)效率，優(yōu)化這些環(huán)節(jié)可顯著降低整體成本。最后，質(zhì)量控制成本和法規(guī)遵從成本體現(xiàn)了企業(yè)在確保產(chǎn)品質(zhì)量和合規(guī)性方面的投入，如何有效管理這些成本是企業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。

2 基于模擬法的離散型制造加工成本優(yōu)化模型構(gòu)建

2.1 解釋結(jié)構(gòu)模型建模流程

當(dāng)構(gòu)建基于模擬法的離散型制造加工成本優(yōu)化模型時(shí)，首先需要明確建模的流程。該流程主要包括以下6個(gè)步驟（如圖1所示）。1）確定系統(tǒng)元素集。首先，需要識(shí)別與離散型制造加工相關(guān)的系統(tǒng)元素。這些元素通常包括生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)、資源配置、人員安排等。在這一階段，研究者應(yīng)充分考慮各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)整體成本的影響，以確保所選元素能夠全面反映制造過(guò)程的復(fù)雜性[5]。2）確定離散型制造加工成本影響因素集。在明確系統(tǒng)元素后，識(shí)別影響離散型制造加工成本的關(guān)鍵因素。這些因素包括原材料采購(gòu)成本、人工成本、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、生產(chǎn)工藝復(fù)雜性等。通過(guò)文獻(xiàn)研究和專(zhuān)家訪談，收集較為全面的影響因素列表，為后續(xù)的分析奠定基礎(chǔ)。3）系統(tǒng)元素集二元關(guān)系。在確定影響因素集后，須分析這些因素之間的二元關(guān)系。研究各影響因素如何相互作用，以及這些相互作用對(duì)制造加工成本的影響程度。這一分析通過(guò)專(zhuān)家評(píng)估、問(wèn)卷調(diào)查等方式進(jìn)行，以獲取各因素間的相互影響信息。4）建立鄰接矩陣?；谏鲜龆P(guān)系的分析，接下來(lái)需要將這些關(guān)系整理成鄰接矩陣。鄰接矩陣是一個(gè)方陣，其中每個(gè)元素表示2個(gè)影響因素之間的關(guān)系強(qiáng)度。通過(guò)依次排列離散型制造加工成本的各影響因素，得到一個(gè)清晰的矩陣結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)的計(jì)算與分析。5）計(jì)算可達(dá)矩陣。在建立鄰接矩陣后，運(yùn)用層次劃分原則，計(jì)算可達(dá)矩陣?？蛇_(dá)矩陣能夠反映影響因素之間的層級(jí)關(guān)系，幫助識(shí)別哪些因素是直接影響成本的關(guān)鍵因素，哪些因素是在間接層面上發(fā)揮作用。通過(guò)可達(dá)矩陣的計(jì)算，有效地對(duì)影響因素進(jìn)行層次化管理。6）生成結(jié)構(gòu)層次。基于可達(dá)矩陣的結(jié)果，對(duì)各層次結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行描述。這一過(guò)程涉及對(duì)不同層次的影響因素進(jìn)行歸納和總結(jié)，明確每個(gè)層次在整體成本優(yōu)化中的作用。生成的結(jié)構(gòu)層次不僅為后續(xù)的模擬分析提供了基礎(chǔ)，也為決策者在實(shí)際應(yīng)用中提供了清晰的指導(dǎo)。

2.2 建立知識(shí)模型

鄰接矩陣主要描述系統(tǒng)要素之間的直接聯(lián)系情況。如果要素Si對(duì)要素Sj有影響，那么aij記為“1”；如果要素Si對(duì)要素Sj無(wú)影響，那么aij記為“0”，如公式（1）所示。

（1）

借鑒以往離散型制造加工分析經(jīng)驗(yàn)，采用頭腦風(fēng)暴法及專(zhuān)家資訊法對(duì)已經(jīng)完成的離散型制造加工影響因素間的二元關(guān)系進(jìn)行分析，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建知識(shí)模型，具體二元關(guān)系見(jiàn)表2。表2列出了多個(gè)直接影響因素（例如S1、S2、S3等）及其之間的二元關(guān)系，每個(gè)因素的編號(hào)對(duì)應(yīng)與之有直接影響關(guān)系的其他因素。具體來(lái)說(shuō)，S1影響S2、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S12、S15、S18和S19；S2僅影響S19；而S3則影響S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S12、S15、S18和S19。其他因素，例如S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17和S18也有各自的影響關(guān)系，其中S19是一個(gè)關(guān)鍵的影響因素，幾乎所有其他因素都與其直接相關(guān)，顯示其在制造加工成本中的重要性。相對(duì)來(lái)說(shuō)，S2、S6、S8、S9、S10、S12、S13、S14、S15、S16、S17和S18主要依賴(lài)于S19，表明它們的影響力可能較弱或?qū)儆陂g接影響。

2.3 建立鄰接矩陣

根據(jù)表2中的影響因素二元關(guān)系，繪制離散型制造加工成本因素間關(guān)系有向圖，如圖2所示。

根據(jù)表2中的影響因素二元關(guān)系及圖2有向圖中的邏輯關(guān)系，建立離散型制造加工成本因素的鄰接矩陣A。

2.4 計(jì)算可達(dá)矩陣

鄰接矩陣記為A，單位矩陣記為I，對(duì)A+I進(jìn)行布爾運(yùn)算，直到滿(mǎn)足（A+I）k-1≠（A+I）k=（A+I）k+1=M為止。此時(shí)，M為鄰接矩陣A的可達(dá)矩陣。如果可達(dá)矩陣中mij=1，就表示因素Si和因素Sj之間存在能夠到達(dá)的路徑，即因素Si能夠直接或間接影響因素Sj。該過(guò)程可利用SPSS22.0軟件求得?；卩徑泳仃嘇，計(jì)算其可達(dá)矩陣M。

2.5 影響因素層級(jí)劃分

根據(jù)可達(dá)矩陣，求得可達(dá)集和先行集，分別用R（Si）和A（Si）表示。可達(dá)集指特定的影響因素能夠到達(dá)的全部因素的集合，先行集表示能夠到達(dá)某個(gè)影響因素的集合。由此判別各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)要素的層級(jí)，計(jì)算可達(dá)集與先行集的交集C（Si），進(jìn)而對(duì)各影響因素進(jìn)行層級(jí)劃分。

根據(jù)可達(dá)矩陣對(duì)離散型制造加工成本因素進(jìn)行層次劃分，分別求得各個(gè)因素的可達(dá)集R（Si）、先行集A（Si）和共同集C（Si）。其中，共同集C（Si）為可達(dá)集R（Si）和先行集A（Si）的交集。當(dāng)可達(dá)集等于共同集時(shí)，R（Si）為最高級(jí)要素集合。在可達(dá)矩陣中，刪除Si所對(duì)應(yīng)的行和列，得到新的可達(dá)矩陣，依次迭代，得到所有的要素集合。可達(dá)矩陣劃分結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，法律遵從成本S19為最高級(jí)，人工成本S2、生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用S6、材料質(zhì)量差S8、能源消耗S9、研發(fā)與設(shè)計(jì)成本S10、質(zhì)量控制成本S12為次高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素。將高一級(jí)因素所對(duì)應(yīng)的行和列在可達(dá)矩陣中剔除，再進(jìn)行第二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素劃分，不斷迭代，直到所有因素都被分解。各因素層級(jí)劃分結(jié)果見(jiàn)表4。

3 離散型制造加工成本因素分析及建議

3.1 原因因素分析

結(jié)合表4可知，造成離散型制造加工成本增加的原因主要為生產(chǎn)和設(shè)計(jì)。1）在生產(chǎn)方面。生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)費(fèi)用S6、訂單處理與管理成本S8、能源消耗S9、研發(fā)與設(shè)計(jì)成本S10是造成離散型制造加工成本增加的直接原因。不合格品處理成本S15、生產(chǎn)工藝復(fù)雜性S7是造成直接原因的中間因素，起到承上啟下的作用，在成本管理中應(yīng)給與重視。而深層次因素是原材料采購(gòu)成本S1及人工成本S2。2）在設(shè)計(jì)方面。質(zhì)量控制成本S12和人工成本S2是造成離散型制造加工成本增加的直接原因，這2個(gè)因素主要由運(yùn)輸與物流費(fèi)用S4、生產(chǎn)效率S11及部分庫(kù)存管理成本S13造成。

3.2 對(duì)策建議

3.2.1 生產(chǎn)方面的對(duì)策建議

首先，通過(guò)實(shí)施預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃和引入智能監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)提高設(shè)備維護(hù)效率，從而減少故障率、縮短停機(jī)時(shí)間，并降低維護(hù)成本。其次，優(yōu)化訂單處理與管理流程，采用先進(jìn)的生產(chǎn)管理軟件和實(shí)施精益生產(chǎn)理念，提升訂單處理的自動(dòng)化程度，減少人工干預(yù)，提升整體效率。為了降低能源消耗，企業(yè)應(yīng)采用節(jié)能設(shè)備和技術(shù)，并進(jìn)行能源審計(jì)，以識(shí)別高能耗環(huán)節(jié)，從而制定相應(yīng)的節(jié)能措施。此外，控制研發(fā)與設(shè)計(jì)成本需要加強(qiáng)跨部門(mén)協(xié)作，確保設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的緊密結(jié)合，并采用模塊化設(shè)計(jì)，以降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和縮短研發(fā)周期。同時(shí)，重視不合格品處理，通過(guò)建立嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)機(jī)制和進(jìn)行根本原因分析，降低不合格品的產(chǎn)生率，從源頭上控制成本。最后，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，評(píng)估現(xiàn)有生產(chǎn)流程并尋找優(yōu)化機(jī)會(huì)，引入標(biāo)準(zhǔn)化流程，以降低生產(chǎn)復(fù)雜性和多樣化生產(chǎn)帶來(lái)的成本上升。

3.2.2 設(shè)計(jì)方面的對(duì)策建議

首先，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制，具體做法是在設(shè)計(jì)階段引入質(zhì)量控制點(diǎn)，以確保設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)要求，從而減少后期修改和返工，并通過(guò)實(shí)施全面質(zhì)量管理（TQM）來(lái)提高產(chǎn)品整體質(zhì)量，降低后期的質(zhì)量控制成本。其次，優(yōu)化人工成本，通過(guò)培訓(xùn)和技能提升來(lái)提高員工工作效率，減少人工成本，同時(shí)引入自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器人，減少對(duì)人工的依賴(lài)，從而提高生產(chǎn)效率。此外，為了降低運(yùn)輸與物流費(fèi)用，企業(yè)應(yīng)選擇合適的物流合作伙伴并優(yōu)化運(yùn)輸路線(xiàn)，同時(shí)實(shí)施庫(kù)存優(yōu)化策略，以減少庫(kù)存周轉(zhuǎn)時(shí)間和降低物流費(fèi)用。提升生產(chǎn)效率方面，采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，降低單位產(chǎn)品成本，并通過(guò)實(shí)施績(jī)效考核機(jī)制激勵(lì)員工提高工作效率，進(jìn)一步降低人工成本。最后，優(yōu)化庫(kù)存管理需要采用先進(jìn)的庫(kù)存管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控庫(kù)存水平，避免過(guò)度庫(kù)存和缺貨現(xiàn)象，同時(shí)實(shí)施JIT（準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)）理念，以減少庫(kù)存占用資金，提升資金周轉(zhuǎn)率。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈的制造環(huán)境中，離散型制造企業(yè)面臨多重挑戰(zhàn)，尤其是在成本控制和效率提升方面。本文對(duì)離散型制造加工成本影響因素進(jìn)行深入分析，不僅揭示了各因素之間的復(fù)雜關(guān)系，還提出了切實(shí)可行的優(yōu)化對(duì)策。研究表明，采用解釋結(jié)構(gòu)模型（ISM）與模擬法相結(jié)合的方式，能夠有效地幫助企業(yè)識(shí)別關(guān)鍵影響因素，并制定具有針對(duì)性的優(yōu)化策略。

參考文獻(xiàn)

[1]王家，韓淙吉，陳雅含，等.基于子集模擬的建設(shè)項(xiàng)目離散型工期-成本優(yōu)化算法研究[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2022（4）：039.

[2]王家，唐敬奇，周忠寶，等.建設(shè)項(xiàng)目隨機(jī)離散型工期-成本優(yōu)化算法的改進(jìn)[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2023，50（7）：229-238.

[3]孫鍇.基于品類(lèi)管理的CF公司采購(gòu)策略研究[D].成都：西南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2021.

[4]冉家敏，倪志偉，彭鵬，等.考慮空間眾包工作者服務(wù)質(zhì)量的任務(wù)分配策略及其螢火蟲(chóng)群優(yōu)化算法求解[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2021，41（3）：794-802.

[5]梁雙.面向智能制造對(duì)離散型制造業(yè)的生產(chǎn)流程優(yōu)化策略分析[J].智庫(kù)時(shí)代，2022（14）：188-191.