遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨應(yīng)用

王東方

(武夷學(xué)院 商學(xué)院，福建武夷山 354300)

隨著我國汽車制造業(yè)的發(fā)展，精益生產(chǎn)模式廣泛應(yīng)用到國內(nèi)各大主機(jī)廠，各大主機(jī)廠越來越重視零部件供應(yīng)物流系統(tǒng)的優(yōu)化。傳統(tǒng)的供應(yīng)商自送模式(DD)越來越不適應(yīng)現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高要求，因此研究汽車制造企業(yè)零部件循環(huán)取貨的理論，對降低汽車供應(yīng)鏈成本、提高我國汽車制造業(yè)整體競爭能力具有重要意義。目前對于循環(huán)取貨的研究集中在取貨路徑設(shè)計(jì)等方面。徐秋華［1］詳細(xì)介紹了循環(huán)取貨方式在上海通用的應(yīng)用與實(shí)踐，在分析供應(yīng)商直接送貨弊病的基礎(chǔ)之上，介紹了上海通用汽車對整車廠周邊的供應(yīng)商開展循環(huán)取貨模式的流程和循環(huán)取貨過程中不同角色的職責(zé)，并介紹了上海通用循環(huán)取貨路線設(shè)計(jì)和取貨車輛參數(shù)的確定。汪金蓮等［2］研究了循環(huán)取貨在國內(nèi)汽車零部件供應(yīng)物流中的應(yīng)用，建立了循環(huán)取貨路徑規(guī)劃的模型。陳建華等［3］針對由多個(gè)供應(yīng)商、RDC和制造企業(yè)組成的3級供應(yīng)鏈的補(bǔ)貨策略問題，基于供應(yīng)鏈協(xié)同思想，將多個(gè)供應(yīng)商按照一定規(guī)則分組，建立了循環(huán)取貨模式下RDC補(bǔ)貨的成本優(yōu)化模型。通過引入線邊最大庫存的限制，并最小化運(yùn)輸、庫存成本，設(shè)定了取貨路徑及其運(yùn)行頻率。王利芳等［4］以某汽車制造廠為例，對近距離零部件供應(yīng)商milk-run規(guī)劃及其實(shí)施進(jìn)行了研究，建立了直送系統(tǒng)模型，并對實(shí)施效果進(jìn)行分析，證明了該模式能大大提高主機(jī)廠生產(chǎn)效率并降低主機(jī)廠生產(chǎn)成本。黃爽等［5］探討了零部件供應(yīng)商分類模型，將戰(zhàn)略供應(yīng)商、技術(shù)供應(yīng)商和普通供應(yīng)商分別看作A類、B類、C類，介紹了B類供應(yīng)商在提供變速箱、發(fā)動機(jī)等零部件時(shí)，采取看板供貨方式;當(dāng)B類零部件供應(yīng)商的地理位置分布比較集中時(shí)，可以采取循環(huán)取貨的方式進(jìn)行供貨，從而降低成本;當(dāng)供應(yīng)商不集中時(shí)，可采取供應(yīng)商直送模式。Timort等［6］研究了基于循環(huán)取貨模式的取貨系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，使用了事件管理、車輛管理、訂單管理、產(chǎn)品管理、客戶管理、RDC管理和GIS管理等七個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)取貨，并通過實(shí)驗(yàn)確定相關(guān)參數(shù)。

上述關(guān)于循環(huán)取貨理論和應(yīng)用的研究大多局限于近距離的零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨路線設(shè)計(jì)和運(yùn)輸車輛參數(shù)的確定等方面，對于遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商的循環(huán)取貨理論和應(yīng)用缺乏系統(tǒng)的研究。本文以遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商為研究對象，結(jié)合遠(yuǎn)距離汽車零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨的特點(diǎn)，從供應(yīng)商集并中心選址、循環(huán)取貨車輛路徑的設(shè)計(jì)、汽車零部件遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨流程設(shè)計(jì)、循環(huán)取貨信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和商務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃5個(gè)環(huán)節(jié)系統(tǒng)規(guī)劃遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商的循環(huán)取貨，并通過W公司遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨的實(shí)證研究進(jìn)行驗(yàn)證，擴(kuò)展了循環(huán)取貨的應(yīng)用范圍。

一、相關(guān)概念界定

(一)遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商

遠(yuǎn)距離供應(yīng)商是指與主機(jī)廠的距離在300公里以上的零部件供應(yīng)商，由于這部分供應(yīng)商距離主機(jī)廠較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的物料供應(yīng)一般采用供應(yīng)商直送的模式，但這種運(yùn)輸方式很難適應(yīng)主機(jī)廠多頻次、小批量的物料需求，對這部分供應(yīng)商采用循環(huán)取貨的方式成為必然，我國的汽車零部件供應(yīng)企業(yè)在區(qū)域上具有較高的集中度，為遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨的開展奠定了基礎(chǔ)。

(二)循環(huán)取貨

汽車零部件的循環(huán)取貨是由第三方物流企業(yè)用同一取貨車輛從多個(gè)供應(yīng)商處收取零部件的運(yùn)作模式，當(dāng)主機(jī)廠生產(chǎn)計(jì)劃比較穩(wěn)定時(shí)，主機(jī)廠按一定周期將取貨的數(shù)量間接通過主機(jī)廠供應(yīng)鏈平臺或其他方式發(fā)送給供應(yīng)商和第三方物流企業(yè)，供應(yīng)商根據(jù)主機(jī)廠物料需求時(shí)間進(jìn)行備貨，第三方物流企業(yè)根據(jù)主機(jī)廠物料需求時(shí)間，結(jié)合循環(huán)取貨運(yùn)作時(shí)間安排循環(huán)取貨。

遠(yuǎn)距離供應(yīng)商的循環(huán)取貨的操作包括三個(gè)階段:第一階段由第三方物流企業(yè)在接收主機(jī)廠生產(chǎn)計(jì)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行循環(huán)取貨，并將貨物送至SCC(Supplier Consolidation Center:供應(yīng)商集并中心)，在SCC內(nèi)完成貨物的重新組合或通過越庫作業(yè)(Cross-Docking)將貨物重新組合裝車;第二階段是將SCC的貨物通過干線運(yùn)輸?shù)姆绞剿椭廖锪鲀?yōu)化中心［7］(LOC);第三階段是由物流中心的運(yùn)營方通過看板、序列等方式將物料送至主機(jī)廠的線邊倉庫或生產(chǎn)線。

二、問題描述及模型的建立

結(jié)合遠(yuǎn)距離供應(yīng)商區(qū)域特點(diǎn)，遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨的運(yùn)作設(shè)計(jì)應(yīng)以主機(jī)廠的積極推動為基礎(chǔ)，在循環(huán)取貨的設(shè)計(jì)階段要綜合考慮循環(huán)取貨運(yùn)作過程中可能存在的問題，并通過系統(tǒng)規(guī)劃解決，從而保證遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨的順利實(shí)施。

針對循環(huán)取貨運(yùn)作過程中存在的問題，遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨的設(shè)計(jì)主要包括五個(gè)環(huán)節(jié):SCC選址、循環(huán)取貨車輛路徑的設(shè)計(jì)、汽車零部件遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨流程設(shè)計(jì)、循環(huán)取貨信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和商務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［8］。通過整體設(shè)計(jì)，在解決上述問題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨的實(shí)施。

(一)SCC選址

SCC的選址直接決定著循環(huán)取貨線路的規(guī)劃，進(jìn)而影響整個(gè)循環(huán)取貨的運(yùn)作成本，所以，在汽車零部件遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨運(yùn)作設(shè)計(jì)過程中，SCC的選址至關(guān)重要?？紤]到SCC選址屬于連續(xù)點(diǎn)選址，本文中SCC的選址采用的方法為改進(jìn)的歐幾里德模型［9］，在使用改進(jìn)的歐幾里德模型完成SCC的初始選址后，在此基礎(chǔ)上再根據(jù)迭代計(jì)算的方法對初始選址結(jié)果進(jìn)行修正，最后結(jié)合實(shí)際情況對選址結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

SCC選址建模時(shí)，作如下假設(shè):

(1)循環(huán)取貨的物流成本以運(yùn)輸費(fèi)用的形式表現(xiàn)，而且產(chǎn)品的運(yùn)輸費(fèi)用僅僅和供應(yīng)商集并中心(SCC)、供應(yīng)點(diǎn)之間的直線距離成正比例關(guān)系，而不考慮城市的交通狀況。

(2)不考慮集并中心(SCC)所處地理位置不同所引起的成本差異，如土地使用費(fèi)、建設(shè)費(fèi)、勞動力成本、庫存成本等。

記SCC到供應(yīng)商點(diǎn)j的運(yùn)費(fèi)為qj，總運(yùn)費(fèi)為H，則有:

式中:hj為SCC到供應(yīng)商j的運(yùn)費(fèi)費(fèi)率，即每噸公里的運(yùn)輸費(fèi)用;wj為供應(yīng)商到SCC j的物量;lj為從SCC到供應(yīng)商 j的直線距離，即 lj=k為將歐氏距離變?yōu)閷?shí)際距離的轉(zhuǎn)換因子，它依賴于區(qū)域的實(shí)際調(diào)查情況，本文設(shè)定k=1.4［10］。因此，可以將歐幾里德模型選址最優(yōu)評價(jià)函數(shù)表示為:

為求得總運(yùn)費(fèi)最小的SCC的位置，對x0、y0求偏導(dǎo)數(shù)，并令其為0，有:

由式(3)和式(4)可得SCC最適合的坐標(biāo)為:

但是由于式(4)和式(5)中含有l(wèi)j，即含有x0、y0，不能直接求出SCC的坐標(biāo)，因此采用迭代計(jì)算的方式進(jìn)行SCC的選址。

(二)遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨車輛路徑設(shè)計(jì)

循環(huán)取貨車輛路徑的設(shè)計(jì)是典型的VRP(Vehicle Routing Problem)［11］問題，結(jié)合遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨特點(diǎn)，采用掃描算法和遞歸算法分兩個(gè)階段完成對VRP問題的求解。

本文中循環(huán)取貨問題描述為:SCC擁有容量為Q的車輛m輛，負(fù)責(zé)從N個(gè)供應(yīng)商取貨工作，第i個(gè)供應(yīng)商的的貨物供給量為 qi(i=1，2，…，N)，且qi＜Q，求滿足需求的路程最短的車輛行駛路徑。

本文中遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨路徑設(shè)計(jì)的思想分為兩個(gè)階段:第一個(gè)階段是根據(jù)循環(huán)取貨車輛的裝載量采用掃描算法［12］對循環(huán)取貨區(qū)域進(jìn)行分組;第二階段是采用遞歸算法［13］求解最優(yōu)取貨路徑，首先計(jì)算每組供應(yīng)商的最優(yōu)取貨路徑，然后將各組的最優(yōu)取貨路徑加總即為該區(qū)域循環(huán)取貨的最優(yōu)路徑。

1.掃描算法實(shí)現(xiàn)循環(huán)取貨區(qū)域的分組

(1)建立極坐標(biāo)系:以起始點(diǎn)SCC作為極坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以任意供應(yīng)商所在地和原點(diǎn)的連線定義為極軸正方向，建立極坐標(biāo)系，然后，把網(wǎng)絡(luò)中所有供應(yīng)商所在地位置全部轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)。

(2)分組:從最小角度的供應(yīng)商開始，按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，將供應(yīng)商逐一并入一個(gè)組，直到供應(yīng)商的供應(yīng)總量達(dá)到取貨車輛額定載重量，從而將循環(huán)取貨區(qū)域內(nèi)所有供應(yīng)商進(jìn)行分組。

2.遞歸算法求解最優(yōu)取貨路徑

設(shè)v1，v2…vn是已知的n各供應(yīng)商節(jié)點(diǎn)，v0為SCC，供應(yīng)點(diǎn)vi到供應(yīng)點(diǎn)vj的最短距離為dij(i，j=0，1，2…n)，現(xiàn)求從 v0出發(fā)，經(jīng)過各個(gè)供應(yīng)一次返回v0的最短路程。已知該SCC有某型號取貨車輛K輛，單車容量為C，目標(biāo)函數(shù)為:

約束條件:

式(7)是車輛容積的限制條件;式(8)表示所有的車輛必須從SCC出發(fā)然后回到 SCC;式(9)和(10)表示每個(gè)顧客有且只有一輛車服務(wù);式(11)和(12)為決策變量。

本文中對循環(huán)取貨最優(yōu)路徑的求解通過遞歸算法來實(shí)現(xiàn)，遞歸算法的原理如下:為求解規(guī)模為n的問題，設(shè)法將它分解成規(guī)模較小的問題，然后從這些小問題的解構(gòu)造出大問題的解，并且這些規(guī)模較小的問題也能采用同樣的分解和綜合方法，分解成規(guī)模更小的問題，并從這些更小問題的解構(gòu)造出規(guī)模較大問題的解。特別地，當(dāng)規(guī)模n=1時(shí)，能直接得解。本文中假設(shè)SCC到各供應(yīng)商以及各供應(yīng)商之間的運(yùn)費(fèi)費(fèi)率一致，則遞歸算法解決循環(huán)取貨路徑問題的步驟如下:

(1)設(shè)起始點(diǎn)為P0，終點(diǎn)為P0。中間有n個(gè)點(diǎn)，依次取P1—Pn作為第2個(gè)點(diǎn)，有n種情況，分別計(jì)算P0到這n個(gè)點(diǎn)的距離并取最短路徑，設(shè)最短路徑對應(yīng)點(diǎn)為Pi。

(2)對剩下的n－1個(gè)點(diǎn)，以Pi為起點(diǎn)，P0為終點(diǎn)，則Pi和P0之間有n－1個(gè)點(diǎn)，重復(fù)第一步操作，計(jì)算Pi到這n－1個(gè)點(diǎn)的最短距離。

(3)重復(fù)以上步驟，直到將n個(gè)點(diǎn)全部遞歸。

三、遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨實(shí)證研究

W公司是國內(nèi)一家著名的汽車制造企業(yè)，目前擁有超過2000種的國產(chǎn)零部件，供應(yīng)商300多家，其中200余家國產(chǎn)零部件供應(yīng)商遍布江浙滬等10省市，隨著W公司產(chǎn)量的提升，這些零部件供應(yīng)商無法滿足W公司精益生產(chǎn)的需求。省外這些供應(yīng)商的通過自己的車隊(duì)運(yùn)輸或者是外包給第三方物流商直接對W公司供料，這在W公司的生產(chǎn)初期具有一定的合理性。隨著W公司車型的增加、產(chǎn)能的提升以及精益生產(chǎn)的需求，省外供應(yīng)商繼續(xù)采用直送模式供貨就不可避免地為主機(jī)廠帶來混亂的物流局面，在這種形勢下，W公司遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨項(xiàng)目勢在必行。

(一)SCC選址

通過對W公司上海市30多家供應(yīng)商供貨情況的分析，適合采用循環(huán)取貨模式的零部件供應(yīng)商有12家(詳細(xì)信息見表1)，根據(jù)W公司精益生產(chǎn)需求，對上海市零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨的頻次設(shè)定為每天一次，取貨車輛為長度7.2 m飛翼車。

表1 W公司上海市供應(yīng)商分布及供貨情況

采用上文所用方法對W公司上海區(qū)循環(huán)取貨SCC進(jìn)行選址，最優(yōu)點(diǎn)位置為東經(jīng)121.39776760958904，北緯 31.14409931479452。W公司項(xiàng)目組成員以該最優(yōu)點(diǎn)為基礎(chǔ)，綜合考慮倉庫可得性、倉庫運(yùn)營成本、取貨線路等因素，通過對上海區(qū)供應(yīng)商分布情況的實(shí)地考察，確定上海區(qū)循環(huán)取貨SCC的地址為距離該最優(yōu)點(diǎn)1.5公里處的A物流公司，通過租用A公司倉庫，由T公司完成SCC作業(yè)。

(二)循環(huán)取貨路徑規(guī)劃

根據(jù)上文內(nèi)容，結(jié)合循環(huán)取貨車輛情況，采用掃描算法對上海市12家供應(yīng)商分組，共有12種分組方法，具體分組情況見表2。

根據(jù)上文內(nèi)容，采用遞歸算法對以上12種供應(yīng)商的分組方法分別進(jìn)行取貨路線的優(yōu)化并計(jì)算各組的最小取貨成本，取貨線路及成本見表3。

表2 上海市供應(yīng)商分組表

表3 上海市循環(huán)取貨線路優(yōu)化表

由表3可知，最優(yōu)的循環(huán)取貨路線為:0－1－10－12－2－0－0－4－3－1－8－5－7－9－0－0－6－9－11－0

該最優(yōu)循環(huán)取貨線路的取貨距離為277.25 km，最低取貨成本為2772.49元。

(三)W公司上海市循環(huán)取貨流程規(guī)劃

遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨運(yùn)作涉及信息、單證、實(shí)物在主機(jī)廠、供應(yīng)商、物流企業(yè)三者之間流動，流動過程必須進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而保證遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨順利實(shí)施。循環(huán)取貨流程如圖1。

(四)W公司上海市循環(huán)取貨信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主機(jī)廠、零部件供應(yīng)商、3PL之間信息傳遞的通暢與否決定著循環(huán)取貨的實(shí)施。為保證遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨項(xiàng)目的順利開展，必須建立一套科學(xué)合理、高效的循環(huán)取貨信息系統(tǒng)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)根據(jù)循環(huán)取貨信息流程，在W公司現(xiàn)有的ERP系統(tǒng)和SCM平臺的基礎(chǔ)上規(guī)劃了遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨信息系統(tǒng)架構(gòu)，見圖2。

圖1 上海市循環(huán)取貨操作流程

圖2 遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨信息系統(tǒng)架構(gòu)

(五)W公司遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨商務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃

1.零部件供應(yīng)商零部件報(bào)價(jià)拆分

在W公司上海市循環(huán)取貨項(xiàng)目的準(zhǔn)備階段，W公司要求各供應(yīng)商將零部件報(bào)價(jià)由原來的到廠家價(jià)拆分為出廠價(jià)、物流費(fèi)用、保險(xiǎn)費(fèi)用及其他費(fèi)用，零部件報(bào)價(jià)拆分見圖3。

圖3 供應(yīng)商零部件報(bào)價(jià)拆分圖

2.確定出現(xiàn)貨損或不良時(shí)的處理方式

當(dāng)零部件送達(dá)主機(jī)廠或LOC后，由主機(jī)廠相關(guān)人員負(fù)責(zé)零部件的質(zhì)檢工作，若出現(xiàn)貨損或零部件的不良時(shí)，首先應(yīng)明確造成貨損或不良的原因及責(zé)任方，確定是由于運(yùn)輸問題導(dǎo)致的貨損還是者是供應(yīng)商出廠時(shí)零部件就存在問題，通過主機(jī)廠、零部件供應(yīng)商、3PL多方的溝通對零部件不良品進(jìn)行處理，向責(zé)任方索賠，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)貨。

3.構(gòu)建系統(tǒng)的KPI考核體系

為了保證循環(huán)取貨運(yùn)作的高質(zhì)量，主機(jī)廠必須構(gòu)建完整的KPI考核體系以實(shí)現(xiàn)對循環(huán)取貨的各相關(guān)方運(yùn)作水平的考核。該考核體系考核對象為供應(yīng)商、循環(huán)取貨操作、SCC、干線運(yùn)輸、LOC等，考核指標(biāo)共19項(xiàng)。表4是以循環(huán)取貨流程劃分的各階段的KPI考核指標(biāo)體系。

四、結(jié)論

結(jié)合主機(jī)廠精益生產(chǎn)需求，針對遠(yuǎn)距離汽車零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨的特點(diǎn)，從供應(yīng)商集并中心選址、循環(huán)取貨車輛路徑的設(shè)計(jì)、汽車零部件遠(yuǎn)距離供應(yīng)商循環(huán)取貨流程設(shè)計(jì)、循環(huán)取貨信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和商務(wù)系統(tǒng)規(guī)劃等五個(gè)環(huán)節(jié)對遠(yuǎn)距離零部件供應(yīng)商循環(huán)取貨進(jìn)行系統(tǒng)的研究。以W公司為例，進(jìn)行實(shí)證研究，拓展了循環(huán)取貨的應(yīng)用范圍。

表4 按循環(huán)取貨流程劃分的KPI指標(biāo)體系

［1］徐秋華.循環(huán)取貨方式在上海通用汽車的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代物流，2002(11):35 －37.

［2］汪金蓮，蔣祖華.汽車制造廠零部件入廠物流的循環(huán)取貨路徑規(guī)劃［J］.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(11):1703－1714.

［3］陳建華，帥穎.三級供應(yīng)鏈循環(huán)取貨成本優(yōu)化模型［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(10):838 －841.

［4］王利芳，汪玉春.汽車零部件milk-run模式物流規(guī)劃與實(shí)施［J］.物流技術(shù)，2010(7):154－157.

［5］黃爽，馬士華.汽車制造業(yè)的供應(yīng)商分類研究［J］.物流技術(shù)，2006(7):191 －192.

［6］Timort Du，F(xiàn) K Wang，Pu Yun Lu.A real time vehicle dispatching system for consolidating milk runs［J］.Transportation research part E:Logistics and Transportation Review in Press，Corrected Proof，2006(3):265 －272.

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