（管理科学与工程专业论文）钢铁企业厂内物流若干关键问题的研究.pdf

摘要 摘要 物流的概念是从商品的产生、商品的交易对象及环境的变化产生的。随着 现代营销观念的形成，物流理论体系逐步形成，并发展成一门科学，它为国民 经济与企业生产带来巨大的经济效益，因而受到人们的高度重视。其中，企业 物流和我们有着密切的关系，国内许多大型企业都已经着手研究并改进本企业 的物流系统，并涌现出一大批成功的案例。 钢铁企业的物流从大类上讲与其它企业相似，主要包括入厂物流、厂内物 流( 包括厂内交叉物流) 和出厂物流。就各个小类而言，由于钢铁行业的特殊 性，其入厂物流、厂内物流和出厂物流又分别表现出其特殊性。目前，在入厂 物流和出厂物流环节，国内钢铁企业已经进行了大量的研究，并把相关成果应 用到实践中取得了良好的效果。但是具体到钢铁企业的厂内物流，国内的研究 还处于较低的水平，相对于其它行业( 尤其是电业、电子业、医药业等) 而言， 仅仅是处于萌芽阶段。在国内外竞争日趋激烈的情况下，厂内物流的问题不断 涌现，物流成本居高不下，既影响了生产计划的顺利执行又在一定程度上加重 了厂内物流的混乱度。因此，开展厂内物流的研究对于钢铁企业降低成本、增 强竞争力具有非常重要的意义。而钢铁企业厂内物流问题的研究需要解决一系 列从物流理论到实践的重大课题，是一项系统性的工程 本文首先对当前厂内物流的主要研究成果进行介绍，然后在分析钢铁企业 厂内物流的基础上提出了本文研究的问题，主要包括对合理利用厂内自产废钢 的厂内逆向物流问题和由于产线增加而引起的厂内交叉物流问题的研究，并在 分析问题的基础上提出了针对以上问题的研究方法对于厂内逆向物流问题， 本文采用系统优化的方法，从使物流成本最低的角度出发，以产能匹配为约束 条件构建相应的l p 模型，并以宝钢的实例进行了验证。对于厂内交叉物流问题， 本文采用系统仿真的方法，引) k w i t n e s s 仿真工具构建宝钢集团铁后物流的模 型，并针对宝钢的实际运行情况进行仿真，最后就结果分析提出了相应的改进 建议。 关键词：厂内物流，逆向物流，交叉物流 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ec o n c e p to fl o g i s t i c s e m e r g e df r o mt h ea p p e a r a n c eo fc o m m o d i t y ， d e v e l o p m e n t so f o b j e c t se x c h a n g i n ga n dc h a n g e so f e n v i r o n m e n t w i l ht h ef o r m a t i o n o f m o d e mm a r k e t i n gn o t i o n s ，l o g i s t i c st h e o r yg r a d u a l l yc a m ei n t ob e i n g ，a n db e c a m e as c i e n c e w i 也t h eh u g eb e n e f i t si tb r i n g st ot h en a t i o n a le c o n o m ya n dc o r p o r a t e c o m m u n i t y ，l o g i s t i c sw a sh i g h l yv a l u e db yp e o p l e b e c a u s et h eo b j e c t s , a i m s , a n d s c o p eo f l o g i s t i e sa r cd i f f e r e n t , l o g i s t i c sh a v ed i f f e r e n tt y p e s i nt h ei n c l u s i v ec a t e g o r y o fl o g i s t i c s , c o r p o r a t el o g i s t i c sh a sac l o s er e l a t i o n s h i pw i t h 懈a n db e c o m e so n eo f t h ef o c u s e so fr e s e a r c h i nf a c tm a n yn a t i o n a ll a r g es c a l ee n t e r p r i s e sh a v eb e g u n r e s e a r c hi nt h i s 删a n di m p r o v e dt h e i ri n t e r n a ll o g i s t i c ss y s t e m s o m es u c c e s s f u l c a s e sh a v ea l s oe m e r g e d l o 百s t i e so f i r o na n ds t e e lw o r k si ss i m i l a rw i mo t h e ri n d u s t r i e s , m a i n l yi n c l u d e s i n b o u n dl o g i s t i c s ，i n t e r n a ll o g i s t i c sa n do u t b o u n dl o g i s t i c s b u ta st ot h et h r e ek i n d s o fl o g i s t i c st h e m s e l v e s , t h e ys h o wt h e i rs p e c i a l t i e sr e s p e c t i v e l y n o wd o m e s t i ci r o n a n ds t e e lw o r k sh a v em a d eal o to f r e s e a r c hi ni n b o u n da n do u t b o u n dl o g i s t i c s s o m e r e s e a r c h e sh a v eb e e ns u c c e s s f u l l yu s e di np r a c t i c e b u ti nt e r m so fi n t c m a ll o g i s t i c s ， d o m e s t i cr e s e a r c h e ss t i l ls t a y sa tal o wl e v e l c o m p a r e dw i t ho t h e ri n d u s t r y ， e s p e c i a l l yp o w e r , e l e c t r i c i t ya n dp h a r m a c e u t i c a li n d u s t r i e s ，i ts t i l la ts t a r t u n d e rt h e f i e r c ec o m p e t i t i o nh o m ea n da b r o a d ，p r o b l e m sc a u s e db yi n t e r n a l l o g i s t i c s a r e e m e r g i n gf r o mt i m et ot i m e , t h er e l a t e dl o g i s t i c sc o s tr e m a i n sh i g l lt h en o r m a l p r o d u c t i o ns c h e d u l ei si n t e r r u p t e da n ds o m ek i n d so f c h a o sa r cc a u s e d s o ，r e s e a r c h e s 0 ui n t e r n a ll o g i s t i c sh a v eg r e a ts i g n i f i c a n c e sf o rr e d u c i n gc o s t sa n de n h a n c i n g c o m p e t i t i v ea d v a n t a g e s t i l i sr e s e a r c h e sr e q u i r e st h es o l v i n go fas e r i e so fs u b j e c t s f r o mt h e o r yt o 弘越虹c c i ti sas y s t e m a t i cp r o j e c t t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h em a i nr e s e a r c h e so i li n t e r n a ll o g i s t i c s a f t e ra n a l y z i n g t h el o g i s t i c so fi r o na n ds t e e lw o r k s ，t h er e s e a r c ho b j e c t so ft h i sp a p e rw a sp u to u t m a i n l yt h ei n t e r n a li c v e r s el o g i s t i c sc o n c e r n i n gt h er a t i o n a l l yu s eo fs e l fp r o d u c e s s c r a pa n dt h ei n t e r n a lc r o s s i n gl o g i s t i c sc o n c e r n i n gt h el o g i s t i c sb e t w e e nd i f f e r e n t a b s t r a c t p r o d u c t i o nl i n e s a s t or e v e r s el o g i s t i c s 。t h i sp a p e rm a i n l yu s et h es y s t e m o p t i m i z a t i o n m e t h o d t h ef u n c t i o na i m sa tm i n i m i z el o g i s t i c sc o s tw h i l et h e r e s t r i c t i o ma r et h em a t c h i n go f t h ec a p a c i t y 耵坨m o d e lw 勰v a l i d a t e db ye x a m p l e so f b a o s t e e l a st oc r o s s i n gl o g i s t i c s ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e ss y s t e ms i m u l a t i o nm e t h o d n ef a m o u ss o f t w a r ew i m e s sw a , qi n t r o d u c e dt os i m u l a t et h ep r o c e s sb e h i n dp u d d i n g a tl a s tt h es i m u l a t i o nr e s u l t sw a sa n a l y z e da n dc o r r e s p o n d i n gi m p r o v i n ga d v i c ew a s p u t o u t k e yw o r d s ：i n t e r n a ll o g i s t i c s ，l c v c l s el o g i s t i c s ，c r o s s i n gl o g i s t i c s i i i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：例、 州即7 月2 ：7 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 整韬。岛轨 州年哕月了日 第一章绪论 第一章绪论 我国钢铁的产量已经连续多年稳居世界第一，钢铁企业的高速增长促进了 该行业的激烈竞争，一方面国内出现了宝钢为首的群雄并起的局面；另一方面 国外钢铁产业的巨头米塔尔、阿赛洛、克虏伯等也相继涌入中国市场并不断攻 城略地。而且，由于国内钢铁企业缺乏在原材料上的话语权，他们本身在与国 外钢铁企业的竞争中就面l 临不利的局面，而钢铁企业的厂内物流问题由于种种 原因又是国内钢铁企业长期忽视的问题。目前，国内钢铁企业的厂内吨钢运输 成本远高于国际先进水平，因此开展厂内物流方面的研究具有非常重要的战略 意义。 1 1 论文的研究背景 我国是从2 0 0 1 年才第一次发表物流报告的，2 0 0 1 、2 0 0 2 、2 0 0 3 、2 0 0 4 年我 国物流成本占国内g d p 的比重分别为2 1 1 、2 1 5 、2 1 4 、2 1 3 “1 。而 周期美国的物流成本仅占g d p 的9 左右，欧盟的物流水平则占g d p 的1 2 左右，考虑到我国的g d p 水平，如果我国该四年的物流水平能达到欧美发达国 家的平均水平，就意味着每年将节省物流费用一万多亿元，这就要求我国必须 大力发展现代物流。现代物流的革命，将大大改变人们的消费观念，大大减少 能源的消耗，提高企业的盈利水平和综合能力，促进产业结构调整和产业升级， 促进经济的良性发展，尤其是代表一国核心竞争力的制造业将因良好社会资源 配置环境而获得新的提高。所以研究企业物流，运用现代物流的理论、方法和 现代物流技术改造传统的流通环节具有重要的理论和现实意义。 钢铁工业是一国经济发展的支柱，是一国国际竞争力的体现，但是随着我 国钢铁工业的迅猛发展，以及国内钢铁企业对进口铁矿石的依赖性不断增强， 我国钢铁企业的低成本优势正在受到日益严峻的挑战。一方面国内企业不断进 行技术引进、技术改造，具体节能挖潜方案被同类企业的效仿，加之人力成本 随着工资水平的增长而不断上升，钢铁企业在产品成本方面的竞争优势丧失殆 尽。而与此同时，整个钢铁行业己进入市场竞争的自热化阶段，供大于求的矛 盾日益突出。另一方面国外钢铁产业的巨头也相继涌入中国，它们本身就具有 第一章绪论 资源，技术和管理上的优势，在国内外的双重压力下，国内钢铁企业面临前所 未有的压力。钢铁企业要生存和发展，必须继续坚持低成本战略，不断降低成 本，保持自身的竞争优势，积极投身于国际化竞争中。除了采取技术创新、装 备改造等一些传统措施外，从“第三利润源”物流中争取效益将成为必然 的选择。 我国钢铁企业生产能力的持续提高依赖于不断的技术改造和装备更新， 这 种发展战略保证了企业的稳步前进和生产的平稳过渡。但这种模式也决定了每 次改造的局限性，由于缺乏统一的规划和受资金、场地的限制，我国目前大多 数钢铁企业虽已具备了相当的生产规模，但生产工艺结构布局不合理、生产流 程各工序匹配性差的问题非常突出。特别在厂内物流管理方面，限于落后的管 理理念，厂内物流活动始终没有被作为一个系统整体加以规划和管理，因而造 成以下局面：生产工序中的物流结构不合理，成为生产水平进一步提高的阻碍； 物流管理是按不同的服务对象、不同的功能和不同的场地以联系不密切甚至不 联系的方式分别进行，形不成系统化，资源及信息的非共享状态导致整体协作 不力和效率低下；上述问题给企业的运输部门的配车、调车造成了相当大的困 难，在一定程度上影响了企业的生产效益。因此，研究钢铁物流管理的系统优 化对钢铁企业今后的发展和管理水平的提高具有十分重要的意义。 钢铁企业厂内物流管理存在的问题是长期以来缺乏先进企业经营理念指导 的结果，其深层次原因是多方面的，并且也是我国国有企业的通病。厂内物流 管理的系统优化是一项十分复杂的系统工程，它涉及到企业的原材料供应、生 产、产成品销售乃至组织结构等多个领域。研究钢铁企业的厂内物流既要用先 进的管理理论作指导，又要同时考虑企业的实际状况：既要从流程重组的角度 对企业的改革有所突破，又要保证过渡的连续和平稳，突出现有系统的优化， 不能简单地视同于一个新系统的设计。目前，现代物流的思想已在国内开始推 广，但钢铁企业物流系统的改造还是一个新课题，我国钢铁企业中真正实现物 流系统化、现代化的先例还没有，值得借鉴的经验不多。 钢铁企业厂内物流问题已经成为钢铁企业发展的瓶颈之一，开展这方面研 究变得刻不容缓。本文开展相关研究目的就是为了理顺钢铁企业的厂内物流， 就厂内物流的几个关键问题进行分析，提出相应的应对策略，并引入宝钢集团 的实例进行验证。 2 第一章绪论 1 2 论文的研究的必要性与意义 物流思想上的“黑大陆说”与“物流冰山说”翻指明我们对物流的潜力并 非充分认识，往往停留在表面或流于形式，如图i 1 所示。所以，要想挖掘出物 流冰山淹没在水下的巨大部分，而不仅仅是水面上的冰山一角，发现物流费用 的全貌，企业必须在物流管理上进行从上到下的实质性变革，而不是仅仅着眼 于个别的物流活动的优化和微调。 图i i 物流成本概貌 “物流冰山”说之所以成立，有三个方面的原因。( 1 ) 物流成本的计算范 围太大包括：原材料物流、工厂内物流、从工厂到仓库、配送中心的物流、 从配送中心到商店的物流等。这么大的范围，涉及的单位非常多，牵涉的面也 特别广，很容易漏掉其中的某一部分。漏掉哪部分，计算哪部分，都会导致计 算的物流费用的大小相距甚远。( 2 ) 运输、保管、包装、装卸、流通加工以及信 息等各物流环节中，以哪几个环节作为物流成本的计算对象问题。如果只计算 运输和保管费用不计算其他费用，与运输，保管、装卸、包装、流通加工以及 信息等全部费用的计算，两者的费用计算结果差别相当大。( 3 ) 把哪几种费用列 入物流成本中去的问题。比如，向外部支付的运输费、保管费、装卸费等费用 一般都容易列入物流成本；可是本企业内部发生的物流费用，如：与物流相关 的人工费、物流设施建设费、设备购置费，以及折旧费、维修费、电费、燃料 费等是否也列入物流成本中去等都与物流费用的大小直接相关。因而我们说物 流费用确实犹如一座海里的冰山，露出水面的仅是冰山的一角。我们要研究冰 山的全貌，让冰山浮出水面就必须在企业内部物流上下功夫。 目前钢铁行业厂内物流相对于其它行业，尤其是电业、电子业、医药业等 3 第一章绪论 行业来讲，仅仅是处于萌芽阶段，需要解决一系列物流理论到实践的重大课题， 是项系统性的工程。钢铁企业厂内物流本身占钢铁企业生产成本相当大的比 重，企业内部的“物流冰山”尚未浮出水面。对于多产线同时生产不同产线产 品、产能不同但中间产品可以通用的钢铁企业而言，由于影响成本的因素非常 多，不同成本之间又存在着相互影响的关系，这一冰山露出水面的部分较少。 因此本文开展对钢铁企业厂内物流的研究，目的就是从中找出规律和相关的经 营管理模式，形成相关的管理模型和解决方案，从钢铁企业厂内物流中掘出“第 三利润源”。同时，也探索厂内物流的经营模式、管理模式、业务模式，为钢铁 企业的决策提供相应的支持，并为以后相关问题的解决提供参考。对于生产环 节复杂的钢铁企业而言，研究厂内物流具有以下意义 ( 1 )有助于钢铁企业对厂内物流的价值发现。 本论文的研究主要包括两个方面：一是考虑到残次品以及边角料再加工的 逆向物流问题，通过提高厂内废钢回收物流系统的集成能力，将逆向物流节点 有机的结合起来，从而达到提高运输效率、降低运输成本的目的。二是考虑到 产线增加导致的不同产线间在制品的交叉物流问题，通过分析交叉物流产生的 原因，对相关的设施改善和运作规则提出建议。 ( 2 )有助于系统地理解物流地“涵义”，进一步探索钢铁企业厂内物流的 优化。 我国的物流理论是在引进和消化西方的理论和管理理念的基础上结合我国 的实际情况，经过多年的不断探索逐步建立起来的。现在，一方面物流界不断 探讨物流概念的界面，探讨相关的物流指标体系、相关法规、政策。另一方面 实业界也在不断进行实践、提高，政府、企业和行业协会组织都在寻找自己的 角色定位。在实践中，我国的电子制造业、家电行业、汽车装配业、日用化工 产业以及综合大型的物流配送的理论和实践都获得了巨大成功。然而，对钢铁 制造业的物流研究的理论与实践都停留在比较低的层次上。钢铁企业厂内物流 的研究在理论上是一种新的探索，同时对钢铁企业核心竞争的提升，有着深刻 的理论和现实价值。 1 3 论文的框架结构及主要内容 本文研究框架如图1 2 4 第一章绪论 厂内物流的介绍( 第二章) l j r 研究问题的提出( 第三章) 上上 i本文的主要工作( 第四、五章) j j jlj 上 问题描述模型构建 结果分析 业姒n 厂内逆向物流问题缱幽成本变化分析 问题；最小运输成 p 、 特点t 考虑到运输 、 内容：与现有模式 本以及运输方式 。 线路运能限制的成本进行对比 厂内交叉物流问题 h w i h 日s 仿真模型 h 主要原因分析 问题：如何有效地 ： 特点，节点多、流 ； 内容：主要原因分 ， 降低交叉物流量向复杂析以及应对策略 l上j 上 总结与展望( 第六章) 图l2 论文研究框图 本论文共分为六章。 第一章为绪论，介绍课题的研究背景、研究意义和章节安排。为整篇论文 提供提纲挈领的作用。 第二章主要解释厂内物流的相关概念及其内容，并介绍了国内外学术界和 企业界在厂内物流方面的研究方法和相关理论。这些理论和方法主要有：成本 管理理论、基于系统优化的方法、基于系统仿真的方法。本章主要阐述了成本 管理理论的几个学说和基于系统优化方法的运筹学方法以及基于系统仿真方法 的分类和仿真的一般步骤，并对上述的主要理论和方法进行了分析评价。 第三章对钢铁企业厂内物流进行描述，阐述了钢铁企业厂内物流的主要研 究内容，分析了各部分内容的研究方法。然后对本文研究的问题进行了详细的 论述，并指定了本文提出的两个关键问题的研究方法。 5 第一章绪论 第四章主要对钢铁企业厂内物流的关键问题之一逆向物流问题进行了 研究，比较了不同钢铁生产工艺流程的成本和环保收益，并从降低运输成本角 度出发将厂内逆向物流的成本分为两个方面：由场地成本和运输车辆成本构成 的固定成本和由燃油费用和运营费用等组成的可变成本，建立了对应于不同方 案的数学模型，同时文章也采用了实例进行了相应的分析。 第五章主要对钢铁企业厂内物流的关键问题之二交叉物流问题进行了 研究，分析了交叉物流的三种成因，并将三种成因表现的结果分为两类：产线 之间的交叉物流和产线与堆场之间的交叉物流。采用了w i t n e s s 仿真软件构建了 铁后区的仿真模型，对仿真运行结果进行分析，并就仿真结果的分析提出了改 进建议。 第六章为总结与展望。本章对全文进行了总结，并指出了进一步的研究方 向。 6 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 2 1 厂内物流的概念及其特征 2 1 1 厂内物流的概念 厂内物流是指将所采购的原材料和零部件入库、保管、出库，将其生产的 产品( 商品) 运到物流中心、厂内或其他工厂的仓库。物流中心、工厂仓库的 这种将产品进行入库、保管、出库等一系列的产品流动称为厂内物流，厂内物 流还包括在物流中心和工厂仓库进行运输包装、流通加工等。对于大型或者超 大型制造性企业而言厂内物流是指为了保证企业生产的顺利进行而开展的原材 料、半成品、产成品以及相关信息在不同单元之间的有效流动的过程 2 1 2 厂内物流的特征 与供应链管理相似，厂内物流也是围绕着核心环节展开的。厂内的每一机 组都是企业内部网络的一个节点，节点与节点的关系实际上也是一种需求与供 应的关系。厂内的物流的主要特征有： 第一，厂内物流是生产工艺的一个组成部分。物流过程和生产工艺过程几 乎是密不可分的，它们之间的关系有许多种，有的是在物流过程中实现生产工 艺所要求的加工和制造，有的是在加工制造过程中同时完成物流，有的是通过 物流对不同的加工制造环节进行链接。它们之间有非常强的一体化的特点，几 乎不可能出现“商物分离那样的物流活动完全独立分离和运行的状况 第二，厂内物流有非常强的“成本中心”的作用。在生产中，物流对资 源的占用和消耗，是生产成本的一个重要组成部分，由于在生产中物流活动频 繁，所以对成本的影响很大，厂内物流的观念，应当主要是一个成本观念 第三，厂内物流是专业化很强的“定制”物流。它必须完全适应生产专 业化的要求，面对特定的物流需求，而不是面对社会上的、普遍的物流需求， 因此，厂内物流具有专门的适应性而不是普遍实用性，可以通过“定制”，取得 很高的效率。 第四，厂内物流是小规模的精益物流。生产物流的规模，由于只面对特定 对象，因此，物流规模取决于生产企业的规模，这和社会上千百家企业所形成 7 第二章厂内物流的概念，内容及研究方法介绍 的物流规模的集约比较起来，相差甚远。由于规模有限并且在一定时间内，规 模固定不变，这就可以实行准确、精密的策划，可以运用资源管理系统等有效 的手段，使生产过程中的物流无缝衔接，实现物流的精益化。 所以，厂内物流是把物流系统有机的联系起来，看成一个整体，从系统化、 集体化的概念出发去设计、分析、研究和改进生产物流系统，不追求系统内个 别系统的高效和优化，而是力求整体系统的优化和高效。厂内物流系统的另一 个特点，就是把物流系统与生产制造系统融为一体，使之形成完整的生产系统， 以提高生产的整体效益。 2 1 3 厂内物流的主要内容 厂内物流是衔接入厂物流和出厂物流的纽带。厂内物流首先是生产工艺的 一部分，因此厂内物流最主要的部分就是保证生产顺利进行的顺产线的原材料、 半成品、产成品的物流。其次厂内物流还包括由于原材料质量原因或者设备原 因导致的残次品回到前端工序进行再加工的逆向物流，以及在多产线运作条件 下为了充分利用不同产线的产能，而在产线之间至今的中间产品的转运等，同 时厂内物流也包括厂内库区的合理利用以及库位指定原则等。 2 1 4 逆向物流概念以及主要内容 逆向物流是指为恢复价值或者进行合理处理而对原材料、中间产品、最终 产品以及相关信息从消费地到起始点有效实际流动所进行的计划、管理和控制 过程在这里有必要与另外一个概念“绿色物流”进行区分。绿色物流是指在 抑制物流活动各个环节对环境造成危害的同时，实现对物流环境的净化，使物 流资源得到最充分的利用。逆向物流与绿色物流二者的含义不同前者为了恢复 产品的价值，后者是为了降低对环境的影响逆向物流活动主要涉及到以下五 个方面：返品处理、再利用、再销售、再循环和垃圾处理。厂内逆向物流研究 的内容主要是厂内返品处理。 2 1 5 交叉物流的概念以及主要内容 所谓的交叉物流是指在多产线、多机组运行的条件下，为了充分利用不同 产线的不同机组的产能而进行的跨产线流动的物流，它是网状生产体系所特有 的。目前厂内交叉物流研究的主要内容包括三方面：是由于设备或者产线设 计的原因而产生的交叉物流；二是由于机组产能不同而产生的交叉物流；三是 8 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 由于设备故障等原因而导致的交叉物流。 2 2 厂内物流的主要理论及研究方法 厂内物流研究主要是围绕三个方面展开的：一是从成本角度进行研究，二 是从系统优化角度进行研究，三是从系统仿真角度进行研究。本文在综合各种 文献的基础上对目前国内外流行的各种理论和研究方法进行简单的介绍。 2 2 1 物流成本理论 厂内物流具有非常强的“成本中心”的作用，作为生产工艺的组成部分之 一，厂内物流首先是保证生产的顺利进行，但是厂内物流占用和消耗了大量的 资源，因此它是生产成本的一个非常重要的组成部分。有关物流成本的理论主 要有以下几种 ( 1 ) 效益悖反理论 效益悖反是物流领域中很经常、很普遍的现象，是这一领域中内部矛盾的 反映和表现。效益悖反是指物流的若干功能要素之间存在着损益的矛盾，在某 一功能要素的优化和利益发生的同时，必然会存在另一个或几个功能要素的利 益损失，反之也如此。这是一个此消彼长、此盈彼亏的现象，虽然在许多领域 中这种现象都是存在的，但物流领域中这个问题似乎尤其严重。一。物流系统的 效益悖反包括物流成本与服务水平的效益悖反和物流各功能活动的效益悖反， 如图2 1 高水平的物流服务是由高水平的物流成本作保证的。在没有较大的技 术进步情况下，物流企业很难做到既提高了物流服务水平，同时也降低了物流 成本。一般来讲，提高物流服务，物流成本即上升，两者之间存在着效益悖反 关系。物流的各项活动处于一个相互矛盾的系统中，要想较多地达到某个方面 的目的，必然会使另一方面的目的受到一定的损失，这便是物流各功能活动之 间的效益悖反。在认识到物流系统存在着“效益饽反”的规律之后，物流科学 也就迈出了认识物流功能要素，寻求解决和克服物流各功能要素效益悖反现象 这一步。系统科学的广泛应用为此提供了新的视野，人们不仅可以将物流系统 细分成运输，储存、包装、装卸搬运、流通加工、物流信息处理等功能要素来 认识，而且还可以将这些功能要素的有机联系寻找出来，作为一个整体来认识， 进而有效地解决“效益悖反”问题，追求总体的效果。 9 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 铁路 运输服务的便捷 公路 航空 - - - - - - - - - + 图2 1 运输成本和库存成本之间的效益悖反 ( 2 ) 作业成本法 作业成本法( a c t i v i t yb a s e dc o s t ，简称a b c ) 基于这样的理念：企业的一般 管理费用都是由各种活动所引起的，这些活动与能够对成本产生积极或者消极 影响的驱动因素联系在一起。a b c 方法的目标就是利用成本驱动因素将一般管 理费用以更合理的方式分摊到产品总成本。企业识别出那些与最终用户的效用 无关的活动，并通过减少或完全剔出这类活动来优化管理费用。这样，企业就 可以更好的对市场的需求做出反应并增强自身的竞争力。物流运作方式与作业 成本法有相似性质哺m 。首先，物流业务的间接费用在总成本中比例高物流 企业提供物流服务以及生产企业的物流活动过程中，涉及的间接费用比例甚高， 且都不能直接归入直接成本。作业成本法正是针对制造费用( 生产企业) 、间接 费用( 生产和服务企业) 比例很高的企业而提出的。其次，物流企业的个性化 生产对服务要求高。物流企业提供的是无形的服务，其物化表现为与客户签订 的合同，每个客户所要求的服务都是不一样的。作业成本法在产品( 服务) 品 种结构复杂、工艺多变，经常发生调整生产作业的情况下尤其适用。最后，作 业成本法能辅助企业准确掌握提供物流服务的成本，进而辅助产品定价、客户 赢利性分析以及物流流程改进等。 作业成本计算方法在物流系统中的应用为其向供应链进行延伸提供了很的 平台。在这种状况下，a b c 可以帮助发现供应链中亟待改善的环节，如消除供 应链中的冗余活动，减少供应链成员的资源浪费，重组供应链结构等等。一个 1 0 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 完整的供应链可以利用a b c 来重组其成员接口流程，通过成本的减少和服务的差 异性来增加其竞争优势。 ( 3 ) 物流总成本理论 1 9 5 6 年，h o w a r dt l e w l s ，j a m e s w c u l i t o n 和j a c kd s t e e e | e 3 人撰写物流 中航空货运的作用一书，在书中他们指出航空货运尽管运费比较高，但是由 于它能直接向顾客进行商品配送，因而节约了货物的在库维持费和仓库管理费， 因此，应当从物流费用总体上来评价运输手段的优缺点。霍华德等学者的研究 第一次在物流管理中导入了整体成本的分析概念，深化了物流活动分析的内容嘲 虽然总成本这一概念是个基本概念，但过去并没有应用到物流分析中去。当时 盛行的由会计和财务控制强化的管理方法，只是要把注意力集中于尽可能使每 一个物流功能达到最低的成本，而很少或没有人注意到总成本。总成本的概念 为检查功能成本是如何相互关联的开辟了道路，随后的进一步推敲对物流成本 的构成提供了更全面的理解，并确认了最需要展开的功能成本分析和动态的成 本计算能力。 物流总成本概念突出了企业物流过程中的物料流与企业盈利之间的重要关 系。总成本概念认为，系统总成本的减少可以增加该系统的盈利水平；同时， 总成本概念产生了另外一个重要的概念一效益悖反( t r a d e o i f ) ，即系统中一 个因素的改变会或多或少地影响到另外的因素。在物流研究文献中，实物配送 成本通常被描述为库存量的函数。从总成本概念的角度来看，运输成本与库存 管理成本和在库产品占用资本之间存在着效益悖反的关系。如果这几项成本都 能达到最小化，则系统的物流总成本将随之达到最小化。简要地说，库存量的 增加通常会导致运输成本的下降，因为单位运输成本会随着运输量的增加而减 少，车辆满载时的单位运输成本将达到最低值。产品库存量的增加同时也意味 着运输环节的进一步简化，它将缩短运输距离，减少企业对客户的响应时间， 从而使物流系统的运输成本降低。将物流成本作为企业的一项主要盈利因素进 行分析最早是由。d u p o n t ”模型提出的。“d u p o n t ”模型指出，以物流成本为代 表的许多成本管理系统并不能利用传统的成本分析工具来理清系统内各种因 素、各个环节对系统总成本的影响程度，更不能加以量化。而“d u p o n t ”模型 是一个树枝型的层次结构，以利润率( 主要分解为资金周转率和盈利率) 作为 量化指标，各个层次的利润率要一直分解直到物流成本被沉淀出来。这个模型 主要用在有明显变化的物流系统内，其优势在于收入、成本和资产之问关系的 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 透明性。上述各种物流成本的计算都是建立在传统成本计算系统的基础上的， 这样得到的物流成本信息并没有考虑物流系统各环节的具体运作过程。 ( 4 ) 任务成本法 任务成本的概念是建立在c “s t o p h c r 最早提出的“物流任务方法”的基础上 的。b a r r e t t - 试图建立一个框架体系来进行任务成本的实际应用，他认为这个框架 体系的目标是给企业提供一个物流过程的分析工具埘。物流系统内包含着数个具 有相互关联的子系统，它们可以提供不同水平的客户服务并获得收入。任务成 本方法既能从总成本的角度来强调物流系统内各个子系统之间的相关性，又能 从系统的角度来提供对应于不同客户服务水平所得收入的成本信息。 2 2 2 基于系统优化的研究方法 系统优化理论主要是基于运筹学的方法。研究厂内物流同样包括三个方面， 选址策略、库存策略和运输策略。文献m 对照传统的物流配送中心选址问题提出 了一个随机化的模型，并从数学角度对该模型进行了的一些分析，给出了单配 送中心选址问题的一个量化的处理方法文献嘲从实际应用出发，对文献m 中提 出的物流配送中心选址的随机数学模型进行了有效性分析。通过计算机模拟得 到数据，分别应用随机数学模型和传统选址方法对不同规模的配送网络进行选 址，通过分析两者在不同条件下的总费用，得到了该随机模型的一些性质，为 实际中的应用提供了依据。文献一介绍了主要库存策略以及改进的库存策略， 并进行了严格的数学推导和详细的案例验证。运输问题主要是路径优化以及车 辆的调度问题n 1 “”文献“”建立了物流配送路径优化问题的数学模型，并针对 遗传算法在局部搜索能力方面的不足，提出将爬山算法与遗传算法相结合，从 而构造了求解物流配送路径优化问题的混合遗传算法，并进行了实验计算。计 算结果表明，用混合遗传算法求解物流配送路径优化问题，可以在一定程度上 克服遗传算法在局部搜索能力方面的不足和爬山算法在全局搜索能力方面的不 足，从而得到质量较高的解。文献“”针对单车场复杂情况下的车辆调度问题提 出了一种改进的禁忌算法。该算法基于自然数编码，并且采用多初始解和全局 禁忌表等技术把不同的车型指标、路况信息、时间窗、容量、发车时间等约束 通过控制车场插入和惩罚项加入到优化解中此外，该文献还介绍了此算法的 原理，给出了具有代表性的算例试验结果和结果分析。 2 2 3 基于系统仿真的研究方法 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 物流作为一个多因素多目标的复杂系统，追求其整体的优化是一个复杂的 系统分析问题。现代物流越来越多地强调物流的系统化和综合化，现代物流与 传统物流的本质区别就在于此。正是因为现代物流的这一特点，尤其需要运用 系统分析的方法对其进行分析研究。系统仿真正是适应了物流系统的复杂化， 物流目标的多样化的发展要求n ”。 系统仿真的方法研究物流系统可以分为一下几类 1 ) 物流过程的仿真研究物流过程是指运输，仓储，装卸，包装等物流的 功能过程。研究目的归结为回答诸如：在时间的过程中，这些过程是如何推进 的，推进过程中发生了哪些事件，这些事件引起系统状态发生那些状态变化， 等等问题。用仿真工具研究这类物流问题，可以归结为物流过程的仿真研究。 2 ) 物流管理的仿真研究物流管理的仿真研究为物流管理决策分析服务。 3 ) 物流成本的仿真研究物流成本管理法以降低物流成本为评价指标，不 断改进物流流程，改进物流管理的方法。可见，准确的物流成本对于改进物流 作业与管理十分重要。 计算机仿真的一般步骤 图2 2 系统仿真的一般步骤 在采用系统仿真方法研究企业物流方面国内外学术界都进行了大量的研 究。文献“”在对生产线进行分析的基础上提出了虚拟生产线集成仿真平台的思 想，通过工艺与生产线的并行规划来获得优化的工艺。文献“7 1 采用p e t r i 网建立了 1 3 第二章厂内物流的概念、内容及研究方法介绍 某微型汽车总装车间的生产物流模型，并用v i s u a lb a s i c 语言对生产线进行了仿 真。文献n 舯针对其钢铁企业运输系统为混杂系统，不同于一般铁路运输以及包 含人的因素在内的特点建立了对应的仿真系统。通过一系列的关键技术的解决 和使用仿真系统实现了对现有系统和未来待建系统的系统特性分析。文献1 通 过采用仿真技术和专家系统的方法对印刷集成线路板生产系统进行了方案评价 和物流管理。采用s i m p r o c e s s 仿真软件包对生产系统对的机器设备利用率等 待时间等进行了分析，并为系统评价提供了支持。文献洲通过分析文献0 1 删等2 0 余篇在仿真方面研究的论文指出了仿真工具的适用范围，以及解决具体问题的 最佳仿真工具，文章得出的结论对在供应链环境下进行实际操作和科研的人员 都具有非常重要的参考价值。 2 3 本章小结 本章对厂内物流的相关概念及其主要内容进行了简单的介绍，并对目前厂 内物流的主要理论和研究方法进行了总结。就主要理论和研究方法而言，不同 的理论和方法分别有其优缺点。 1 物流成本理论主要是从成本角度对厂内物流进行研究，研究的目标是理 顺厂内物流的成本，对于在最低成本条件下是否达到了厂内物流的效率的最大 化以及生产的能否顺利衔接涉及较少。 2 基于系统优化的方法是针对厂内物流系统建立优化模型，通过求解模型 找到最优解，这是一种完全通过逻辑推理来获得启发和借鉴的方法。优化模型 的主要优点在于能够对问题加以抽象，反映问题的机理，定量地对问题进行描 述。但是因为模型的表达是刚性的，它一般比较适合于静态调度的环境，在适 应环境方面表现出其脆弱性。由于实际生产调度中存在着非结构化的因素，如 决策者的经验和智慧，不能用定量模型的方式表达，这种定性模型可以借助于 专家系统来进行处理，而专家系统本身缺乏知识的获取和自动学习新知识的能 力，以致限制了其适应环境和处理决策者的创造性智慧的能力 3 基于系统仿真的方法则是建立在对厂内物流系统进行重现，发现厂内物 流的瓶颈，并通过对改进方案的不断仿真来寻找解决闯题的方法，但是仿真也 存在两个问题：一是难以保证最优，二是需要对计划不断地进行协调。 这些优缺点决定了在研究厂内物流的过程中必须注意研究方法的取舍。 1 4 第三章钢铁企业厂内物流的现状及分析 第三章钢铁企业厂内物流的现状及分析 3 1 钢铁企业厂内物流描述 钢铁企业的厂内物流的管理与研究己越来越受到企业管理者的高度重视， 这主要有两方面原因，一是随着钢铁企业的不断发展壮大，厂内物流的运作若 仍保持现状，必然会成为制约企业发展的瓶颈之一，会表现出与企业要求的发 展规模昵显的不适应，企业管理者不得不重视厂内物流。二是钢铁企业管理者 看到了在当前的原料供应条件下、产品市场竞争条件下，降低厂内物流成本必 然会成为企业发展过程中降低产品总成本、提高产品竞争力的一个值得关注的 新的亮点，所以加强了厂内物流的管理与研究。开展厂内物流研究的目的是保 证厂内物流的顺畅，保证生产的连续，提高原材料的使用效率，降低生产和运 营的费用。图3 1 所示为两产线运作的钢铁企业的厂内物流简图。 图3 1 钢铁企业厂内物流简图 1 5 第三章钢铁企业厂内物流的现状及分折 从图3 1 中我们可以看出，钢铁企业的厂内物流的三大主要部分：顺产线 的主体物流，虚线表示的交叉物流，以及弧线表示的厂内逆向物流。这三大部 分形成了厂内物流的基本框架。其中主体物流是在按照设计产线运行的，交叉 物流部分是按照设计产线，部分是由于其它原因引起的。而逆向物流基本上是 按照既定路线运行的。 3 2 钢铁企业厂内物流的研究现状 钢铁企业厂内物流问题的研究已经有了部分成果，其中日本在钢铁物流研 究上处于世界领先水平啪1 。1