周?玉

上海交通大學

汽車零部件入廠物流優(yōu)化及應用

周?玉

上海交通大學

本文的主要研究內容主要包括：首先分析了汽車制造業(yè)與零部件入廠物流的介紹及車輛路徑理論。構建了循環(huán)取貨路線設計的數(shù)學模型，通過有效的啟發(fā)式算法設計高效的入廠物流循環(huán)取貨線路，優(yōu)化汽車入廠物流的運輸成本。最后，具體分析研究Y公司運用循環(huán)取貨的方式改善現(xiàn)有模式的弊端，以實際中的問題為案例，根據(jù)實際數(shù)據(jù)與運作特點，應用基于節(jié)約值的啟發(fā)式算法設計了基于循環(huán)取貨的入廠物流線路，驗證了算法與基于循環(huán)取貨的入廠物流模式的在實際應用中的實用性與高效性。

入廠物流模式，循環(huán)取貨，啟發(fā)式算法

1 引言

汽車市場競爭不斷加劇，汽車制造企業(yè)間的競爭逐漸成了供應鏈的競爭，通過對供應鏈的優(yōu)化使得成本降低，獲得利潤空間。汽車入廠物流又是供應鏈中的關鍵環(huán)節(jié)。鑒于供應商直接運輸?shù)钠嚵悴考霃S物流系統(tǒng)的缺陷，面對大規(guī)模、多樣化、即時性生產(chǎn)的需求，汽車零部件入廠物流部門引入了基于第三方物流服務外包模式的循環(huán)取貨物流系統(tǒng)。?通過對汽車制造企業(yè)的零部件入廠物流運營狀況的分析，?希望用第三方物流來進行資源整合，對現(xiàn)有汽車零部件入廠物流系統(tǒng)進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)物流運作效率的提升及成本的最小化。

2 車輛路徑理論

汽車零部件入廠物流循環(huán)取貨系統(tǒng)的理論基礎，可以視為基本的車輛路徑問題(VRP?Vehicle?Routing?Problem)。該問題最早由?Dantzig?和?Ramser[1]在?1959?年提出，一般定義為：對一系列的取貨點和(或)配送點，各自有不同數(shù)量的貨物需求，排定適當?shù)男熊嚶肪€，使車輛有序通過他們，使送貨點的需求得到滿足。在滿足一定的約束條件(如貨物需求量、發(fā)送量、車輛裝載限制，交發(fā)貨時間限制等)下，達到最優(yōu)化目標(如行駛路程最短，費用最少，時間最少、成本最小等)。其中重要的一個約束條件為：每個需求點必須且只能有一輛車進行訪問，即客戶需求的同一批貨物不可以進行拆分配送。

按不同的標準，車輛路徑問題可以劃分為不同的類型[2]，這些劃分的標準有任務性質、任務配送特征、配送中心數(shù)目、車型類型、車輛載貨狀況、運送的回路狀態(tài)、需求特性、優(yōu)化目標類別。容量約束：?帶容量約束的車輛路徑問題(CVRP);?優(yōu)先約束：?帶優(yōu)先約束的車輛路徑問題(VRPPC);

時間窗約束：?帶時間窗約束的車輛路徑問題(VRPTW);?車速隨時間變化約束：?帶車速隨時間變化的車輛路徑問題(TDVRP)等。

3 循環(huán)取貨入廠物流優(yōu)化及應用

3.1 循環(huán)取貨車輛路徑設計

本節(jié)將汽車入廠物流中基于循環(huán)取貨的路徑規(guī)劃問題做如下數(shù)學描述。有分散在全國各地的I家供應商向某一汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)線提供?K種零部件，其中每家供應商可能提供多種零部件。任意兩家供應商i_1、i_2之間的基于行駛距離的運輸成本為c_(i_1?i_2?)，i_1≠i_2，i_1、i_2∈{1，2，…，I}。令i=0表示生產(chǎn)線旁的零部件倉庫，則c_(〖0i〗_1?)表示供應商i_1到零部件倉庫的運輸成本。根據(jù)該生產(chǎn)線的未來對T個班次的生產(chǎn)預測，每種零部件k，k∈{1，2，…K}，在每個班次t，t∈{1，2，…T}，的需求量已知為r_kt。每種零部件k必須按照給定的包裝運輸，令Q_k和v_k分別表示零件k的包裝數(shù)量和包裝體積。第三方物流公司負責調度卡車將零部件運送至生產(chǎn)線邊的倉庫，各個卡車的裝載體積相同，表示為V。倉庫對每種零件的庫存量有限，每種零部件k在每個班次的平均庫存量不得超過上限b_k。

該問題旨在設計循環(huán)取貨線路，使得T個生產(chǎn)班次對每種零部件的需求量得以滿足，并最小化線路的總運輸成本?？傔\輸成本包括使用卡車的固定成本，及基于線路行駛距離的變動運輸成本。后續(xù)通過模型構建及啟發(fā)式算法進行求解得出線路。

3.2 循環(huán)取貨優(yōu)化在Y企業(yè)應用

Y公司是國內一家自主品牌汽車制造企業(yè)，位于上海，目前擁有超過?2000?種的國產(chǎn)零部件，遍布江浙滬等省市的200多家國產(chǎn)零部件供應商。零部件供應商為了滿足及時供貨要求，大部分零件供應商采用租借VMI模式，供應商自己通過車輛運輸或物流公司將零件補貨至VMI，然后由VMI進行短駁運輸滿足整車廠的拉動需求，這種模式在生產(chǎn)初期產(chǎn)量未達到規(guī)模時具有一定合理性。但隨著產(chǎn)量的提高，此種模式體現(xiàn)出了成本高、管理難度大的弊端。

從對?Milk-run?的實施條件分析來看，Y公司的當前基本情況滿足了以下實施前提：

(1)該公司目前在計劃層面已實現(xiàn)根據(jù)市場需求及預測制定出年度生產(chǎn)大綱/月度生產(chǎn)計劃/周、日生產(chǎn)計劃，通過系統(tǒng)設置零件采購提前期、零件期量數(shù)據(jù)，運行MRP制定出零件物料需求計劃及?預測。

(2)大部分供應商集中在江浙滬區(qū)域，給循環(huán)取貨的實施創(chuàng)造了有利的條件。

3.3 效益結果

Y公司在實施啟動入廠物流優(yōu)化項目后，實現(xiàn)了對現(xiàn)有入廠模式的優(yōu)化，降低了物流資源占用及物流成本，具體如下：

1)系統(tǒng)化管理：實現(xiàn)了整車廠需求計劃與運輸服務商TMS的EDI，確保要貨需求及時、準確、快速傳遞。同時實現(xiàn)MR車輛、在途庫存的時時跟蹤，部分實施供應鏈的可視化。

2)成本優(yōu)化：零件入廠物流循環(huán)取貨(MR)運輸優(yōu)化，優(yōu)化運輸成本下降達25%。通過循環(huán)取貨，減少VMI場地資源需求，優(yōu)化面積16500㎡，面積占用下降35%。實現(xiàn)累計降本金額3000萬元。

4 結束語

本文通過對Y公司包裝與物流現(xiàn)狀的分析，提出利用循環(huán)取貨模式進行入廠物流優(yōu)化，并在實際應用中的實用性與高效性。

[1]Dantzig?G.，?Ramser?J.，?The?truck?dispatching?problem，?Management?Science，?1959(6)，pp：80

[2]陳利.基于混合粒子群算法的物流配送車輛路徑問題的研究[D]，中南大學，2007