整車制造車間物流成本優化研究

何小妹　張灝

摘 要：整車制造業中，物流是非增值環節，物流成本的削減可以為企業贏取更高的邊際利潤。為了降低廠內生產物流成本，準時化生產（JIT，Just in Time），排序拉動生產（JIS，Just in Sequence），物流服務外包等模式應運而生。文章以北京奔馳后驅車工廠為例，對廠內的生產物流作業成本進行研究。以零件進入車間為起點，以最小化廠內物流作業成本為目標，綜合考慮實際生產約束，搭建收貨、入庫、出庫和配線四大廠內物流作業成本優化模型并成功應用，既實現了本企業生產運營成本的節約，也為其他汽車企業的廠內物流成本優化提供借鑒思路。

關鍵詞：整車制造 生產物流 物流成本 降本增效

1 背景

物流被公認為是企業的第三利潤源泉，在其他條件不變的情況下，物流成本的降低，可以為企業贏取更高的邊際利潤，成為行業中的成本領先者。北京奔馳汽車有限公司的廠內物流采用供應商外包模式，每年僅廠內的物流服務成本支出就高達上億元，且呈增長趨勢。只有有效降低物流成本，提升物流效率，才能提升產品的市場競爭力，贏得客戶更高的產品價值認同感。

在汽車制造業中，物流按照系統可分為供應物流、生產物流和回收物流。從零部件或原材料的供應商到車間物流倉庫的運輸過程為供應物流，從物流倉庫開始一直到汽車生產結束為生產物流，期間伴隨的工位器具與料箱等的回收再利用為回收物流[1]。黃肖玲等研究了汽車零部件入廠物流[2]，溫斌賓研究了集裝器具的回收物流[3]，在對生產物流的研究中，黃波對車間的設備布局與混流路徑進行了優化[4]，鄧愛民等從物流作業標準時間對物流成本進行研究[5]，明菲菲以精益生產理論為指導思想，從生產節拍、物料配送時間及管理方式等方面對生產物流系統進行優化[6]，韓達帥則從作業、資源、作業中心角度對作業成本進行分析[7]。

綜上，已有的對生產物流的研究大多以生產流程與管理方式為切入點，對廠內具體物流作業的成本研究甚少。本文以北京奔馳后驅車工廠四大車間為研究對象，從整車廠內的收貨、入庫、出庫與配線四大物流作業環節出發，在保證物料響應時間的前提下，綜合考慮零件包裝，零件周轉頻次，庫房可支持配線形式以及線邊可支持配線形式，先建立多約束線性規劃的物流作業成本模型，以實現最小化廠內生產物流成本的目標；再基于畫圖法對作業成本模型進行分析，得出物流成本規律；最后基于各車間的實際情況，建立具體成本模型，得出實際成本規律并應用，最終實現了四大車間物流成本的優化與物流效率的提升。

2 基于多約束線性規劃的廠內物流作業成本建模

北京奔馳汽車有限公司的廠內物流成本主要采用面向物流作業單元進行成本核算。收貨，入庫，出庫，配線流程均依照實際作業單元數量進行結算。在作業處理量（各車間的實際設計產能）和作業單價（各車間供應商的報價單）一定的前提下，降低全流程的單元作業成本，可以有效的實現物流成本的節約。

北京奔馳后驅車工廠焊裝與總裝四個車間的零件都是以大件（以下簡稱GLT）形式進行收貨入庫存儲，以大件（以下簡稱GLT）或小件（以下簡稱KLT）的形式配送至生產線邊進行生產消耗。除去特殊零件（高壓電池，發動機，直供件，安全氣囊，貴重件等）的配線策略無法變更，其余普通JIT零件的配線策略（詳見表1）均可通過SAP系統進行重新定義。本文的主要工作，就是在保證零件配線時效性的前提下，綜合考慮零件的包裝形式，零件的周轉頻次，庫房庫位可用存儲容量以及生產線邊可支持的零件上線方式，為每個零件選擇最經濟的廠內配線策略。

本文所構建的基于多約束的線性規劃的廠內物流作業成本模型，即是指綜合考慮零件的承裝數，零件的周轉頻次，物流單元操作單價，庫房可支持配線形式以及生產線邊可支持配線形式等約束，以達到最小化單元作業物流成本的目標。具體模型方程設置如下：

設車間的物流作業流程的單元作業成本矩陣為B：

，

其中，行1到行5依次表示KLT4，GL10+KLT4，GLT1，TOP UP Drive Way，TOP UP Fitment Point五種配線策略；列1到列6依次表示收貨，低頻入庫，高頻入庫，低頻出庫，高頻出庫和配線六個流程。

設庫房可支持配線形式矩陣為X，線邊可支持配線形式矩陣為Y，方程如下所示，X，Y均為0-1矩陣，0表示不支持當前配線策略，1表示支持當前配線策略：

，

，

設零件的GLT的承裝數為C（即1個GLT可拆分為C個KLT），則最小化單元作業成本的公式為：

.

將四大車間的實際物流單元操作單價以及實際物流單元作業流量帶入模型中，即可得到各車間的雙層線性規劃廠內物流作業成本模型。

3 基于畫圖分析法的廠內物流作業成本模型求解

為了直觀的展現不同配線策略下的全流程的物流成本，本文采用畫圖法對模型進行求解與分析。以總裝二車間的作業成本模型為例，綜合零件的高低頻配線策略與高低頻庫房存儲策略，共可得8種零件的配線流程策略，各配線流程策略在不同承裝數下的物流單元操作單價如圖1所示。

通過對圖1的可視化結果進行分析，可以得到不同承裝數下的不同配線流程策略的物流單元作業操作成本的排序規律如表2所示。其中，等級①表示該配線流程策略的物流成本最經濟，等級⑦則表示該配線流程策略的物流成本最不經濟，依次類推。

通過分析表2可得，對總裝二車間來說，當零件的承裝數小于5時，KLT配線形式是最經濟的，而當零件的承裝數大于5時，高頻GLT1的配線策略永遠是最經濟的。通過應用表2的分析結果，可以分析出任一零件的配線策略的經濟性優先級，并根據實際情況對零件的配線策略進行優化，進而實現廠內物流成本的節約。

4 經濟效益分析

通過構建第2節的多約束線性規劃的廠內物流作業成本模型，并應用第3節的畫圖分析法對模型進行求解，即可實現廠內的物流作業成本優化。本文以北京奔馳后驅車工廠的四個車間為優化對象，對8151種零件進行物流成本建模分析，總計優化了1102種零件的配線策略，為公司實現了每年453萬的廠內物流作業成本的節約。

5 結論

本文綜合考慮了每個零件的包裝，周轉頻率，庫房可存儲形式以及線邊可支持配線形式等約束，通過構建多約束線性規劃廠內物流作業成本模型并求解，為北京奔馳后驅車工廠的四個車間的每個零件規劃最經濟適用的配線策略，最終以0成本的投入，總計實現了每年457萬的實際廠內物流服務成本的節省。

本文所研究的方法可推廣并應用于所有面向單元結算的制造企業，用于實現物流作業成本的節省。未來的研究方向將結合物流服務系統，實現零件配線策略的系統自動規劃。

參考文獻：

[1]許利，金鑫.汽車總裝車間物流及其成本管理領域對仿真的應用[J].經濟導刊，2011（11）：87-88.

[2]黃肖玲，陳煥平，高曉楠，等.需求可拆分Milk-run 與Supply-hub協同的汽車零部件入廠物流優化[J].中國管理科學，2022，30（7）：59-68.

[3]溫斌賓.汽車零部件物流中的集裝器具調撥與回收運輸方案優化研究[D].北京：北京交通大學，2023.

[4]黃波.混流制造車間的生產物流優化關鍵問題研究[D].重慶：重慶大學，2012.

[5]鄧愛民，李紅，文慧，文小平.基于時間研究的物流作業成本核算管理[J].科技管理研究，2014（19）.

[6]明菲菲.基于精益生產理論的汽車總裝車間生產物流系統優化研究[D].西安：長安大學，2021.

[7]韓達帥.基于作業成本法的物流成本分析——以MY公司為例[J].全國流通經濟，2022（22）：148-151.