汽车零部件入厂物流优化及应用

周 玉

上海交通大学

汽车零部件入厂物流优化及应用

周 玉

上海交通大学

本文的主要研究内容主要包括：首先分析了汽车制造业与零部件入厂物流的介绍及车辆路径理论。构建了循环取货路线设计的数学模型，通过有效的启发式算法设计高效的入厂物流循环取货线路，优化汽车入厂物流的运输成本。最后，具体分析研究Y公司运用循环取货的方式改善现有模式的弊端，以实际中的问题为案例，根据实际数据与运作特点，应用基于节约值的启发式算法设计了基于循环取货的入厂物流线路，验证了算法与基于循环取货的入厂物流模式的在实际应用中的实用性与高效性。

入厂物流模式，循环取货，启发式算法

1 引言

汽车市场竞争不断加剧，汽车制造企业间的竞争逐渐成了供应链的竞争，通过对供应链的优化使得成本降低，获得利润空间。汽车入厂物流又是供应链中的关键环节。鉴于供应商直接运输的汽车零部件入厂物流系统的缺陷，面对大规模、多样化、即时性生产的需求，汽车零部件入厂物流部门引入了基于第三方物流服务外包模式的循环取货物流系统。 通过对汽车制造企业的零部件入厂物流运营状况的分析， 希望用第三方物流来进行资源整合，对现有汽车零部件入厂物流系统进行优化，从而实现物流运作效率的提升及成本的最小化。

2 车辆路径理论

汽车零部件入厂物流循环取货系统的理论基础，可以视为基本的车辆路径问题(VRP Vehicle Routing Problem)。该问题最早由 Dantzig 和 Ramser[1]在 1959 年提出，一般定义为：对一系列的取货点和(或)配送点，各自有不同数量的货物需求，排定适当的行车路线，使车辆有序通过他们，使送货点的需求得到满足。在满足一定的约束条件(如货物需求量、发送量、车辆装载限制，交发货时间限制等)下，达到最优化目标(如行驶路程最短，费用最少，时间最少、成本最小等)。其中重要的一个约束条件为：每个需求点必须且只能有一辆车进行访问，即客户需求的同一批货物不可以进行拆分配送。

按不同的标准，车辆路径问题可以划分为不同的类型[2]，这些划分的标准有任务性质、任务配送特征、配送中心数目、车型类型、车辆载货状况、运送的回路状态、需求特性、优化目标类别。容量约束： 带容量约束的车辆路径问题(CVRP); 优先约束： 带优先约束的车辆路径问题(VRPPC);

时间窗约束： 带时间窗约束的车辆路径问题(VRPTW); 车速随时间变化约束： 带车速随时间变化的车辆路径问题(TDVRP)等。

3 循环取货入厂物流优化及应用

3.1 循环取货车辆路径设计

本节将汽车入厂物流中基于循环取货的路径规划问题做如下数学描述。有分散在全国各地的I家供应商向某一汽车制造企业的生产线提供 K种零部件，其中每家供应商可能提供多种零部件。任意两家供应商i_1、i_2之间的基于行驶距离的运输成本为c_(i_1 i_2 )，i_1≠i_2，i_1、i_2∈{1，2，…，I}。令i=0表示生产线旁的零部件仓库，则c_(〖0i〗_1 )表示供应商i_1到零部件仓库的运输成本。根据该生产线的未来对T个班次的生产预测，每种零部件k，k∈{1，2，…K}，在每个班次t，t∈{1，2，…T}，的需求量已知为r_kt。每种零部件k必须按照给定的包装运输，令Q_k和v_k分别表示零件k的包装数量和包装体积。第三方物流公司负责调度卡车将零部件运送至生产线边的仓库，各个卡车的装载体积相同，表示为V。仓库对每种零件的库存量有限，每种零部件k在每个班次的平均库存量不得超过上限b_k。

该问题旨在设计循环取货线路，使得T个生产班次对每种零部件的需求量得以满足，并最小化线路的总运输成本。总运输成本包括使用卡车的固定成本，及基于线路行驶距离的变动运输成本。后续通过模型构建及启发式算法进行求解得出线路。

3.2 循环取货优化在Y企业应用

Y公司是国内一家自主品牌汽车制造企业，位于上海，目前拥有超过 2000 种的国产零部件，遍布江浙沪等省市的200多家国产零部件供应商。零部件供应商为了满足及时供货要求，大部分零件供应商采用租借VMI模式，供应商自己通过车辆运输或物流公司将零件补货至VMI，然后由VMI进行短驳运输满足整车厂的拉动需求，这种模式在生产初期产量未达到规模时具有一定合理性。但随着产量的提高，此种模式体现出了成本高、管理难度大的弊端。

从对 Milk-run 的实施条件分析来看，Y公司的当前基本情况满足了以下实施前提：

(1)该公司目前在计划层面已实现根据市场需求及预测制定出年度生产大纲/月度生产计划/周、日生产计划，通过系统设置零件采购提前期、零件期量数据，运行MRP制定出零件物料需求计划及 预测。

(2)大部分供应商集中在江浙沪区域，给循环取货的实施创造了有利的条件。

3.3 效益结果

Y公司在实施启动入厂物流优化项目后，实现了对现有入厂模式的优化，降低了物流资源占用及物流成本，具体如下：

1)系统化管理：实现了整车厂需求计划与运输服务商TMS的EDI，确保要货需求及时、准确、快速传递。同时实现MR车辆、在途库存的时时跟踪，部分实施供应链的可视化。

2)成本优化：零件入厂物流循环取货(MR)运输优化，优化运输成本下降达25%。通过循环取货，减少VMI场地资源需求，优化面积16500㎡，面积占用下降35%。实现累计降本金额3000万元。

4 结束语

本文通过对Y公司包装与物流现状的分析，提出利用循环取货模式进行入厂物流优化，并在实际应用中的实用性与高效性。

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

[2]陈利.基于混合粒子群算法的物流配送车辆路径问题的研究[D]，中南大学，2007