汽車零部件入廠物流優(yōu)化問題研究現(xiàn)狀與趨勢

車路濤 楊中華 聶丞彬

摘 ?要：汽車零部件入廠物流優(yōu)化問題一直是汽車物流研究領域的難點和熱點。由于零部件入廠物流在總物流成本中的較大占比，所以至今以來國內(nèi)外學者不斷提出多種汽車零部件入廠物流優(yōu)化問題和解決方法以降低物流成本費用。為了進一步梳理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對取貨模式分類、管理、運作、優(yōu)化等入廠物流取貨模式問題進行了總結(jié)分析，并重點介紹了當下的熱點取貨模式——循環(huán)取貨（Milk-run）。然后從需求拆分、成本目標優(yōu)化等角度對車輛路徑優(yōu)化進行較為全面的綜述，最后對本領域一些新的研究方向進行了展望。

?關鍵詞：汽車零部件入廠物流;取貨模式;車輛路徑優(yōu)化;文獻綜述

?中圖分類號：F252.8 ? ?文獻標識碼：A

Abstract： The optimization of inbound logistics of automobile parts has always been a difficult and hot topic in the field of automobile logistics research. Due to the large proportion of inbound logistics of automobile parts in the total logistics cost， scholars have been putting forward a variety of optimization method on inbound logistics of automobile parts. The pickup pattern categories， management， operation and optimization of inbound logistics of automobile parts is analyzed， and the present hot pickup pattern—milk-run is introduced. From the perspective of demand resolution， cost of optimization， the vehicle routing problem of inbound logistics of automobile parts is summarized. Finally， some research agenda is prospected according to the literature review.

Key words： inbound logistics of automobile parts; pick up mode; vehicle routing problem; literature review

0 ?引 ?言

近年來汽車行業(yè)高速發(fā)展，國內(nèi)汽車制造業(yè)的競爭愈演愈烈，單車利潤空間逐年下降，對成本控制的探索成為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主旋律。汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和汽車物流的發(fā)展緊密相關，車企愈加關注物流成本的控制，以此降低汽車總成本，擴大利潤空間。作為汽車物流第一階段的零部件入廠物流（Inbound Logistics of Automobile Parts，ILAP），也就成為物流成本控制需要解決的第一個難題[1]，并且由于其自身性質(zhì)影響著最終產(chǎn)成品的質(zhì)量，因此一直是學者關注的重點。

?汽車零部件入廠物流一直是學術界在生產(chǎn)運作、物流工程和供應鏈管理等現(xiàn)代物流領域的熱點研究問題，眾多學者的研究主要集中于兩個角度：零部件入廠物流的取貨模式、零部件入廠物流的車輛路徑問題。本文通過對近年來國內(nèi)外文獻關于零部件入廠物流的取貨模式、零部件入廠物流的車輛路徑問題進行較為全面的綜述，為汽車零部件入廠物流領域的學者提供有益的參考與借鑒。

1 ?汽車零部件入廠物流的取貨模式

?入廠物流取貨模式的研究成果很豐富，現(xiàn)有文獻主要從入廠物流取貨模式分類研究、管理、運作等五個方面進行了研究。

1.1 ?取貨模式的分類研究。現(xiàn)有文獻關于入廠物流取貨模式的類別研究主要集中于模式的分類、優(yōu)缺點對比、使用情景等方面。汽車零部件入廠物流一共有6種典型的入廠模式：供應商園區(qū)模式、成套運輸、主機廠循環(huán)取貨、供應商送貨、第三方物流、鏈式拉動物流[2]。除此之外，從物流主導方、物流需求方、入廠物流運作三個角度，蔣嘯冰等將入廠物流取貨模式分為供應商主導、制造企業(yè)主導、第三方物流模式，闡述了各個類別模式的具體內(nèi)容與運作機理，并分析其優(yōu)缺點與不同的適用情

景[3-4]。對于常見的入廠物流模式類別，學者也進行對比分析，探討其應用場景。針對幾種現(xiàn)行的集配中心模式和集成模式的選擇問題，陳飛平等進行了深入的研究，并基于供應鏈協(xié)同的理念，分析了在不同的條件下如何選取適合的入廠物流模式[5];陳海鴻等對比分析中日兩國零部件入廠物流系統(tǒng)的不同，并探討其形成的根本原因[6];CHUNG-LUN等對比分析循環(huán)取貨模式和直送式模式的特征，構(gòu)建了考慮運輸任務與配送相結(jié)合的優(yōu)化模型[7]。

1.2 ?取貨模式的管理研究。關于入廠物流取貨模式管理的研究主要集中于與生產(chǎn)系統(tǒng)相關、入廠物流業(yè)務外包、合作方式、利益分配等方面。在生產(chǎn)系統(tǒng)相關方面，石國強等通過對推動式生產(chǎn)、拉動式生產(chǎn)的物流特征研究分析，提出了合適的建議[8];Holweg M等對使用中的物流模式進行了廣泛研究，考慮訂單式生產(chǎn)對物流的要求，并設計了與之匹配的入廠物流方案[9]。在入廠物流業(yè)務外包方面，Goran等使用定量與定性相結(jié)合的方法對業(yè)務外包的入廠物流模式進行分析，發(fā)現(xiàn)將適量的物流業(yè)務外包給TPL能夠有效優(yōu)化零部件入廠物流成本[10];Richardson等總結(jié)通用公司入廠物流業(yè)務外包的成功經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)通用公司在三年內(nèi)降低超過l億美元的物流成本[11]。在與供應商合作方式方面，Goran等通過問卷調(diào)查、專家訪談等多種方式收集合適的數(shù)據(jù)，然后構(gòu)建四個維度分析模型，最后用多元方差從與供應商的合作方式對入廠物流進行分析[12]。關于與供應商的利益分配，呂芹等從由一個制造商主導與兩個供應商組成的二階供應鏈出發(fā)，以制造商的運輸費最小和供應商的庫存最低為目標，建立斯坦克爾伯格主從博弈模型，分析了不同入廠物流形式下的供應鏈利益分配問題[13]。

1.3 ?取貨模式的運作研究。關于取貨模式運作的研究文獻不多，但是運作關系到入廠物流實際具體實施的效果是否理想，目前的研究主要有：Gonzalez等對混載運輸、供應商集貨運輸兩種運輸方式進行了系統(tǒng)闡述和分析，分別從它們的優(yōu)缺點和適用情形進行對比分析[14];由三家零部件供應商與一家制造商構(gòu)成二階供應鏈，孫堃等通過Enterprise Dynamics對循環(huán)取貨的入廠物流運作過程進行仿真[15];Slayton等分析了兩種不同的零部件運輸方式：一是先集貨將零擔運輸變?yōu)檎囘\輸;二是以整車運輸方式將零部件從供應商運輸至VMI倉庫，再根據(jù)主機廠的計劃，分批混合交付到主機廠，不同方式擁有不同的特點[16]。上述關于入廠物流模式運作的研究主要集中于運輸方式，為入廠物流模式理論研究在具體運輸方面的缺乏進行了補充，對企業(yè)在具體的運輸管理決策提供理論參考。

1.4 ?取貨模式的優(yōu)化研究。對入廠物流模式的優(yōu)化和改善目前主要集中于：入廠物流模式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、基于供應鏈的優(yōu)化、入廠物流模式創(chuàng)新等方面。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，霍佳震等對零部件入廠物流管理進行系統(tǒng)闡述，并構(gòu)建入廠物流的體系概念模型，提出整合具有領導地位的合作伙伴關系（Lead Logistics Panner，LLP）的入廠物流新運作模式[17]?；诠渻r值的整體角度出發(fā)，陳建華等從由零部件供應商、汽車制造企業(yè)和集貨中心構(gòu)成的三級供應鏈出發(fā)，探討供應鏈總成本最低的補貨問題，建立在集配中心運作模式下補貨成本最小為目標的數(shù)學模型[18]。針對入廠物流模式創(chuàng)新，黃肖玲等將循環(huán)取貨與Supply-hub相結(jié)合的入廠物流模式，替換干路直運方式，考慮時間窗建立需求可拆分的循環(huán)取貨模型，得出可以降低車路行駛路程、提高車輛裝載率[19];張曉玲等對一汽公司的入廠物流運作過程分析之后，提出使用新型的Unify模式改進入廠物流成本核算模式，以此來改善和優(yōu)化入廠物流模式[20];吳瓊等重新定義入廠物流業(yè)務范圍，圍繞目前入廠物流存在的主要問題，構(gòu)建工位編組驅(qū)動的取貨新模式[21]。

1.5 ?熱點取貨模式研究—循環(huán)取貨（Milk-run）。由于循環(huán)取貨可以避免空車運能浪費、減少制造商處庫存積壓、符合車企JIT生產(chǎn)需要[22]，所以受到產(chǎn)業(yè)界和學術界普遍關注。循環(huán)取貨模式最早是由Yingling[23]與Satoh[24]提出和進行探索的，文獻表明使用循環(huán)取貨模式能夠通過提高運輸車輛裝載率和降低返回空載率，進而減少運輸和庫存成本，使得物流總成本降低。

（1）循環(huán)取貨模式。徐秋華等詳細闡述循環(huán)取貨的優(yōu)缺點以及具體的取貨操作流程，并對運作過程中涉及的組織職能進行全新定義[25];陳麗從實施條件、規(guī)劃設計兩個角度對循環(huán)取貨進行介紹，并且在運輸成本方面與供應商直供模式進行對比分析，循環(huán)取貨模式以其獨有的特征證明入廠物流應引入循環(huán)取貨模式的必要性[26];柴峰濤等引入循環(huán)取貨模式對A企業(yè)進行路徑優(yōu)化，對比優(yōu)化前后成本變化，得出A企業(yè)引入循環(huán)取貨模式的必要性[27];肖咸運等通過層次分析法與模糊綜合評價法相結(jié)合，建立以物流能力為指標的評價模型，對采取循環(huán)取貨的第三方物流公司進行評估分析[28]。

（2）循環(huán)取貨模式改善。通過對循環(huán)取貨模式持續(xù)改善，實現(xiàn)企業(yè)降本增效，提高企業(yè)的核心競爭力。周嬪等針對循環(huán)取貨在應用中的不足，從四個方面提出了針對性的改善建議：均衡的生產(chǎn)計劃、包裝標準化、同庫房協(xié)同、對供應商及線路分類[29];樊勇和李娟以國內(nèi)某大型汽車制造企業(yè)為例，從物流運作角度出發(fā)，分析該企業(yè)循環(huán)取貨模式中所產(chǎn)生的問題，提出考慮包裝容器共享[30]的循環(huán)取貨新模式[31];曾敏剛等從訂單、集貨和接收的角度對循環(huán)取貨模式的運作過程進行平準化優(yōu)化，并構(gòu)建相應的成本數(shù)學模型[32]。

2 ?汽車零部件入廠物流的車輛路徑優(yōu)化

?Dantzig和Ramser最先提出了經(jīng)典VRP（Vehicle Routing Problem）[33]，入廠物流的車輛路徑優(yōu)化問題與經(jīng)典VRP相比，加入了與入廠物流運作相關的約束條件，使其在滿足生產(chǎn)系統(tǒng)需求的基礎上，實現(xiàn)成本最小、效益最大。在入廠物流的車輛路徑優(yōu)化問題中，學者主要就需求是否可以拆分、成本優(yōu)化等問題進行了不同的討論。

2.1 ?需求拆分問題。按照需求是否可以隨意拆分，學者將入廠物流VRP分為：需求不可拆分路徑優(yōu)化問題、需求可拆分路徑優(yōu)化問題（Split Delivery Vehicle Routing Problem，SDVRP）和CFR（Common Frequency Routing）問題。CFR與SDVRP相比較，CFR不可以隨意拆分需求量，按照其圓整性要求平均拆分，其中最顯著的特點是CFR可以考慮最大庫存限制[34-36]。

（1）需求不可拆分。需求不可拆分路徑優(yōu)化問題對車輛取貨運作進行限制，要求每個供應商只由一輛車完成服務且只服務一次。在需求不可分的情況下，王長瓊等綜合考慮VRP與三維裝載問題[37]，建立了三維裝載約束下以運輸成本最小為目標的路徑優(yōu)化模型，并用改進的遺傳禁忌算法求解最佳取貨路線[38];何茵楠等分別建立考慮碳排放的循環(huán)取貨路徑模型和不考慮碳排放的模型，對比分析得出考慮碳排放可以改善取貨過程中車輛的碳排放和能耗量[39];陳疇鏞等從運輸成本最小出發(fā)，引入時間懲罰成本和考慮最大庫存限制，建立基于循環(huán)取貨模式總成本最小的數(shù)學模型，并用改進的蟻群算法求解最優(yōu)取貨路徑[40]。

（2）需求可拆分。需求拆分問題將入廠物流車輛路徑研究分為：供應商允許多條路徑訪問、只允許一條路徑訪問。對于供應商允許多條路徑訪問問題，朱玲等基于每個供應商的供應量可拆分取貨，并允許多條路徑訪問的情景下，研究汽車零部件入廠物流路徑優(yōu)化問題[41];同樣，夏明偉設計每個供應商可以被多條路徑服務，在考慮時間窗的約束下，建立車輛使用成本、主路徑計劃與日路徑計劃的變動管理成本最小為目標的數(shù)學模型[42]。此外，關于供應商只允許一條路徑訪問的問題，季秀玲增加時間窗約束、庫存約束，構(gòu)建模型實現(xiàn)庫存管理成本與運輸總成本最小，得出結(jié)論：主機廠合理設置庫存，實現(xiàn)生產(chǎn)與成本的總體最優(yōu)[43]。

（3）CFR問題（Common Frequency Routing）。每個供應商只由一條路徑訪問，且每條路徑上所有供應商的取貨頻次都相同，對所有路徑的單次總?cè)∝浟窟M行約束，根據(jù)所有供應商的位置分布和供應量，規(guī)劃出最優(yōu)的取貨路徑和取貨頻次，所以稱為CFR問題[44]。此外，Chuah等從供應鏈、物流、生產(chǎn)等方面進行研究，構(gòu)建了一個帶有時間窗GFR問題的循環(huán)取貨路徑規(guī)劃模型，分析了多種因素與總成本的關系[45];Ohlmann等研究了精益生產(chǎn)系統(tǒng)中的GFR問題，對在循環(huán)取貨系統(tǒng)中的相關路徑優(yōu)化及調(diào)度進行了分析[46]。

2.2 ?成本優(yōu)化目標問題。汽車零部件入廠物流的成本優(yōu)化主要集中于運輸成本優(yōu)化、庫存與運輸成本聯(lián)合優(yōu)化等兩個方面，此外還有在此基礎上增加車輛固定成本、考慮時間窗的時間懲罰成本等[47]。

（1）運輸成本優(yōu)化。運輸成本是最能直接反應車輛路徑優(yōu)化效果的成本優(yōu)化目標，所以大量文獻研究主要集中于運輸成本優(yōu)化。李楊使用物流工程學、運籌學和計算機科學等方法，基于對約束條件的限制，構(gòu)建了以運輸成本為目標的數(shù)學模型，并設計改進的遺傳算法求得最優(yōu)的循環(huán)取貨路徑計劃[48];汪安靜等基于循環(huán)取貨的入廠物流，考慮取貨時間窗構(gòu)建了以運輸成本為目標的數(shù)學模型，最后用根據(jù)模型改進的C-W算法求得最優(yōu)的取貨路徑[49]。此外，張明珠等從B公司背景及現(xiàn)狀出發(fā)，對循環(huán)取貨的運作流程進行分析，構(gòu)建了以運輸成本為目標的數(shù)學模型，利用改進的遺傳算法求解得到循環(huán)取貨路徑[50]。

（2）庫存運輸成本聯(lián)合優(yōu)化。1984年Federgruen和Zipkin第一次提出庫存運輸聯(lián)合優(yōu)化問題，通過研究發(fā)現(xiàn)庫存與運輸問題服從二律背反規(guī)律，同時優(yōu)化庫存運輸成本與單獨考慮庫存或運輸相比，成本節(jié)省了7%～8%[51]。為了證明庫存運輸聯(lián)合優(yōu)化的必要性，Chandra等對比分析了獨立優(yōu)化庫存或者運輸與聯(lián)合優(yōu)化庫存和運輸?shù)男Ч?，發(fā)現(xiàn)對庫存運輸兩環(huán)節(jié)聯(lián)合優(yōu)化效果更優(yōu)[52]。針對研究的進一步深入，Dr？觟ge等構(gòu)建數(shù)學模型，研究了實際問題中庫存成本和運輸成本與各因素的影響關系，為以后學者的研究提供了參考與借鑒[53]。

?Jennify等以每條路徑的庫存成本與運輸成本最小化為目標，構(gòu)建零部件入廠物流數(shù)學模型[54]。此外，唐麗敏等從由“一個制造商、多個供應商和一個配送中心”構(gòu)成的供應鏈網(wǎng)絡出發(fā)，探討有制造商生產(chǎn)需求驅(qū)動的庫存運輸聯(lián)合優(yōu)化問題[55]。王雙金考慮取貨量和取貨頻次與主機廠庫存水平之間的關系，建立庫存運輸總體最優(yōu)的數(shù)學模型，實現(xiàn)“高頻次、小批量”的循環(huán)取貨模式[56]。萬嘉棟等在精益生產(chǎn)和準時制供應的背景下，保證入廠物流運作的平順化，構(gòu)建了庫存與運輸成本總體最優(yōu)的數(shù)學模型[57]。

3 ?結(jié)論與展望

本文通過從取貨模式、車輛路徑兩方面對零部件入廠物流的現(xiàn)有文獻進行綜述。

（1）在取貨模式方面，從模式類別、管理、運作等幾個角度探討后，發(fā)現(xiàn)關于模式管理和模式優(yōu)化的研究文獻較多，其中模式管理主要基于供應鏈方面的研究;并針對熱點取貨模式—循環(huán)取貨（Milk-run）進行了探討，發(fā)現(xiàn)循環(huán)取貨研究集中于提高車輛裝載率、實現(xiàn)“零庫存”、JIT生產(chǎn)。

?（2）在車輛路徑優(yōu)化方面，按照需求是否可以拆分從需求不可拆分、需求可拆分和CFR問題等三個角度進行綜述，發(fā)現(xiàn)可以考慮時間窗、裝載問題、碳排放等應用場景進行研究分析;在成本優(yōu)化方面，發(fā)現(xiàn)庫存—運輸成本聯(lián)合優(yōu)化與單目標成本優(yōu)化相比效果更優(yōu)。

汽車零部件入廠物流問題是受到汽車行業(yè)發(fā)展影響的復雜管理與規(guī)劃問題，新的約束條件、新的現(xiàn)實條件和新的需求不斷被提出，因此建議未來的研究可以放在以下幾個方面：

?（1）選取合適的混合取貨模式研究。取貨模式的選取應服從于汽車供應鏈管理的頂層設計，單一取貨模式很難滿足現(xiàn)實供應鏈的需求，研究運作過程中如何根據(jù)實際需求將6種經(jīng)典入廠取貨模式有機結(jié)合的混合使用。

?（2）不同取貨模式的集貨中心或區(qū)域配送倉庫的選址研究。由于供應商距離主機廠的距離不同對取貨模式提出了更高要求，遠距離的供應商需要采用循環(huán)取貨送至集貨中心，近距離和集貨中心的貨物需送至區(qū)域配送中心進行排序緩存，所以集貨中心和區(qū)域配送中心的選址直接影響著整個汽車零部件入廠物流的成本優(yōu)化。

?當前僅從兩個方面對零部件入廠物流進行綜述，相對來說是不全面的，今后作者可以從零部件入廠物流數(shù)學模型的構(gòu)建、求解優(yōu)化算法等角度繼續(xù)對眾多文獻進行綜述，科學把握零部件入廠物流的發(fā)展動態(tài)和趨勢。

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收稿日期：2021-07-24

基金項目：湖北省教育廳科學研究中青年人才項目（Q20171112）;湖北省教育廳人文社會科學重點研究項目（17D009）

作者簡介：車路濤（1996-），男，河南安陽人，武漢科技大學恒大管理學院碩士研究生，研究方向：汽車零部件入廠物流、供應鏈管理;楊中華（1975-），男，湖北應城人，武漢科技大學恒大管理學院，副教授，博士，研究方向：物流規(guī)劃、供應鏈管理、社會網(wǎng)絡分析;聶丞彬（1998-），女，湖北潛江人，武漢科技大學恒大管理學院碩士研究生，研究方向：區(qū)域物流分析、社會網(wǎng)絡分析。