整车物流联合运输与库存策略

刘建国

0 引言

整车物流是指将下线的商品车辆从整车厂运往经销商或者最终客户的过程，包括两个主要部分：整车仓储和整车运输，是汽车生产厂家将整车发往各经销商的运输和库存过程，其中主要考虑的是对运输方式及时间和中转环节库存成本的优化问题[1]。因此，如何保持较低的运输费用和安全库存，减少财务、保险等方面的投入，同时保证交货时间要求，是汽车行业面临的一项重要问题。

本文针对供应链中整车物流目前独立运输的现状，通过对两经销商供货模型成本与运输方式的分析，获得到了联合运输方式与成本节约的对应关系，进一步论证了联合运输对存在竞争关系的经销商供货的优势，所提出的区域联合运输、分区联合库存方法对减少整车物流成本提供了理论依据。

1 模型

1.1 运输结构

目前，大多数经销商所需整车和零配件都是由厂家发货通过物流公司送达，整车在从工厂到达经销商或者最终客户的过程中，所经过的路线大致包括厂家的总库、中转库、分库、经销商以及各级配送网络[2]。目前，整车物流在不同大陆间运输依靠轮船，在同一大陆间运输主要依靠火车和汽车。

目前国内的运输大多数都是从总装厂直接发运到经销商。汽车经销商是独立下订单，而厂家根据订单要求分别供货，将各批货物独立运输，独立交付。为满足需求的不确定性，供应链上各仓库为满足经销商的需求必须维持一定安全库存，运输途中亦视作临时库存，则货物在运输途中的各处库存也相互独立。

若由于地域接近，有些经销商所需要的货物在开始某些阶段是联合运输，然后再独立运输，这样，运输结构可以变化为图1所示，这种供应模式的变化导致库存相应发生改变。

假设运输过程中每个环节的时间分别为ui，若途中货物进行联合运输，则该时间还需要分别乘上一个难度因子λi，λi≥1。因此若某环节运输方式发生改变，则该环节所需要时间相应会有变化，但一般对交货时间影响不大[3]。

1.2 数学模型

m=经销商数量

n=经销商联合运输环节数

li=联合运输环节i平均库存时间，i=1,…,n

zi=联合运输环节i平均库存成本，i=1,…,n

图1 部分联合运输结构

pj=经销商 j独立运输环节数，j=1,…,m

uij=经销商 j j独立运输环节i平均库存时间，i=1,…,pj，j=1,…,m

xij=经销商 j独立运输环节i平均库存成本，i=1,…,pj，j=1,…,m

Γ=供应链总库存成本

根据文献[4]研究表明，每阶段安全库存成本与需求变化和该阶段交货时间平方根成正比，可以表达成kσd，其中k表示安全库存水平，σ是需求分布的标准差， d是该阶段货物停留时间。本文中设定各阶段安全库存水平k一致，与供应链管理要求相符合。

以 j=2，即两经销商运输合并过程来分析库存成本的变化。若两经销商的销售需求均服从正态分布，期望分别是μ1和μ2，标准差分别是σ1和σ2，则X1和X2的联合分布仍然为正态分布，期望 μ为 μ1+μ2，标准差σ是其中ρ是X1和X2的相关系数，-1≤ρ≤1。

从图2可以看到，整个供应链的库存成本包括三部分：联合过程中的成本Γ0；经销商 p1，p2单独运输过程中的成本Γ1和Γ2。有：

Γ1和Γ2均由两项构成，第一项为单独运输过程中库存成本；第二项分别为联合运输过程中两经销商独立库存成本。

考察将t个原本分开运输的环节合并成联合运输后，库存费用的改变。首先是t=1的情况，这时联合运输环节为n+1个，有 u11=u12，x11=x12。

用Γ′表示t=1的库存总成本，这时：

Γ′= Γ′0+Γ′1+Γ′2，其中：

Δ2=Δ0表示多增加一个联合环节库存成本的增加，Δ1和Δ2分别表示独立环节减少一个后成本的减少，Γ-Γ′表示t=1时总成本的减少。

考察t=2时情况，此时，经销商 p1和经销商 p2的前两个独立运输环节被合并，联合运输环节增加两个，即u11=u12，u21=u22，x11=x12和 x21=x22。用 Γ′表示 t=2时的库存成本，则总成本的减少为：

对于任意的t，都可以根据本方法计算出库存成本的减少值。假设t=q，即有ar和br（r=1,…,q）个独立运输环节考虑被合并，设ai在ai+1前完成，对bi同样满足。根据需要，按照实际情况，对模型做一些简化假设，可以得到下面的定理：

定理1：若有两经销商，满足 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，则减少库存成本的最佳方法是将（a1,a2,…,at）与（b1,b2,…,bt）进行合并，0≤t≤m。（证明过程略）

实际运输过程中基本满足定理的条件。因此一般在合并难度因子满足σ1+σ2≥σ的条件下尽量将运输进行合并，可以有效减少库存成本。

表1 参数

2 实例分析

以同一城市两个经销商为例子，其运输模式均如图1所示，现在考察逐步将独立运输合并为联合运输后，库存成本的变化情况。

令 k=1，σ1=σ2=1，n=2，p=q=3，并且满足下列条件：n=2，p=q=3，xi=yi，ui=vi。考虑同时运输对车辆规划和调度的难度，λ取值为1.05；在最后环节需要分别交付时，装卸货的难度增大，为1.1，ρ=-0.2，其他数据如表1。

利用上述成本计算方法分别得到两个例子中各种运输方式下的成本对比如图2所示。

从结果看，在合并难度不大的情况下，合并环节越多，对成本的节约贡献越大。因此在经销商地理位置非常接近时，应该尽量合并运输。而且运输中尽量进行联合库存，可以在很大程度上减少库存费用。同时若经销商存在竞争，合并效果会更好。本方法对多经销商同样适用。

图2 合并成本变化

3 总结

整车物流多经销商供货合并运输，可以有效的降低库存成本，因此在合并难度不大情况下，应尽量做到联合运输，并在同一地区建立联合库存区，可以最大限度地节约库存成本和运输成本。该模型对多区域多经销商的网络结构同样实用，同时对其他产品的供货方式有一定的借鉴作用。

[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).