第八章-物流系统及物流工程PPT课件.ppt

第八章物流系统及物流工程 大连理工大学管理学院 1 教学基本要求 要求熟练掌握物流系统的基本概念和特征 物流系统分析的基本要素 要求一般了解物流系统分析的预测方法和评价的方法 并在实践中逐步建立用系统的观点进行物流管理的理念 知道并能应用常用的物流技术 2 本章主要内容 物流系统概念物流系统预测方法物流系统控制方法运输安排和车辆调度方法物流结点的布局方法物流系统仿真 3 8 1物流系统概述 主要阐述现代物流系统的概念 构成 特点 分类等相关内容 4 8 1 1系统的概念 系统系统是由相互作用和相互依赖的两个或两个以上元素结合而形成的 具有特定功能的有机整体 而这个整体又是它从属的更大系统的组成部分 简单地说 系统是同类或相关事物按一定内在联系组成的整体 5 8 1 2物流系统的一般模式 系统由输入 处理 输出 干扰 反馈等要素组成 处理 输入 输出 干扰 反馈 6 物流系统的模式 设施业务设备活动管理信息工作处理 1 原材料2 劳动力3 能源4 资金5 信息 1 各种业务2 能源3 产品位置转移4 信息5 服务 处理 转化 输入 输出 环境 环境 7 8 1 3物流系统的构成 物流系统是由采购 运输 储存 装卸搬运和配送等各个环节所组成的 它们也可以称为物流的子系统 作为物流系统的输入是运输 储存 搬运和装卸等环节所耗费的劳务 设备以及材料等资源 经过处理转化成为物流系统的输出 即物流服务 8 运输系统 物流系统的构成 物流系统的构成 物流系统由如下基本功能要素构成的各个基本环节所组成的 装卸 搬运 包装 流通加工 配送 信息处理 存储 9 物流系统的三要素 作为物流系统的输入是输送 存储 搬运 装卸 包装 物流情报 流通加工等环节所消耗的劳务 设备 材料等资源 经过处理转化 变成全系统的输出 即物流服务 整体优化的目的就是要使输入最少 即物流成本最低 消耗的资源最少 而作为输出的物流服务效果最佳 10 系统的分类 按哲学观点分类 实物系统和概念系统 按自然要素分类 天然系统 人造系统和复合系统 按与环境的关系分类 开放系统和封闭系统 按复杂程度分类 简单系统和复杂系统 11 8 1 4物流系统的特征 功能集成化 复杂性 动态性 系列性 手段现代化 流程自动轮 组织网络化和规模化 经营市场化 目标分散化 企业信息化 管理法制化 12 物流系统的增值服务功能 增加便利性服务 简化操作程序 简化交易手续 简化消费者付费环节等 快速的信息传递服务与快速的物流服务 快速反应是物流增值服务的核心 使客户在享受服务中得到增值 降低成本服务 在为客户降低成本的同时也为物流企业降低生产成本 实现企业与客户的双赢 延伸服务 13 物流服务 物流成本 物流服务要求越高物流成本越高 物流系统中的相互制约问题 14 8 2物流系统预测方法 物流系统预测物流系统预测是根据物流系统的过去和现在的发展规律 借助科学的方法和手段 对物流管理发展趋势和现状进行描述 分析 形成科学的假设和判断的一种科学理论 物流预测的手段和方法总称为物流预测技术 15 8 2 1物流系统预测的原理 1 可知性原理 2 可能性原理 3 可控性原理 4 系统性原理 5 连续性原理 6 类推性原理 7 因果性原理 8 相关原理 9 反馈性原理 10 可检性原理 11 经济性原理 16 物流预测的分类 物流预测的范围较广 根据预测的角度 目的 内容和其它特性 可以将物流预测分为不同的类别 物流预测包括宏观预测与微观预测 从物流服务的供求关系看 物流预测的内容包括物流服务的需求预测和物流服务的供给预测 从预测的时间长度来看 物流预测可分为短期预测 中期预测和长期预测 从预测的内容项目看 物流预测又可分为单项预测和综合预测 17 物流预测方法 现有的各类预测方法多达百种 但总体上看 预测方法可分为 定性预测方法 判断预测法 定量预测方法 递推型模型 如移动平均数法 指数平滑法等 连续模型 如增长率计算法 灰色预测法等 统计学模型 如回归分析法 马尔可夫预测法等 18 8 2 2判断预测方法 判断预测是指建立在经验 逻辑思维和推理的基础上的预测 定性预测主要通过社会调查 采用少量的数据和直观材料结合人们的经验加以综合分析 对预测对象作出判断和预测 判断预测的方法主要包括 一般调查法 集体意见法 头脑风暴法 德尔菲法 情景分析法 类推法 主观概率法和关系树法等 19 一 直观归纳法 为了做好调查和预测工作 正式的调查预测通常按以下工作程序进行 调查准备阶段 首先要确立调查目的和指导思想 然后成立调查课题小组或领导小组 在此基础上 确定调查方法并制定相应的调查问题和相关表格 调查实施阶段 在实地调查时 及时处理调查中的新情况 调查总结阶段 整理调查资料 提交调查报告 在整个调查工作中应注意调查工作的工作质量 20 二 集体意见法 集体意见法是把预测者的个人预测通过加权平均而汇集成集体预测的方法 1 要求每一位预测者就预测结果的最高限 最低限和最可能的值加以判断 并对这三种情况出现的概率进行估计 2 根据预测者对预测结果最高限 最可能值和最底限的估计 以及对3种情况出现概率的估计 计算每一位预测者的意见平均值 3 根据每位预测者个人意见的重要程度Wi 通过加权平均 得出集体的意见 21 三 头脑风暴法 头脑风暴法又称专家会议法 集思广益法 是指预测者邀请有关专家以开讨论会的方式 向专家获取有关预测对象的信息 经归纳 分析 判断和推算 预测事物未来发展变化趋势的一种预测方法 采用头脑风暴法进行预测时 邀请的专家通常包括 方法论学者 即预测领域的专家 设想产生者 即所讨论问题的专家 分析者 即讨论问题领域的高级专家 演绎者 即具有发达的思维推断能力的专家 22 四 德尔菲法 德尔菲法是以匿名的方式 通过轮番征求专家意见 最终得出预测结果的一种经验意见综合预测方法 德尔菲法是定性预测方法中最重要 最有效的一种方法 它不仅可用于短期预测 而且也可用于中 长期预测 尤其是当预测中缺乏必要的历史数据 应用其它预测方法有困难时 采用德尔菲法预测能得到较好的效果 23 德尔菲法一般按下列步骤实施 1 准备阶段 该阶段主要完成两方面的工作 拟定征询意见表和选定征询对象 2 轮番征询阶段 通过反复地征询专家意见来实现的 3 做出预测结论阶段 常用的统计处理方法有 中位数和上下四分位数法 算术平均统计处理法等 24 例7 1 下面通过一个实例说明德尔菲法的应用 某公路部门准备将原有的一段普通公路改造为高速公路 为进行该工程的经济评价 需要对该公路今后若干年的车流量作预测 采用德尔菲法进行预测 具体过程如下 1 提出问题 用德尔菲法预测该公路今后第五年的日均车流量 2 邀请专家 邀请了4位经济学家 3位研究人员 4位领导人员 6位业务管理人员 3位用户代表 发放意见征询表 要求每个人对该公路今后第五年的日均车流量进行预测 3 意见汇总 整理 计算 分析 经过三轮的意见反馈 得到该公路车辆流量的预测统计情况如表7 1所示 4 根据统计表 采用适当的计算方法得出预测结果 25 表7 1公路车流量的预测统计表 百辆 26 解 方法一 用平均数计算 公路车流量预测结果 3440 20 172 百辆 17200辆方法二 用中位数计算 首先把20位专家的第三轮预测意见从小到大依次排列 从而得以下数列 110 112 130 136 140 140 140 148 150 150 160 164 180 180 200 200 200 220 280 300 则中位数为第十个数和第十一个数的平均数 150 160 2 155 百辆 即公路车流量预测结果为15500辆 解答 27 五 情景分析法 该方法是根据事物发展趋势的多样性 通过对预测对象系统内外相关问题的系统分析 设计出多种可能的未来前景 然后 用像撰写电影剧本一样的手法 对事物发展态势做出自始至终的情景和画面的描述 对事物所有可能的未来趋势的描述 其分析结果主要包括3部分内容 事物未来可能发生态势的确定 各态势特点及其发生可能性的描述 各态势发展路径分析 28 8 2 3物流系统定量预测方法 定量预测方法是依据必要的统计资料 借用一定的数学模型 对预测对象的未来状态和性质进行定量测算等方法的总称 根据所采用的数学模型的差别 定量预测方法又可分为递推型模型 如移动平均数法 指数平滑法等 连续模型 如增长率计算法 灰色预测法等 统计学模型 如回归分析法 马尔可夫预测法等 29 一 指数平滑法 指数平滑预测法实质上是一种加权移动平均法 它给近期观察值以较大的权数 给远期观察值以较小权数 能提供良好的短期预测精度 设预测值对象第期的观察值为 并设原始时间序列为 令第期的一次指数平滑值为 则一次指数平滑值的递推计算公式为 为平滑常数 一般取0 1 0 3 30 一次指数平滑值可直接作为下一期的预测值 但也存在滞后现象 二次指数平滑是指对一次指数平滑所得结果再进行一次指数平滑 令第期的二次指数平滑值为 则二次指数平滑值的递推计算公式为 31 二次指数平滑预测模型的形式为 其中 32 二 回归分析预测模型 利用因素之间的因果关系 通过建立回归方程进行预测 该方法具有预测精度较高 使用方便 可以进行长期预测的特点 适用于货运量预测 回归预测方法的步骤如下 分析预测变量的影响因素 并找出主要影响因素 利用历史数据建立预测变量与主要影响因素的回归方程 式中 为预测变量 为主要影响因素 利用历史数据对模型进行精度检验 利用预测期各影响因素的指标值 代入回归方程进行预测 回归分析预测法包括一元线性回归预测法 多元线性回归预测法和非线性回归预测法等 33 三 基于神经网络的物流系统预测法 一 神经网络预测的数学模型 三层BP网络的拓扑结构 34 网络的输入 输出向量分别为 在各层神经元个数确定 各层神经元间权重及阈值确定的情况下 对给定的输入向量X 按下面的公式分别计算隐层和输出层的神经元的输出值 35 二 神经网络预测的学习过程 1 正向计算第一步 确定初始参数 各神经元节点数目 学习精度 迭代次数 初始权重及阈值 第二步 对任一输入向量X 计算隐层输出值 此即为输出层的输入 第三步 计算输出层的输出值 36 2 误差反向传播计算用网络输出值与样本目标值的误差平方和作为预测评价值 即 G为样本目标值 p为样本总个数 Yi为网络输出值 权值及阈值调整的迭代的计算公式 式中的 是网络学习速率 37 8 3物流系统控制方法 物流系统控制概述物流系统存储控制存储系统的结构控制技术 38 8 3 1物流系统控制概述 物流系统控制其实就是系统控制理论在物流系统中的具体应用 所以物流系统控制具有系统控制的一般特征 物流系统控制内容一般会随系统的大小而发生相应变化 但基本上都会涉及到以下几个方面 1 成本控制 2 质量控制 3 流程控制 39 物流系统控制 物流系统控制基本上属于三类 事前控制事中控制事后控制 40 综合示意图 物流系统控制 41 8 3 2物流系统存储控制 物资存储是物资流通的不可缺少的环节 物资存储系统则是物流系统的一个重要的子系统 通过存储活动 使企业留有一定量的物资储备 保证生产的持续不断进行 并在生产活动中不出现库存过多和缺货的现象 库存控制系统的组成 输入输出库存控制机制 42 1 保证获得足够的货物和物料 2 鉴别出超储物品 畅销物品和滞销物品 3 向管理部门提供准确 简洁和适时的报告 4 花费最低的成本金额完成上述任务 库存控制系统的任务 43 1 展开需求预测和处理预测误差 2 选择库存控制模型 3 测定存货成本 存储成本 订货成本和缺货成本 4 用以记录和盘点物品的方法 5 验收 搬运 保管和发放物品的方法 6 用以报告库存情况的信息系统 库存控制系统的内容 44 库存补给策略 确定进货量和进货时间的策略称为库存补给策略 最基本的策略有4种 1 连续性检查的固定订货量 固定订购点策略 即 Q R 策略 2 连续性检查的固定订购点 最大库存策略 即 R S 策略 3 周期性检查策略 即 t S 策略 4 综合库存策略 即 t R S 策略 45 举例说明 Q R 策略 连续性检查 Q R 策略 46 举例说明 t S 策略 定期补给 t S 策略 47 举例说明 t R S 策略 t R S 补给策略 48 物流系统存储控制标准 在存储系统中 通常要考虑以下4个方面 存储资金周转率 服务水平 缺货率 平均供货费用 物流系统存储控制的费用构成 订货费用保管费用缺货费用 49 8 3 3存储系统的结构控制技术 ABC管理法 将库存物资按重要程度分为特别重要的库存 A类 一般重要的库存 B类 和不重要的库存 C类 三个等级 然后针对不同等级分别进行管理和控制 50 8 4运输安排与车辆调度方法 运输安排车辆调度 51 8 4 1运输安排和车辆调度方法 数学模型 Ai i 1 2 m m个生产地 其产量分别为aiBj j 1 2 n n个销地 从Ai到Bj运输单位物资的单价为Cijxij表示从Ai到Bj的运量在产销平衡的条件下 要求得总运费最小的调运方案 可求解以下数学模型 minz cijxij xij ai i 1 2 m xij bj j 1 2 nxij 0 i 1 m j 1 n j 1 n i 1 m 52 例题 例1 某种商品由3个发运点A1 A2 A3 搬运到4个收货点B1 B2 B3 B4 3个发运点的发运量分别是4吨 10吨和8吨 4个收货点的收获量分别是8吨 5吨 3吨和6吨 并已知各点的距离和交通如图所示 问如何调运才能使总的周转量最小 4 10 8 8 5 3 6 10 A1 B1 A2 B2 8 5 20 15 B3 A3 4 B4 53 例题 线状运输网络图求解总的周转数为5 5 5 8 1 20 4 6 3 15 4 10 194 吨公里 4 10 8 8 5 3 6 10 A1 B1 A2 B2 8 5 20 15 B3 A3 4 B4 4 5 5 1 3 6 54 例题 例2设某种商品的发货点共有三个 收货点共有五个 形成一个环状的线路图 各发货点 收货点的工序量及它们之间的距离已给出 问如何规划调运方案 使运输的周转量最小 80 50 40 10 35 20 70 45 120 A1 B1 B2 B5 B4 A3 B3 A2 100 80 60 70 40 50 20 55 例题 环状运输网络图的求解计算此环状调运方案的总圈长 80 100 120 80 50 40 70 60 600 公里 外圈长 120 80 60 260 600 2 300 公里 内圈长 100 70 50 260 600 2 300 公里 由于内圈及外圈长度均小于总圈长的一半 说明图上的调运方案是最优的 80 50 40 10 35 20 70 45 120 A1 B1 B2 B5 B4 A3 B3 A2 100 80 60 70 40 50 20 40 40 10 5 50 20 56 8 4 2车辆调度 车辆问题是一个典型的指派问题 指派问题是0 1规划的特例 也是一个特殊的运输问题 指派问题的一般描述为 有n项任务指派给n个工作单位去完成 每个人能完成其中某项任务 指派i单位去完成j任务的工作效率是cij 求怎样分配任务效率最高 1当指派i人去完成j项任务xij 0当不指派i人去完成j项任务目标函数minz cijxij xij 1 i 1 2 n约束条件 xij 1 j 1 2 nxij 1或0 i j j i 57 指派问题的解的步骤 指派问题的解的步骤 第一步 是指派问题的系数矩阵经过变换 在各行各列中都出现0元素 从系数矩阵的每行元素减去该行的最小元素 再从所得系数矩阵的每列元素中减去该列的最小元素 若某行 列 已经有0元素 就不必再减了 第二步 进行试指派 以寻求最优解 从只有一个0元素的行或列开始 给这个0元素加圈 记为然后划去所在的0元素 记做 反复进行 直到所有的0元素被圈出或者划掉为止 若仍有没有划圈的0元素 且同行 列 的0元素至少有两个 可用不同的方法去试探 58 例题 例1 有四批货物等待运走 这四批货物记做A B C D 需要四辆卡车来运输 这四辆卡车记做甲 乙 丙 丁 这四辆卡车运输这些货物需要的时间如表所示 问怎样指派任务 使所需总时间最短 车辆运货时间表 货物 时间 卡车 59 例题 215134201311201370104141546010116069914161390574053278119701420100按照第二步 最优解 137 00016 69 xij 0100 5321000 1 0010 60 例题 例2某汽车运输公司有四辆空车 可以在四个配载市场配送 为了避免返空 每辆汽车只能去某一个配载市场 问怎样指派才能使车辆总行驶里程最短 假设汽车到配载市场配货是走折线 如甲到B配载市场行走2个单位里程 61 例题 卡车与配载市场的位置图卡车配载市场 1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 7 8 9 10 5 6 7 B D C A 62 例题 根据以上图表及可以列出四辆卡车与四个配载市场的距离矩阵 见表卡车与配载市场的距离矩阵根据以上求解方法 可以求出甲车到配载市场A运货 乙车到配载市场B运货 丙车到配载市场D运货 丁车到配载市场C运货 63 8 5 1单一配送中心选址 一元网点布局的图解法早期的一种古典方法 是韦伯提出的 也称为韦伯图解法 该方法利用二维坐标图进行直接分析 先在图上以资源点和需求点为中心画出等成本线 然后由等成本线画出总成本定位线 总成本定位线必收敛于成本最小点 则此点为网络最佳设置点 最大的缺点就是对大规模问题高高困难 在资源点和需求点较多的情况下运用此方法 计算工作比较繁复 64 8 5物流结点的布局方法 单一配送中心选址多个相关配送中心位置的选择方法 65 8 5 1单一配送中心选址 一元网点布局的重心法和微分法重心法在某计划区域内 有n个资源点和需求点 各点的资源量或需求量为Wj j 1 2 n 它们各自的坐标是 xi yj j 1 2 n 需设置一个网点 设网点的坐标为 x y 网点至资源管理点或需求点的运费率为Cj 重心坐标公式为x CjWjXj CjWjy CjWjYj CjWj重心法的最大特点是计算方法简单 但它不能求出精确的最佳网点位置 J 1 n J 1 n n n J 1 J 1 66 例题 例题 华联万家福超市要在某地建立一所地区级中央配送中心 要求该配送中心能够覆盖该地区的五个连锁分店 分店的坐标及每月的销售量数据如表所示 要求求出一个理论上的配送中心的位置 各分店的地理位置坐标 67 第八章物流系统及物流工程第五节物流结点的布局方法 分店的地理位置分布 325 1500 400 250 450 450 350 350 25 450 X 1500 250 450 350 450 307 9 75 1500 150 250 350 450 400 350 450 450 y 1500 250 450 350 450 216 9 100 200 300 400 500 600 100 200 300 400 500 d5 25 450 d4 350 400 d3 450 350 d2 400 150 d1 325 75 68 8 5 1单一配送中心选址 微分法利用重心法的结果作为初始解 并通过迭代获得精确解 设总费用为F 则F CjWj x xj 2 y yi 2 1 2使总运费用F最小的网点位置 其坐标 x y 必须满足 由以上公式额求解得一元网点布局的微分公式 69 例题 例题 某计划区域内资源点与需求点的分布情况 各点资源量 需求量和运费率见表所示