周?玉

上海交通大學(xué)

汽車(chē)零部件入廠物流優(yōu)化及應(yīng)用

周?玉

上海交通大學(xué)

本文的主要研究?jī)?nèi)容主要包括：首先分析了汽車(chē)制造業(yè)與零部件入廠物流的介紹及車(chē)輛路徑理論。構(gòu)建了循環(huán)取貨路線設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)有效的啟發(fā)式算法設(shè)計(jì)高效的入廠物流循環(huán)取貨線路，優(yōu)化汽車(chē)入廠物流的運(yùn)輸成本。最后，具體分析研究Y公司運(yùn)用循環(huán)取貨的方式改善現(xiàn)有模式的弊端，以實(shí)際中的問(wèn)題為案例，根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)與運(yùn)作特點(diǎn)，應(yīng)用基于節(jié)約值的啟發(fā)式算法設(shè)計(jì)了基于循環(huán)取貨的入廠物流線路，驗(yàn)證了算法與基于循環(huán)取貨的入廠物流模式的在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)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(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，汽車(chē)制造企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)逐漸成了供應(yīng)鏈的競(jìng)爭(zhēng)，通過(guò)對(duì)供應(yīng)鏈的優(yōu)化使得成本降低，獲得利潤(rùn)空間。汽車(chē)入廠物流又是供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鑒于供應(yīng)商直接運(yùn)輸?shù)钠?chē)零部件入廠物流系統(tǒng)的缺陷，面對(duì)大規(guī)模、多樣化、即時(shí)性生產(chǎn)的需求，汽車(chē)零部件入廠物流部門(mén)引入了基于第三方物流服務(wù)外包模式的循環(huán)取貨物流系統(tǒng)。?通過(guò)對(duì)汽車(chē)制造企業(yè)的零部件入廠物流運(yùn)營(yíng)狀況的分析，?希望用第三方物流來(lái)進(jìn)行資源整合，對(duì)現(xiàn)有汽車(chē)零部件入廠物流系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)作效率的提升及成本的最小化。

2 車(chē)輛路徑理論

汽車(chē)零部件入廠物流循環(huán)取貨系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，可以視為基本的車(chē)輛路徑問(wèn)題(VRP?Vehicle?Routing?Problem)。該問(wèn)題最早由?Dantzig?和?Ramser[1]在?1959?年提出，一般定義為：對(duì)一系列的取貨點(diǎn)和(或)配送點(diǎn)，各自有不同數(shù)量的貨物需求，排定適當(dāng)?shù)男熊?chē)路線，使車(chē)輛有序通過(guò)他們，使送貨點(diǎn)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(chē)輛裝載限制，交發(fā)貨時(shí)間限制等)下，達(dá)到最優(yōu)化目標(biāo)(如行駛路程最短，費(fèi)用最少，時(shí)間最少、成本最小等)。其中重要的一個(gè)約束條件為：每個(gè)需求點(diǎn)必須且只能有一輛車(chē)進(jìn)行訪問(wèn)，即客戶需求的同一批貨物不可以進(jìn)行拆分配送。

按不同的標(biāo)準(zhǔn)，車(chē)輛路徑問(wèn)題可以劃分為不同的類(lèi)型[2]，這些劃分的標(biāo)準(zhǔn)有任務(wù)性質(zhì)、任務(wù)配送特征、配送中心數(shù)目、車(chē)型類(lèi)型、車(chē)輛載貨狀況、運(yùn)送的回路狀態(tài)、需求特性、優(yōu)化目標(biāo)類(lèi)別。容量約束：?帶容量約束的車(chē)輛路徑問(wèn)題(CVRP);?優(yōu)先約束：?帶優(yōu)先約束的車(chē)輛路徑問(wèn)題(VRPPC);

時(shí)間窗約束：?帶時(shí)間窗約束的車(chē)輛路徑問(wèn)題(VRPTW);?車(chē)速隨時(shí)間變化約束：?帶車(chē)速隨時(shí)間變化的車(chē)輛路徑問(wèn)題(TDVRP)等。

3 循環(huán)取貨入廠物流優(yōu)化及應(yīng)用

3.1 循環(huán)取貨車(chē)輛路徑設(shè)計(jì)

本節(jié)將汽車(chē)入廠物流中基于循環(huán)取貨的路徑規(guī)劃問(wèn)題做如下數(shù)學(xué)描述。有分散在全國(guó)各地的I家供應(yīng)商向某一汽車(chē)制造企業(yè)的生產(chǎn)線提供?K種零部件，其中每家供應(yīng)商可能提供多種零部件。任意兩家供應(yīng)商i_1、i_2之間的基于行駛距離的運(yùn)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(cāng)庫(kù)，則c_(〖0i〗_1?)表示供應(yīng)商i_1到零部件倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)輸成本。根據(jù)該生產(chǎn)線的未來(lái)對(duì)T個(gè)班次的生產(chǎn)預(yù)測(cè)，每種零部件k，k∈{1，2，…K}，在每個(gè)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(yùn)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(fù)責(zé)調(diào)度卡車(chē)將零部件運(yùn)送至生產(chǎn)線邊的倉(cāng)庫(kù)，各個(gè)卡車(chē)的裝載體積相同，表示為V。倉(cāng)庫(kù)對(duì)每種零件的庫(kù)存量有限，每種零部件k在每個(gè)班次的平均庫(kù)存量不得超過(guò)上限b_k。

該問(wèn)題旨在設(shè)計(jì)循環(huán)取貨線路，使得T個(gè)生產(chǎn)班次對(duì)每種零部件的需求量得以滿足，并最小化線路的總運(yùn)輸成本?？傔\(yùn)輸成本包括使用卡車(chē)的固定成本，及基于線路行駛距離的變動(dòng)運(yùn)輸成本。后續(xù)通過(guò)模型構(gòu)建及啟發(fā)式算法進(jìn)行求解得出線路。

3.2 循環(huán)取貨優(yōu)化在Y企業(yè)應(yīng)用

Y公司是國(guó)內(nèi)一家自主品牌汽車(chē)制造企業(yè)，位于上海，目前擁有超過(guò)?2000?種的國(guó)產(chǎn)零部件，遍布江浙滬等省市的200多家國(guó)產(chǎn)零部件供應(yīng)商。零部件供應(yīng)商為了滿足及時(shí)供貨要求，大部分零件供應(yīng)商采用租借VMI模式，供應(yīng)商自己通過(guò)車(chē)輛運(yùn)輸或物流公司將零件補(bǔ)貨至VMI，然后由VMI進(jìn)行短駁運(yùn)輸滿足整車(chē)廠的拉動(dòng)需求，這種模式在生產(chǎn)初期產(chǎn)量未達(dá)到規(guī)模時(shí)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(duì)?Milk-run?的實(shí)施條件分析來(lái)看，Y公司的當(dāng)前基本情況滿足了以下實(shí)施前提：

(1)該公司目前在計(jì)劃層面已實(shí)現(xiàn)根據(jù)市場(chǎng)需求及預(yù)測(cè)制定出年度生產(chǎn)大綱/月度生產(chǎn)計(jì)劃/周、日生產(chǎn)計(jì)劃，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置零件采購(gòu)提前期、零件期量數(shù)據(jù)，運(yùn)行MRP制定出零件物料需求計(jì)劃及?預(yù)測(cè)。

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

3.3 效益結(jié)果

Y公司在實(shí)施啟動(dòng)入廠物流優(yōu)化項(xiàng)目后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)現(xiàn)了整車(chē)廠需求計(jì)劃與運(yùn)輸服務(wù)商TMS的EDI，確保要貨需求及時(shí)、準(zhǔn)確、快速傳遞。同時(shí)實(shí)現(xiàn)MR車(chē)輛、在途庫(kù)存的時(shí)時(shí)跟蹤，部分實(shí)施供應(yīng)鏈的可視化。

2)成本優(yōu)化：零件入廠物流循環(huán)取貨(MR)運(yùn)輸優(yōu)化，優(yōu)化運(yùn)輸成本下降達(dá)25%。通過(guò)循環(huán)取貨，減少VMI場(chǎng)地資源需求，優(yōu)化面積16500㎡，面積占用下降35%。實(shí)現(xiàn)累計(jì)降本金額3000萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)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(jìn)行入廠物流優(yōu)化，并在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)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(chē)輛路徑問(wèn)題的研究[D]，中南大學(xué)，2007