物流系统设计与分析 第9章 物流系统评价与优化.ppt

1、第9章 物流系统评价与优化,本章学习目标,掌握物流系统评价指标体系构建； 掌握物流系统优化方法； 掌握物流系统整合的原则； 了解物流系统综合评价方法； 了解物流系统优化内容； 了解物流系统整合的内容 了解物流系统仿真的主要方法。,一、物流系统评价综述 二、物流系统评价指标体系构建 三、物流系统综合评价方法,第一节 物流系统评价,一、物流系统评价综述 （一）物流系统评价的目的 （二）物流系统评价的原则 （三）物流系统评价的主要步骤,第一节 物流系统评价,一、物流系统评价综述 物流系统评价通过对物流系统进行综合调查和整体描述，利用各种物流模型和数据，从总体上把握物流系统的现状，提出若干方案，并从中

2、找出最优的方案。 （一）物流系统评价的目的,第一节 物流系统评价,1、明确物流系统的目标，提出可行的方案。 2、从系统功能、目标、要求以及费用等方面对系统进行分析和评价，考核其满意程度。 3、发现问题，提出改进措施，建立系统的最优方案，为系统决策提供科学依据。,一、物流系统评价综述 （二）物流系统评价的原则,第一节 物流系统评价,系统性原则,静态指标与动态指标相结合,整体性原则,定性评价和定量评价相结合,可操作性原则,一、物流系统评价综述 （三）物流系统评价的主要步骤,第一节 物流系统评价,明确问题,建立评价指标体系,确定指标权重,确定评价方法,单项评价,综合评价,提出评价结论与建议,二、物流

3、系统评价指标体系构建 （一）物流系统评价指标的特点 （二）物流系统评价指标体系的组成,第一节 物流系统评价,二、物流系统评价指标体系构建 （一）物流系统评价指标的特点,第一节 物流系统评价,可观测性,可比性,层次性,特点,二、物流系统评价指标体系构建 （二）物流系统评价指标体系的组成,第一节 物流系统评价,发展性指标：从社会经济状况、人员素质、环保安全等方面考虑物流系统的可持续发展能力,政策性指标：包括政府的方针、政策、法令法规及法律约束和发展规划等方面的要求,技术性指标：一般考虑物流技术、设备、效率、服务质量等方面的指标,经济性指标：反映物流服务水平和物流成本之间的关系,时间性指标：考虑建设

4、周期、投资回收期、资金周转率、服务响应时间等,图7-1 某物流企业综合评价指标体系,第一节 物流系统评价,三、物流系统综合评价方法 （一）层次分析法 （二）模糊综合评价,第一节 物流系统评价,三、物流系统综合评价方法 （一）层次分析法,第一节 物流系统评价,层次分析法是美国运筹学家T. L. Saaty教授于1973年提出的，是将决策问题分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析的一种多层次决策方法。层次分析法的特点是，在对复杂决策问题的本质、影响因素及其内在关系等因素进行深入分析之后，构建一个多层次结构模型，然后利用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，从而为求解多目标、多

5、准则或无结构特性的复杂决策问题，提供一种简便的决策方法。,三、物流系统综合评价方法 （一）层次分析法,第一节 物流系统评价,明确问题，使问题层次化，并构建层次结构模型,图7-2 层次结构模型,（一）层次分析法,第一节 物流系统评价,2、构造判断矩阵,表7-1 判断矩阵,A,（一）层次分析法,第一节 物流系统评价,若反过来j元素与i元素比较，则得到,表7-2 判断矩阵重要性等级及赋值,3、层次单排序及一致性检验,三、物流系统综合评价方法 （一）层次分析法,第一节 物流系统评价,根据上一步的判断矩阵，计算对于上一层元素而言，下层中与之有联系的元素的重要性次序的权重的过程叫做层次单排序。求权重的过程

6、可以归结为计算判断矩阵的特征值和特征向量的问题，即对于矩阵A,，要计算满足,的特征根与特征向量。,为了检验判断矩阵的一致性，引入判断矩阵最大特征根以外其余特征根的负平均值作为检验判断矩阵偏离一致性程度的指标：,三、物流系统综合评价方法 （一）层次分析法,第一节 物流系统评价,4、层次总排序及其一致性检验,层次单排序后，还要进一步综合出各方案对总目标的优劣顺序。计算某一层次所有因素对目标层相对重要性的权重称为层次总排序。计算层次总排序时，以该层所有层次单排序的结果，用上层元素的组合权重为权数，计算对应本层各元素的加权和，所得结果即为该层元素的组合权重。,层次总排序和单排序一样，要进行一致性检验：

7、,三、物流系统综合评价方法 （二）模糊综合评价,第一节 物流系统评价,1、基本要素 模糊综合评价的数学模型主要有三个要素： （1）因素集,（2）评价集,（3）模糊评价矩阵R,模糊综合评价是一种运用模糊数学原理分析和评价那些具有模糊性的系统的分析方法，其特点是评价结果不是绝对的肯定或否定，而是表示为一个模糊集合。,三、物流系统综合评价方法 （二）模糊综合评价,第一节 物流系统评价,2、基本步骤,确定因素集和评价集,建立m个评价因素的权重分配向量A,获得模糊综合评价矩阵,得到综合评价结果BAR,计算每个评价对象的综合分值M,一、物流系统优化基本概念 二、物流系统优化原则 三、物流系统优化方法 四、

8、物流系统优化内容,第二节 物流系统优化,一、物流系统优化基本概念 （一）物流系统优化的概念 （二）物流系统模型及其特点 （三）建立物流系统模型的步骤,第二节 物流系统优化,一、物流系统优化基本概念 （一）物流系统优化的概念,第二节 物流系统优化,物流系统优化是要在满足各方面限制条件的情况下，通过科学的方法，建立与现实物流系统相对应的数学模型，并合理的确定模型的各种参数，以协调各子系统之间的冲突，达到最佳设计目标的过程。,一、物流系统优化基本概念 （二）物流系统模型及其特点,第二节 物流系统优化,全面性,系统性,简单性,一、物流系统优化基本概念 （三）建立物流系统模型的步骤,第二节 物流系统优化

9、,识别系统,分析系统,构造模型,修改系统,二、物流系统优化原则,第二节 物流系统优化,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法 （二）启发式算法 （三）系统仿真法,第二节 物流系统优化,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法,第二节 物流系统优化,1、规划论,规划论是运筹学的一个重要分支，研究在一系列约束条件下，如何把有限的资源在多项活动中进行最优分配的问题。通常称所必须满足的条件为“约束条件”，称衡量指标为“目标函数”。,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法,第二节 物流系统优化,1、规划论线性规划,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法,第二节 物流系统优化,1、规划论线性规划,【例7-2

10、】某配送中心对甲、乙两种商品进行流通加工后再送到客户手中。两种商品的流通加工过程每日需要用到M和N两个小组的员工，每日所需人员数和获得的利润如表74所示。配送中心M组共有员工36人，N组有员工24人。问每日分别加工多少甲、乙商品才能获得最大利润？,商品,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法,第二节 物流系统优化,1、规划论线性规划,【例7-2】,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法,1、规划论线性规划,【例7-2】,第二节 物流系统优化,图解法,三、物流系统优化方法 （一）运筹学方法,第二节 物流系统优化,2、图论,图论也称网络法，把复杂的问题转化成图形直观的表现出来，能更有效的解决问题。

11、常用来解决各类最优化问题，例如如何使完成任务的时间最少，距离最短、费用最省等等。,3、排队论,排队论又叫随机服务系统理论。是专门研究因随机因素而产生拥挤的方法，可协调和解决请求服务和提供服务双方之间所存在的相互约束的关系。,4、存储论,存储论也称库存论。主要是研究物资库存策略的理论，即确定物资库存量、补货频率和补货量等问题。库存的目的是为生产经营活动的持续进行提供有力的保障。,三、物流系统优化方法 （二）启发式算法智能优化算法，从与研究问题有关的基本模型和算法中获得启发，从而发现解决问题的思路和途径，是通过对过去经验的归纳推理以及试验分析来解决问题的方法。,第二节 物流系统优化,（二）启发式算

12、法模拟退火算法,第二节 物流系统优化,模拟退火算法寻找最优解的过程类似于退火现象中寻找系统的最低能量，把优化问题的状态看作固体内部的“粒子”，目标函数看作粒子所处的能态，而得到的最优解则对应于固体最后在常温时达到的基态。,（二）启发式算法遗传算法,第二节 物流系统优化,遗传算法模拟了达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程，通过模拟自然进化过程来搜索最优解。,（二）启发式算法蚁群算法,第二节 物流系统优化,蚁群算法的灵感来自于蚂蚁寻找最短觅食路径的过程。蚁群在觅食过程中，会在所经过的路径上留下一种挥发性分泌物信息素，信息素能被一定范围内的其它蚂蚁察觉并影响它们的行为。当一些路径上通

13、过的蚂蚁越来越多时，其信息素的强度也越来越大，这样其它蚂蚁选择该路径的概率也越来越高。有些蚂蚁并没有像其它蚂蚁一样总重复同样的路，它们会另辟蹊径，如果新的路径比原来的道路更短，那么更多的蚂蚁会被渐渐吸引到这条较短的路上来。最后，经过一段时间后，可能会出现一条最短的路径被大多数蚂蚁重复。,三、物流系统优化方法 （二）系统仿真法根据被研究的系统模型，在仿真的环境和条件下，对系统进行研究、分析和试验的方法。,第二节 物流系统优化,1,2,按照系统模型特性分为连续系统仿真和离散事件系统仿真,按照系统模型的载体种类分为物理仿真、数学仿真和半实物仿真,四、物流系统优化内容 （一）车辆路径问题研究在满足一系

14、列约束条件的情况下，如何合理安排运输车辆的行车路径和时间，使车辆把客户需要的货物从一个或多个物流中心运送到多个地理上分散的客户点，并达到特定的目标通常是路程最短、费用最小或者时间最短。 （二）旅行商问题实际上是车辆路径问题的特例。研究的是：一辆车从物流中心出发，为若干个销售网点送货，最后回到物流中心，需要求解使车辆行驶距离最短的配送路线。 （三）物流中心选址问题问题可描述为，给定某一地区用户的所有需求点地址，要求从中选出一定数目作为物流中心的地址，实现各个需求点的配送，并使所建立的配送系统总配送费用最小。,第二节 物流系统优化,四、物流系统优化内容 （四）布局优化问题 常见的物流系统布局优化问

15、题有物流园区的设施布局、空间管道布局、物流中心内部布局等。 （五）库存优化问题 库存优化问题中最常见的是订货批量的确定，通常采用投影法、混合遗传算法等方法来进行求解。,第二节 物流系统优化,一、物流系统整合及其必要性 二、物流系统整合的原则 三、物流系统整合的目标 四、物流系统整合的内容,第三节 物流系统整合,一、物流系统整合及其必要性,第三节 物流系统整合,整合物流系统，就是要将与物流有关的各项活动、要素、资源和信息等综合在一起，从系统的角度来进行分析和管理，优化资源配置，从而获得整体的最优化。,物流系统整合是物流系统优化的关键。,物流系统整合能促进物流子系统之间的合理分工，有利于核心竞争优

16、势的发展，实现互补和多赢的效果。,物流系统整合不仅能提升物流企业自身的核心竞争力，更能从供应链管理的角度，实现供应链一体化管理。,物流系统整合是整个物流行业提升竞争力的有效措施。,二、物流系统整合的原则,第三节 物流系统整合,整体优化原则,个体优化原则,信息共享原则,合作原则,公平原则,标准化原则,三、物流系统整合的目标,第三节 物流系统整合,1,2,降低物流成本,提高系统效率,3,4,提高响应速度,提高系统稳定性,四、物流系统整合的内容,第三节 物流系统整合,（一）资源整合 （二）企业整合 （三）流程整合,客户资源整合 能力资源整合 信息资源整合,一、物流系统仿真概述 二、离散事件系统仿真

17、三、物流系统仿真的主要内容 四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,一、物流系统仿真概述 （一）物流系统仿真及其特点 （二）物流系统仿真的作用 （三）物流系统仿真的一般步骤,第四节 物流系统仿真,一、物流系统仿真概述 物流系统仿真就是根据被研究的物流系统，建立能反映其内部要素关系及系统本质特征的系统模型，并利用计算机进行试验研究的方法。 （一）物流系统仿真及其特点 1、对各种复杂系统具有广泛的适应性 2、运行时间的灵活性 3、可以快速、便捷的获得优化结果,第四节 物流系统仿真,一、物流系统仿真概述 （二）物流系统仿真的作用 1、现行物流系统的评价 2、新建物流系统的预测 3、物流流程

18、控制 4、物流系统优化,第四节 物流系统仿真,一、物流系统仿真概述 （三）物流系统仿真的一般步骤,第四节 物流系统仿真,二、离散事件系统仿真 （一）离散事件系统基本概念,第四节 物流系统仿真,（二）离散事件仿真算法事件调度法,第四节 物流系统仿真,事件调度法是面向事件的，事件的发生从而引起状态的变化。,初始化： 设置初始时间和结束时间 初始化事件表，设置初始事件 状态初始化 设置仿真钟为初始时间 while（仿真钟 结束时间）则执行 操作事件表： 取出时间最早的事件（类型为i） 推进仿真钟到该事件发生的时间 Case 根据事件类型i i1 执行第一类事件处理程序 i2 执行第二类事件处理程序

19、in 执行第n类事件处理程序 endcase endwhile,（二）离散事件仿真算法活动扫描法,第四节 物流系统仿真,活动扫描法是面向活动的。在这类方法中，系统由部件组成，部件中包含活动，活动的开始和结束是引起系统状态变化的标志。,初始化： 设置初始时间和结束时间 设置主动成分i的仿真钟T（i） 成分状态初始化 设置仿真钟为仿真初始时间 while （仿真钟 结束时间）则执行扫描 for j优先数（由高到低） 将优先数为j的成分置成i if T（i） 仿真时间 且 成分i的活动条件为真 then 执行活动子程序 退出，重新扫描 end if end for 设置仿真钟min（T（i） end

20、 while,（二）离散事件仿真算法进程交互法,第四节 物流系统仿真,进程交互法是面向进程的。进程是由模型中的主动成分经历系统时所发生的事件及活动按时间顺序组合形成的。,初始化： 设置初始时间和结束时间 设置初始化事件，置于FEL中 将FEL中有关事件记录置于CEL中 成分状态初始化 设置仿真钟为初始时间 while （仿真钟 结束时间）则执行 1）扫描CEL while CEL中最后一个记录未处理完 while 事件发生的条件成立且当前成分未处理完 执行该成分的活动 确定该成分的下一事件 endwhile endwhile 2）推进仿真钟 设置仿真钟为FEL中安排的最早时间 if 仿真钟 结

21、束时间 则 将FEL中所有在仿真钟指示时间发生的事件记录移到CEL中 endif endwhile,三、物流系统仿真的主要内容 （一）自动化物流系统仿真 （二）供应链库存系统仿真 （三）物流中心仿真,第四节 物流系统仿真,三、物流系统仿真的主要内容 （一）自动化物流系统仿真,第四节 物流系统仿真,1、AS/RS 不需人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统。AS/RS采用高层货架来存储货物，用起重、装卸、运输等机械设备进行货物的出入库等作业，也称为“自动化立体仓库系统”。,2、AGVS 自动导引车AGV是装有电磁或光学等自动导引装置，能沿着规定的导引路线行驶，具有安全保护及各种移载功能的搬运车

22、辆。而自动导引车系统AGVS则是由多辆AGV组成的系统，由计算机控制，沿所设定的路线行进。,3、ASS ASS一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成，能连续、大批量地分拣货物，分拣货物基本实现无人化。,三、物流系统仿真的主要内容 （二）供应链库存系统仿真,第四节 物流系统仿真,供应链库存系统仿真的研究热点主要有： 1、单品种/多品种库存系统仿真 2、多级库存系统仿真 3、生产库存系统仿真 4、分销库存系统仿真,三、物流系统仿真的主要内容 （三）物流中心仿真,第四节 物流系统仿真,1、物流中心作业流程仿真 2、物流中心管理调度策略仿真 3、物流中心布局与配置仿真 4、交通系统仿真,四、

23、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,第一阶段： 20世纪50年代到60年代初，以Fortran语言为代表的通用程序设计语言阶段,第二阶段： 20世纪60年代到70年代，多种仿真软件包和初级仿真语言阶段,第三阶段： 20世纪70年代到80年代初，相对高级和完善的商品化仿真语言阶段,第四阶段： 20世纪80年代中期以后，一体化建模与仿真环境的阶段,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（一）AutoMod,1）3D虚拟动画 2）建模高度精确 3）进程交互算法 4）专业的物料运送模板 5）功能强大，精确统计,AutoMod 模块,AutoStat 模块,AutoView 模块,

24、辅助 模块,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（二）Arena,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（三）eM-Plant,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（四）Extend,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（五）Flexsim,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（六）RaLC,建模简单便捷 开放性强 人工作业的细致仿真 针对性强,四、常用的物流系统仿真软件,第四节 物流系统仿真,（七）Witness,本章小结,物流系统评价通过对物流系统进行综合调查和整体描述，利用各种物流模型和数据，从总体上把握物流系统的现状，提出若干方案，并从中找出最优的方案。物流系统评价需要遵守整体性、系统性和可操作性原则，并将静态指标与动态指标相结合，