遠距離零部件供應商循環取貨應用

王東方

(武夷學院 商學院，福建武夷山 354300)

隨著我國汽車制造業的發展，精益生產模式廣泛應用到國內各大主機廠，各大主機廠越來越重視零部件供應物流系統的優化。傳統的供應商自送模式(DD)越來越不適應現代汽車產業發展的高要求，因此研究汽車制造企業零部件循環取貨的理論，對降低汽車供應鏈成本、提高我國汽車制造業整體競爭能力具有重要意義。目前對于循環取貨的研究集中在取貨路徑設計等方面。徐秋華［1］詳細介紹了循環取貨方式在上海通用的應用與實踐，在分析供應商直接送貨弊病的基礎之上，介紹了上海通用汽車對整車廠周邊的供應商開展循環取貨模式的流程和循環取貨過程中不同角色的職責，并介紹了上海通用循環取貨路線設計和取貨車輛參數的確定。汪金蓮等［2］研究了循環取貨在國內汽車零部件供應物流中的應用，建立了循環取貨路徑規劃的模型。陳建華等［3］針對由多個供應商、RDC和制造企業組成的3級供應鏈的補貨策略問題，基于供應鏈協同思想，將多個供應商按照一定規則分組，建立了循環取貨模式下RDC補貨的成本優化模型。通過引入線邊最大庫存的限制，并最小化運輸、庫存成本，設定了取貨路徑及其運行頻率。王利芳等［4］以某汽車制造廠為例，對近距離零部件供應商milk-run規劃及其實施進行了研究，建立了直送系統模型，并對實施效果進行分析，證明了該模式能大大提高主機廠生產效率并降低主機廠生產成本。黃爽等［5］探討了零部件供應商分類模型，將戰略供應商、技術供應商和普通供應商分別看作A類、B類、C類，介紹了B類供應商在提供變速箱、發動機等零部件時，采取看板供貨方式;當B類零部件供應商的地理位置分布比較集中時，可以采取循環取貨的方式進行供貨，從而降低成本;當供應商不集中時，可采取供應商直送模式。Timort等［6］研究了基于循環取貨模式的取貨系統的參數設置，使用了事件管理、車輛管理、訂單管理、產品管理、客戶管理、RDC管理和GIS管理等七個模塊實現實時取貨，并通過實驗確定相關參數。

上述關于循環取貨理論和應用的研究大多局限于近距離的零部件供應商循環取貨路線設計和運輸車輛參數的確定等方面，對于遠距離零部件供應商的循環取貨理論和應用缺乏系統的研究。本文以遠距離零部件供應商為研究對象，結合遠距離汽車零部件供應商循環取貨的特點，從供應商集并中心選址、循環取貨車輛路徑的設計、汽車零部件遠距離供應商循環取貨流程設計、循環取貨信息系統的設計和商務系統規劃5個環節系統規劃遠距離零部件供應商的循環取貨，并通過W公司遠距離零部件供應商循環取貨的實證研究進行驗證，擴展了循環取貨的應用范圍。

一、相關概念界定

(一)遠距離零部件供應商

遠距離供應商是指與主機廠的距離在300公里以上的零部件供應商，由于這部分供應商距離主機廠較遠，傳統的物料供應一般采用供應商直送的模式，但這種運輸方式很難適應主機廠多頻次、小批量的物料需求，對這部分供應商采用循環取貨的方式成為必然，我國的汽車零部件供應企業在區域上具有較高的集中度，為遠距離零部件供應商循環取貨的開展奠定了基礎。

(二)循環取貨

汽車零部件的循環取貨是由第三方物流企業用同一取貨車輛從多個供應商處收取零部件的運作模式，當主機廠生產計劃比較穩定時，主機廠按一定周期將取貨的數量間接通過主機廠供應鏈平臺或其他方式發送給供應商和第三方物流企業，供應商根據主機廠物料需求時間進行備貨，第三方物流企業根據主機廠物料需求時間，結合循環取貨運作時間安排循環取貨。

遠距離供應商的循環取貨的操作包括三個階段:第一階段由第三方物流企業在接收主機廠生產計劃的基礎上進行循環取貨，并將貨物送至SCC(Supplier Consolidation Center:供應商集并中心)，在SCC內完成貨物的重新組合或通過越庫作業(Cross-Docking)將貨物重新組合裝車;第二階段是將SCC的貨物通過干線運輸的方式送至物流優化中心［7］(LOC);第三階段是由物流中心的運營方通過看板、序列等方式將物料送至主機廠的線邊倉庫或生產線。

二、問題描述及模型的建立

結合遠距離供應商區域特點，遠距離供應商循環取貨的運作設計應以主機廠的積極推動為基礎，在循環取貨的設計階段要綜合考慮循環取貨運作過程中可能存在的問題，并通過系統規劃解決，從而保證遠距離供應商循環取貨的順利實施。

針對循環取貨運作過程中存在的問題，遠距離供應商循環取貨的設計主要包括五個環節:SCC選址、循環取貨車輛路徑的設計、汽車零部件遠距離供應商循環取貨流程設計、循環取貨信息系統的設計和商務系統設計［8］。通過整體設計，在解決上述問題的同時實現遠距離零部件供應商循環取貨的實施。

(一)SCC選址

SCC的選址直接決定著循環取貨線路的規劃，進而影響整個循環取貨的運作成本，所以，在汽車零部件遠距離供應商循環取貨運作設計過程中，SCC的選址至關重要?？紤]到SCC選址屬于連續點選址，本文中SCC的選址采用的方法為改進的歐幾里德模型［9］，在使用改進的歐幾里德模型完成SCC的初始選址后，在此基礎上再根據迭代計算的方法對初始選址結果進行修正，最后結合實際情況對選址結果進行調整。

SCC選址建模時，作如下假設:

(1)循環取貨的物流成本以運輸費用的形式表現，而且產品的運輸費用僅僅和供應商集并中心(SCC)、供應點之間的直線距離成正比例關系，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、建設費、勞動力成本、庫存成本等。

記SCC到供應商點j的運費為qj，總運費為H，則有:

式中:hj為SCC到供應商j的運費費率，即每噸公里的運輸費用;wj為供應商到SCC j的物量;lj為從SCC到供應商 j的直線距離，即 lj=k為將歐氏距離變為實際距離的轉換因子，它依賴于區域的實際調查情況，本文設定k=1.4［10］。因此，可以將歐幾里德模型選址最優評價函數表示為:

為求得總運費最小的SCC的位置，對x0、y0求偏導數，并令其為0，有:

由式(3)和式(4)可得SCC最適合的坐標為:

但是由于式(4)和式(5)中含有lj，即含有x0、y0，不能直接求出SCC的坐標，因此采用迭代計算的方式進行SCC的選址。

(二)遠距離零部件供應商循環取貨車輛路徑設計

循環取貨車輛路徑的設計是典型的VRP(Vehicle Routing Problem)［11］問題，結合遠距離供應商循環取貨特點，采用掃描算法和遞歸算法分兩個階段完成對VRP問題的求解。

本文中循環取貨問題描述為:SCC擁有容量為Q的車輛m輛，負責從N個供應商取貨工作，第i個供應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。

本文中遠距離供應商循環取貨路徑設計的思想分為兩個階段:第一個階段是根據循環取貨車輛的裝載量采用掃描算法［12］對循環取貨區域進行分組;第二階段是采用遞歸算法［13］求解最優取貨路徑，首先計算每組供應商的最優取貨路徑，然后將各組的最優取貨路徑加總即為該區域循環取貨的最優路徑。

1.掃描算法實現循環取貨區域的分組

(1)建立極坐標系:以起始點SCC作為極坐標系的原點，以任意供應商所在地和原點的連線定義為極軸正方向，建立極坐標系，然后，把網絡中所有供應商所在地位置全部轉換為極坐標。

(2)分組:從最小角度的供應商開始，按逆時針方向旋轉，將供應商逐一并入一個組，直到供應商的供應總量達到取貨車輛額定載重量，從而將循環取貨區域內所有供應商進行分組。

2.遞歸算法求解最優取貨路徑

設v1，v2…vn是已知的n各供應商節點，v0為SCC，供應點vi到供應點vj的最短距離為dij(i，j=0，1，2…n)，現求從 v0出發，經過各個供應一次返回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，目標函數為:

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出發然后回到 SCC;式(9)和(10)表示每個顧客有且只有一輛車服務;式(11)和(12)為決策變量。

本文中對循環取貨最優路徑的求解通過遞歸算法來實現，遞歸算法的原理如下:為求解規模為n的問題，設法將它分解成規模較小的問題，然后從這些小問題的解構造出大問題的解，并且這些規模較小的問題也能采用同樣的分解和綜合方法，分解成規模更小的問題，并從這些更小問題的解構造出規模較大問題的解。特別地，當規模n=1時，能直接得解。本文中假設SCC到各供應商以及各供應商之間的運費費率一致，則遞歸算法解決循環取貨路徑問題的步驟如下:

(1)設起始點為P0，終點為P0。中間有n個點，依次取P1—Pn作為第2個點，有n種情況，分別計算P0到這n個點的距離并取最短路徑，設最短路徑對應點為Pi。

(2)對剩下的n－1個點，以Pi為起點，P0為終點，則Pi和P0之間有n－1個點，重復第一步操作，計算Pi到這n－1個點的最短距離。

(3)重復以上步驟，直到將n個點全部遞歸。

三、遠距離零部件供應商循環取貨實證研究

W公司是國內一家著名的汽車制造企業，目前擁有超過2000種的國產零部件，供應商300多家，其中200余家國產零部件供應商遍布江浙滬等10省市，隨著W公司產量的提升，這些零部件供應商無法滿足W公司精益生產的需求。省外這些供應商的通過自己的車隊運輸或者是外包給第三方物流商直接對W公司供料，這在W公司的生產初期具有一定的合理性。隨著W公司車型的增加、產能的提升以及精益生產的需求，省外供應商繼續采用直送模式供貨就不可避免地為主機廠帶來混亂的物流局面，在這種形勢下，W公司遠距離零部件供應商循環取貨項目勢在必行。

(一)SCC選址

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

表1 W公司上海市供應商分布及供貨情況

采用上文所用方法對W公司上海區循環取貨SCC進行選址，最優點位置為東經121.39776760958904，北緯 31.14409931479452。W公司項目組成員以該最優點為基礎，綜合考慮倉庫可得性、倉庫運營成本、取貨線路等因素，通過對上海區供應商分布情況的實地考察，確定上海區循環取貨SCC的地址為距離該最優點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。

(二)循環取貨路徑規劃

根據上文內容，結合循環取貨車輛情況，采用掃描算法對上海市12家供應商分組，共有12種分組方法，具體分組情況見表2。

根據上文內容，采用遞歸算法對以上12種供應商的分組方法分別進行取貨路線的優化并計算各組的最小取貨成本，取貨線路及成本見表3。

表2 上海市供應商分組表

表3 上海市循環取貨線路優化表

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

該最優循環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公司上海市循環取貨流程規劃

遠距離供應商循環取貨運作涉及信息、單證、實物在主機廠、供應商、物流企業三者之間流動，流動過程必須進行系統設計，從而保證遠距離供應商循環取貨順利實施。循環取貨流程如圖1。

(四)W公司上海市循環取貨信息系統設計

主機廠、零部件供應商、3PL之間信息傳遞的通暢與否決定著循環取貨的實施。為保證遠距離零部件供應商循環取貨項目的順利開展，必須建立一套科學合理、高效的循環取貨信息系統，項目團隊根據循環取貨信息流程，在W公司現有的ERP系統和SCM平臺的基礎上規劃了遠距離供應商循環取貨信息系統架構，見圖2。

圖1 上海市循環取貨操作流程

圖2 遠距離供應商循環取貨信息系統架構

(五)W公司遠距離供應商循環取貨商務系統規劃

1.零部件供應商零部件報價拆分

在W公司上海市循環取貨項目的準備階段，W公司要求各供應商將零部件報價由原來的到廠家價拆分為出廠價、物流費用、保險費用及其他費用，零部件報價拆分見圖3。

圖3 供應商零部件報價拆分圖

2.確定出現貨損或不良時的處理方式

當零部件送達主機廠或LOC后，由主機廠相關人員負責零部件的質檢工作，若出現貨損或零部件的不良時，首先應明確造成貨損或不良的原因及責任方，確定是由于運輸問題導致的貨損還是者是供應商出廠時零部件就存在問題，通過主機廠、零部件供應商、3PL多方的溝通對零部件不良品進行處理，向責任方索賠，并在此基礎之上進行及時補貨。

3.構建系統的KPI考核體系

為了保證循環取貨運作的高質量，主機廠必須構建完整的KPI考核體系以實現對循環取貨的各相關方運作水平的考核。該考核體系考核對象為供應商、循環取貨操作、SCC、干線運輸、LOC等，考核指標共19項。表4是以循環取貨流程劃分的各階段的KPI考核指標體系。

四、結論

結合主機廠精益生產需求，針對遠距離汽車零部件供應商循環取貨的特點，從供應商集并中心選址、循環取貨車輛路徑的設計、汽車零部件遠距離供應商循環取貨流程設計、循環取貨信息系統的設計和商務系統規劃等五個環節對遠距離零部件供應商循環取貨進行系統的研究。以W公司為例，進行實證研究，拓展了循環取貨的應用范圍。

表4 按循環取貨流程劃分的KPI指標體系

［1］徐秋華.循環取貨方式在上海通用汽車的應用［J］.現代物流，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取貨路徑規劃［J］.上海交通大學學報，2009(11):1703－1714.

［3］陳建華，帥穎.三級供應鏈循環取貨成本優化模型［J］.武漢理工大學學報，2009(10):838 －841.

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

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

［6］Timort Du，F 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.

［7］陳飛平.Milk-run和supply hub集成策略仿真研究［J］.技術經濟，2009，28(11):111 －115.

［8］堪述勇，陳榮秋.論JIT環境下制造商和供應商之間的關系［J］.管理工程學報，1998(3):46－52.

［9］魯曉春，詹荷生.關于配送中心重心法選址的研究［J］.北方交通大學學報，24(6):110.

［10］劉飛.基于改進的重心法在配送中心選址中的應用［J］.物流科技，2009(6):19 －21.

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［12］Gillett B E，Miller L L.A heuristic algorithm for a vehicle-dispatch problem［J］.Operation Research，1974，22(2).

［13］步立新，羅文鈺，馮允成.隨機遞歸算法求解車輛路徑問題［J］.系統工程理論與實踐，2008(11):142－148.