汽车零部件入厂物流优化问题研究现状与趋势

车路涛 杨中华 聂丞彬

摘  要：汽车零部件入厂物流优化问题一直是汽车物流研究领域的难点和热点。由于零部件入厂物流在总物流成本中的较大占比，所以至今以来国内外学者不断提出多种汽车零部件入厂物流优化问题和解决方法以降低物流成本费用。为了进一步梳理国内外研究现状，对取货模式分类、管理、运作、优化等入厂物流取货模式问题进行了总结分析，并重点介绍了当下的热点取货模式——循环取货（Milk-run）。然后从需求拆分、成本目标优化等角度对车辆路径优化进行较为全面的综述，最后对本领域一些新的研究方向进行了展望。

 关键词：汽车零部件入厂物流;取货模式;车辆路径优化;文献综述

 中图分类号：F252.8    文献标识码：A

Abstract： The optimization of inbound logistics of automobile parts has always been a difficult and hot topic in the field of automobile logistics research. Due to the large proportion of inbound logistics of automobile parts in the total logistics cost， scholars have been putting forward a variety of optimization method on inbound logistics of automobile parts. The pickup pattern categories， management， operation and optimization of inbound logistics of automobile parts is analyzed， and the present hot pickup pattern—milk-run is introduced. From the perspective of demand resolution， cost of optimization， the vehicle routing problem of inbound logistics of automobile parts is summarized. Finally， some research agenda is prospected according to the literature review.

Key words： inbound logistics of automobile parts; pick up mode; vehicle routing problem; literature review

0  引  言

近年來汽车行业高速发展，国内汽车制造业的竞争愈演愈烈，单车利润空间逐年下降，对成本控制的探索成为汽车产业发展的主旋律。汽车产业的发展和汽车物流的发展紧密相关，车企愈加关注物流成本的控制，以此降低汽车总成本，扩大利润空间。作为汽车物流第一阶段的零部件入厂物流（Inbound Logistics of Automobile Parts，ILAP），也就成为物流成本控制需要解决的第一个难题[1]，并且由于其自身性质影响着最终产成品的质量，因此一直是学者关注的重点。

 汽车零部件入厂物流一直是学术界在生产运作、物流工程和供应链管理等现代物流领域的热点研究问题，众多学者的研究主要集中于两个角度：零部件入厂物流的取货模式、零部件入厂物流的车辆路径问题。本文通过对近年来国内外文献关于零部件入厂物流的取货模式、零部件入厂物流的车辆路径问题进行较为全面的综述，为汽车零部件入厂物流领域的学者提供有益的参考与借鉴。

1  汽车零部件入厂物流的取货模式

 入厂物流取货模式的研究成果很丰富，现有文献主要从入厂物流取货模式分类研究、管理、运作等五个方面进行了研究。

1.1  取货模式的分类研究。现有文献关于入厂物流取货模式的类别研究主要集中于模式的分类、优缺点对比、使用情景等方面。汽车零部件入厂物流一共有6种典型的入厂模式：供应商园区模式、成套运输、主机厂循环取货、供应商送货、第三方物流、链式拉动物流[2]。除此之外，从物流主导方、物流需求方、入厂物流运作三个角度，蒋啸冰等将入厂物流取货模式分为供应商主导、制造企业主导、第三方物流模式，阐述了各个类别模式的具体内容与运作机理，并分析其优缺点与不同的适用情

景[3-4]。对于常见的入厂物流模式类别，学者也进行对比分析，探讨其应用场景。针对几种现行的集配中心模式和集成模式的选择问题，陈飞平等进行了深入的研究，并基于供应链协同的理念，分析了在不同的条件下如何选取适合的入厂物流模式[5];陈海鸿等对比分析中日两国零部件入厂物流系统的不同，并探讨其形成的根本原因[6];CHUNG-LUN等对比分析循环取货模式和直送式模式的特征，构建了考虑运输任务与配送相结合的优化模型[7]。

1.2  取货模式的管理研究。关于入厂物流取货模式管理的研究主要集中于与生产系统相关、入厂物流业务外包、合作方式、利益分配等方面。在生产系统相关方面，石国强等通过对推动式生产、拉动式生产的物流特征研究分析，提出了合适的建议[8];Holweg M等对使用中的物流模式进行了广泛研究，考虑订单式生产对物流的要求，并设计了与之匹配的入厂物流方案[9]。在入厂物流业务外包方面，Goran等使用定量与定性相结合的方法对业务外包的入厂物流模式进行分析，发现将适量的物流业务外包给TPL能够有效优化零部件入厂物流成本[10];Richardson等总结通用公司入厂物流业务外包的成功经验，发现通用公司在三年内降低超过l亿美元的物流成本[11]。在与供应商合作方式方面，Goran等通过问卷调查、专家访谈等多种方式收集合适的数据，然后构建四个维度分析模型，最后用多元方差从与供应商的合作方式对入厂物流进行分析[12]。关于与供应商的利益分配，吕芹等从由一个制造商主导与两个供应商组成的二阶供应链出发，以制造商的运输费最小和供应商的库存最低为目标，建立斯坦克尔伯格主从博弈模型，分析了不同入厂物流形式下的供应链利益分配问题[13]。

1.3  取货模式的运作研究。关于取货模式运作的研究文献不多，但是运作关系到入厂物流实际具体实施的效果是否理想，目前的研究主要有：Gonzalez等对混载运输、供应商集货运输两种运输方式进行了系统阐述和分析，分别从它们的优缺点和适用情形进行对比分析[14];由三家零部件供应商与一家制造商构成二阶供应链，孙堃等通过Enterprise Dynamics对循环取货的入厂物流运作过程进行仿真[15];Slayton等分析了两种不同的零部件运输方式：一是先集货将零担运输变为整车运输;二是以整车运输方式将零部件从供应商运输至VMI仓库，再根据主机厂的计划，分批混合交付到主机厂，不同方式拥有不同的特点[16]。上述关于入厂物流模式运作的研究主要集中于运输方式，为入厂物流模式理论研究在具体运输方面的缺乏进行了补充，对企业在具体的运输管理决策提供理论参考。

1.4  取货模式的优化研究。对入厂物流模式的优化和改善目前主要集中于：入厂物流模式系统结构优化、基于供应链的优化、入厂物流模式创新等方面。在系统结构方面，霍佳震等对零部件入厂物流管理进行系统阐述，并构建入厂物流的体系概念模型，提出整合具有领导地位的合作伙伴关系（Lead Logistics Panner，LLP）的入厂物流新运作模式[17]。基于供应链价值的整体角度出发，陈建华等从由零部件供应商、汽车制造企业和集货中心构成的三级供应链出发，探讨供应链总成本最低的补货问题，建立在集配中心运作模式下补货成本最小为目标的数学模型[18]。针对入厂物流模式创新，黄肖玲等将循环取货与Supply-hub相结合的入厂物流模式，替换干路直运方式，考虑时间窗建立需求可拆分的循环取货模型，得出可以降低车路行驶路程、提高车辆装载率[19];张晓玲等对一汽公司的入厂物流运作过程分析之后，提出使用新型的Unify模式改进入厂物流成本核算模式，以此来改善和优化入厂物流模式[20];吴琼等重新定义入厂物流业务范围，围绕目前入厂物流存在的主要問题，构建工位编组驱动的取货新模式[21]。

1.5  热点取货模式研究—循环取货（Milk-run）。由于循环取货可以避免空车运能浪费、减少制造商处库存积压、符合车企JIT生产需要[22]，所以受到产业界和学术界普遍关注。循环取货模式最早是由Yingling[23]与Satoh[24]提出和进行探索的，文献表明使用循环取货模式能够通过提高运输车辆装载率和降低返回空载率，进而减少运输和库存成本，使得物流总成本降低。

（1）循环取货模式。徐秋华等详细阐述循环取货的优缺点以及具体的取货操作流程，并对运作过程中涉及的组织职能进行全新定义[25];陈丽从实施条件、规划设计两个角度对循环取货进行介绍，并且在运输成本方面与供应商直供模式进行对比分析，循环取货模式以其独有的特征证明入厂物流应引入循环取货模式的必要性[26];柴峰涛等引入循环取货模式对A企业进行路径优化，对比优化前后成本变化，得出A企业引入循环取货模式的必要性[27];肖咸运等通过层次分析法与模糊综合评价法相结合，建立以物流能力为指标的评价模型，对采取循环取货的第三方物流公司进行评估分析[28]。

（2）循环取货模式改善。通过对循环取货模式持续改善，实现企业降本增效，提高企业的核心竞争力。周嫔等针对循环取货在应用中的不足，从四个方面提出了针对性的改善建议：均衡的生产计划、包装标准化、同库房协同、对供应商及线路分类[29];樊勇和李娟以国内某大型汽车制造企业为例，从物流运作角度出发，分析该企业循环取货模式中所产生的问题，提出考虑包装容器共享[30]的循环取货新模式[31];曾敏刚等从订单、集货和接收的角度对循环取货模式的运作过程进行平准化优化，并构建相应的成本数学模型[32]。

2  汽车零部件入厂物流的车辆路径优化

 Dantzig和Ramser最先提出了经典VRP（Vehicle Routing Problem）[33]，入厂物流的车辆路径优化问题与经典VRP相比，加入了与入厂物流运作相关的约束条件，使其在满足生产系统需求的基础上，实现成本最小、效益最大。在入厂物流的车辆路径优化问题中，学者主要就需求是否可以拆分、成本优化等问题进行了不同的讨论。

2.1  需求拆分问题。按照需求是否可以随意拆分，学者将入厂物流VRP分为：需求不可拆分路径优化问题、需求可拆分路径优化问题（Split Delivery Vehicle Routing Problem，SDVRP）和CFR（Common Frequency Routing）问题。CFR与SDVRP相比较，CFR不可以随意拆分需求量，按照其圆整性要求平均拆分，其中最显著的特点是CFR可以考虑最大库存限制[34-36]。

（1）需求不可拆分。需求不可拆分路径优化问题对车辆取货运作进行限制，要求每个供应商只由一辆车完成服务且只服务一次。在需求不可分的情况下，王长琼等综合考虑VRP与三维装载问题[37]，建立了三维装载约束下以运输成本最小为目标的路径优化模型，并用改进的遗传禁忌算法求解最佳取货路线[38];何茵楠等分别建立考虑碳排放的循环取货路径模型和不考虑碳排放的模型，对比分析得出考虑碳排放可以改善取货过程中车辆的碳排放和能耗量[39];陈畴镛等从运输成本最小出发，引入时间惩罚成本和考虑最大库存限制，建立基于循环取货模式总成本最小的数学模型，并用改进的蚁群算法求解最优取货路径[40]。

（2）需求可拆分。需求拆分问题将入厂物流车辆路径研究分为：供应商允许多条路径访问、只允许一条路径访问。对于供应商允许多条路径访问问题，朱玲等基于每个供应商的供应量可拆分取货，并允许多条路径访问的情景下，研究汽车零部件入厂物流路径优化问题[41];同样，夏明伟设计每个供应商可以被多条路径服务，在考虑时间窗的约束下，建立车辆使用成本、主路径计划与日路径计划的变动管理成本最小为目标的数学模型[42]。此外，关于供应商只允许一条路径访问的问题，季秀玲增加时间窗约束、库存约束，构建模型实现库存管理成本与运输总成本最小，得出结论：主机厂合理设置库存，实现生产与成本的总体最优[43]。

（3）CFR问题（Common Frequency Routing）。每个供应商只由一条路径访问，且每条路径上所有供应商的取货频次都相同，对所有路径的单次总取货量进行约束，根据所有供应商的位置分布和供应量，规划出最优的取货路径和取货频次，所以称为CFR问题[44]。此外，Chuah等从供应链、物流、生产等方面进行研究，构建了一个带有时间窗GFR问题的循环取货路径规划模型，分析了多种因素与总成本的关系[45];Ohlmann等研究了精益生产系统中的GFR问题，对在循环取货系统中的相关路径优化及调度进行了分析[46]。

2.2  成本优化目标问题。汽车零部件入厂物流的成本优化主要集中于运输成本优化、库存与运输成本联合优化等两个方面，此外还有在此基础上增加车辆固定成本、考虑时间窗的时间惩罚成本等[47]。

（1）运输成本优化。运输成本是最能直接反应车辆路径优化效果的成本优化目标，所以大量文献研究主要集中于运输成本优化。李杨使用物流工程学、运筹学和计算机科学等方法，基于对约束条件的限制，构建了以运输成本为目标的数学模型，并设计改进的遗传算法求得最优的循环取货路径计划[48];汪安静等基于循环取货的入厂物流，考虑取货时间窗构建了以运输成本为目标的数学模型，最后用根据模型改进的C-W算法求得最优的取货路径[49]。此外，张明珠等从B公司背景及现状出发，对循环取货的运作流程进行分析，构建了以运输成本为目标的数学模型，利用改进的遗传算法求解得到循环取货路径[50]。

（2）库存运输成本联合优化。1984年Federgruen和Zipkin第一次提出库存运输联合优化问题，通过研究发现库存与运输问题服从二律背反规律，同时优化库存运输成本与单独考虑库存或运输相比，成本节省了7%～8%[51]。为了证明库存运输联合优化的必要性，Chandra等对比分析了独立优化库存或者运输与联合优化库存和运输的效果，发现对库存运输两环节联合优化效果更优[52]。针对研究的进一步深入，Dr？觟ge等构建数学模型，研究了实际问题中库存成本和运输成本与各因素的影响关系，为以后学者的研究提供了参考与借鉴[53]。

 Jennify等以每条路径的库存成本与运输成本最小化为目标，构建零部件入厂物流数学模型[54]。此外，唐丽敏等从由“一个制造商、多个供应商和一个配送中心”构成的供应链网络出发，探讨有制造商生产需求驱动的库存运输联合优化问题[55]。王双金考虑取货量和取货频次与主机厂库存水平之间的关系，建立库存运输总体最优的数学模型，实现“高频次、小批量”的循环取货模式[56]。万嘉栋等在精益生产和准时制供应的背景下，保证入厂物流运作的平顺化，构建了库存与运输成本总体最优的数学模型[57]。

3  结论与展望

本文通过从取货模式、车辆路径两方面对零部件入厂物流的现有文献进行综述。

（1）在取货模式方面，从模式类别、管理、运作等几个角度探讨后，发现关于模式管理和模式优化的研究文献较多，其中模式管理主要基于供应链方面的研究;并针对热点取货模式—循环取货（Milk-run）进行了探讨，发现循环取货研究集中于提高车辆装载率、实现“零库存”、JIT生产。

 （2）在车辆路径优化方面，按照需求是否可以拆分从需求不可拆分、需求可拆分和CFR问题等三个角度进行综述，发现可以考虑时间窗、装载问题、碳排放等应用场景进行研究分析;在成本优化方面，发现库存—运输成本联合优化与单目标成本优化相比效果更优。

汽车零部件入厂物流问题是受到汽车行业发展影响的复杂管理与规划问题，新的约束条件、新的现实条件和新的需求不断被提出，因此建议未来的研究可以放在以下几个方面：

 （1）选取合适的混合取货模式研究。取货模式的选取应服从于汽车供应链管理的顶层设计，单一取货模式很难满足现实供应链的需求，研究运作过程中如何根据实际需求将6种经典入厂取货模式有机结合的混合使用。

 （2）不同取货模式的集货中心或区域配送仓库的选址研究。由于供应商距离主機厂的距离不同对取货模式提出了更高要求，远距离的供应商需要采用循环取货送至集货中心，近距离和集货中心的货物需送至区域配送中心进行排序缓存，所以集货中心和区域配送中心的选址直接影响着整个汽车零部件入厂物流的成本优化。

 当前仅从两个方面对零部件入厂物流进行综述，相对来说是不全面的，今后作者可以从零部件入厂物流数学模型的构建、求解优化算法等角度继续对众多文献进行综述，科学把握零部件入厂物流的发展动态和趋势。

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收稿日期：2021-07-24

基金项目：湖北省教育厅科学研究中青年人才项目（Q20171112）;湖北省教育厅人文社会科学重点研究项目（17D009）

作者简介：车路涛（1996-），男，河南安阳人，武汉科技大学恒大管理学院硕士研究生，研究方向：汽车零部件入厂物流、供应链管理;杨中华（1975-），男，湖北应城人，武汉科技大学恒大管理学院，副教授，博士，研究方向：物流规划、供应链管理、社会网络分析;聂丞彬（1998-），女，湖北潜江人，武汉科技大学恒大管理学院硕士研究生，研究方向：区域物流分析、社会网络分析。