物流系统控制机制的与设计教材

物流系统控制机制的分析与设计王梦楠本章提要系统控制概述1物流系统控制的概念、内容与分类2不同环境下的物流系统控制机制分析与设计31系统控制理论1.1系统控制的目的

系统控制的目的是为了在系统内外部环境发生变化的情况下，保证系统目标的实现，也就是通过系统控制来纠正系统实际产出与系统目标之间的偏差。1系统控制理论1.2系统的控制调节过程系统的控制调节过程由目标、信息的传递和反馈、控制作用等要素组成。信息的传递和反馈是系统控制的基础；目标是系统控制要参照的对象；控制作用是控制主体与控制客体之间的一种相互作用，即控制主体给客体世家的一系列调整过程。1系统控制理论1.3系统控制的分类（1）开环系统系统的输入决定系统的输出，而系统的输出对系统的输入不存在反馈控制作用。系统过去的活动不能调节将来的活动，系统不检测其本身的活动，也不对本身的活动产生反应。1系统控制理论1.3系统控制的分类（2）反馈系统/闭环系统有一个闭合的回路结构这个回路结构使系统过去的活动结果返回调节系统将来的活动，即系统的输出对系统的输入有影响。本章提要系统控制概述1物流系统控制的概念、内容与分类2不同环境下的物流系统控制机制分析与设计31物流系统控制的概念与目的（1）概念

物流系统控制就是系统控制理论在物流系统中的具体应用，利用系统控制方法调节物流系统目标与实施过程的差异。（2）目的

调整系统实际运营结果与物流系统目标之间的差距。2物流系统控制的内容

成本控制物流系统整个运营过程要尽可能降低成本成本目标是根本目标，是其他一切目标的基础成本控制贯穿整个物流系统，涉及采购、生产、库存、配送等流程质量控制质量控制是提升物流服务的关键核心控制环节：物流系统的生产过程。辅助控制环节：原料供应环节、存储环节、运输环节、配送环节。流程控制流程控制的对象：物流系统中的作业程序目标：缩小流程中时间与空间的跨度，降低成本，提升服务。流程控制伴随成本控制与质量控制。3物流系统控制的分类

3.1事前控制

事前控制也叫超前控制或者前馈控制，主要通过对物流系统各投入要素进行严格的监视，确保他们符合特定的标准，如此经过物流系统的运转，使得最终的物流系统产出尽可能的与物流系统目标相符合。3物流系系统控控制的的分类类3.1事前控控制事前控控制的的参考考标准准尺度度很难难把握握，需需事先先制定定详细细的标标准参参照体体系，，而该该体系系来源源于物物流系系统本本身的的不断断调整整。事前控控制方方法可可使决决策者者提前前采取取措施施纠正正偏差差，大大大降降低物物流系系统运运营成成本，，提高高服务务水平平。事前控制输入物流系统运行过程输出3物流系系统控控制的的分类类3.2事中控控制事中控控制也也叫实实时控控制，，指的的是在在物流流系统统运营营过程程中临临时采采用的的一种种控制制方法法，通通常是是参照照现有有的理理论或或者比比较实实用的的经验验而采采取的的矫正正行为为，如如物流流批量量控制制、盈盈亏平平衡控控制、、专家家控制制等。。3物流系系统控控制的的分类类3.2事中控控制事中控制输入物流系统运行过程输出3物流系系统控控制的的分类类3.3事后控控制事后也也叫反反馈控控制，，它主主要通通过检检测物物流系系统实实际运运营结结果，，比较较该结结果与与物流流系统统目标标之间间是否否存在在偏差差。如如存在在一定定程度度上的的偏差差，则则采取取相应应措施施来纠纠正物物流系系统的的相关关运营营流程程，从从而调调整物物流系系统运运营结结果与与物流流系统统目标标之间间的偏偏差。。3物流系系统控控制的的分类类3.3事后控控制事后控制输入物流系统运行过程输出3物流系系统控控制的的分类类3.3事后控控制（1）事后后控制制指标标目标：：即物物流系系统的的目标标，物物流系系统的的一系系列活活动最最终都都是为为了使使物流流系统统所处处状态态尽可可能的的趋向向物流流系统统目标标值。。观测值值：为为了对对物流流系统统进行行控制制，就就要不不断的的监测测物流流系统统所处处的状状态，，同时时获得得相关关的实实时数数据，，这些些实时时数据据就是是观测测值。。3物流系系统控控制的的分类类3.3事后控控制（1）事后后控制制指标标预测值值：受受控物物流系系统实实际运运营结结果与与目标标值发发生偏偏差之之前，，能够够通过过相关关预测测装置置或方方法得得到的的受控控物流流系统统的运运行状状态与与运行行数据据。偏差：：实际际值与与目标标值之之间的的差额额。事事后控控制就就是通通过偏偏差大大小发发出相相关控控制指指令，，从而而改变变受控控系统统的运运行状状态，，使之之趋近近于目目标值值。3物流系系统控控制的的分类类3.3事后控控制（1）事后后控制制指标标控制指指令：：物流流系统统控制制人员员根据据受控控物流流系统统实际际值与与目标标值之之间偏偏差大大小而而发出出的调调整受受控物物流系系统运运行状状态的的相关关信息息。3物流系系统控控制的的分类类3.3事后控控制（2）事后后控制制模型型本章提提要系统控制概述1物流系统控制的概念、内容与分类2不同环境下的物流系统控制机制分析与设计31物流系系统设设计中中的常常见控控制机机制1.1递阶控控制递阶控控制是是一种种主从从式的的系统统控制制方式式。递阶控制机制系统控制核心控制指指令反馈信信息1物流系系统设设计中中的常常见控控制机机制1.1递阶控控制递阶控控制的的基本本特点点：每个子子节点点有且且仅有有一个个父节节点，，从而而保证证系统统控制制指令令的严严格执执行；；集中化化、主主从式式的控控制机机制；；系统适适应性性低，，对系系统进进化或或演变变提供供较少少支持持；动态多多变或或环境境扰动动强烈烈的系系统体体系结结构设设计不不宜采采用该该控制制机制制。1物流系系统设设计中中的常常见控控制机机制1.2分形控控制（（异构构结构构控制制）分形控控制是是一种种分布布式的的系统统控制制方式式。分分形控控制系系统由由被称称为Agent的独立立个体体构成成，并并采取取扁平平化的的系统统体系系结构构。每个Agent都是高高度自自治的的实体体，很很少与与外界界发生生信息息交流流。每个Agent独立完完成个个体优优化目目标.分形控控制系系统Agent之间是是平等等协商商或谈谈判关关系。。1物流系系统设设计中中的常常见控控制机机制1.2分形控控制（（异构构结构构控制制）分形控制机制平等协协商与与谈判判独立自自治1物流系系统设设计中中的常常见控控制机机制1.2分形控控制（（异构构结构构控制制）分形控控制的的基本本特点点：协商而而非管管理与与监督督的控控制关关系；；分布式式、分分散化化的控控制机机制，，系统统容错错性和和可维维护性性高；；突出个个体而而较少少考虑虑全局局，信信息传传递和和系统统控制制局域域化，，不能能实现现全局局最优优；使用于同质质系统之间间的控制机机制，不适适用于大系系统的控制制。1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制混合控制是是在分形控控制与递阶阶控制两种种方式之间间的折中，，最常见的的混合控制制机制有：：适度递阶阶控制（Semi-HierarchicalControl）和整子控控制（HolonicControl）。1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（1）适度递阶阶控制保留了递阶阶控制结构构中上下级级之间主从从式的控制制关系以利利于全局化化的实现；；改变了递阶阶控制结构构同级实体体之间信息息不能交流流、单点失失败等缺点点；进一步强调调了下级自自主性和自自适应性。。1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（1）适度递阶阶控制协调协调功能计划适度递阶控控制机制功能计划协调功能计划协调功能计划N-1层N层1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（2）整子控制制（holonicControl）1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（2）整子控制制（holonicControl）基本特征Holon是自助的整整体，具有有自治性，，能够不经经上级授权权与指导，，自主应对对干扰，具具有较强的的稳定性与与适应性；；Holon是整体的有有机组成部部分，它受受制于上层层整体的控控制，Holon之间具有合合作性，Holon是它们所构构成的更大大整体实现现其功能的的中间形式式。1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（2）整子控制制（holonicControl）发挥作用方方式当系统常规规运行时，，Holon主要发挥合作性以保证全局局最优化，，实现更高高层Holon的最优化，，此时Holon系统类似于于递阶控制制系统。当系统受到到干扰时，，Holon开始发挥自自治性以抵抵制没有预预期到的扰扰动，因而而实现了更更高层次系系统的可重重构性，此此时Holon系统类似于于分形控制制系统。1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（2）整子控制制（holonicControl）Holon系统的基本本操作增加（augment）:增加原先没没有的holon，扩大系统统删除（exclude）:去除某个holon.归纳（inversion）:把多个holon中归纳出共共同的要素素，然后将将它们组织织起来，形形成一个新新的holon分离（split）:把一个holon分解成两个个或多个替代（substitute）:用更新的holon替代旧的holon1物流系统设设计中的常常见控制机机制1.3混合控制（2）整子控制制（holonicControl）Holon系统的基本本操作2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.1物流系统控控制模型的的总体结构构系统重构holon，资源配置holon和运作管理holon分别负责物流合作伙伴选择决策、物流网络结构优化和物流敏捷调运决策等主要功能2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.2Holon在物流系统统中的两种种运行方式式（1）常规状态态下holon的运行行为为常规事件，，一般为系系统设计过过程中曾经经做出周密密考虑的对对系统运行行状态影响响较小的事事件，如：：根据已签签署的物流流契约接受受实时委托托的物流业业务。常规事件在在案例库中中一般有标标准事例可可供选择，，holon按照标准事事例执行规规则控制系系统运行。。常规事件的的执行结果果会产生另另外的事件件，于是事事件的不断断执行的同同时也在不不断更新知知识系统。。2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.2Holon在物流系统统中的两种种运行方式式（2）非常规状状态下holon的运行行为为非常规事件件，是指系系统设计过过程中不能能完全预料料，因而也也就不能做做出详细的的应对措施施的事件。。事例库中没没有既定的的事例匹配配，故需要要根据实例例库中的事事例设立修修改规则，，从而提取取新的标准准事例新的标准事事例由于没没有标准优优化模型参参照，故一一般结果非非最优，通通过事例的的执行与推推理，holon自发修正知知识库等库库的相关数数据，最终终实现事例例标准化。。2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.2Holon在物流系统统中的两种种运行方式式（3）holon在物流系统统中运行的的推理图2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.3基于Holon控制的物流流系统运行行模式基于holon控制的物流流系统控制制模型模拟拟的是事件件驱动物流流系统运行行过程。发生引起物物流系统初初始运行状状态改变的的外部事件件，如：接接到大宗物物流订单；；针对该事件件，总体规规划holon进行推理，，初步计算算系统新增增业务的能能力需求，，根据初步步能力匹配配结果“触触发规则””，总体规规划holon自动提取若若干事件交交由系统重重构holon、资源配置置holon、运作管理理holon分别执行。。三大holon执行结果产产生新事件件（内部系系统事件））重新触发发总体规划划holon进行相应推推理，如此此循环，使使得物流系系统持续运运行不断优优化。2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.3基于Holon控制的物流流系统运行行模式2基于Holonic控制的物流流系统控制制模型2.4物流系统控控制模型总总体结构的的过程分解解物流系统控控制模型总总体结构的的过程分解解就是对总总体结构中中每个内部部holon的内部控制制机制进行行详细设计计。设计基基本要求：：完备性：完完整模拟holon内部的主要要决策过程程；敏捷性：充充分考虑物物流系统动动态性的重重要特点；；可重构性：：为物流系系统、物流流联盟的动动态重组提提供支持开放性：支支持异构系系统间的集集成；符合人的认认知规律，，重视知识识的学习与与积累3供应链管理理视角的物物流系统协协调控制机机制3.1供应链中物物流系统协协调控制机机制的整体体框架3供应链管理理视角的物物流系统协协调控制机机制3.1供应链中物物流系统协协调控制机机制的整体体框架特点：由于供应链链物流运作作体系下各各方之间具具有战略合合作关系与与一致的利利益，能够够从整体上上实现较大大程度的信信息共享，，避免信息息失真现象象的发生；；能够提高供供应链物流流系统的反反应能力；；加强供应链链物流系统统的无缝连连接，使供供应链获得得协调运作作；提高顾客的的满意度，，帮助企业业能够迅速速把我顾客客的现有和和潜在需求求，使企业业能够根据据市场需求求变化供应应活动，快快速赢得顾顾客；物流服务方方式的多样样化，如分分销中心、、3pl、4pl、国际物流流等式的物物流服务更更高效快捷捷，更好的的适应物流流需求。3供应链管理理视角的物物流系统协协调控制机机制3.2建立物流系系统协调控控制机制的的主要步骤骤明确供应链链中物流问问题所在，，发现物流流能力和业业务需求的的差距，建建立物流运运作的计划划、协调、、控制以及及优化机制制，确定改改进的方向向；建立一个供供应链物流流执行体系系，采用一一定的方法法严格控制制供应链物物流运作协协调机制的的执行情况况，并分析析偏差进而而改善执行行