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”形勢的影響，X公司當(dāng)前的訴求是降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化資源配置。其中采購物流環(huán)節(jié)中的浪費(fèi)現(xiàn)象較為明顯、零部件采購成本高是生產(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)有的采購物流系統(tǒng)，提高采購物流系統(tǒng)效率，降低生產(chǎn)成本，提高競爭力。

2 X 公司采購物流系統(tǒng)現(xiàn)狀

X 公司的零部件采購物流是表面上的JIT 模式，為了追求“零庫存”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。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庫或是租用第三方倉庫，以滿足整車廠按時交付的需求。再根據(jù)生產(chǎn)計劃進(jìn)行多次、少量配送。而現(xiàn)有信息系統(tǒng)無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)有采購物流系統(tǒng)存在的不足

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

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 物流計劃缺乏柔性。X 公司向各個零部件供應(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，物流公司無法直接看到整車廠的生產(chǎn)計劃。

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 倉儲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庫以存儲零部件。使用的倉庫或物流公司不同，倉儲資源不能共享，從而產(chǎn)生浪費(fèi)。

本文對以上四點不足做了深層細(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)取貨模式的采購物流工作流程的改進(jìn)

對于圍繞在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，不需要租用倉庫設(shè)置庫存，將采用循環(huán)取貨模式的采購物流系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)需求，統(tǒng)一調(diào)派運(yùn)輸車輛。每天的固定時刻運(yùn)輸車隊根據(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，這八家供應(yīng)商采用自營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。因為要為整車廠生產(chǎn)線做配送，對時間要求較為嚴(yán)格，有時間窗口做約束，所以是VRPTW問題。

3．1．2 約束條件與符號定義

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

3．1．2．1 配送據(jù)點只有一個，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出發(fā)，完成配送任務(wù)后回到出發(fā)地。

3．1．2．2 每個供應(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 每個供應(yīng)商節(jié)點盡可能由一輛運(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，對每一個參數(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的時間窗口，ai，bi分別表示最早和最晚服務(wù)時間；tik：表示運(yùn)輸車輛k到達(dá)供應(yīng)商i 的時間；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 的時間；t0：表示運(yùn)輸車輛從X公司裝配車間出發(fā)的時間；sik：表示運(yùn)輸車輛k 為供應(yīng)商i 提供服務(wù)的時間；ca：表示運(yùn)輸車輛在供應(yīng)商指定的時間窗口之前到達(dá)，以及每單位時間產(chǎn)生的等待成本；cb：表示運(yùn)輸車輛在供應(yīng)商指定的時間窗口之后到達(dá)，以及每單位時間產(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；第二項是在配送過程中，使用運(yùn)輸車輛的可變運(yùn)輸成本；第三項和第四項是運(yùn)輸車輛未按時間到達(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單次行程的行駛最大距離；式（3．6）表示一臺運(yùn)輸車輛向一個供應(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）表示只有一個運(yùn)輸車輛到達(dá)每個供應(yīng)商節(jié)點；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 的時間是從到達(dá)供應(yīng)商i的時間開始，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 的時間大于零[3]。

X 公司裝配車間編號為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)商編號為1，2，…，8。X 公司及各個節(jié)點的位置坐標(biāo)圖3．1 所示。

圖3 .1 X 公司及各個節(jié)點位置坐標(biāo)

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

在精益生產(chǎn)為目標(biāo)的循環(huán)取貨模式下，服務(wù)時間是經(jīng)過認(rèn)真計算后安排的，延誤其中一個環(huán)節(jié)，后續(xù)環(huán)節(jié)都會被影響。所以在送貨時間上，需要運(yùn)輸車輛按照預(yù)先設(shè)計好的時間到達(dá)各個需求節(jié)點處。為便于模型求解，將8 點開始的時間視為0min。

3．1．4 模型求解及結(jié)果分析

在本文中，建立了具有軟時間窗的車輛路徑模型并使用遺傳算法，借助MATLAB 對模型求解。首先對模型的基本參數(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。對遺傳算法參數(shù)設(shè)置：種群個體數(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；采購物流系統(tǒng)改進(jìn)后，X 公司運(yùn)輸車隊將按照預(yù)先設(shè)計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 天工作日計算，一年配送頻率2000 次，配送費(fèi)用為346 萬元。較采購物流系統(tǒng)改進(jìn)前的432 萬元，一年可減少配送費(fèi)用86 萬元。

4 采購物流系統(tǒng)改進(jìn)后的效果

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

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 柔性化物流計劃管理。整合了分散的信息資源，使X 公司、各個供應(yīng)商和配送車隊成為一個整體，實現(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。通過采用循環(huán)取貨模式集中管理物流資源，合理設(shè)計運(yùn)輸車輛路徑，降低配送和運(yùn)輸成本，提高配送效率。

4．4 倉儲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庫，提高倉儲資源利用率。

5 結(jié)語

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

5．1 對物流系統(tǒng)中倉儲、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施過程中去實踐，是否會遇到其他一些問題還需要在實踐過程中逐步摸索并對本次的解決方案進(jìn)一步驗證和改進(jìn)。

希望本文的研究可以為其他汽車制造商或類似企業(yè)帶來一定的參考作用。