伴随着我国复杂制造业的迅猛发展，其供应物流体系规模迅速膨胀，供应物流渐成为我国经济的一个重要增长点。同时复杂制造业产品市场竞争不断加剧，企业为保持竞争优势，拓展利润空间，压缩内部成本，纷纷将目光转向有第三利润源之称的物流供应链上，并且复杂制造业供应物流成本占整个供应链成本的一大部分，是降低整条供应链运作成本，提升物流运作效率的重点之一。然而目前对于供应物流的研究大多局限于某一具体环节，缺乏对供应物流体系整体研究，本文从供应物流的整体出发，对影响供应物流的重要因素进行重点研究。首先，本文基于国内外学者的研究成果，对复杂制造业概念进行准确界定，并对复杂制造业供应物流特点及现阶段主要供应物流模式进行总结分析，在此基础上分析3PL主导的供应物流模式优势。并介绍了车辆路径优化问题及车辆路径求解的相关算法，为后文循环取货两阶段数学模型的建立及求解提供理论支持。其次，对传统复杂制造业供应物流模式进行分析，指出现阶段循环取货供应物流模式存在的弊端，进而提出由3PL主导的循环取货供应物流模式的总体框架及实施条件，详细优化了3PL模式下供应物流系统作业流程，包括地区集配中心循环取货及配送作业流程，并对循环取货作业流程进行重点优化研究。再次，基于现阶段循环取货作业流程的重要性，结合3PL主导的复杂制造业供应物流自身特点，构建了地区集配中心选址与循环取货路径优化相结合的两阶段路径优化数学模型。设计了改进的遗传算法，引入模拟退火思想，提高了算法求解的准确性，并通过算例分析对模型的适用性及求解算法的有效性进行检验。最后，对国内某复杂制造业实际应用3PL主导的供应物流模型进行分析，概述了复杂制造业及与其合作的3PL的基本情况，重点分析了复杂制造业供应物流方案的实际应用状况，总结企业应用循环取货作业流程及路径优化模型后的企业总体效益。