基于VMI和TPL理論的汽車整車物流的系統動力學分析

[摘 要] 本文針對我國汽車整車物流鏈庫存成本居高不下的現狀，基于VMI和TPL理論，運用系統動力學方法對汽車整車物流系統進行了改進，根據系統績效指標的對比分析，說明改進系統有效性。

[關鍵詞] 整車物流;VMI;TPL;系統動力學;仿真

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2009 . 20 . 030

[中圖分類號]F224.0;F271[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194(2009)20-0081-05

1 問題提出

1.1 整車物流的涵義和特點

整車物流是指從汽車在制造廠完成組裝下線后開始， 直到送達用戶手中為止的一系列倉儲、運輸、維護和其他各種增值服務過程，是汽車產業供應鏈的一個重要組成部分。近年來我國汽車銷售量快速增長，使我國對汽車整車物流的需求浮出水面。總的來說，汽車整車物流具有以下幾大特點:①庫存的管理難度較大。其流程繁多、復雜、包括調整、檢驗、倒車、新車準備、銷售、借車、返修、退庫、拆裝箱等。②供應鏈各級庫存“沉沒”成本較高。市場需求由于“牛鞭效應”而逐級放大，而且由于汽車造價和運輸費用的高昂，這些逐級放大的訂貨需求最終轉變為供應鏈各級的巨大庫存成本。③生產和銷售柔性化要求高。隨著汽車消費的個性化、多樣化特點，定制化的項目計劃要求整個供應鏈生產和銷售必須緊隨市場，降低庫存水平。

1.2 我國汽車整車物流發展現狀

①整車物流基礎設施建設缺乏同一規劃，盲目投資、重復建設等現象比比皆是。②對第三方物流的認知度較低。國內絕大多數的汽車整車物流提供商都是汽車制造商的下屬企業，這種業務關系模式由于無法與其他品牌的汽車企業進行整車物流方面的合作，往往制約整車物流管理效率的提升。③我國汽車整車物流的信息化程度較低。④汽車整車物流的成本較高。據調查，我國汽車整車運輸中的空駛率高達39%，車輛的運輸成本是歐洲或美國的3倍，在以經濟型轎車為主流的中國市場，在汽車廠的成本敏感度日益上升的今天，汽車整車物流成本的節約將是汽車制造企業競爭制勝的重要因素。

1.3我國整車物流系統

我國整車物流系統主要由汽車制造廠、區域一級(總)分銷商、區域二級分銷商、三級分銷商(零售商)以及直接客戶組成，其關系如圖1所示。

2系統模型仿真

2.1傳統整車物流系統模型

模型敘述:本文針對一款處于成熟期的家用車型，市場銷售主要通過終端零售商，假設分銷商和零售商均處于華東地區，仿真周期為100周，約為該車的生命周期(2年)，該車的生產量約為2 000輛/年，建立了三階段系統動態學模型(為讀者閱讀方便已經將圖中的英文縮寫參量翻譯成中文全稱)，將一級分銷商稱為分銷商，將二級、三級分銷商合并稱為零售商，零售商通過訂貨量向分銷商傳達市場需求信息，分銷商通過訂貨量向制造廠傳遞信息。 模型參量表示如下:Sale，市場需求率(輛/周);Itd，零售商庫存;Aitt，零售商庫存調節時間;Ite，零售商期望庫存;Adtr，零售商庫存調節率;Otd，零售商訂貨量;atr，零售商平均需求量;Odt，分銷商訂貨量;Sfdt，分銷商銷售預測;Idte，分銷商期望庫存;Idt，分銷商庫存;Otasd，分銷商訂貨平滑時間;Pdrm，制造廠生產需求率;Sfm，制造廠銷售預測;Iem，制造廠期望庫存;Im，制造廠庫存;Aimt，制造廠庫存調節時間;Smr，制造廠供貨率;del1，運輸延遲時間1;del2，運輸延遲時間2;Csr，顧客需求滿足率;Totalinv，系統總庫存;Sftpl，第三方物流銷售預測;atr，零售商平均需求量;Tast，第三方物流供應平滑時間;Aitpl，第三方物流庫存調節時間;Smr，制造廠供貨率;Fpm，制造廠產出率。

模型中部分Dynamo方程的設定:

(1)Sale =IF THEN ELSE( Time=1+(Time-1)*16， 250， 150)+RANDOM UNIFORM(0， 30， 0)

說明:考慮汽車購買者不僅貨比三家，而且買車之后還要經歷驗車、上牌、上保險、汽車裝潢等步驟，所以汽車銷售存在淡旺季，一般是國家法定假日前后一段時間屬銷售旺季，如春節，“五一”，“十一”等假期，模型在設定市場需求率時，假定旺季需求量為平時需求量的1.6倍，而且加入了均衡分布函數，銷量浮動范圍在(0，30)之間。

(2)Adtr =( Ite -Itd)/ Aitt

(3)Itd =INTEG(Smr- Sale) Initial Value=160

(4)Otd=MAX( 0， Adtr+atr)

(5)Odt=MAX(0， Sfdt+(Idte-Idt)/ Otasd)

(6)Im= INTEG(Fpm-Smr) Initial Value=200

(7)Pdrm=MAX( 0， Sfm+(Iem-Im)/ Aimt)

(8)Smr=SMOOTH(Otd， del1)

(9)Csr= IF THEN ELSE(Itd- Sale)>=0， 1， IF THEN ELSE(Itd >0， Itd / Sale， 0))

(10)Totalinv=Idt+ Itd+Im

2.2 改進的整車物流系統

2.2.1 系統結構改進

(1)改進原物流系統的三級供應鏈關系，取消一級分銷商及其庫存，引入第三方物流公司，建立區域第三方物流中轉倉庫(第三方物流中心)，連接汽車制造廠與各級零售商。

(2)引入VMI系統，各級零售商在第三方物流公司的帶動下，與汽車生產廠簽訂長期合作協議，向汽車制造廠公開銷售信息，建立信息系統，使第三方物流公司和制造廠能夠動態了解終端零售信息。制造廠通過信息系統及時調整生產需求率。

(3)增加第三方物流公司對零售商的銷售預測，傳統汽車銷售環節，各級銷售商都是通過下游銷售訂單制定安全庫存和訂貨需求，第三方物流公司的引進，將改變銷售信息的逐級傳導機制，通過VMI系統輔助制造廠動態檢測銷售終端信息。

2.2.2 模型中Dynamo方程的改進

(1) 降低零售商期望庫存，傳統銷售鏈中，為了避免缺貨帶來的機會成本的損失，努力提高顧客需求滿足率，零售商不得不常備大量存貨，導致其期望庫存量龐大。改進模型中，將大幅降低零售商的期望庫存量，原期望庫存量是160輛/周(華東地區總量)，改進模型中，該量減少為80輛/周。

(2)Sftpl= SMOOTH(atr， Tast)。通過對零售商平均需求量的監控，改變第三方物流期望庫存，進而通過第三方物流庫存調節率，影響到第三方物流中心的訂貨量。

(3)Pdrm= MAX(0， Sale +Iem*3/Aimt- Im /Aimt- Itd/Aitt-Sftpl/Aitpl)

說明:制造廠的生產需求率的制定將參考市場需求率，制造廠期望庫存，制造廠庫存，零售商庫存，第三方物流中心庫存，以及制造廠庫存調節時間，第三方物流中心庫存調節時間，零售商庫存調節時間來制定。也就是說制造廠的生產需求率是以市場需求率為核心，綜合各級供應鏈庫存，以及各級供應鏈庫存的調節時間，最后根據自身的期望庫存量制定的。充分利用了VMI系統的信息共享功能。

3 系統仿真及結果分析

3.1 系統績效評價指標

3.3.1 顧客需求滿足率

改進的模型中，零售商期望庫存量大幅降低，這也意味在降低其庫存成本的同時，可能會對其顧客滿足率指標產生很大影響，仿真結果顯示:改進后的模型中顧客需求滿足率下降幅度不大(參見圖4)。

3.3.2 生產需求率

仿真結果顯示，通過引進VMI和TPL，系統中核心成員汽車制造廠的生產需求率的波動更加平滑，波動幅度在很大程度上減弱，從定量的角度，原模型的生產需求率均值(Average)為163.95，方差(Avrp)為107 810.76，改進后的模型生產需求率均值(Average)為169.37，方差(Avrp)為53 830.64，可見改進后的模型生產需求率顯著平滑，源頭生產量變動幅度的改善，對于整個供應鏈而言，可以顯著減小各級庫存波動幅度。增強供應鏈的柔性，減少供應鏈的庫存風險(參見圖5)。

3.3.3 系統庫存總量以及系統庫存結構

仿真結果顯示，系統庫存總量得到了很大改善，尤其是第三方物流中心庫存(與原分銷商庫存量相比)和汽車制造廠的庫存量改善了很多。零售商庫存量沒有改變很多，究其原因，是因為市場銷售率的變動幅度問題，模型由于考慮了季節因素，使得市場需求量在固定的周呈現階越增大，靠近市場最近的零售商必須相應準備一定的庫存量以備在銷售旺季保證顧客需求滿足率，所以其庫存變化幅度依然比較大。但是前面對顧客滿足需求率的仿真分析可以證明，改進的模型雖然顯著降低了零售商的期望庫存，減小了其庫存負擔，但依然使零售商保持較高的顧客需求滿足率(參見圖6~圖9)。

3.3.4 牛鞭效應計算

牛鞭效應有多種測量方法，現在根據公式Bullwhip=■，原公式中Fpm表示銷售商向供應商的訂貨量，在本文系統環境下Fpm代表供應商的產出率，Otd表示銷售商的訂貨需求。通過計算，TPL和VMI系統引入前牛鞭效應為3.47，TPL和VMI系統引入后牛鞭效應為1.31，牛鞭效應降低接近53%。

4 結 論

通過比較分析可以看出，一方面新系統在大幅降低零售商的期望庫存同時，對顧客需求的滿足率保持在比較高的水平上，減少了零售商的庫存周轉成本;另一方面使得汽車生產廠平滑生產需求量，降低生產波動幅度。通過計算對比可以看出，新系統顯著減小了汽車整車物流鏈的牛鞭效應，增強了供應鏈的柔性，減少了供應鏈的庫存風險。

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