第2章物流系统设计与的基本理论

1、第第3 3讲讲物流系统设计与分析物流系统设计与分析的基本理论的基本理论1 1主讲：麦宗琪主讲：麦宗琪时间：时间：2016.32016.3. .1 17 7本章主要内容2.12.12.22.22.42.42.32.3物流需求预测 物流系统基础资料的调查与分析物流系统设计评估 基本理论概述 本章学习目标掌握物流系统设计与分析的基本理论掌握物流系统基础资料的调查与分析方法（承前） 掌握物流系统需求特征及预测方法、物流系统设计评估方法回顾：物流系统设计与分析过程回顾：物流系统设计与分析过程问题构成确定目标资料收集确定可行方案模型建立分析方案综合评价检查条件假定与资料重新考虑目标函数设计设计分析分析引例

2、：道路交通拥堵问题引例：道路交通拥堵问题扩建道路扩建道路早晚高峰疏导措施早晚高峰疏导措施征收拥堵费、征收拥堵费、停车费停车费优化红绿灯设置优化红绿灯设置优化道路使用优化道路使用限行限牌限行限牌合理设计交通枢纽合理设计交通枢纽交通指挥系统信息化交通指挥系统信息化加大投入公共交加大投入公共交通运输工具通运输工具基本理论概述基本理论概述基本理论具体表现基本理论具体表现系统工程方法概述（典型）系统工程方法概述（典型）对一个具体工程，从规划起一直对一个具体工程，从规划起一直到更新为止全部程序可分为规到更新为止全部程序可分为规划、拟定方案、研制、生产、安划、拟定方案、研制、生产、安装、运转和更新七个阶段。

3、装、运转和更新七个阶段。对一个大型项目可分为明确目的、指标对一个大型项目可分为明确目的、指标设计、系统方案组合、系统分析、最优设计、系统方案组合、系统分析、最优化、作出决定和制定方案七个步骤。化、作出决定和制定方案七个步骤。系统工程需使用各种专业知识，系统工程需使用各种专业知识，这些知识分成工程、医药、建筑、这些知识分成工程、医药、建筑、商业、法津、管理、社会科学和商业、法津、管理、社会科学和艺术等。艺术等。系统工程的定义系统工程的定义关于系统工程许多学者提出了不同的定义，我国关于系统工程许多学者提出了不同的定义，我国著名科学家钱学森著名科学家钱学森(1978)对系统工程的定义如对系统工程的定

4、义如下：系统工程是组织管理的技术。把极其复杂的下：系统工程是组织管理的技术。把极其复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。系统工程则是组织管理这种系统的的组成部分。系统工程则是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。法。

5、 物流系统基础资料的物流系统基础资料的调查、收集与统计调查、收集与统计承接第一章承接第一章物流系统资料收集（承前）物流系统资料收集（承前）现行作业环境资料收集现行作业环境资料收集基本营运资料商品资料订单资料物品特性资料销售资料作业流程事务流程与使用单据厂房设施资料 人力与作业工时资料 物料搬运资料供货厂商资料 配送点分布未来规划需求资料收集未来规划需求资料收集营运策略与中长程发展计划商品未来需求预测资料品种数量的变动趋势可能的预定厂址与面积作业实施限制与范围 附属功能的需求预算范围与经营模式时间限制预期工作时数与人力 未来扩充的需求例：例：是否还有其它资料收集和分类更有效？是否还有其它资料收集

6、和分类更有效？它与前述的问题的目标是否应所关连？它与前述的问题的目标是否应所关连？思考思考1 1：调查方法的分类：调查方法的分类根据一定的基础资料类型，思考：使用什么方法调查该些资料？使用什么方法调查该些资料？答：查阅历史资料、召开调查会、访问面谈、发调查表、参加业务实践。（注意事项）你认为还有什么方法吗？你认为还有什么方法吗？答：数据库、数据挖掘技术。3 3. . 如何有效收集数据？如何有效收集数据？答：参考第二章（P49-50）知识点：概率与统计知识点：概率与统计1 1. . 资料调查涉及哪些理论和方法？资料调查涉及哪些理论和方法？答：概率和统计分析。概率是对随机变量（样本）的状态答：概率

7、和统计分析。概率是对随机变量（样本）的状态理解。统计分析的基本任务是从样本推断总体，寻找规律。理解。统计分析的基本任务是从样本推断总体，寻找规律。2 2. . 关于如何设置调查样本容量；如何审查数据的准确性，关于如何设置调查样本容量；如何审查数据的准确性，需要进一步回顾哪些相关知识点？需要进一步回顾哪些相关知识点？答：样本容量大小、置信区间、置信度（水平）；假设检答：样本容量大小、置信区间、置信度（水平）；假设检验、求解、方差分析；扫描比较、异常数据审查验、求解、方差分析；扫描比较、异常数据审查3 3. . 哪些工具辅助上述的统计分析？哪些工具辅助上述的统计分析？答：答：ExcelExcel、

8、MATLABMATLAB思考思考2 2：基础资料的分类：基础资料的分类根据上页的分类，思考：上述分类的依据是什么？上述分类的依据是什么？答：现行和未来。你认为还可以进行的分类方法有什么？你认为还可以进行的分类方法有什么？（要素要素分类）分类）答：需求能力； 外部环境内部环境； 参考第二章（P48-49）知识点：分类归并知识点：分类归并1 1. . 何为分类归并？何为分类归并？答：对相同特征的数据归并汇总处理，减少数据类别，答：对相同特征的数据归并汇总处理，减少数据类别，便于寻求数据变化规律，简化数据分析。便于寻求数据变化规律，简化数据分析。2 2. . 分类归并的方法？分类归并的方法？答：聚类

9、分析（何为聚类）：答：聚类分析（何为聚类）：按照个体或样品的特征将按照个体或样品的特征将它们分类，使同一类别内的个体具有尽可能高的同质性，它们分类，使同一类别内的个体具有尽可能高的同质性，而类别之间则应具有尽可能高的异质性而类别之间则应具有尽可能高的异质性。3 3. . 哪些方法和工具辅助上述的聚类分析？哪些方法和工具辅助上述的聚类分析？答：答：k-k-均值、均值、k k- -中心点算法；中心点算法；SPSSSPSS、SASSAS第第4 4讲讲物流系统设计与分析物流系统设计与分析的基本理论的基本理论2 2主讲：麦宗琪主讲：麦宗琪时间：时间：2016.32016.3. .2 24 4回顾：物流系

10、统设计与分析过程回顾：物流系统设计与分析过程问题构成确定目标资料收集确定可行方案模型建立分析方案综合评价检查条件假定与资料重新考虑目标函数设计设计分析分析物流系统基础资料的物流系统基础资料的分析分析承接第一章承接第一章物流系统资料分析（承前）物流系统资料分析（承前）基础规划资料分基础规划资料分析析定量化的分析定量化的分析(1) 品项与数量分析(2) 物品物性分析(3) 需求变动预测分析(4) 储运单位与数量分析定性化的分析定性化的分析(1) 作业时序分析(2) 人力需求分析(3) 作业流程分析(4) 作业功能需求分析(5) 事务流程分析 需求资料分析需求资料分析(1) 确定性需求因素(2) 政

11、策性需求因素(3) 设计导向的需求因素例：例：思考思考1 1：分析的基本方法：分析的基本方法定量分析法定量分析法运用现代数学方法对有关的数据资料进行加工处理，据以建立能够反映有关变量之间规律性联系的各类预测模型的方法体系。如： 对可量化的资料整理、归纳、统计和汇总，制作成各种图表，并对其分析。 定性分析法定性分析法运用归纳和演绎、分析与综合及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，去粗取精，去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事情本质、揭示内在规律的目的。常用于对事物相互作用的研究中。 两个层次：定性的描述研究结果（数量化或数量化水平较低）1.在严格的定量分析基础上的定性分析。思考思

12、考2 2：分析的具体方法分类：分析的具体方法分类根据上页分析的基本方法，思考：适合物流系统分析的具体方法有什么？适合物流系统分析的具体方法有什么？答：统计、预测、规划、评估这些分析方法的层次是如何体现的？这些分析方法的层次是如何体现的？答：数学规划法（运筹学）； 统筹法（网络分析法）； 系统优化法（函数、约束）； 系统仿真法（结合信息技术等）学科关联：分析理论与方法的内涵学科关联：分析理论与方法的内涵请整理以下学科之间的关系，并根据兴趣或擅长请整理以下学科之间的关系，并根据兴趣或擅长分组专研部分分支。为物流系统的分析作准备。分组专研部分分支。为物流系统的分析作准备。微积分微积分线性代数线性代数

13、概率与统计概率与统计运筹学运筹学数据库数据库信息技术信息技术经济学经济学管理学管理学系统工程学系统工程学其它其它总结总结1 1：物流系统分析的剖析：物流系统分析的剖析系统分析的根本目的在于提出并比较比较各种方案的技术经济指标，形成最有方案，为决策提供依据。在模型运用方法方面，为了达到目的可以灵活运用任何一个学科中的方法。与运筹学相比，其其并并非技术方法的集合非技术方法的集合，而是对问题的一种接近法接近法。决策过程中对人人的行为的理解是理解这种分析的关键。总结总结2 2：物流系统分析的实质：物流系统分析的实质物流系统分析以系统的整体最优化为工作目标，并力求建立数量化的目标函数。强调科学的推理步骤

14、，使所研究物流系统中各种问题的分析均能符合逻辑的原则和事物的发展规律，而不是凭主观臆断和单纯经验。通过物流系统分析，使待开发物流系统在一定条件下充分挖掘潜力，做到人尽其才，物尽其用。物流系统分析要点一：物流系统分析要点一：需求特征及预测方法需求特征及预测方法物流需求预测（总起）物流需求预测（总起）物流需求是什么？物流需求特点有什么？需求的分析步骤有什么？量化指标的原则有什么？物流需求预测方法有什么？物流需求物流需求是指对物流服务的需求。是在一段时间内物流系统发生（需处理）的流量，而非某一事点上所发生的量。例：人们对风行牛奶公司的需求是什么？例：人们对风行牛奶公司的需求是什么？如何理解风行牛奶公

15、司的物流需求？如何理解风行牛奶公司的物流需求？物流需求的特点物流需求的特点规模：规模：物流作业总量分布：分布：时空特征内容：内容：运输、配送、信息服务等质量：质量：效率、时间、成本（要素的量）（要素的结构）（要素的功能）（功能的效用）风行牛奶公司的物流需求有什么特点？风行牛奶公司的物流需求有什么特点？物流需求的特点（附加物流需求的特点（附加1 1）分布：分布：时空特征当前需求和潜在需求例：时空价值LV物流需要LR潜在物流需求潜在物流需求物流需求物流需求顾客愿意承担的费用底线LC如何理解风行牛奶公司的如何理解风行牛奶公司的物流需求和潜在物流需求？物流需求和潜在物流需求？物流需求的特点（附加物流需

16、求的特点（附加2 2）内容：内容：运输、配送、信息服务等独立需求和派生需求派生需求独立需求？如何理解风行牛奶公司的如何理解风行牛奶公司的物流需求是独立还是派生？物流需求是独立还是派生？时空价值LV物流需求的分析步骤物流需求的分析步骤运输、包装、装卸的作业量分布（运输地域范围）；内容（相应的包装形式、装卸方式）；质量（效率、成本）运输量；相应的包装需要量、装卸作业需要量产品需求特点（如产品的生命周期；物流系统所处供应链的位置等）需求模式的分析需求模式的分析 明确物流需求预测的明确物流需求预测的对象对象分析物流需求的特点分析物流需求的特点 预测预测请描述风行牛奶公司对其物流需求的分析过程。请描述风

17、行牛奶公司对其物流需求的分析过程。物流需求量化指标选择的原则物流需求量化指标选择的原则1.绝对量与相对量互补的原则规模、水平、大小 vs 比值、比率、倍数2.统一度量衡的原则局部（重量、体积、TEU等）vs 整体（较难）3.静态与动态兼顾原则静态（流量、存量）vs 动态（趋势、增量、投入产出）物流系统需求预测方法（回顾物流系统需求预测方法（回顾1 1）定性预测方法德尔菲法德尔菲法主观概率法主观概率法情景分析法情景分析法根据专业人员的直接经验，对研究的问题进行判断、预测的一种方法，也称专家调查法。这种方法不受地区人员的限制，应用广泛、费用较低，尤其是在现在通讯更加便捷的情况下，可以加快预测速度和

18、节约预测费用。 物流需求属于不确定事件，一般不能在相同的条件下重复试验，主要依靠决策者在掌握的信息条件下，根据他的认识水平，对有关事件做出主观的判断，这时往往会以某一个数值作为事件发生的可能性的度，通常我们称之为主观概率。物流系统需求预测方法物流系统需求预测方法定性预测方法头脑风暴法头脑风暴法情景分析法情景分析法头脑风暴法又称智力激励法、BS法、自由思考法，是由美国创造学家AF奥斯本于1939年首次提出、1953年正式发表的一种激发性思维的方法。此法经各国创造学研究者的实践和发展，至今已经形成了一个发明技法群。 情景分析法情景分析法情景分析法，又称前景描述法或脚本法，是在推测的基础上，对可能的

19、未来情景加以描述，同时将一些有关联的单独预测集形成一个总体的综合预测。物流系统需求预测方法（回顾物流系统需求预测方法（回顾2 2）定量预测方法情景分析法情景分析法它是以一个指标本身的历史数据的变化趋势，去寻找市场的演变规律，作为预测的依据，即把未来作为过去历史的延伸。时序预测法包括平均平滑法、趋势外推法、季节变动预测法和马尔可夫时序预测法。包括一元回归法、多元回归法和投入产出法。如回归预测法是从一个指标与其他指标的历史和现实变化的相互关系中，探索它们之间的规律性联系，作为预测未来的依据。加权算术平均法加权算术平均法 趋势平均预测法趋势平均预测法指数平滑法指数平滑法用各种权数算得的平均数称为加权

20、算术平均数，它可以自然数作权数，也可以项目出现的次数作权数，所求平均数值即为测定值。 它是以过去发生的实际数为依据，在算术平均数的基础上，假定未来时期的数值是它近期数值直接继续，而同较远时期的数值关系较小的一种预测方法。 它是以一个指标本身过去变化的趋势作为预测未来的依据的一种方法。对未来预测时，考虑则近期资料的影响应比远期为大，因而对不同时期的资料不同的权数，越是近期资料权数越大，反之权数越小。 回顾并总结三种时序预测法的特点。回顾并总结三种时序预测法的特点。马尔可夫预测方法马尔可夫预测方法灰色预测法灰色预测法一种预测事件发生的概率的方法。它是基于马尔可夫链，根据事件的目前状况预测其将来各个

21、时刻（或时期）变动状况的一种预测方法。一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。灰色系统是介于白色系统和黑色系统之间的一种系统。一般地说，社会系统、经济系统、生态系统都是灰色系统。 根据前述三种时序预测法，试了解更新的时序预测法的特点。根据前述三种时序预测法，试了解更新的时序预测法的特点。一元线性回归预测法一元线性回归预测法 分析一个因变量与一个自变量之间的线性关系的预测方法。根据x、y现有数据，寻求合理的a、b回归系数，得出一条变动直线，并使线上各点至实际资料上的对应点之间的距离最小。 多元线性回归预测法多元线性回归预测法 通过对两个或两个以上的自变量与一个因变量相关的分析，建立预测模型的方

22、法。回顾比较因果分析法与时序预测法优缺点。回顾比较因果分析法与时序预测法优缺点。第第5 5讲讲物流系统设计与分析物流系统设计与分析的基本理论的基本理论3 3主讲：麦宗琪主讲：麦宗琪时间：时间：2016.32016.3. .3131回顾：需求预测回顾：需求预测总结物流需求预测的基本步骤总结三种时序预测法的特点，并试理解马尔可夫预测和灰色预测的原理。总结回归分析预测法的特点，并总结因果预测法和时序预测法的区别是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。灰色预测方法概述灰色预测方法概述白色白色系统系统黑色黑色系统系统内部信息已知内部信息已知内部信息未知内部

23、信息未知灰色灰色系统系统部分信息已知部分信息已知部分信息未知部分信息未知系统内各因素间系统内各因素间关系不确定关系不确定系统内各因素间系统内各因素间关系确定关系确定系统内各因素系统内各因素不知不知直接研究分析直接研究分析需通过它与外部需通过它与外部的联系研究分析的联系研究分析？灰色预测方法的内涵灰色预测方法的内涵灰色灰色系统系统系统内各因素间关系不确定系统内各因素间关系不确定鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度（关联分析）（关联分析）对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律（使数据生成较强规律性的数据序列）建立微分方程

24、模型，从而预测事物未来发展趋势的状况；建立微分方程模型，从而预测事物未来发展趋势的状况；其用等时距观测到反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预其用等时距观测到反应预测对象特征的一系列数量值构造灰色预测模型，预测未来某一时刻的特征值，或达到某一特征值的时间。测模型，预测未来某一时刻的特征值，或达到某一特征值的时间。典型的灰色预测模型典型的灰色预测模型GM(1,1)GM(1,1)系统内各因素间关系不确定系统内各因素间关系不确定经按时间累加后所形成经按时间累加后所形成的新的时间序列的新的时间序列一个变量一个变量一阶微分一阶微分基于随机的原始时间序列基于随机的原始时间序列对原始数据进行生对原始数据进

25、行生成处理来寻找系统成处理来寻找系统变动的规律变动的规律呈现的规律可用一阶线呈现的规律可用一阶线性微分方程的解逼近性微分方程的解逼近建立微分方程模型，建立微分方程模型，从而预测事物未来从而预测事物未来发展趋势的状况发展趋势的状况经证明，经一阶线性微分方程的解逼近所揭示的原始时间数列呈经证明，经一阶线性微分方程的解逼近所揭示的原始时间数列呈指数指数变化规律变化规律，故当原始时间序列隐含着指数变化规律时，此模型的预测，故当原始时间序列隐含着指数变化规律时，此模型的预测将非常成功。将非常成功。灰色预测与一般预测的比较灰色预测与一般预测的比较灰色预测方法灰色预测方法一般预测方法一般预测方法统计型统计型

26、连续型连续型需较大量数据需较大量数据需少量数据需少量数据用数据列建立用数据列建立差分方程差分方程用原始数据列作生成后建用原始数据列作生成后建微分方程微分方程案例展示：铁路货运需求的灰色预测方法案例展示：铁路货运需求的灰色预测方法(P69)(P69)系统动力学（Systems Dynamics, SD）方法是一种以反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为手段，通常用以研究复杂的社会经济系统的定量方法。近年来，系统动力学方法正在成为一种新的系统工程方法论和重要的模型方法，在我国已开始用于地区和国家级规划、区域开发、环境治理和企业战略研究等方面。目前一些高等院校及专业学术团体正在进行研究和推广应用。

27、系统动力学预测法（第八章解）物流需求预测中的问题处理物流需求预测中的问题处理启动问题（需求是什么、需求特点；求助营销和生产部门、有所针对地应用方法（规律）不规律需求问题（区别预测规律和不规律需求；基本的指数平滑法；系数的取值、模型频率的调整；预测改进vs库存水平选取）地区性预测问题（先总后分）预测误差问题（产生误差的原因分析（方法上）、快速反映客户需求，如用户要求与预测同步时，预测可免。改善流程、提高服务效率）第第6 6讲讲物流系统设计与分析物流系统设计与分析的基本理论的基本理论4 4主讲：麦宗琪主讲：麦宗琪时间：时间：2016.42016.4. .7 7物流系统设计的物流系统设计的评估或决策

28、评估或决策承接第一章承接第一章回顾：物流系统设计与分析过程回顾：物流系统设计与分析过程问题构成确定目标资料收集确定可行方案模型建立分析方案综合评价检查条件假定与资料重新考虑目标函数设计设计分析分析物流系统设计评估方法（回顾物流系统设计评估方法（回顾1 1）程序评估法程序评估法情景分析法情景分析法着重于设计过程的评价，目的在于确保能够得到正确且合乎基本条件的设计结果。对系统各个环节评估，以判别设计过程是否合理。针对方案建立一个完整的且具有逻辑架构的能够衡量反感成效的评价指标，并依照指标属性，将各指标因素分成不同的群组，进行综合分析，对方案给予总效果评估。定性：优缺点列举法、因素分析法、点评估法、

29、层次分析法因素评估法因素评估法（2 2）情景分析法情景分析法常用有经济评价法。主要分析项目发生的费用与产生的经济效益等方面的经济特征。常选用的定量因素有成本、净现值、内部收益率、投资回收期、投资利润率等。综合评价法综合评价法1。模糊评价法2。数据包络法物流系统设计评估方法（回顾物流系统设计评估方法（回顾2 2）案例演示：尝试理解层次分析法的应用原理和关键。案例演示：尝试理解层次分析法的应用原理和关键。综合评价法综合评价法层次分析法（Analytic Hierarchy Process简称AHP）是将评估有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的评价方法。 其特点是对复杂的决策问题的本质，影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法。1. 构造层次分析结构构造层次分析结构通过对系统的深刻认识，确定该系统的总目标，弄清设计决策所涉及的范围、通过对系统的深刻认识，确定该系统的总目标，弄清设计决策所涉及的范围、所要采取的措施方案和政策、实现目标的准则、策略和各种约束条件等，广所要采取的措施