文/史曉薇

1 研究意義

X 公司是一家中外合資汽車制造企業(yè)，在汽車領(lǐng)域已深耕多年，受汽車行業(yè)“微增長(zhǎng)”形勢(shì)的影響，X公司當(dāng)前的訴求是降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化資源配置。其中采購(gòu)物流環(huán)節(jié)中的浪費(fèi)現(xiàn)象較為明顯、零部件采購(gòu)成本高是生產(chǎn)成本難以降低的直接原因。希望可以改進(jìn)和完善X 公司現(xiàn)有的采購(gòu)物流系統(tǒng)，提高采購(gòu)物流系統(tǒng)效率，降低生產(chǎn)成本，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

2 X 公司采購(gòu)物流系統(tǒng)現(xiàn)狀

X 公司的零部件采購(gòu)物流是表面上的JIT 模式，為了追求“零庫(kù)存”管理，要求供應(yīng)商將零部件直接運(yùn)送到生產(chǎn)線。零部件的配送工作是供應(yīng)商的責(zé)任，供應(yīng)商使用自己的運(yùn)輸車輛或委托第三方物流完成物流活動(dòng)。由于地理位置的原因，大多數(shù)供應(yīng)商選擇在整車廠附近建立自己的倉(cāng)庫(kù)或是租用第三方倉(cāng)庫(kù)，以滿足整車廠按時(shí)交付的需求。再根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行多次、少量配送。而現(xiàn)有信息系統(tǒng)無(wú)法支持如此龐大的零部件供應(yīng)商群體的運(yùn)轉(zhuǎn)，信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享只能傳達(dá)到供應(yīng)商層面，導(dǎo)致零部件的運(yùn)輸和配送工作難以高效完成[1]。

2.1 X 公司現(xiàn)有采購(gòu)物流系統(tǒng)存在的不足

X 公司現(xiàn)有采購(gòu)物流系統(tǒng)出現(xiàn)如下四點(diǎn)不足：

2．1．1 物流工作節(jié)奏失調(diào)、效率低。協(xié)助零部件供應(yīng)商為X 公司提供物流服務(wù)的公司有49 家，100 多輛運(yùn)輸車。X 公司物流部門負(fù)責(zé)配合零部件供應(yīng)商或物流公司處理零部件接收、裝卸等工作的員工多達(dá)44 人。物流工作節(jié)奏失調(diào)造成X 公司和供應(yīng)商雙方工作效率低下。

2．1．2 物流計(jì)劃缺乏柔性。X 公司向各個(gè)零部件供應(yīng)商發(fā)送生產(chǎn)要求，零部件供應(yīng)商再將生產(chǎn)要求傳達(dá)至各自的物流公司，物流公司無(wú)法直接看到整車廠的生產(chǎn)計(jì)劃。

2．1．3 運(yùn)輸配送環(huán)節(jié)缺乏統(tǒng)一地有效管理，運(yùn)輸效率難以控制。分散的物流系統(tǒng)導(dǎo)致物流調(diào)度復(fù)雜，運(yùn)輸車輛裝載率低，物流資源浪費(fèi)，成本上升。

2．1．4 倉(cāng)儲(chǔ)資源利用不均衡且管理環(huán)節(jié)薄弱。零部件供應(yīng)商在X 公司整車廠周圍建造或租賃倉(cāng)庫(kù)以存儲(chǔ)零部件。使用的倉(cāng)庫(kù)或物流公司不同，倉(cāng)儲(chǔ)資源不能共享，從而產(chǎn)生浪費(fèi)。

本文對(duì)以上四點(diǎn)不足做了深層細(xì)致地剖析，不合理的原因可以總結(jié)為采購(gòu)物流系統(tǒng)工作流程和配送路線不合理兩方面。

3 基于循環(huán)取貨模式的采購(gòu)物流工作流程的改進(jìn)

對(duì)于圍繞在X 公司整車廠周邊供貨路徑在20 公里內(nèi)短途供貨的零部件供應(yīng)商，僅需配送功能，不需要租用倉(cāng)庫(kù)設(shè)置庫(kù)存，將采用循環(huán)取貨模式的采購(gòu)物流系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)需求，統(tǒng)一調(diào)派運(yùn)輸車輛。每天的固定時(shí)刻運(yùn)輸車隊(duì)根據(jù)事先規(guī)劃好的配送路徑從X公司裝配車間出發(fā)，在指定時(shí)間按順序到達(dá)供應(yīng)商處并裝載所需數(shù)量的零部件，最后返回到X 公司裝配車間[2]。循環(huán)取貨模式可以釋放大量被占用的庫(kù)存金額，充分利用運(yùn)輸車輛的剩余空間，提升車輛裝載率，提高配送效率。

3.1 配送路線優(yōu)化

3．1．1 X 公司VRPTW 問(wèn)題的描述

本文構(gòu)建的循環(huán)取貨模式以X 公司附近的八家供應(yīng)商為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，這八家供應(yīng)商采用自營(yíng)或第三方物流公司完成配送工作?；谘h(huán)取貨模式的路線優(yōu)化方案將規(guī)劃每天需要多少運(yùn)輸車輛配送，每輛運(yùn)輸車輛前往哪些供應(yīng)商收集零部件以及運(yùn)輸車輛的行車路線。因?yàn)橐獮檎噺S生產(chǎn)線做配送，對(duì)時(shí)間要求較為嚴(yán)格，有時(shí)間窗口做約束，所以是VRPTW問(wèn)題。

3．1．2 約束條件與符號(hào)定義

結(jié)合X 公司的自身情況和特點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型，有如下假設(shè)：

3．1．2．1 配送據(jù)點(diǎn)只有一個(gè)，每輛運(yùn)輸車輛的 行車路線是閉環(huán)，從裝配車間外停車場(chǎng)出發(fā)，完成配送任務(wù)后回到出發(fā)地。

3．1．2．2 每個(gè)供應(yīng)商的地理位置是固定且已知的，交付量已知，要求服務(wù)時(shí)間已知。

3．1．2．3 每輛運(yùn)輸車輛的負(fù)載能力是相同且已知的，不允許超重。

3．1．2．4 每輛運(yùn)輸車只服務(wù)一條運(yùn)輸路線。

3．1．2．5 每個(gè)供應(yīng)商節(jié)點(diǎn)盡可能由一輛運(yùn)輸車服務(wù)且服務(wù)一次性完成，不允許有分車分次批配送的情況。

3．1．2．6 所有供應(yīng)商節(jié)點(diǎn)必須全都服務(wù)完。

3．1．2．7 每輛運(yùn)輸車單次的行駛距離有限。

3．1．2．8 交通狀況通 暢，沒(méi)有堵車、道路維修等狀況。

根據(jù)以上前提條件和約束條件，對(duì)每一個(gè)參數(shù)做詳細(xì)解釋和分析，如下所示：

z：目標(biāo)函數(shù)；m：X 公司裝配車間與供應(yīng)商節(jié)點(diǎn)的集合（m=0，1，2，…，n），其中0 表示X 公司裝配車間；k：代表運(yùn)輸車輛編碼（k=1，2，…，k）；Q：運(yùn)輸車輛最大載重量；qi：表示供應(yīng)商i 的交付量；h：完成全部配送任務(wù)需要h 輛運(yùn)輸車，其計(jì)算公式為：

d：運(yùn)輸車輛單次行駛最大距離；dij：表示從供應(yīng)商i 到供應(yīng)商j 的距離；d0i：表示從X 公司裝配車間到供應(yīng)商i的距離；[ai，bi]：表客戶i的時(shí)間窗口，ai，bi分別表示最早和最晚服務(wù)時(shí)間；tik：表示運(yùn)輸車輛k到達(dá)供應(yīng)商i 的時(shí)間；tijk：表示運(yùn)輸車輛k 完成供應(yīng)商i 的服務(wù)并到達(dá)供應(yīng)商j 的時(shí)間；t0：表示運(yùn)輸車輛從X公司裝配車間出發(fā)的時(shí)間；sik：表示運(yùn)輸車輛k 為供應(yīng)商i 提供服務(wù)的時(shí)間；ca：表示運(yùn)輸車輛在供應(yīng)商指定的時(shí)間窗口之前到達(dá)，以及每單位時(shí)間產(chǎn)生的等待成本；cb：表示運(yùn)輸車輛在供應(yīng)商指定的時(shí)間窗口之后到達(dá)，以及每單位時(shí)間產(chǎn)生的懲罰成本；cg：表示運(yùn)輸車輛的固定運(yùn)輸成本；ce：表示運(yùn)輸車輛的單位運(yùn)輸成本；

決策變量定義為：

3．1．3 數(shù)據(jù)收集及模型建立

目標(biāo)函數(shù)為：

其中，式（3．3）目標(biāo)函數(shù)是求配送成本的最小值；第一項(xiàng)是完成該次×配送任務(wù)啟用運(yùn)輸車輛的固定運(yùn)輸成本；第二項(xiàng)是在配送過(guò)程中，使用運(yùn)輸車輛的可變運(yùn)輸成本；第三項(xiàng)和第四項(xiàng)是運(yùn)輸車輛未按時(shí)間到達(dá)，產(chǎn)生的懲罰費(fèi)用；式（3．4）表示運(yùn)輸車輛最大載重限制；式（3．5）表示運(yùn)輸車輛行駛的距離不得超過(guò)單次行程的行駛最大距離；式（3．6）表示一臺(tái)運(yùn)輸車輛向一個(gè)供應(yīng)商提供服務(wù)，不允許分批分車進(jìn)行配送；式（3．7）和式（3．8）表示只有一個(gè)運(yùn)輸車輛到達(dá)每個(gè)供應(yīng)商節(jié)點(diǎn)；式（3．9）表示運(yùn)輸車輛從X 公司裝配車間開始，在完成配送任務(wù)后返回始發(fā)地。式（3．10）表示從X 公司裝配車間出發(fā)的時(shí)間從零開始；式（3．11）表示運(yùn)輸車輛到達(dá)供應(yīng)商j 的時(shí)間是從到達(dá)供應(yīng)商i的時(shí)間開始，并且在服務(wù)完成之后，行駛到供應(yīng)商j；式（3．12）表示運(yùn)輸車輛到達(dá)供應(yīng)商i 的時(shí)間大于零[3]。

X 公司裝配車間編號(hào)為0，配送車輛每天從裝配車間出發(fā)，前往X 公司周邊的八家零部件供應(yīng)商處收取零部件，零部件供應(yīng)商編號(hào)為1，2，…，8。X 公司及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)圖3．1 所示。

圖3 .1 X 公司及各個(gè)節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)

地理位置坐標(biāo)只能顯示出各節(jié)點(diǎn)的地理位置和相互之間的直線距離。但在實(shí)際道路運(yùn)輸中，運(yùn)輸車輛并不能按照兩點(diǎn)間的直線行駛，所以借助地圖及GPS 定位各節(jié)點(diǎn)位置測(cè)算出正常交通狀態(tài)下各節(jié)點(diǎn)間的行駛距離。

在精益生產(chǎn)為目標(biāo)的循環(huán)取貨模式下，服務(wù)時(shí)間是經(jīng)過(guò)認(rèn)真計(jì)算后安排的，延誤其中一個(gè)環(huán)節(jié)，后續(xù)環(huán)節(jié)都會(huì)被影響。所以在送貨時(shí)間上，需要運(yùn)輸車輛按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的時(shí)間到達(dá)各個(gè)需求節(jié)點(diǎn)處。為便于模型求解，將8 點(diǎn)開始的時(shí)間視為0min。

3．1．4 模型求解及結(jié)果分析

在本文中，建立了具有軟時(shí)間窗的車輛路徑模型并使用遺傳算法，借助MATLAB 對(duì)模型求解。首先對(duì)模型的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：運(yùn)輸車輛單次最大行駛距離為50km，運(yùn)輸車輛載重量為14t，運(yùn)輸車輛固定成本為每次100 元，運(yùn)輸車輛的單位距離成本為12 元/km，早到懲罰每分鐘1 元，遲到懲罰為1．5 元/min。對(duì)遺傳算法參數(shù)設(shè)置：種群個(gè)體數(shù)量為50，遺傳迭代次數(shù)200，交叉概率為90%，變異概率為10%，最終求得最優(yōu)方案如圖3．2 所示。

圖3 .2 最優(yōu)方案

根據(jù)模型結(jié)果顯示：在一次配送中，使用3 臺(tái)運(yùn)輸車可以滿足這八家供應(yīng)商的物流服務(wù)需求。采購(gòu)物流系統(tǒng)改進(jìn)前，供應(yīng)商自行送貨到X 公司，每次總配送費(fèi)用為2247 元；采購(gòu)物流系統(tǒng)改進(jìn)后，X 公司運(yùn)輸車隊(duì)將按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的行車路線收取零部件，每次總配送成本為1729．8 元，單筆配送成本降低517．2 元。每次利用循環(huán)取貨模式從供應(yīng)商處收取的零部件可供X 公司裝配線使用2h，完成一天的生產(chǎn)任務(wù)需要每輛送貨車取貨8 次，按一年250 天工作日計(jì)算，一年配送頻率2000 次，配送費(fèi)用為346 萬(wàn)元。較采購(gòu)物流系統(tǒng)改進(jìn)前的432 萬(wàn)元，一年可減少配送費(fèi)用86 萬(wàn)元。

4 采購(gòu)物流系統(tǒng)改進(jìn)后的效果

循環(huán)取貨模式通過(guò)物流信息平臺(tái)，將整車廠、供應(yīng)商、配送車隊(duì)緊密關(guān)聯(lián)起來(lái)，可以整合供應(yīng)商的存儲(chǔ)資源和運(yùn)輸資源，大大提高零部件采購(gòu)物流效率。主要優(yōu)勢(shì)有以下四個(gè)方面：

4．1 提高整車廠物流部門的工作效率，穩(wěn)定工作節(jié)奏。

4．2 柔性化物流計(jì)劃管理。整合了分散的信息資源，使X 公司、各個(gè)供應(yīng)商和配送車隊(duì)成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)共享。

4．3 提高配送效率，增強(qiáng)運(yùn)輸配送環(huán)節(jié)可控性。通過(guò)采用循環(huán)取貨模式集中管理物流資源，合理設(shè)計(jì)運(yùn)輸車輛路徑，降低配送和運(yùn)輸成本，提高配送效率。

4．4 倉(cāng)儲(chǔ)資源有效整合使供應(yīng)鏈降低成本。采用循環(huán)取貨模式，不需要自建或租用倉(cāng)庫(kù)，提高倉(cāng)儲(chǔ)資源利用率。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)X 公司重構(gòu)采購(gòu)物流系統(tǒng)、改進(jìn)運(yùn)作流程以及規(guī)劃配送路徑等問(wèn)題具有積極的指導(dǎo)作用，但由于條件有限、自身水平不足，還存在以下問(wèn)題：

5．1 對(duì)物流系統(tǒng)中倉(cāng)儲(chǔ)、排序、包裝等環(huán)節(jié)未改善流程及作業(yè)，需要在后續(xù)的學(xué)習(xí)和研究中繼續(xù)完善。

5．2 本次改進(jìn)研究所給出的解決方案需要在具體的實(shí)施過(guò)程中去實(shí)踐，是否會(huì)遇到其他一些問(wèn)題還需要在實(shí)踐過(guò)程中逐步摸索并對(duì)本次的解決方案進(jìn)一步驗(yàn)證和改進(jìn)。

希望本文的研究可以為其他汽車制造商或類似企業(yè)帶來(lái)一定的參考作用。