整車物流聯合運輸與庫存策略

劉建國

0 引言

整車物流是指將下線的商品車輛從整車廠運往經銷商或者最終客戶的過程，包括兩個主要部分：整車倉儲和整車運輸，是汽車生產廠家將整車發往各經銷商的運輸和庫存過程，其中主要考慮的是對運輸方式及時間和中轉環節庫存成本的優化問題[1]。因此，如何保持較低的運輸費用和安全庫存，減少財務、保險等方面的投入，同時保證交貨時間要求，是汽車行業面臨的一項重要問題。

本文針對供應鏈中整車物流目前獨立運輸的現狀，通過對兩經銷商供貨模型成本與運輸方式的分析，獲得到了聯合運輸方式與成本節約的對應關系，進一步論證了聯合運輸對存在競爭關系的經銷商供貨的優勢，所提出的區域聯合運輸、分區聯合庫存方法對減少整車物流成本提供了理論依據。

1 模型

1.1 運輸結構

目前，大多數經銷商所需整車和零配件都是由廠家發貨通過物流公司送達，整車在從工廠到達經銷商或者最終客戶的過程中，所經過的路線大致包括廠家的總庫、中轉庫、分庫、經銷商以及各級配送網絡[2]。目前，整車物流在不同大陸間運輸依靠輪船，在同一大陸間運輸主要依靠火車和汽車。

目前國內的運輸大多數都是從總裝廠直接發運到經銷商。汽車經銷商是獨立下訂單，而廠家根據訂單要求分別供貨，將各批貨物獨立運輸，獨立交付。為滿足需求的不確定性，供應鏈上各倉庫為滿足經銷商的需求必須維持一定安全庫存，運輸途中亦視作臨時庫存，則貨物在運輸途中的各處庫存也相互獨立。

若由于地域接近，有些經銷商所需要的貨物在開始某些階段是聯合運輸，然后再獨立運輸，這樣，運輸結構可以變化為圖1所示，這種供應模式的變化導致庫存相應發生改變。

假設運輸過程中每個環節的時間分別為ui，若途中貨物進行聯合運輸，則該時間還需要分別乘上一個難度因子λi，λi≥1。因此若某環節運輸方式發生改變，則該環節所需要時間相應會有變化，但一般對交貨時間影響不大[3]。

1.2 數學模型

m=經銷商數量

n=經銷商聯合運輸環節數

li=聯合運輸環節i平均庫存時間，i=1,…,n

zi=聯合運輸環節i平均庫存成本，i=1,…,n

圖1 部分聯合運輸結構

pj=經銷商 j獨立運輸環節數，j=1,…,m

uij=經銷商 j j獨立運輸環節i平均庫存時間，i=1,…,pj，j=1,…,m

xij=經銷商 j獨立運輸環節i平均庫存成本，i=1,…,pj，j=1,…,m

Γ=供應鏈總庫存成本

根據文獻[4]研究表明，每階段安全庫存成本與需求變化和該階段交貨時間平方根成正比，可以表達成kσd，其中k表示安全庫存水平，σ是需求分布的標準差， d是該階段貨物停留時間。本文中設定各階段安全庫存水平k一致，與供應鏈管理要求相符合。

以 j=2，即兩經銷商運輸合并過程來分析庫存成本的變化。若兩經銷商的銷售需求均服從正態分布，期望分別是μ1和μ2，標準差分別是σ1和σ2，則X1和X2的聯合分布仍然為正態分布，期望 μ為 μ1+μ2，標準差σ是其中ρ是X1和X2的相關系數，-1≤ρ≤1。

從圖2可以看到，整個供應鏈的庫存成本包括三部分：聯合過程中的成本Γ0；經銷商 p1，p2單獨運輸過程中的成本Γ1和Γ2。有：

Γ1和Γ2均由兩項構成，第一項為單獨運輸過程中庫存成本；第二項分別為聯合運輸過程中兩經銷商獨立庫存成本。

考察將t個原本分開運輸的環節合并成聯合運輸后，庫存費用的改變。首先是t=1的情況，這時聯合運輸環節為n+1個，有 u11=u12，x11=x12。

用Γ′表示t=1的庫存總成本，這時：

Γ′= Γ′0+Γ′1+Γ′2，其中：

Δ2=Δ0表示多增加一個聯合環節庫存成本的增加，Δ1和Δ2分別表示獨立環節減少一個后成本的減少，Γ-Γ′表示t=1時總成本的減少。

考察t=2時情況，此時，經銷商 p1和經銷商 p2的前兩個獨立運輸環節被合并，聯合運輸環節增加兩個，即u11=u12，u21=u22，x11=x12和 x21=x22。用 Γ′表示 t=2時的庫存成本，則總成本的減少為：

對于任意的t，都可以根據本方法計算出庫存成本的減少值。假設t=q，即有ar和br（r=1,…,q）個獨立運輸環節考慮被合并，設ai在ai+1前完成，對bi同樣滿足。根據需要，按照實際情況，對模型做一些簡化假設，可以得到下面的定理：

定理1：若有兩經銷商，滿足 p1=p2=p，xi1=xi2=xi，ui1=ui2=ui，λ1≤λ2≤…≤λp，σ1+σ2≥σ，(r=1,…[,p])；并且有 x1≤x2≤…≤xp，u1≥u2≥…≥up，則減少庫存成本的最佳方法是將（a1,a2,…,at）與（b1,b2,…,bt）進行合并，0≤t≤m。（證明過程略）

實際運輸過程中基本滿足定理的條件。因此一般在合并難度因子滿足σ1+σ2≥σ的條件下盡量將運輸進行合并，可以有效減少庫存成本。

表1 參數

2 實例分析

以同一城市兩個經銷商為例子，其運輸模式均如圖1所示，現在考察逐步將獨立運輸合并為聯合運輸后，庫存成本的變化情況。

令 k=1，σ1=σ2=1，n=2，p=q=3，并且滿足下列條件：n=2，p=q=3，xi=yi，ui=vi。考慮同時運輸對車輛規劃和調度的難度，λ取值為1.05；在最后環節需要分別交付時，裝卸貨的難度增大，為1.1，ρ=-0.2，其他數據如表1。

利用上述成本計算方法分別得到兩個例子中各種運輸方式下的成本對比如圖2所示。

從結果看，在合并難度不大的情況下，合并環節越多，對成本的節約貢獻越大。因此在經銷商地理位置非常接近時，應該盡量合并運輸。而且運輸中盡量進行聯合庫存，可以在很大程度上減少庫存費用。同時若經銷商存在競爭，合并效果會更好。本方法對多經銷商同樣適用。

圖2 合并成本變化

3 總結

整車物流多經銷商供貨合并運輸，可以有效的降低庫存成本，因此在合并難度不大情況下，應盡量做到聯合運輸，并在同一地區建立聯合庫存區，可以最大限度地節約庫存成本和運輸成本。該模型對多區域多經銷商的網絡結構同樣實用，同時對其他產品的供貨方式有一定的借鑒作用。

[1]Matthias Holweg,Stephen M,Disney,et al.Towards Responsive Vehicle Supply:a Simulation-based Investigation into Automotive Scheduling Systems[J].Journal of Operations Management，2005,(23).

[2]Jari Partanen,Harri Haapasalo.Fast Production for Order Fulfillment:Implementing Mass Customization in Electronics Industry[J].International Journal of Production Economics,2004,(90).

[3]Christopher M G.The Agile Supply Chain:Competing in Volatile Markets[J].Industrial Marketing Management，2000,29(1).

[4]Connolly DT.General Purpose Simulated Annealing[J].Journal of the Operational Research Society，1992,(43).