本文摘要: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(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。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(xué)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(fèi)用。為了進(jìn)一步梳理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對(duì)取貨模式分類、
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(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。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(xué)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(fèi)用。為了進(jìn)一步梳理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對(duì)取貨模式分類、管理、運(yùn)作、優(yōu)化等入廠物流取貨模式問題進(jìn)行了總結(jié)分析,并重點(diǎn)介紹了當(dāng)下的熱點(diǎn)取貨模式——循環(huán)取貨(Milk-run)。然后從需求拆分、成本目標(biāo)優(yōu)化等角度對(duì)車輛路徑優(yōu)化進(jìn)行較為全面的綜述,最后對(duì)本領(lǐng)域一些新的研究方向進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞:汽車零部件入廠物流;取貨模式;車輛路徑優(yōu)化;文獻(xiàn)綜述
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(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈,單車?yán)麧?rùn)空間逐年下降,對(duì)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(guān),車企愈加關(guān)注物流成本的控制,以此降低汽車總成本,擴(kuò)大利潤(rùn)空間。
作為汽車物流第一階段的零部件入廠物流(InboundLogisticsofAutomobileParts,ILAP),也就成為物流成本控制需要解決的第一個(gè)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(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。汽車零部件入廠物流一直是學(xué)術(shù)界在生產(chǎn)運(yùn)作、物流工程和供應(yīng)鏈管理等現(xiàn)代物流領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問題,眾多學(xué)者的研究主要集中于兩個(gè)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(duì)近年來國內(nèi)外文獻(xiàn)關(guān)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(jìn)行較為全面的綜述,為汽車零部件入廠物流領(lǐng)域的學(xué)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(xiàn)主要從入廠物流取貨模式分類研究、管理、運(yùn)作等五個(gè)方面進(jìn)行了研究。
1.1取貨模式的分類研究。
現(xiàn)有文獻(xiàn)關(guān)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(diǎn)對(duì)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(yīng)商園區(qū)模式、成套運(yùn)輸、主機(jī)廠循環(huán)取貨、供應(yīng)商送貨、第三方物流、鏈?zhǔn)嚼瓌?dòng)物流[2]。除此之外,從物流主導(dǎo)方、物流需求方、入廠物流運(yùn)作三個(gè)角度,蔣嘯冰等將入廠物流取貨模式分為供應(yīng)商主導(dǎo)、制造企業(yè)主導(dǎo)、第三方物流模式,闡述了各個(gè)類別模式的具體內(nèi)容與運(yùn)作機(jī)理,并分析其優(yōu)缺點(diǎn)與不同的適用情景[3-4]。對(duì)于常見的入廠物流模式類別,學(xué)者也進(jìn)行對(duì)比分析,探討其應(yīng)用場(chǎng)景。
針對(duì)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(jìn)行了深入的研究,并基于供應(yīng)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(duì)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(duì)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(yùn)輸任務(wù)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(guān)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(guān)、入廠物流業(yè)務(wù)外包、合作方式、利益分配等方面。在生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)方面,石國強(qiáng)等通過對(duì)推動(dòng)式生產(chǎn)、拉動(dòng)式生產(chǎn)的物流特征研究分析,提出了合適的建議[8];HolwegM等對(duì)使用中的物流模式進(jìn)行了廣泛研究,考慮訂單式生產(chǎn)對(duì)物流的要求,并設(shè)計(jì)了與之匹配的入廠物流方案[9]。在入廠物流業(yè)務(wù)外包方面,Goran等使用定量與定性相結(jié)合的方法對(duì)業(yè)務(wù)外包的入廠物流模式進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)將適量的物流業(yè)務(wù)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(wù)外包的成功經(jīng)驗(yàn),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(yīng)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(gè)維度分析模型,最后用多元方差從與供應(yīng)商的合作方式對(duì)入廠物流進(jìn)行分析[12]。關(guān)于與供應(yīng)商的利益分配,呂芹等從由一個(gè)制造商主導(dǎo)與兩個(gè)供應(yīng)商組成的二階供應(yīng)鏈出發(fā),以制造商的運(yùn)輸費(fèi)最小和供應(yīng)商的庫存最低為目標(biāo),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(yīng)鏈利益分配問題[13]。
1.3取貨模式的運(yùn)作研究。
關(guān)于取貨模式運(yùn)作的研究文獻(xiàn)不多,但是運(yùn)作關(guān)系到入廠物流實(shí)際具體實(shí)施的效果是否理想,目前的研究主要有:Gonzalez等對(duì)混載運(yùn)輸、供應(yīng)商集貨運(yùn)輸兩種運(yùn)輸方式進(jìn)行了系統(tǒng)闡述和分析,分別從它們的優(yōu)缺點(diǎn)和適用情形進(jìn)行對(duì)比分析[14];由三家零部件供應(yīng)商與一家制造商構(gòu)成二階供應(yīng)鏈,孫堃等通過EnterpriseDynamics對(duì)循環(huán)取貨的入廠物流運(yùn)作過程進(jìn)行仿真[15];Slayton等分析了兩種不同的零部件運(yùn)輸方式:一是先集貨將零擔(dān)運(yùn)輸變?yōu)檎囘\(yùn)輸;二是以整車運(yùn)輸方式將零部件從供應(yīng)商運(yùn)輸至VMI倉庫,再根據(jù)主機(jī)廠的計(jì)劃,分批混合交付到主機(jī)廠,不同方式擁有不同的特點(diǎn)[16]。上述關(guān)于入廠物流模式運(yùn)作的研究主要集中于運(yùn)輸方式,為入廠物流模式理論研究在具體運(yùn)輸方面的缺乏進(jìn)行了補(bǔ)充,對(duì)企業(yè)在具體的運(yùn)輸管理決策提供理論參考。
1.4取貨模式的優(yōu)化研究。
對(duì)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(yīng)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(duì)零部件入廠物流管理進(jìn)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(lǐng)導(dǎo)地位的合作伙伴關(guān)系(LeadLogisticsPanner,LLP)的入廠物流新運(yùn)作模式[17];诠⿷(yīng)鏈價(jià)值的整體角度出發(fā),陳建華等從由零部件供應(yīng)商、汽車制造企業(yè)和集貨中心構(gòu)成的三級(jí)供應(yīng)鏈出發(fā),探討供應(yīng)鏈總成本最低的補(bǔ)貨問題,建立在集配中心運(yùn)作模式下補(bǔ)貨成本最小為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型[18]。
針對(duì)入廠物流模式創(chuàng)新,黃肖玲等將循環(huán)取貨與Supplyhub相結(jié)合的入廠物流模式,替換干路直運(yùn)方式,考慮時(shí)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(duì)一汽公司的入廠物流運(yùn)作過程分析之后,提出使用新型的Unify模式改進(jìn)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(wù)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(dòng)的取貨新模式[21]。
1.5熱點(diǎn)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(yùn)能浪費(fèi)、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(xué)術(shù)界普遍關(guān)注。循環(huán)取貨模式最早是由Yingling[23]與Satoh[24]提出和進(jìn)行探索的,文獻(xiàn)表明使用循環(huán)取貨模式能夠通過提高運(yùn)輸車輛裝載率和降低返回空載率,進(jìn)而減少運(yùn)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(xì)闡述循環(huán)取貨的優(yōu)缺點(diǎn)以及具體的取貨操作流程,并對(duì)運(yùn)作過程中涉及的組織職能進(jìn)行全新定義[25];陳麗從實(shí)施條件、規(guī)劃設(shè)計(jì)兩個(gè)角度對(duì)循環(huán)取貨進(jìn)行介紹,并且在運(yùn)輸成本方面與供應(yīng)商直供模式進(jìn)行對(duì)比分析,循環(huán)取貨模式以其獨(dú)有的特征證明入廠物流應(yīng)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(duì)A企業(yè)進(jìn)行路徑優(yōu)化,對(duì)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(yùn)等通過層次分析法與模糊綜合評(píng)價(jià)法相結(jié)合,建立以物流能力為指標(biāo)的評(píng)價(jià)模型,對(duì)采取循環(huán)取貨的第三方物流公司進(jìn)行評(píng)估分析[28]。
(2)循環(huán)取貨模式改善。通過對(duì)循環(huán)取貨模式持續(xù)改善,實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效,提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。周嬪等針對(duì)循環(huán)取貨在應(yīng)用中的不足,從四個(gè)方面提出了針對(duì)性的改善建議:均衡的生產(chǎn)計(jì)劃、包裝標(biāo)準(zhǔn)化、同庫房協(xié)同、對(duì)供應(yīng)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(yùn)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(duì)循環(huán)取貨模式的運(yùn)作過程進(jìn)行平準(zhǔn)化優(yōu)化,并構(gòu)建相應(yīng)的成本數(shù)學(xué)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(VehicleRoutingProblem)[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(yùn)作相關(guān)的約束條件,使其在滿足生產(chǎn)系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上,實(shí)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(xué)者主要就需求是否可以拆分、成本優(yōu)化等問題進(jìn)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(xué)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(SplitDeliveryVehicleRoutingProblem,SDVRP)和CFR(CommonFrequencyRouting)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(diǎn)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(duì)車輛取貨運(yùn)作進(jìn)行限制,要求每個(gè)供應(yīng)商只由一輛車完成服務(wù)且只服務(wù)一次。在需求不可分的情況下,王長(zhǎng)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(yùn)輸成本最小為目標(biāo)的路徑優(yōu)化模型,并用改進(jìn)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(duì)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(yùn)輸成本最小出發(fā),引入時(shí)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(xué)模型,并用改進(jìn)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(yīng)商允許多條路徑訪問、只允許一條路徑訪問。對(duì)于供應(yīng)商允許多條路徑訪問問題,朱玲等基于每個(gè)供應(yīng)商的供應(yīng)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(shè)計(jì)每個(gè)供應(yīng)商可以被多條路徑服務(wù),在考慮時(shí)間窗的約束下,建立車輛使用成本、主路徑計(jì)劃與日路徑計(jì)劃的變動(dòng)管理成本最小為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型[42]。此外,關(guān)于供應(yīng)商只允許一條路徑訪問的問題,季秀玲增加時(shí)間窗約束、庫存約束,構(gòu)建模型實(shí)現(xiàn)庫存管理成本與運(yùn)輸總成本最小,得出結(jié)論:主機(jī)廠合理設(shè)置庫存,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與成本的總體最優(yōu)[43]。
(3)CFR問題(CommonFrequencyRouting)。每個(gè)供應(yīng)商只由一條路徑訪問,且每條路徑上所有供應(yīng)商的取貨頻次都相同,對(duì)所有路徑的單次總?cè)∝浟窟M(jìn)行約束,根據(jù)所有供應(yīng)商的位置分布和供應(yīng)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(yīng)鏈、物流、生產(chǎn)等方面進(jìn)行研究,構(gòu)建了一個(gè)帶有時(shí)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(guān)系[45];Ohlmann等研究了精益生產(chǎn)系統(tǒng)中的GFR問題,對(duì)在循環(huán)取貨系統(tǒng)中的相關(guān)路徑優(yōu)化及調(diào)度進(jìn)行了分析[46]。
2.2成本優(yōu)化目標(biāo)問題。
汽車零部件入廠物流的成本優(yōu)化主要集中于運(yùn)輸成本優(yōu)化、庫存與運(yùn)輸成本聯(lián)合優(yōu)化等兩個(gè)方面,此外還有在此基礎(chǔ)上增加車輛固定成本、考慮時(shí)間窗的時(shí)間懲罰成本等[47]。
(1)運(yùn)輸成本優(yōu)化。運(yùn)輸成本是最能直接反應(yīng)車輛路徑優(yōu)化效果的成本優(yōu)化目標(biāo),所以大量文獻(xiàn)研究主要集中于運(yùn)輸成本優(yōu)化。李楊使用物流工程學(xué)、運(yùn)籌學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等方法,基于對(duì)約束條件的限制,構(gòu)建了以運(yùn)輸成本為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,并設(shè)計(jì)改進(jìn)的遺傳算法求得最優(yōu)的循環(huán)取貨路徑計(jì)劃[48];汪安靜等基于循環(huán)取貨的入廠物流,考慮取貨時(shí)間窗構(gòu)建了以運(yùn)輸成本為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,最后用根據(jù)模型改進(jìn)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(duì)循環(huán)取貨的運(yùn)作流程進(jìn)行分析,構(gòu)建了以運(yùn)輸成本為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型,利用改進(jìn)的遺傳算法求解得到循環(huán)取貨路徑[50]。
(2)庫存運(yùn)輸成本聯(lián)合優(yōu)化。1984年Federgruen和Zipkin第一次提出庫存運(yùn)輸聯(lián)合優(yōu)化問題,通過研究發(fā)現(xiàn)庫存與運(yùn)輸問題服從二律背反規(guī)律,同時(shí)優(yōu)化庫存運(yùn)輸成本與單獨(dú)考慮庫存或運(yùn)輸相比,成本節(jié)省了7%~8%[51]。為了證明庫存運(yùn)輸聯(lián)合優(yōu)化的必要性,Chandra等對(duì)比分析了獨(dú)立優(yōu)化庫存或者運(yùn)輸與聯(lián)合優(yōu)化庫存和運(yùn)輸?shù)男Ч,發(fā)現(xiàn)對(duì)庫存運(yùn)輸兩環(huán)節(jié)聯(lián)合優(yōu)化效果更優(yōu)[52]。針對(duì)研究的進(jìn)一步深入,Dröge等構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,研究了實(shí)際問題中庫存成本和運(yùn)輸成本與各因素的影響關(guān)系,為以后學(xué)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(yùn)輸成本最小化為目標(biāo),構(gòu)建零部件入廠物流數(shù)學(xué)模型[54]。
此外,唐麗敏等從由“一個(gè)制造商、多個(gè)供應(yīng)商和一個(gè)配送中心”構(gòu)成的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)出發(fā),探討有制造商生產(chǎn)需求驅(qū)動(dòng)的庫存運(yùn)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(jī)廠庫存水平之間的關(guān)系,建立庫存運(yùn)輸總體最優(yōu)的數(shù)學(xué)模型,實(shí)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(zhǔn)時(shí)制供應(yīng)的背景下,保證入廠物流運(yùn)作的平順化,構(gòu)建了庫存與運(yùn)輸成本總體最優(yōu)的數(shù)學(xué)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(duì)零部件入廠物流的現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行綜述。
(1)在取貨模式方面,從模式類別、管理、運(yùn)作等幾個(gè)角度探討后,發(fā)現(xiàn)關(guān)于模式管理和模式優(yōu)化的研究文獻(xiàn)較多,其中模式管理主要基于供應(yīng)鏈方面的研究;并針對(duì)熱點(diǎn)取貨模式—循環(huán)取貨(Milk-run)進(jìn)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(shí)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(gè)角度進(jìn)行綜述,發(fā)現(xiàn)可以考慮時(shí)間窗、裝載問題、碳排放等應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行研究分析;在成本優(yōu)化方面,發(fā)現(xiàn)庫存—運(yùn)輸成本聯(lián)合優(yōu)化與單目標(biāo)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(fù)雜管理與規(guī)劃問題,新的約束條件、新的現(xiàn)實(shí)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(gè)方面:
(1)選取合適的混合取貨模式研究。取貨模式的選取應(yīng)服從于汽車供應(yīng)鏈管理的頂層設(shè)計(jì),單一取貨模式很難滿足現(xiàn)實(shí)供應(yīng)鏈的需求,研究運(yùn)作過程中如何根據(jù)實(shí)際需求將6種經(jīng)典入廠取貨模式有機(jī)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(yīng)商距離主機(jī)廠的距離不同對(duì)取貨模式提出了更高要求,遠(yuǎn)距離的供應(yīng)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(jìn)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(gè)汽車零部件入廠物流的成本優(yōu)化。當(dāng)前僅從兩個(gè)方面對(duì)零部件入廠物流進(jìn)行綜述,相對(duì)來說是不全面的,今后作者可以從零部件入廠物流數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建、求解優(yōu)化算法等角度繼續(xù)對(duì)眾多文獻(xiàn)進(jìn)行綜述,科學(xué)把握零部件入廠物流的發(fā)展動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)。
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作者:車路濤1,楊中華1,2,3,聶丞彬1CHELutao1,YANGZhonghua1,2,3,NIEChengbin1
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