（管理科学与工程专业论文）计算机仿真在物流系统管理中的应用.pdf

摘要随着经济全球化和电子商务的发展，企业面临的压力越来越大。物流作为价值链的主要组成部分，因其能带来成本的降低和客户服务水平的提升而受到前所未有的重视。我国物流大而不强，运作水平低下，决策支持能力缺乏。研究将计算机仿真这一现代辅助决策工具应用于物流系统管理中具有较强的现实意义。本文首先探讨了企业怎样通过物流获取竞争优势，我国企业物流需要改善的方面，以及物流系统的复杂性；接着介绍了计算机仿真这一应对复杂系统的有效工具的原理、分类，并与其它系统分析方法进行比较；最后研究了物流管理中应用计算机仿真的主要方面、基本步骤和优点，并着重对一个复杂的随机型库存系统实现了仿真的全过程。本文主要结论有：物流系统是一个由运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、信息处理等要素构成的具有特定功能的有机整体，系统内普遍存在的“效益背反”现象和众多随机因素使得它成为一个管理难度大、一般方法难以解决的复杂系统；计算机仿真是以计算机为工具，利用模型对真实的或设想的系统进行动态研究的评价技术，它能够尽可能全面、正确地描述系统的复杂关系，将决策问题的限制和假设模型化，且对于不确定性特别有效，因此是解决复杂物流问题的有力工具；在物流系统管理中应用计算机仿真，能加深决策者对系统的行为的了解和对各备选方案优劣的把握，间接地获得优化策略，节省时间和费用，减少执行中出现问题的可能性，提高企业的利用信息的能力。本文的创新表现在：第一，较全面地探讨了物流系统的复杂性，研究了物流系统的随机因素以及功能要素间相互影响、相互制约的关系；第二，借鉴国外发展绿色物流的经验，提出我国物流应面向可持续发展，降低能源和资源消耗，减少对环境的影响；第三，综合运用e x c e l 、v b a 和c r y s t a lb a l l 这三个软件，解决了一个需求量、提前期、缺货时客户的反应均服从非标准分布的随机型库存系统的存货策略寻优问题，策略选择的原则是保证一定的客户服务水平的前提下，降低包括存储成本、订购成本、运输成本以及缺货成本在内的总成本；第四，提出了在物流管理中应用计算机仿真能促进企业信息化，避免“i t 黑洞”的观点。关键词：物流管理；计算机仿真；物流系统仿真；随机型库存系统a b s t r a c tw i t hd e v e l o p m e n to ft h eg l o b a l i z a t i o na n de l e c t r o n i cb u s i n e s s ，t h ep r e s s u r et h a te n t e r p r i s e sf a c ei sb e c o m i n gh e a v i e ra n dh e a v i e r l o g i s t i c s 。a sap a r to fv a l u ec h a i n ，r e c e i v e st h eu n p r e c e d e n t e da t t e n t i o n ，b e c a u s eo fi t sa b i l i t yt oc u td o w nt h ec o s ta n dt oi m p r o v et h ec u s t o m e r ss e r v i c el e v e l i no u rc o u n t y t h r o u g hl h el o g i s t i c si sl a r g e i ti sn o ls t r o n g t h eo p e r a t i o ni e v e i sl o wa n dt h ed e c i s i o ns u p p o r ta b i l i t yi ss c a r e s o ，i th a ss o m es i g n i f i c a n c et or e s e a r c hh o wt oa p p l yc o m p u t e rs i m u l a t i o ni n t ol o g i s t i c ss y s t e mm a n a g e m e n t a tf i r s t ，l h ea u t h o rd i s c u s s e dh o we n t e r p r i s e so b t a i nt h ec o m p e t i t i v ea d v a n t a g et h r o u g hl o g i s t i c s ，t h er e s p e c t st h a to u rc o u n t r y sl o g i s t i c sn e e dt oi m p r o v e ，a n dt h ec o m p l e x i t yo fl o g i s t i c ss y s t e m t h e n t h ea u t h o ri n t r o d u c e dc o m p u t e rs i m u l a t i o n ，ap o w e r f u lt o o if o rd e a l i n gw i t hc o m p l i c a t e ds y s t e m 。n o to n l yi t sp r i n c i p l ea n dt y p e sa r ed e s c r i b e d ，b u ta l s ot h ec o m p a r i s o nw i t ho t h e rs y s t e m a t i ca n a l y t i c a im e t h o d si sm a d e a tl a s t t h ea u t h o rr e s e a r c h e dt h es i t u a t i o n st h a ts u i tt ou s ec o m p u t e rs i m u l a t i o ni nl o g i s t i c ss y s t e mm a n a g e m e n t ，a n dt a l k e do v e rt h es t e p sa n da d v a n t a g e so fd o i n gi t i nt h i sp a r t ac o m p u t e rs i m u l a t i o no fas t o c h a s t i ci n v e n t o r ys y s t e mi sd o i n gf r o mt h eb e g i n n i n gt ot h ee n dw i t he x c e l ，v b aa n dc r y s t a lb a l l i nt h i si n v e n t o r ys y s t e m ，t h ed e m a n d ，i e a dt i m ea n dt h er e s p o n s eo fc u s t o m e r sw h e no u to fs t o c ka r ea l is t o c h a s t i c t h ec r i t e r i o no fc h o o s i n gs o l u t i o nj st h a tt h et o t a lc o s t si si o wu n d e rt h ep r e r e q u i s i t eo fc u s t o m e r ss e r v i c ei e v e llh em a i nc o n c l u s i o n sa r e ：l o g i s t i c ss y s t e mi sa no r g a n i cw h o l ep o s s e s s i n gs p e c i a lf u n c t i o nc o m p o s e do fe l e m e n t ss u c ha st r a n s p o r t a t i o n ，w a r e h o u s i n g p a c k a g i n g ，m a t e r i a l sh a n d l i n g ，j n f o r m a t i o np r o c e s s t h ep h e n o m e n o no f“t r a d e - o f f s ”a n du n c e r t a i n t ya r ev e r yc o m m o ni nl o g i s t i c s w h i c hm a k e si td i f f i c u l tt om a n a g ew i t ho r d i n a r ym e t h o d c o m p u t e rs i m u l a t i o ni sp r i m a r i l ya ne v a l u a t i o nt e c h n o l o g y ，u s i n gm o d e it os t u d yt h ea c t u a ls y s t e mo ri m a g i n a r ys y s t e mb a s e do nc o m p u t e r c o m p u t e rs i m u l a t i o ni st h ee f f e c t i v et o o lt os o l v ed i f f i c u l t yp r o b l e m so fl o g i s t i c ss y s t e m ，b e c a u s ei tc a nd e s c r i b et h ec o m p l i c a t e dr e l a t i o n s h i pa n dc o n s t r a i n e rc o m p l e t e l ya n dr i g h t l y ，e s p e c i a l l y ，i tc a nd e a lw i t hu n c e r t a i n t ye a s i l y a p p l i n gc o m p u t e rs i m u l a t i o ni n t ol o g i s t i c ss y s t e mm a n a g e m e n tc a nb r i n gd e c i s i o n - m a k e r sm a n yb e n e f i t s ，s u c ha sm o r eu n d e r s t a n d i n go ft h es y s t e mb e h a v i o r ，g r a s p i n gt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fe a c hs o l u t i o nm o r ec l e a r l y ，s a v i n gt h et i m ea n dm o n e y ，r e d u c i n gt h ep r o b a b i l i t yo ff a i l u r et oc a r r yo u t ，a n di n c r e a s i n gt h ec o m p e t e n c eo fu s i n gi n f o r m a t i o n k e y w o r d s ：l o g i s t i c s ；c o m p u t e rs i m u l a t i o n ；s i m u l a t i o no fl o g i s t i c ss y s t e ms t o c h a s t i ci n v e n t o r ys y s t e mi i一墅垒。，。，。，。，。一第一章绪论1 1 研究背景随着经济全球化的发展，企业间的竞争变得异常尖锐和激烈，尤其在电子商务环境下，企业要想在多变的市场环境中立足并谋求发展，必须不断寻求新的竞争优势。物流受到前所未有的重视，因为它不仅可以实现企业成本的降低和效率的提高，而且可以实现客户服务水平的整体提升，使企业拥有持续的市场竞争力。2 0 0 1 年，国家六部委联合印发的关于加快我国现代物流发展的若干意见明确指出：物流是企业降低物质消耗、提高劳动生产率的“第三利润源”。加快现代物流的发展，对增强企业竞争力，提高经济运行质量，推动国民经济持续良性发展具有十分重要的意义。2 0 世纪9 0 年代以来，我国经济持续快速发展，2 0 0 3 年全年国内生产总值达1 1 6 6 9 4 亿元，从而构成了强大的物流需求。1 9 9 1 至2 0 0 2 年，反映物流需求规模的全社会物流总值从3 万亿元上升到2 3 3 万亿元，增长了6 7 倍，年均以2 0 4 的速度递增，大大高于同期g d p ( 按现价计算1 5 4 ) 的年均增速。2 0 0 3 年社会物流总值预计超过2 9 万亿元，同比增长2 7 左右。1 2 】可见我国物流需求快速上升，增幅明显高于经济增长。表1 1 ：2 0 0 3 年各种运输方式完成运输量t a b l e1 - 1t r a 仟i cv o l u m ec o m p l e t e db yv a r i o u st r a n s p o r t a t i o nm e a n s ，2 0 0 3指标单位绝对数比上年增长货物周转量亿吨公里5 7 1 5 21 3 1其中：铁路亿吨公里1 7 0 9 21 0 2公路亿吨公里7 0 1 03 4 0水运亿吨公里3 2 2 7 51 7 3民航亿吨公里5 81 2 3港口完成货物吞吐量亿吨3 31 7 9其中：外贸货物吞吐量亿吨9 41 9 8据【1 】2 0 0 3 年我国社会消费品零售总额达4 5 8 4 2 亿元，进出口贸易总额达8 5 1 2 亿美元，货物周转量为5 7 1 5 2 亿吨公里，这些数据表明我国已成为一个物流大国。但是，我国的物流大而不强。从物流成本占g d p 的比例来看，总体水平偏离。世界银行2 0 0 0 年在中国：服务业发展和中国经济竞争力中说，“据估计，中国物流服务成本大约占g d p 的1 8 ，比美国9 0 年代中期9 5 的比重高，但与经济转型国家的平均水平差不多。”【3 l 蔡进( 2 0 0 3 ) 的研究表明：2 0 0 3 年预计在2 1 4 左右，与美国、日本、欧盟国家比要高出8 1 0 个百分点。e 2 】表1 - 2 ：我国物流成本占g d p 比重，占物流总值比重( )t a b l e1 - 2p e r c e n t a g eo fl o g i s t i c sc o s t sw i t hg d pi nc h i n a据图1 - 1美国物流成本及其所占g d p 的比例据：f 4 】f i g u r e1 _ 1 ：p e r c e n t a g eo fl o g i s t i c sc o s t sw i t hg d pi na m e r i c a上述对比反映出我国物流效益整体水平仍然较低，同时也说明降低我国物流成本的空间很大。如果我国物流成本降低1 个百分点，就可以节约8 9 4 亿元人民币；如2第一章绪论果我国物流成本与世界上的平均成本基本持平，即降低约9 个百分点，则可节约物流成本8 0 4 6 亿元，这一数字约是当年新增g d p 的八成，相当可观。1 2 】要从根本上降低物流成本在g d p 中的比例，提高物流系统的效益，非得对物流系统进行优化不可。而要优化物流系统，非得提高管理者的决策分析能力不可。图1 2 物流信息系统的业务模块据：【5 】f i g u r e1 - 2 ：b u s i n e s sm o d u l e so fm i sf o rl o g i s t i c s图1 - 3 物流服务内容的供需比较据： 5 】f i g u r e1 - 3 ：c o m p a r i s o no ft h es u p p l ya n dd e m a n do fl o g i s t i c ss e r v i c ec o n t e n t第四次中国物流市场供需状况调查显示：我国工商企业已经普遍开始关注物流系统优化，物流决策越来越受到企业的重视。但具有决策分析功能的物流信息广东工业大学管理学硕士学位论文管理系统比例还不高，智能化的物流管理系统拥有比例还低。从供给来看，企业迫切需要的物流系统设计、物流信息系统开发等一些新型服务还缺乏有效的支持。【5 】物流系统由仓储、运输、装卸搬运、流通加工、包装、配送等诸多子系统构成，是一个多目标、多层次、多因素的动态复杂系统。随着物流理论和实践的不断深入，所提出的研究问题日益复杂，因果关系复杂，非确定性因素众多，很多问题应用解析方法难以进行描述或很难求解及无法求解。计算机仿真通过使用计算机模拟系统行为来研究系统的特性，适用于系统复杂、有大量随机因素存在而又难以用其他定量技术解决的情况。它能够尽可能全面正确地描述复杂系统及过程，通过各种运行分析做出近似的回答。计算机仿真能够提供从业务决策支持到具体操作流程的多层次仿真，在物流系统中具有极其广阔的应用前景。物流系统的目标是什么? 物流系统的复杂性存在于哪些方面? 计算机仿真技术适用于物流管理中的哪些方面? 如何进行计算机仿真? 计算机仿真的有哪些优点与弱点? 这些是摆在物流管理仿真研究者面前的课题。国内目前虽有少许提到物流系统计算机仿真的文献，但比较零散，真正从管理角度进行的研究极为有限。本文正是在这样一个背景下研究计算机仿真在物流系统管理中的应用。1 2 国内外文献综述1 2 1 国外研究现状现代物流管理思想萌芽于2 0 世纪初，物流管理从最初孤立地看待运输、仓储等各个环节，发展到从总成本角度综合考虑实物分拨的储、运各项活动，到整合企业原材料、半成品、产成品的储运等环节的管理，提出一体化物流管理概念，到9 0 年代与供应链管理思想结合。共经历了以下五个阶段：【6 l( 1 ) 物流功能个别管理( t r a n s p o n a t i o na n dw a r e h o u s i n g )( 2 ) 物流功能系统化管 里( p h y s i c a ld i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n t )( 3 ) 管理领域扩大阶段( 介于p d 和l o g i s t i c s 之间)( 4 ) 企业内物流一体化管理( l o g i s t i c sm a n a g e m e n t l( 5 ) 供应链物流管理( s u p p i yc h a i nl o g i s t i c sm a n a g e m e n t )4在物流管理发展的同时，形成了一些物流学说，主要有：黑大陆学说：1 9 6 2 年美国学者德鲁克( p fd r u k e r ) 在财富杂志上发表的一篇题为“经济的黑暗大陆”的文章中指出，消费者所支出的商品价格的约5 0 是与商品流通活动有关的费用，物流是降低成本的最后领域，强调要重视流通领域的物流管理。物流冰山说：日本早稻田大学西泽修教授提出，他专门研究物流成本时发现，现行的财务会计制度和会计核算方法都不可能掌握物流费用的实际情况，因而人们对物流费用的了解是一片空白，甚至有很大的虚假性，他把这种情况比做“物流冰山”。冰山的特点是大部分沉在水面以下的是我们看不到的黑色区域，而我们看到的不过是物流的一部分。第三利润源泉：“第三个利润源”说法主要出自日本。从历史发展来看，人类历史上曾经有过两个大量提供利润的领域。第一个是资源领域，第二个是人力领域。在前两个利润源潜力越来越小，利润开拓越来越困难的情况下，物流领域的潜力被人所重视，按时间序列排为“第三个利润源”。服务中心说：代表了美国和欧洲等一些国家学者对物流的认识，这种认识认为，物流活动最大的作用，并不在于为企业节约了消耗，降低了成本或增加了利润，而是在于提高企业对用户的服务水平进而提高企业的竞争能力。战略说：物流是企业发展的战略而不是一项具体操作性任务，物流会影响企业总体的生存和发展，而不是在哪个环节搞得合理一些，省几个钱。目前国外研究的重点主要集中在整个供应链或者物流链的管理和控制，由于物流系统是一个复杂的系统，大量地使用了计算机仿真作为研究工具。f o r r e s t e r已经证明顾客需求的微小变化会使需求变化沿着供应链不断扩大，同时使系统产生不稳定性。s o u t h a l l 等人( 1 9 8 8 ) 用一个离散事件仿真系统来评价不确定性数据对供应链性能的影响，如顾客订单、工厂交货周期等。在此基础上，d o b r i l ap e t r o v i c 等( 1 9 9 8 ) 开发了一个特殊的仿真工具s c s i m ，用来分析供应链在不确定性面前的行为和性能，他们认为生产供应链中存在的不确定性有：顾客需求，供应与配送，外部供应。仿真模型是s c s i m 的评价部分，用来评估应用供应链模糊分析模型所推荐的订货点和补充数量后供应链达到的性能，如需求满足率( f i l lr a t e ) 和总成本等。【8 1m i c h a e l c a r r ，h o w a r d w a y ( 1 9 9 7 ) 为佛罗里达，1 1 的t r o p i c a n a 厂建立了铁路运! 至三些奎兰耋：兰2 圭兰堡篁兰输仿真模型，业务流程的复杂性和系统内的交互作用要求模型是一个动态仿真模型，这个模型描述了在t r o p i c a n a 厂和两个配送中心间进行装载、运输和卸载火车皮的活动。仿真结果和灵敏度分析帮助管理者优化火车皮利用率和员工人数。【9 jj a nk o s t u r i a k 和m i l a ng r e g o r ( 1 9 9 9 ) 总结了如何将离散事件仿真用于复杂制造和物流系统的设计、运作和连续的改进。【1 0 】d e r r i e nr j a n s e n 等( 2 0 0 1 ) 开发了一个仿真模型用来分析一个多车厢配送系统，这个仿真模型可咀满足顾客的要求，如缩短交货周期，增加发送频率，提高加工和生产的质量。【】l e g a t op a s q u a l e 和r i n am m a z z a ( 2 0 0 1 ) 提出了集装箱码头船只到达、停泊和离开等物流活动的一个队列网络模型，由于非标准化的服务站点，依赖于时间的优先权机制以及复杂的资源配置政策阻碍了用解析方法来解决问题，所以他们采用过程方法，为上述队列网络开发了一个仿真模型。【1 2 1近年来，a g e n t 技术成为物流系统计算机仿真的一个热点。l u c am a r i ag a m b a r d e l l a 等( 2 0 0 3 ) 将a g e n t 技术运用于公路铁路联合运输计划与仿真中；”3 1r o b e r ts i g n o r i l e ( 2 0 0 3 ) 将多a g e n t 技术应用于零售业的库存控制，研究了在不同的供应链结构中，信息共享和协调对供应链业绩的影响。【1 4 】s i m o nj e t a y l o r ( 2 0 0 3 ) 探讨了一种对用户透明的、可扩展的分布式供应链仿真结构；【1 5 ly o n gh a el e e 等( 2 0 0 3 ) 讨论将离散模型与连续模型结合起来对供应链进行仿真。1 1 6 g o u t a ms a t a p a t h y ( 1 9 9 8 ) 研究分布式智能结构在物流仿真中的应用，用a g e n t 代表物流网络中的结点，每个a g e n t 具有推理能力，为达成自己的目的来选择自己的行为，并和其它的a g e n t 交互作用。研究者建立了一个三层框架，每个客户的问题都可以分解并分配到这些a g e n t 。该文的关键在于大规模的多a g e n t建模，计算任务的控制，客户之间的信息共享以及解决问题的步骤。【1 7 】1 2 2 国内研究现状我国的物流研究起步晚、发展快，不少大学相继成立了物流研究中心。但是目前国内对物流研究主要集中在两个方面：物流设施和技术、物流产业，真正从系统管理角度对物流进行的研究不多，对物流系统进行计算机仿真研究的更是极为有限。张启人( 2 0 0 4 ) 用系统工程的思想分析了我国物流业，认为我国发展物流、i k6面临的以下的挑战：国外物流公司( a p l 、丹沙、丹麦有利、e x e l 等) 抢摊我国大陆；物流管理水平叫板地方保护；人才不足、人力资源开发和管理滞后、对环境的负面影响亟待弓l 起重视；跨省、跨区域、跨境物流业的建设和发展尚待加强。掣肘物流业发展的要因有：管理体制尚未理顺，法规未全方位到位；物流建设尚未适应产业发展；电子商务与物流系统尚未能协同发展；社会诚信水平较低直接影响物流发展；信息设备不全，软件不足均影响物流的发展。【18 】吴耀华( 2 0 0 3 ) 提出“从物流系统的管理和控制来看，计算机网络和数据库技术的采用是整个系统得以正常运行的前提。仿真技术的应用使物流系统设计处于更高的水平。”“要实现对设备和物流工艺更加有效的布局规划，目前一个重要的工具是仿真。仿真软件将凭经验的猜测从物流系统设计中去除，对设计一个复杂的工艺流程特别有效。”【1 9 】当前，国内的学者大多采用建立基于p e t r i 网的网络模型的方式来研究物流系统，研究对象还主要是生产物流，其基本思想是用库所集p 代表系统中实体和活动的状态，用变迁集t 代表系统中的事件。吴耀华、颜永年( 1 9 9 6 ) 提出了一种基于p e t r i 网动态模型的物流系统p e t r i网模型，可以将物流系统的物理过程通过网系统形象地表示出来。【2 3 1 山东大学的常发亮、刘长有( 1 9 9 8 ) 分析了自动化立体仓库输送系统的若干调度问题，建立了该离散系统的仿真p e t r i 网模型。f 2 4 】上海交通大学李霄峰等( 2 0 0 1 ) 针对宝钢炼钢连铸物流系统采用有色分层p e t r i 网进行建模，并提出一种基于c o m 技术的仿真程序设计方法。【2 5 】周庆定义了基于a g e n t 的遗传分层有色p e t r i 网，提出一套供应链配送系统动态模型的建模方法。通过开发基于s w a r m 仿真平台的供应链配送渠道系统仿真程序，分析供应链中主体间的协调机制和动态行为，以及不确定因素等对配送渠道动态组合的影响。f 2 6 】王卡停从建模与仿真两个方面对f m s物流系统进行了研究在建模方面，主要研究了基于随机高级p e t r i 网模型的f m s物流系统，使用s h l p n 建模方法对宝钢钢管分公司高压锅炉管线物流系统建立了p e t r i 网模型；在仿真方面，提出了一种面向事件和活动扫描仿真模型，研究了s h l p n 网模型的面向对象表达方式，并在该体系结构下设计并实现了基于s h l p n模型的钢管高压锅炉管线物流仿真器。 2 7 】此外，有的研究人员还引入面向对象的离散事件系统建模和仿真方法。山东工业大学的张丹羽等( 1 9 9 9 ) 基于面向对象方法学，采用窗口界面技术，提出了广东工业大学管理学硕士学位论文一种面向对象和基于图形的建模仿真环境的技术方案，面向对象技术解决了f m s( 柔性制造系统) 中的模型复杂性高和可重用性差的问题， 2 8 】上海交通大学戴晓明等( 2 0 0 1 ) 基于面向对象方法开发了离散事件动态系统仿真工具d e d s s l m ，它运用c o m ( c o m p o n e n t0 b j e c tm o d e l ) 组件技术，采用图形窗口环境，通过拖放方式组建系统，联线方式建立模型间的逻辑联系，并具备系统扩展功能。【29 车立新采用面向对象的方法，开发了一种专门针对先进制造系统物流系统的仿真软件及通用仿真平台。【3 叫梁敏( 2 0 0 1 ) 主要是对物流运输系统中的车辆运输的过程进行了较详细的分析，建立了车辆在交通系统中的运输时间模型，运输费用模型，运输的安全性评价模型，以及方案评估模型，并对相应的可视化仿真模型进行设计和实施的研究，给出仿真结果的评估方法。【3 1 j上海海运学院杨静蕾、丁以中( 2 0 0 3 ) 以上海港外高桥集装箱码头为例，通过构建一个包括锚地、泊位堆场、桥吊、龙门吊和集卡的动态多级排队网络模型，较为全面地描述了集装箱码头装卸系统的运行指标和最优化设备配置。阐述了动态多级排队网络模型的构成和特点，说明了仿真程序中的事件、事件之间的逻辑关系以及程序的检验和模型输入输出参数，最后通过对系统输出指标的分析得出了外高桥集装箱码头的最优机械配比和最优的桥吊台数。【3 2 1华中科技大学朱卫锋、费奇( 2 0 0 3 ) 研究了由若干个制造商、若干个批发商和若干个零售商组成的复杂物流系统的仿真问题，提出了复杂物流系统仿真工具c l s i m ，用它来模拟复杂物流系统在不确定性面前的行为和性能。同时指出复杂物流系统仿真研究的三个问题：复杂物流系统中的不确定性建模；复杂物流系统仿真模型设计与实现，包括仿真策略选择、仿真模型构造及仿真程序设计与实现三个方面；复杂物流系统控制。 3 3 1东北大学王迎军、高峻峻( 2 0 0 2 ) 研究多个制造商多个分销商组成的分销系统，综合考虑库存成本、订货成本、运输成本和缺货成本，建立了较为全面的分销网络成本模型，以分销商满足市场需求时的服务水平作为优化问题的约束条件，求解优化成本问题，并用仿真方法分析了价格参数及订货比例系数对总成本的影响。 3 4 】81 3 课题来源与研究内容本研究课题来源于张启人教授主持的广东省科技攻关课题：动态系统仿真理论与应用研究( n 0 c 1 0 5 1 0 ) 。本文第二章探讨物流管理的概念以及物流管理对我国企业增强竞争优势的重要意义。研究如何通过物流是降低成本、提高客户服务水平，我国物流管理的现状以及需要改善的方面。第三章主要研究物流系统的复杂性。物流系统是一个复杂系统，是由运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、信息处理等要素构成的具有特定功能的有机整体。物流系统具有多重目的，系统内部各功能要素之间普遍存在着相互制约、此消彼长的关系，系统还受大量不确定性因素的影响，这导致了物流管理的难度。另外，物流还要降低能源、资源消耗，与环境相适应，实现可持续发展。第四章介绍计算机仿真这一解决复杂系统问题的工具。介绍了计算机仿真的原理、仿真模型以及仿真的类型；将计算机仿真与其它系统分析方法进行了比较，说明计算机仿真是解决复杂物流问题的有效工具，同时对当前计算机仿真的发展趋势也作了简要介绍。第五章是本文的核心部分，研究应用计算机仿真这一工具解决复杂物流系统问题。探讨了物流系统中哪些问题适合应用计算机仿真解决，应用计算机仿真的基本步骤，以及应用计算机仿真解决物流问题的优点。在这一部分，应用计算机仿真对一个复杂的随机型连续检查库存系统进行了仿真，解决了确定合理的固定订货量和订货点组合( q ，r ) 问题。该库存系统的复杂性在于：需求与提前期是随机的，并不服从标准分布：缺货时客户既可能等待延期交货，也可能转向其它的供应商；运输费用按整车计算；要求确定的存货策略要保证一定的服务水平。这样复杂的库存系统用解析法很难解决。本文综合运用e x c e l 和v b a 建立仿真模型，用c r y s t a lb a l l 完成仿真中的重复试验和结果的统计分析，来对各种存货策略进行评价。采用逐步寻优的方法获得了满意的存货策略。9广东工业大学管理学硕士学位论文第二章物流管理概述2 1 物流管理的概念物流活动古已有之，美国物流学者b e r n a r dj l al o n d e 认为：物流活动源于地区产品剩余导致的地区间产品交换，而生产力在工业革命后的迅速发展则推动着物流活动不断发展。【3 5 】在物流活动不断发展的同时，物流这一概念也不断地演进，经历了由传统意义上的实物配送( p h y s i c a ld i s t r i b u t i o n ) 到今天的现代物流( l o g i s t i c s ) 的转变过程。【”11 9 3 5 年美国销售协会对物流( p h y s i c a ld i s t r i b u t i o n ，p d ) 的定义为：“物流是指从生产到消费，在物资资料的销售和服务过程中所伴随的经济活动。”【3 5 11 9 8 6 年美国物流管理协会( c m l ) 正式给物流下了一个定义：“物流是为了满足客户的需要，将原材料、在制品、成品和相关信息从发生地传递到消费地的过程，以及为使保管能有效、低成本地进行而从事的计划、实施和控制行为。”随着现代物流及相关领域( 如供应链管理) 实践和理论研究的发展，至今，美国物流管理协会对物流的定义进行了四次更新。2 0 0 3 年，该协会对物流管理的最新定义为：“物流是供应链活动的一部分，是为满足顾客需要，对商品、服务、及相关信息在产地和消费地之间高效、低成本地前向，逆向流动和储存而进行的规划、实施、控制过程。”【3 7 】物流管理活动主要包括内向的和外向的运输管理、船舶管理、仓库管理、物料搬运、订单履行、物流网络设计、存货控制、供应需求预测和第三方物流服务提供商管理。在不同的层次上，物流功能也包括外包和采购，生产计划，包装，装配以及客户服务。它涉及到计划和执行的各个层次一一战略层、策略层和操作层。物流管理是一种整合功能，它协调和优化所有的物流活动，也将物流活动与其它功能如营销、销售、制造、财务和信息技术进行整合。【3 7 12 0 世纪5 0 年代，日本将p h y s i c a ld i s t r i b u t i o n 直译为“物的流通”，8 0 年代中期开始采用l o g i s t i c s 一词。日本日通综合研究所的物流手册一书认为：“物流是将货物由供应商向需求者的物理性移动，是创造时间价值和场所价值的经济活动，包括包装、搬运、保管、库存管理、流通加工、运输、配送等活动领域。“物流”这一概念在中国被普遍采用是近十多年的事，2 0 0 1 年4 月国家f 式1 0第二章物流管理概述颁布的物流术语( g b t 1 8 3 4 5 2 0 0 1 ) 中把物流概念表述为：“物品从供应地向接受地的实体流动过程。根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。”将物流管理表述为“为了以最低的物流成本达到用户所满意的服务水平，对物流活动进行的计划、组织、协调与控制。”按照美国物流管理协会的定义，现代物流是一个范畴十分广泛的概念，一般涉及采购物流、企业内部物流和销售物流以及退货物流、回收物流、废弃物物流。如图2 1 所示。采购物流企业内物流销售物流卜卜卜_ _ _退货物流、回收物流、废弃物物流“- 一一一一一一- ”一一。供詈商晕当警【国、，、，、，一- 、霎 二二) 核心企业) ( 二) 【桑1物流服务财力资源_ 嚼时间效用物流设备地点效用物流设施竞争优势组织与管理物流活动企业财富顾客服务运输需求预测配送库存控制仓储订单处理包装信息处理装卸流通加工系统环境图3 1 物流系统示意图f i g u r e3 - 1t h es k e t c hm a po fl o g i s t i c s系统应当具备四个基本特征：( 1 ) 整体性系统是由两个以上相关的要素组成，系统的整体性主要表现为系统的整体功能。系统的整体功能不是各组成要素的简单叠加，而是呈现出各组成要素所没有的新功能，概括地表述为“整体大于部分之和”。( 2 ) 相关性各要素组成了系统，是因为它们之间存在相互关系，即相互作1 8第三章物流：一个复杂的系统用、相互影响的关系。这个关系不是简单的加和，而是有可能是相互增强，也有可能是相互减弱。( 3 ) 目的性系统具有能使各个要素集合在一起的共同目的，而且人造系统通常具有多重目的。( 4 ) 环境适应性环境是指系统以外与系统有关的事物的总称，相对系统来说，环境是一个更高级的系统。系统必须适应外部环境的变化，能够经常保持与外部环境的适应状态，才能得以生存。物流系统是由运输、仓储、包装、装卸搬运、流通加工、信息处理等要素构成的具有特定功能的有机整体。【4 1 3 2 物流系统的目标关于物流系统的目标说法有多种。密西根大学的斯麦基教授认为，物流系统的目标原则上体现为“7 r ”，即优良的质量( r i g h tq u a l i t y ) 、合适的数量( r i g h tq u a n t i t y ) 、适当的时间( r i g h t t i m e ) 、恰当的场所( r i g h tp l a c e ) 、良好的印象( r i g h ti m p r e s s i o n ) 、适宜的价格( r i g h tp r i c e ) 和、对g l 的商品( r i g h tc o m m o d i t y l 。日本新泻产业大学的菊池康也教授则将物流系统的目标归结为“3 s 1 l ”，即速度( s p e e d ) 、安全( s a f e t y ) 、可靠( s u r e l y ) 、低成本( l o w ) ，强调以最好的成本提供最好的物流服务。【4 2 1丁立言( 2 0 0 0 年) 认为物流系统目的是实现物资的空间效益和时间效益，实现各种物流环节的合理衔接，并取得最佳的经济效益。具体来讲，要实现以下5个目标：【2 0 】服务目标：物流系统是“桥梁、纽带”作用的流通系统的一部分，它具体地联结着生产与再生产、生产与消费，因此要求有很强的服务性。物流系统采取送货、配送等形式，就是其服务性的体现。在技术方面，近年来出现的“准时供货方式”、“柔性供货方式”等，也是其服务性的表现。快速、及时目标：及时性不但是服务性的延伸，也是流通对物流提出的要求。快速、及时既是一个传统目标，更是一个现代目标。其原因是随社会大生产发展，这一要求更加强烈了。在物流领域采取的诸如直达物流、联合一贯运输、高速公路、时间表系统等管理和技术，就是这一目标的体现。节约目标：节约是经济领域的重要规律，在物流领域中除流通时间的节约外，广东工业大学管理学硕士学位论文由于流通过程消耗大而又基本上不增加或提高商品使用价值，所以领先节约来降低投入，是提高相对产出的重要手段。规模化目标：以物流规模作为物流系统的目标，是以此来追求“规模效益“。生产领域的规模生产是早已为社会所承认的。由于物流系统比生产系统的稳定性差，因而难于形成标准的规模化格式。在物流领域以分散或集中等不同方式建立物流系统，研究物流集约化的程度，就是规模优化这一目标的体现。库存调节目标：是服务性的延伸，也是宏观调控的要求，当然，也涉及到物流系统本身的效益。在物流领域中正确确定库存方式、库存数量、库存结构、库存分布就是这一目标的体现。总的来看，物流系统的目的是以尽可能低的成本达到良好的物流服务水平。3 3 物流系统的要素组成物流系统的要素很多，这些要素可以从各个角度进行分类。物流系统的物质基础要素有：( 1 ) 物流设施它是组织物流系统运行的基础物质条件，包括物流站、货场、物流中心、仓库物流路线、建筑、公路、铁路、港口等。( 2 ) 物流设备它是保证物流系统开工的条件，包括仓库货架、进出库设备、加工设备、运输设备、装卸机械。( 3 ) 物流工具它是物流系统运行的物质条件，包括包装工具、维护保养工具、办公设备等。( 4 ) 信息技术及网络它是掌握和传递物流信息的手段。根据所需信息水平不同，包括通信设备及线路、传真设备、计算机及网络设备等。( 5 ) 组织及管理它是物流网络的“软件”起着连接、调运、运筹、协调、指挥各要素的作用，以保障物流系统目标的实现。物流系统的功蘸要素物流系统的功能要素指的是物流系统所具有的基本能力，这些基本能力有效地组合联结在一起，便成了物流的总功能，便能合理有效地实现物流系统的目标。一般认为物流系统的功能要素主要有：( 1 ) 运输一般指地区之间或仓库( 物流中心) 之间长距离、大宗物品的输送活动，例如商品生产出来后，由工厂仓库到全国各主要物流中心的大规模输送第三章物流：一个复杂的系统活动，以及由物流中心向各批发商或大型零售商的配送中心的输送。常用运输方式有铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输、管道运输等。( 2 ) 配送一般是指由配送中心或商店向客户提供的短距离、少量物品的输送活动，在配送之前，需要将物品分拣，使之小单位化。( 3 ) 储存保管是保存和管理物品等一系列活动的统称。保管的功能主要是在生产和消费之间进行时间调整，从而产生时间功效。在物流系统中，保管的作用具体体现在：在企业的采购、生产和销售过程中起缓冲作用；在物品由生产地到物流中心，再到消费地的流转过程中起衔接和润滑作用；在集货、分类、检验、重包装、分拣、配货等过程中起据点作用。( 3 ) 包装指物品在运输、保管、交易、使用过程中，为保持物品的品质、现状、性能、数量等而进行的物流活动。包装在物流活动中占据重要地位，一件没有包装的物品很难经历存储、运输、陈列、销售等多个环节而无损伤。通过包装，可以使物品在物流活动中得到有效的保护。此外，通过包装，物品会变得美观、醒目，易于识别、处理和使用。( 4 ) 装卸搬运指在物流过程中，在同一地域内，以改变物品的存放状态和空间位置为主要内容和目的的活动，主要包括装卸、搬运、分类、堆垛、取货、理货等相关的作业。( 5 ) 流通加工流通加工是为了保存或改变物品形状和性质而进行的活动，包括切割、细分化、钻孔、组装、加热等轻微的生产活动，以及单元化、贴价格标签、商品检验等辅助性活动。通过流通加工可以弥补生产加工的不足，增加商品的附加价值，提高商品的保存机能和物流服务水平。此外，随着经济的发展，消费领域出现了多样化、差异化的趋势，流通加工是生产加工在流通领域中的延伸，有助于提供差异性商品，满足消费需求。( 6 ) 物流信息处理作为事物运动状态和方式以及关于这些状态和方式的信息，通过系列的加工处理和转换，不仅可以维持物流活动的顺利运转，还有助于改善物流活动的效率和效果，扩大物流活动的增值空间。信息作用于多因素、多变量、复杂的物流系统，可以在一定程度上消除物流决策过程中普遍面临的不确定性问题。2 l广东工业大学管理学硕士学位论文3 4 物流系统的复杂性3 4 1 系统复杂性的来源系统的复杂性源于要素问的相关性和要素的不确定性。在一个系统中包括若干子系统和错综复杂的种种因素，这些因素之间又存在这样或那样的相互联系、相互制约的复杂关系，特别是当系统涉及到因素多、干扰因素影响大以及由于信息不足而带来的随机性