1、摘要随着经济全球化,我国的汽车工业有了较快的发展,同时面对进入者的增加,汽车行业面临的竞争与挑战也日益严峻。JIT 准时化生产方式能够最大限度的降低产品库存,提高劳动生产率和产品质量,己被多数的汽车制造企业所采用。汽车零部件是汽车制造业得以生存和发展的基础,零部件的创新改造也是汽车行业持续发展的动力。汽车物流一直被公认为物流行业最专业、最复杂的领域,包括从供应、生产、销售、回收四个部分。而汽车零部件的供应物流作为整个汽车物流的源头,在整个汽车物流中起着举足轻重的作用,不仅影响着整个物流系统的成本和质量,还会涉及到汽车的生产和销售,最终关系汽车制造业的竞争力。汽车物流按其所处不同环节可大体上分为
2、零部件物流和整车物流。零部件物流按照零部件在汽车产业链上的流通顺序,又可将其分为汽车零部件供应物流、生产物流、零部件售后服务物流。在汽车所有成本中,我国企业的物流成本所占比例较高,欧美汽车制造企业的物流成本占销售额的比例是 8%左右,日本汽车厂商甚至可以达到 5%,而我国汽车生产企业的物流成本普遍在 15%以上2,因此,能否降低物流成本将直接影响到我国汽车制造业者的命运。汽车被认为物流领域里最复杂的行业,在汽车物流所涉及的四大模块(供应、生产、销售、回收)中,零部件供应物流,由于涉及的供应商和零部件数量较多等因素 ,控制实施难度也就最大,因此,如何突破现有模式,降低零部件的供应物流成本,提高服
3、务水平,成为汽车制造业在提升竞争力过程所关心的重要课题。汽车制造企业主要通过降低成本、扩大销售与优化物流来获取利润。供应物流作为汽车物流系统能够得以良性运作并持续优化的关键环节,如何优化供应物流来应对市场的挑战,成为各汽车制造企业管理者关注的焦点。基于 JIT 理论研究本文提出汽车零部件供应物流方案对上万种汽车零部件如何组织有效的供应物流运作模式,突破现有运作模式,保证汽车生产线JIT 的需求下,降低物流成本,提高物流服务质量和效率 ,成为汽车制造业在提升一竞争力过程所关心的重要课题。精益物流是精益生产的重要支撑。稳定高效的供应物流系统是企业生产制造系统的重要后勤保障,而精益供应物流系统也是近
4、二十年间国内外制造企业所纷纷学习采用的精益生产模式的重要支撑。在精益生产模式下,生产线以 Jrr 准时制生产产品,同时要求供应物流系统在每种零部件被生产线需求的时候 Jrr 准时到达,在合理的成本范围内,以“少量多频”的 Jrr 送货方式剔除物料过早到达和库存囤积的各种“浪费”. 本文综合考虑生产与各物流活动(如运输、库存等 )的成本与效益,在精益原理下研究物流供应的最优化模式。本文在了解汽车制造企业供应物流研究背景以及相关基础理论的基础上,以 c 公司为例,运用TRIZ 理论对其供应物流问题进行分析,并从供应物流组织模式及内外部供应物流流程两个主要方面来对其供应物流进行优化。通过零部件分类,
5、对不同零部件采用与之相适合的物流配送运作模式。介绍了循环取货的运作流程,对取货路径优化建立数学模型,以及用改进的遗传算法进行算法求解。通过列举案例,把相关理论应用到具体零部件供应物流的的实际运作中。用编程软件对案例整个供应物流的活动进行运作模拟仿真,优化运作模式。通过比较分析评价了该模式的优点和实现的难点,针对整合式零部件供应物流模式中的难点车辆路线排程,采用定性和定量的方法对该模式所涉及的相关车辆路线排程问题,进行了模型构建和算法设计。文章的最后,将求解模型的专业软件(Lingo,Evolver)与能设计可视界面的 VBA 相结合,设计出了能解决整合式零部件供应物流中的难点问题的软件,并以我
6、国某大型汽车制造厂的相关数据为基础进行了模拟,进一步验证了整合式零部件供应物流模式的可操作性和实用性。本文采用理论与应用研究相结合,定性与定量相结合的分析方法,对零部件供应物流的运作模式进行了全面的研究。关键词:准时制生产;汽车零部件供应物流;循环取货; 遗传算法第一章绪论1.1 研究背景及研究意义1.2 国内外研究现状1.21 国内研究现状1.2.2 国外研究现状1.3 研究的主要内容及思路1.3.1 研究的主要内容1.3.2 研究思路第二章 精益供应物流模式概述2.1 汽车零部件企业物流供应概况2.2 精益生产下的精益物流思想2.3 精益物流供应的主要模式第三章 企业精益物流供应模式构建3
7、.1 原材料的 ABC 分类3.3 不同分类的物流模式选择第四章 精益物流供应模式的实施3.2 BZ 公司物流供应模式现状4.1 循环取货模式4.2 循环取货的流程4.3 循环取货路径建模4.4 基于遗传算法对循环取货求解4.5 以 BZ 公司一季度数据实例分析与评价第五章 绪论第一章 绪论1.1 研究背景及研究意义1.1.1 研究背景物流是企业的第三利润来源。以汽车生产企业为例,欧美的汽车厂商可以将物流成本控制到销售额的是 8%左右,日本汽车生产企业甚至可以达到 5%以下,而我国汽车生产企业的物流成本与销售额的占比却普遍在 15%以上。目前随着我国人口红利的渐渐丧失,低廉的劳动力优势正慢慢丢
8、失，加上不断上涨的原材料价格，如今提高物流管理水平，学会如何减少物流成本已成为直接关系到我国汽车制造企业命运的重大问题。而汽车行业又一直被认为是物流面涉及最多、技术含量最高、实施起来最复杂的领域。汽车物流一般被分为四个模块，即：供应物流（又被称作采购物流） 、生产物流（又被称作厂内物流） 、销售物流、回收物流。而供应物流作为整个物流系统的源头，如何合理控制好原材料的供应成本，提高物流管理水平，做到从供应链源头来提高整个供应链的柔性与相应速度。另外，企业的供应物流成本一般会直接被计算到原材料的成本中，这也会将物流供应存在的问题长期掩藏在原材料缓冲库存及采购成本中。另外，随着丰田 JIT（Just
9、 in time）理念在整车制造企业的应用（目前国内外整车厂基本采取 JIT 准时生产模式，包括 BZ 公司的客户长安福特整车厂） ，不断推进的 JIT 思想被应用在各个环节，如精益生产。它要求包括能够即时生产，即时供应，即不断减少库存和生产准备时间。从这个角度看，精益思想下的物流是精益生产的重要支撑。供应物流系统的稳定高效将成为企业生产系统非常重要的保障,事实证明精益供应物流体系也是近年间国内外汽车制造企业所积极学习采用的精益生产模式的重要支撑。1.1.2 研究意义对于汽车零部件的原材料来说，无论品种量还是单品种数量上都是巨大的，并且这些原材料往往来源于不同的供应商。并不是每种原材料都适应相
10、同的物流供应模式，比如 BZ公司的汽车座椅靠背体积大需求量多，适合供应商直接供应送到厂区以便做到及时生产；而像 BZ 公司摇窗机项目的电机材料，是由三家本地供应商分别为其供应，三家供应商的物流供应在 BZ 公司需求信息下各自为主管理混乱。这样的原材料适合统一调度来提高车辆利用率，通过降低物流成本来降低原材料成本。本文将通过在精益生产要求下，对原材料按照 ABC 分类法划分类别，建立针对不同原材料类别的精益物流供应模式。并运用混合遗传算法等方法对具体问题进行建模分析，试图给出 BZ 公司精益物流供应模式的客观判断。1.2 国内外研究现状综述1.2.1 国内研究现状我国引进现代物流的时间比较晚，物
11、流相关的研究只要是集中在物流的基本功能模块，但随着我国经济的飞速发展，物流在国民经济中所占比重越发重要，众多国内专家学者也对精益物流领域进行研究，不断取得理论和实践成果。田宇、朱道立等人（1999）初步介绍了精益物流产生的历史背景、精益物流的内涵和方法。他们认为正确认识价值流是精益物流的前提条件，流动顺畅的价值流是精益物流的保证，满足顾客需求是精益物流的关键，不断改进完善是精益物流的生命。杨波、谢科范等人（2002）分析了精益物流的起源和内涵，阐述了精益物流的成本构成和管理策略方法，并且提出了我国制造类企业实施精益物流管理在供应层次存在的困难和问题。邓旭东，刘振兴（2006）从汽车制造业的角度
12、研究了精益物流，主要提出了汽车制造企业实施精益物流的步骤：重构运作模式，建立协作的团队；明确精益物流的实施内容；加强同供应商的合作，改善供应链；改善汽车制造企业内部物流区域、物流设施和业务流程等。1.2.2 国外研究现状1990 年美国麻省理工学院的 Daniel T. Jones 等人在对丰田公司的的组织运作和生产方式进行大量调查研究的基础上，首先提出了“精益生产” ，也就是用较少的人力物力投入的情况下，获得较多的产出和收益的方式。这种生产方式同大批量生产相比较，投入大幅度的减少。此后精益思想逐渐应用到其他的领域当中，众多学者展开了精益理论的相关研究。Holweg, Matthias（200
13、2）等人从物流仿真的方向研究了精益物流。他们构造了物流仿真模型来证明供应链物流动态模型可以改善整个供应链物流体系。他们以汽车的钢铁供应链为研究背景，发现更换库存往往导致交货时间增加和流通成本上升，从而引起整个供应链物流核心流程受限。因此，进行库存转换项目时需要供应物流网络成员的密切协作。他们开发的精益飞跃物流仿真可以促进供应物流网络的协作，该仿真的开发和运行能够有效地洞察调度行，为物流调度提供决策支持，改善物流活动和优化供应链的动态运作。Marlow, Peter B.（2003）从物流供应链网络端口方向研究精益物流。认为现代物流发展的重要趋势是减少物流成本，提高运输服务质量，发展多式联运运输
14、链。而物流网络的节点和链路很大程度决定物流网络是否高效，物流网络中从一个节点到另一个节点的端口起着关键作用。他们提出物流业务的节点活动三大类型增加价值；不增加价值，但达成所需要的物流活动；无任何增加价值，需要迫切消除。此外还提出新的敏捷物流网络端口的测量指标，能更好的地衡量精益物流端口的后续发展以及维持敏捷物流端口持续高效。Hsu, Pang-Yen （2006）从物流信息系统的角度研究了精益物流，他认为 “精益和敏捷的”制造工厂必须必须能够快速响应市场需求，功能先进的物流系统能帮助制造企业实现这一目标，他摒弃了传统手动识别部分号码的商品化部件编号系统的弊端，结合现代电子商务（EC）的设计工具
15、，提出了在智能自动数生成系统基础上的客户端 服务器的信息结构，这种信息结构以知识为基础，基本能够实现智能零件编码。系统构建面向对象的 BOM（物料）组件的功能，可以在视觉上直观判断。自动编号按照存储在知识库中的零件号码的规则自动生成，该物流信息系统不仅大大节省了工作量，而且还改善了部分库存管理，控制了物流成本。综上所述，国内外的专家学者对精益物流供应领域进行了相关探索，但是总的来说缺乏一定的系统性。精益生产环境下的汽车部件生产企业的精益物流研究较少，研究还不够完善，往往只是物流某些功能模块的研究，而且多倾向于宏观，缺乏系统性和操作性。因此本文基于供应链环境下的汽车零件生产领域精益物流供应模式的
16、研究具有重要的理论和现实意义。1.3 研究的主要内容及思路1.3.1 研究的主要内容本人旨在研究汽车零部件企业精益生产条件下，在零部件生产企业与原材料供应商系统中，以原材料物流供应的精益运作为目的，综合考虑运输、库存等成本，将不同原材料按照 ABC 分类法进行类别区分，在精益物流供应模式选择上采取直接送货、间接送货模式，构建一个整合的供应系统模型。最后根据 BZ 公司的实际数据，探究公司的精益物流供应模式。1.3.2 研究思路第二章 精益供应物流模式概述2.1 汽车零部件企业供应物流概况汽车零部件企业的生产是根据汽车整车厂的生产需求而决定的，而汽车零部件企业再根据整车厂的需求用 BOM 表给出
17、整车厂具体零部件的需求数量。总的来说，可以看做由需求决定供给的逆向供应链，汽车零部件企业根据自己需要生产的具体零部件数量向原材料供应商进行采购。虽然近些年我国汽车零部件行业发展飞快，但汽车零部件物流业却还处于起步阶段。相对于欧美甚至日韩国家几十年的行业发展，在物流管理水平上还有较大差距。再加上市场竞争压力导致的整车价格趋低，劳动力价格上涨等各种因素导致的采购生产原材料价格上涨,从而导致企业的生产成本上涨。如何降低零部件原材料物流供应的成本，已成为汽车零部件企业面对的重大问题，对提高企业的竞争力起到至关重要的作用。而由于汽车零部件行业本身的特点，零部件种类数量繁多导致的原材料种类数量的繁多，一家
18、零部件企业往往拥有众多原材料提供商，而供应商的分布范围有可能又比较远，从而决定了原材料的供货种类、周期的复杂性。而现在的整车厂生产理念是精益生产（JIT） ，它也相应地要求零部件企业做到精益生产，所以所有的复杂的原材料供应必须被要求做到精益，这也是汽车物流被公认为是物流技术应用最多、物流管理水平要求最高的物流服务领域。总的来说，汽车零部件的原材料供应被要求向小批量、多频次发展。零部件企业的供应物流要在满足精益生产的要求下,尽可能的降低各种包括库存、原材料的浪费,实施整个物流系统的平稳合理运行,降低整个物流过程的成本。2.2 JIT 生产下的精益思想JIT(Just in Time)准时生产模式
19、（也被称做 “丰田模式” ） 。上世纪六十年代日本丰田汽车在研究发现，欧美的汽车企业生产模式固然成熟，但不切合变化的、竞争日益加剧的市场环境要。为了提高生产效率丰田公司提出一种全新的生产方式JIT 准时化生产（即精益生产） 。精益生产的基本思想是“只在需要的时候，按需要的量，生产所需的产品” ，也就是追求一种无库存，或库存达到最小的生产系统。精益生产的基本思想是计划和控制生产及库存的管理。JIT 以准时生产为出发点，首先暴露出生产过量和其他方面的浪费，然后对设备、人员等进行淘汰、调整，达到降低成本、简化计划和提高控制的目的。在生产现场控制技术方面，JIT 的基本原则是在正确的时间，生产正确数量
20、的零件或产品，即准时生产。它将传统生产过程中前道工序向后道工序送货，改为后道工序根据“看板” 向前道工序取货，看板系统是精益生产现场控制技术的核心。这种生产方式在丰田公司得到了很好的发展,随后又在欧美得到大力推行,被称为 JIT 生产方式。看板系统是一种拉动式的生产管理方式,看板被作为从最后一道工序沿着信息流向上一道工序传递信息的载体,所以精益生产模式也被人称作看板生产模式。一般产线根据自己的用料情况刷看板，即在系统中创建初次看板，系统会根据所创建的看板控制号提示物流要货，最后物流送料并确认。如图）看板可以很好的传递物流和生产之间的工作指令,来确保即时的生产和运输,这样可以很好的改善物流供应系
21、统运作的准时化。作为整个物流过程的一部分，看板生产模式的准时化决定了物流供应的准时化，即需要在恰好的时间将规定数量的规定型号的原材料，以合理的运输方式被送到规定的地方。由于采用了精益生产的“即时到位系统”,物流供应也就成了整个生产系统的重要基础。如果物料没有做到快速有效的多频小批次流动,没有将需要的物料即时送至需要的地方,精益生产也就不能够进行,这将会给企业带来巨大损失。以 BZ 公司为例，其如果导致长安福特停线一分钟，将会被处罚 5000 元，并且会在年度的供应商质量评级中被扣分。企业的最终目的是将利润最大化，我们需要在保证满足准时生产的条件下做到物流的即时供应并减少物流成本。准时制供货以客
22、户需求为核心,按照客户的要求组织采购、运输、流通、配送等活动,最大限度地减少库存,节约大量流动资金,在保证产品质量合格的同时,实现原材料零库存。2.3 精益物流供应的主要模式汽车零部件生产企业的物流供应模式如下图所示。如果从将物流活动按照空间划分，物流供应主要分为生产厂区外部物流和厂内物流，本文的研究对象主要是工厂外部物流活动。如果从物流活动的执行对象划分，可分为原材料供应商主导，第三方物流主导（Third-part-Logistics） ，零部件生产企业主导。如果从物流的供应方式上划分，可分为直接供应与间接供应。我们可以对所有物料进行分类，确定具体的供应方式。然后根据不同的供货方式，综合考虑
23、物流效益，确定各零件的运输路线、交通工具等。2.3.1 物流活动执行对象的选择原材料供应商主导：原材料供应商主导的物流供应由物料供应商来作为整个物料供应的主体，负责根据零部件企业的需求即时供应的模式。在物流活动中，对整个物流过程负责，承担费用并承担风险。汽车零部件企业与物料供应商之间的采购价格是到货价格，也就是价格中间包含了物料到达工厂之前的所有成本。零部件企业只关心物料的质量及准确性、及时性。原则上不会对供应商的物流活动进行干预，所有物料的包装、运输、仓储等都由供应商自行负责。这种模式增加了物料供应商的物流成本及供货压力、安全风险等，目前国内的一些小型零部件企业多采用这种模式。第三方物流主导
24、：第三方物流（Third-part-Logistics）实质是进行物流的外包，由零部件生产企业与物料供应商事先定好原材料的离岸价格，然后将整个物流运输过程外包给物流公司。对于生产企业来说，将不擅长的物流活动外包给专业的物流公司完成，可以更好的集中精力做好核心竞争力的业务，并对物流公司进行绩效考核来加以管控。零部件企业主导：零部件企业主导的物流供应模式实际是一种自营物流,是零部件生产企业为了解决物料运输中的高成本低效率而在企业建立独立的物流运输部门。运用这种由零部件生产企业主导的物流供应模式，其实是一种物流供应模式的整合模式。运用最多的便是“Milk 一run”循环取货,这是一种减少物流活动的多
25、方参与，对分散的资源整合统一管理的模式，是一种采用即时拉动，满足多频次小批量的取货方式。有效地降低了零部件生产企业的物料缓冲区的库存,并且能合理的规划了物料上料次序，优化物料入场路径,充分运用了运输网,节约运输成本、省去了零部件空车返回的浪费,提高车辆的满载率;同时这种模式还可以实现整个物流活动的标准化，提高物流管理及控制能力。对比分析图2.3.2 物流供应方式的选择图是目前国内零部件制造企业比较常用的物流供应方式，多属于供应商自营物流。在这种模式下，零部件生产企业根据生产计划制定物流计划，然后由物料计划员将物料需求分别发给不同的供应商，由供应商自行组织物流活动。这种模式下供应商各自选择供应商
26、，也不存在合并集货等，这种由多方参与的模式很容易造成物流成本上升，进而全部转嫁到原材料采购价格中。图所示是一种整合的物流供应模式。由于行业本身特点，汽车零部件种类繁多，而每种零部件有需要多个原材料组装，以 BZ 公司 LMM 产线的 C520 锁体为例，一个成品锁体的组装需要 7 个零件，而这 7 个零件又来自 3 家供应商，并且在精益物流供应满足小批量、多频次发货需求的前提下，合理整合物流活动，做到减少空箱、库存，优化运输线路，将会减少生产企业的总成本，提高竞争优势。但是组装成品 C520 座椅时候，由于座椅体积大用量大，供应商直接供货到工厂最为方便而不是要考虑与其他物料合并集货的问题。所以
27、要根据不同原材料的情况具体分析使用的供货方式。第三章 企业精益物流供应模式构建3.1 原材料供应的 ABC 分类3.2 BZ 公司物流供应现状3.3 原材料对应的物流模式选择3.1 原材料供应的 ABC 分类ABC 分类法(Activity Based Classification) ,又称帕累托分析法、分类管理法等。 由于它把被分析的对象分成 A、B 、C 三类，所以又称为 ABC 分析法。它是由意大利经济学家维尔弗雷多 帕累托 首创，它是根据实物的主要特征（如经济、技术等）来进行分类管理的一种方法。ABC 分析法的核心思想是在决定一个事物的众多因素中分清主次，识别出少数的但对事物起决定作用
28、的关键因素和多数的但对事物影响较少的次要因素。之后，帕累托法被不断应用于管理的各个方面。1951 年，管理学家戴克 （HF Dickie）将其应用于库存管理，命名为 ABC 法。本文主要研究汽车零部件生产企业的物流供应，所以将会利用 ABC 分类法对生产需要的原材料进行分类，对不同的分类采取相应的供应方式。3.1.1 原材料分类的方法我们将根据物料的价值、物流风险为基础原则，以包装尺寸、运输路径、区域密集为分类调整，设计原材料供应的一般方法。如图示，横坐标为物料的价值，即该物料的离岸价格与所有物料价格的比例。一般来说，物料的价值与物流供应成本存在直接联系，因此把物料的价值看作是分类的首要调价。
29、纵坐标是物料的物流风险，就是物料在整个物流供应过程中受到损坏的风险。如果物料的物流风险很大，就相应的需要提高对该物料的重视程度。而风险很难估计，所以将会使用等级进行评定。在由物料价值和物流风险构成的区域内，将区域划分为 3 块，物流风险较高且物料价值大的属于 A 类，物流风险较高但物料价值小或者物流风险较低但物料价值高的属于 B 类，物流风险低且物料价值不高的则属于 C 类。同时可根据次要条件如物料尺寸等进行综合调整，如该物料的物流运输距离长，密集度差，物料规格较大时候，可以将分类升高以级，如从 C 类调整为 B 类。如图，一般骨盆的价值占到整个座椅的百分之十左右，但其物流风险中等，综合考虑为
30、图中 P1 点位置，属于 A 类；而门板玻璃价值不高，但因其运输风险高，综合为图 P2 点位置，同属于 A 类；车杠价值不高，运输过程中存在一定的刮坏风险，应该在图中 P3 点位置，但考虑到体积较大，调整后在 P3位置，属于 A 类。在精益物流供应中，对于属于 A 类的物料，我们采用直接供应的方式，不需要合并集货等环节，直接从生产商运输到厂区。而对于 B、C 两类物料来说，多采用间接供应的方式，一般会设立一个物流中转站，物流运输过程中多伴有合并集货、中转等物流行为，且B 类物料在物流供货上要比 C 类产品更加灵活。3.2 不同分类的精益物流供应模式选择（分类与模式先后）3.2.1 直接供应方式
31、在这里我们假设零部件生产企业与物料供应商都遵循精益生产的前提条件，即生产企业在精益生产下，要求物料供应商能够随着生产节拍做到准时化供应，用生产看板为基础的拉动式管理（如图） ，减少物料的库存等浪费，在考虑生产效益的同时降低物流供应成本。这种供应方式一般对应于 A 类物料。下面简单介绍下直接供应流程：在 JIT 思想下，汽车零部件生产企业 B 在生产周期 T 内以生产率 P1 生产成品 C，每生产一件成品 C 需要供应商 X 的 A 类物料 M 件，C 产品线不断消耗着物料 M。生产线在 T 时间内每隔一定时间 t 便刷一次补料看板，每次数量为 t，而物料在 t1 时间后被送达。3.2.2 间接
32、供应模式汽车零部件企业对于 A 类产品多采用直接供应的方式，但对于 B、C 类物料，一般采用间接供应模式。一般会设立一个物流中转中心，采用 milkrun 循环取货的 方式合并集货。运输过程中，车辆可以混合装在不同供应商的不同物料，来提高车辆的满载率，进而降低物流供应成本。如图中所示，在零部件生产企业的精益生产下，采取看板拉动式管理，物流供应流程包括了从供应商到中间仓储和仓储到工厂的两个过程。在运输过程中，可以采取多方供应商、不同物料混合运输的方式。这将涉及到循环取货问题，如下图。第四章 精益物流模式的4.1 循环取货的过程定义循环取货模式是根据汽车制造企业的生产节拍,由物流调度中心根据整车厂需求情况、供应商的分布、零部件种类规格数量等因素,确定每次的循环取货的路线、运输车辆及时间安排。循环取货的零部件通常是针对多品种、少批量,适用于拼车,参与循环的供应商多位于同一分布区域。当循环取货的零部件不经过配送中心的统一调度而直接送往整车厂生产线时,要保证供应的准时性或保持一定的安全库存,保证生产线的正常运转的前提下,降低库存,实现物流合理化。4.2 循环取货路径优化的建模代入
