02-01-第二章 - 物流工程理论基础

2022.7朱占峰教授、博士后、博士生导师高级物流师、高级咨询师

《物流工程导论》第2章物流工程理论基础

物流就是将恰当的质量恰当的数量恰当的价格恰当的商品在恰当的时间送到恰当的场所123456物流7R理论7恰当的顾客2.1运筹学理论2.1.1运筹学理论的本质2.1.2运筹学理论的方法 2.1.3运筹学理论的应用运筹学的思想在古代就已经产生了。但是作为一门学科，用纯数学的方法来解决最优方法的选择安排，却是在二十世纪三十年代才开始兴起的一门分支。运筹学主要研究经济活动和军事活动中能用数量来表达的有关策划、管理方面的问题。当然，随着客观实际的发展，运筹学的许多内容已经深入到日常生活当中去了。随着科学技术和生产的发展，运筹学已渗入很多领域里，发挥了越来越重要的作用。——运筹学的产生运筹学194819381940194219571959英国成立了运筹学俱乐部，1954年改名为英国运筹学会。Operationalresearch（运筹学）一词由英国波德塞雷达站负责人A.P.罗提出。在英国牛津大学召开第一届国际运筹学会议，以后每隔3年举行一次。英国成立了由物理学家P.M.S.布莱克特领导的第一个运筹学小组。美国和加拿大都相继建立了运筹学小组。成立国际运筹学联合会(IFORS)。——运筹学的产生初步目标于1980年成立中国运筹学会（ORSC）。于1982年加入国际运筹学联合会（IFORS）。于1957年正式定名为“运筹学”。在1956年曾用过“运用学”的名字。我国运筹学的演变——我国运筹学的演变运筹，字面意义是指操作研究、作业研究、运用研究、作战研究。运筹学可看作是近代应用数学的一个分支，是研究如何将生产、管理等事件中出现的运筹问题加以提炼，然后利用数学方法进行解决的学科。莫尔斯（P.M.Morse）与金博尔（G.E.Kimball）在他们合著的《运筹学方法》一书中给运筹学下的定义是：“运筹学是在实行管理的领域，运用数学方法，对需要进行管理的问题统筹规划，做出决策的一门应用科学。”运筹学是一门利用数学工具（包括概率统计、数理分析、线性代数等）和逻辑判断方法，来研究系统中人、财、物的组织管理、筹划调度等问题，以期发挥最大效益的学科。由于它研究的对象主要是管理，研究的基本工具是数学，所以它也被称为管理科学。——运筹学的产生一般来说，运筹学可分为规划理论、决策理论、随机理论。其中规划理论包括线性规划、非线性规划、目标规划、动态规划等，主要解决资源的优化利用和配置、最佳路线的确定、非线性系统的优化等问题。决策理论包括对策论、决策论、图与网络、网路计划技术等，主要解决管理领域的各种复杂的决策问题。随机理论包括的领域更加广泛，如排队论、存储论、仿真技术、为序更新理论、可靠性和质量管理等分支，它主要解决随机系统、模糊系统以及不确定系统的复杂问题。由此可见，运筹学是具有许多分支、方法和应用广泛的一门学科。——运筹学的内容21345运筹学是基于数学的一门学科。运筹学的发展与实际应用息息相关。运筹学是一门边缘学科。运筹学的领域越来越大。运筹学的发展促进了很多相关学科的发展。——运筹学的特点运筹学是计划工作的最全面的分析方法之一，它是“管理科学”理论的基础。就内容讲，运筹学又是一种分析的、实验的和定量的科学方法，用于研究在物质条件(人、财、物)已定的情况下，为了达到一定的目的，如何统筹兼顾整个活动所有各个环节之间的关系，为选择一个最好的方案提供数量上的依据，以便能为最经济、最有效地使用人、财、物做出综合性的合理安排，取得最好的效果。——运筹学的概念规划法主要类别它包括线性规划、非线性规划和动态规划等方法。对策法对策法也叫博弈论，田忌赛马就是典型的博弈论问题。排队法排队法又叫随机服务系统理论。——运筹学理论的主要类别在计划工作中应用运筹学的一般程序的主要步骤界定问题性质和范围。建立问题的数学模型。规定一个目标函数，作为对各种可能的行动方案进行比较的尺度。确定模型中各参量的具体数值。求解模型，找出使目标函数达到最大值(或最小值)的最优解。运筹学研究对象的客观普遍性，以及强调研究过程完整性的重要特点，决定了运筹学应用的广泛性，它的应用范围遍及工农业生产、经济管理、工程技术、国防安全、自然科学等各个方面和领域。运筹学起初是运用在军事上，第二次世界大战过后，运筹学除军事方面的应用研究以外，相继在工业、农业、经济和社会问题等领域都有应用。50年代中期由钱学森等人从西方国家引入我国，成为一门正式学科，并得到了一定的发展，现在运筹学主要运用于生活、军事、企业管理、物流业等各个领域。运筹涉及到生活的大小事务、方方面面，不但涉及面广，而且实用性强，为人们解决了不少难题。运筹学在经济管理中的运用，有着深刻的实际背景和广阔的应用前景。简单的来讲运筹学的研究根本在于资源的最优化配置，并且经济学的根本点也是在资源的优化配置和有限资源的有效使用问题上。将运筹学的方法运用到经济管理中，将现实问题归结为数学问题，通过数学模型的建立来解决经济最优化问题，具有重大的现实意义。——运筹学理论的应用生产计划库存管理运输问题人事管理产品营销财务和会计123456运筹学在工程管理领域的应用涉及到以下几方面：2.2系统动力学理论2.2.1系统动力学理论的本质2.2.2动力学理论的方法2.2.3系统动力学理论的应用系统动力学作为系统科学的一个分支，已众所周知。在系统动力学产生之初，它主要应用于工商企业管理，处理诸如生产与雇员情况的变动，企业的供销，生产与库存等问题，历经多年的发展之后，应用范围日益扩大，几乎遍及各类系统和各个领域。——系统动力学系统动力学的创始者为美国麻省理工学院福瑞斯特（ForresterJ.W.）教授。1956年系统动力学成长的重要时期，一批代表这一阶段理论与应用研究成果水平的论著问世。20世纪60年代系统动力学进入蓬勃发展时期20世纪70年代系统动力学在理论和应用研究两方面都取得了飞跃地进展，达到了更成熟的阶段。20世纪80年代初系统动力学自身的理论、方法和模型体系仍在深度和广度上发展进化。现今——系统动力学的产生系统动力学1986年国内成立系统动力学学会筹委会。1990年正式成立国际系统动力学学会中国分会。20世纪70年代末系统动力学引入我国。1993年正式成立中国系统工程学会系统动力学专业委员会。至今，国内系统动力学应用领域几乎涉及人类社会与自然科学的所有领域。——我国系统动力学的发展系统动力学(Systemdynamics，SD)是一门以系统反馈控制理论为基础，以计算机仿真技术为主要手段，定量地研究系统发展的动态行为的一门应用学科。系统动力学是一门分析研究信息反馈系统的学科，也是一门探索如何认识和解决系统问题的交叉综合学科。从系统方法论来说：系统动力学是结构的方法、功能的方法和历史的方法的统一。它基于系统论，吸收了控制论、信息论的精髓，是一门综合自然科学和社会科学的横向学科。——系统动力学的定义系统动力学是以系统的结构决定着系统行为前提条件而展开研究的。它认为存在系统内的众多变量在它们相互作用的反馈环里有因果联系。所以系统动力学解决问题的过程实质上也是寻优过程，来获得较优的系统功能。系统动力学是通过寻找系统的较优结构，来获得较优的系统行为。系统动力学把系统看成一个具有多重信息因果反馈机制。因此系统动力学在经过剖析系统，获得深刻、丰富的信息之后建立起系统的因果关系反馈图，之后再转变为系统流图，建立系统动力学模型。最后通过仿真语言和仿真软件对系统动力学模型进行计算机模拟，来完成对真实系统的结构进行仿真。通过上述过程完成了对系统结构的仿真，接下来就要寻找较优的系统结构。——系统动力学原理由于系统动力学方法作为一种研究复杂的社会经济系统的定量方法，它强调以反馈控制理论为基础，并以计算机仿真技术为手段。其内涵包括五个要素：①因果反馈。如果事件A（原因）引起事件B（结果），AB间便形成因果关系。②积累。本方法视社会经济状态变化为由许多参变量组成的一种流，通过对流的研究来掌握系统性质和运动规律。③流图。流图由“积累”、“流率”、“物料流”、“信息流”等符号构成，直观形象地反映系统结构和动态特征。④延迟。任何决策实施均需一定时间，此现象即为延迟。⑤仿真语言。为使用方便，往往使用专用语言，内含20多种函数，只需输入系统动力学议程和必要参数，即可提供结果。——理论内涵①用于处理长期性和周期性的问题。对一些呈现周期性规律并需通过较长的历史阶段来观察的问题，通过系统动力学模型可对其对其机制作出了较为科学的解释。②适用于对数据不足的问题进行研究。建模中常常遇到数据不足或某些数据难于量化的问题，系统动力学藉各要素间的因果关系及有限的数据及一定的结构仍可进行推算分析。③适用于处理精度要求不高的复杂的社会经济问题。上述总是常因描述方程是高阶非线性动态的，应用一般数学方法很难求解。系统动力学则藉助于计算机及仿真技术仍能获得主要信息。④强调有条件预测。本方法强调产生结果的条件，采用“如果……则”的形式，对预测未来提供了新的手段。——理论特点用系统动力学方法解决实际问题，往往需要以下六个步骤：①找出问题。②对问题产生的原因形成动态假设。③从问题根源出发，建立计算机仿真模型系统。④对模型进行测试，确保现实中的行为能够再现于计算机模型系统。⑤设计、测试各选择性方案，减少问题。⑥形成实施方案。——应用步骤至今，系统动力学应用领域几乎涉及人类社会与自然科学的所有领域。其中，宏观区域经济、可持续发展及城市规划领域，物流与供应链管理、库存管理、物流工程领域，企业战略与创新管理领域，金融、财务、保险及信用领域，交通、运输调度领域，服务营销与客户关系领域，军事、武器及战略领域，公共安全及行政管理领域等，是系统动力学应用研究最热门的领域。在系统动力学应用研究涉及的物流工程领域中，以物流决策、库存控制、流程设计和规模优化最为广泛。——应用领域物流决策系统动力学方法主要依据系统内部诸因素之间形成的各种反馈环进行建模，同时搜集与系统行为有关的数据进行仿真，作出预测。它具有优于回归预测、线性规划等方法的特点，既可以进行时间上的动态分析，又可以进行系统内各因素之间的协调。因而，对物流工程的各项决策具有实际应用意义。库存控制应用系统动力学进行优化与控制研究对系统进行优化与控制是系统动力学方法最重要的作用之一，也是应用系统动力学研究的最终目的。影响系统运行和发展的因素众多，也很复杂。系统动力学从动态的角度出发，构建系统模型，展示和把握系统变化发展的规律，进而对库存系统进行优化和控制。——主要应用流程设计系统动力学通过模拟分析基于流程的组织中的能力动态构成及其管理问题，找出能力的主导源，确立相应的流程图，实现组织流程再造的目标。规模优化系统动力学对物料供应系统进行结构分析，并用系统动力学建立物料供应系统的模型。通过对工程规模及产品市场进行系统动力学仿真，分析产品生产周期、采购速率和库存量，从而实现规模优化。——主要应用2.3供应链管理理论2.3.1供应链管理理论的本质2.3.2供应链管理理论的方法2.3.3供应链管理理论的应用

20世纪末，知识经济促进了生产力进一步的发展，客户（Customer）的消费水平在提高，企业之间的竞争（Competition）在加剧，加上政治、经济、社会环境的巨大变化（Change），使得市场需求日益多样化，且不确定性大大加强。“3C”既是市场需求多样化与不确定性的根源，也是企业不断提高其自身竞争能力的外在压力。在全球市场的激烈竞争中，企业面对的是一个变化迅速且无法预测的买方市场，传统的生产与经营模式对市场巨变的响应越来越迟钝和被动，为了改变被动局面，许多企业逐步把目光投向供应链的建立上。供应链产生的土壤、环境和动力逐步形成。供应链管理理论1985年供应链管理美国哈佛商学院教授迈克尔•波特（MichaelPorter）出版了《竞争优势》一书，在该书第2章阐述了“价值链”的理论框架。波特的价值链理论可以看作是供应链产生的前奏。1996年詹姆斯•P．沃麦克（美）和丹尼尔•T．琼斯（英）又出版了《精益思想》一书。该书以价值流为线索引出了“供货链”和“销售链”的概念，这是供应链产生的雏形。1998年美国供应链专家弗雷德·A.库琳（FredA.Kuglin）在其《以顾客为中心的供应链管理》一书中，提出供应链管理就是制造商与它的供应商，分销商及用户，也即整个“外延企业”中的所有环节-协同合作，为顾客所希望并愿意为之付出的市场，提供一个共同的产品和服务。——供应链管理的产生定义一英国著名物流专家马丁·克里斯多夫(MartinChristopher)教授在《物流与供应链管理》一书中对供应链做出了如下定义：供应链是指涉及将产品或服务提供给最终消费者的过程活动的上游及下游企业组织所构成的网络。定义二美国的格雷厄姆·史蒂文斯(GrahamC.Stevens)认为：“通过增值过程和分销渠道控制从供应商的供应商到用户的用户的流就是供应链，它开始于供应的源点，结束于消费的终点。”定义三

《中华人民共和国国家标准·物流术语》(GB／T18354--2001)，该文件对供应链(SupplyChain)作出了明确界定：供应链是在“生产及流通过程中，涉及将产品或服务提供给最终用户活动的上游与下游企业所形成的网链结构。”——供应链的定义

《中华人民共和国国家标准·物流术语》(GB／T18354--2001)，该文件对供应链管理（SupplyChainManagement)给出了如下定义：供应链管理是“利用计算机网络技术全面规划供应链中的商流、物流、信息流、资金流等，并进行计划、组织、协调与控制。”——供应链管理的定义21345供应链管理具有顺应全球经济一体化发展的强大功能。战略性供应链管理所涉及的管理对象大多是包含多种要素且相互关联的有机体系，具有整体性、综合性、层次性、相关性等特点。系统性供应链管理是事物发展的过程性和规律性的具体体现，具有很强的时序性、目的性、重复性和不可逆性。过程性供应链管理是基于提高企业市场应变能力、及时满足客户需求而出现的一种管理方式。动态性供应链节点企业可以同时是几个供应链的成员，充当不同的角色。交叉性——供应链管理的特征准时化采购

JIT采购（JITprocurement）又称为准时化采购，它是由准时化生产(JustInTime)管理思想演变而来的。准时化采购和准时化生产一样，它不但能够最好地满足用户需要，而且可以极大的消除库存、最大限度的消除浪费，从而极大地降低企业的采购成本和经营成本，提高企业的竞争力。在供应链管理环境下，准时化采购成为现实。JIT采购的主要原理表现在以下几个方面：与传统采购面向库存不同，准时化采购是一种直接面向需求的采购模式，它的采购送贷是直接送到需求点上；用户需要什么，就送什么，品种规格符合客户需要；用户需要什么质量．就送什么质量，品种质量符合客户需要，拒绝次品和废品；用户需要多少就送多少，不少送，也不多送；用户什么时候需要，就什么时候送货，不晚送，也不早送，非常准时；用户在什么地点需要，就送到什么地点。——供应链管理理论的方法延迟策略延迟策略（Postponementstrategy）是指尽量延迟产品的生产和最终产品的组装时间，即尽量延长产品的一般性，推迟其个性实现的时间。由于越接近需求发生点的预测越准确，通过延长产品的生产和组装时间，可以获得更精确的需求信息，降低不确定性，从而减少库存积压和缺货的成本，更好的满足顾客需求。延迟策略主要有以下几种：形式延迟策略，是指改变产品和零件的基本结构，使其标准化和简单化；生产延迟策略，是指尽量保持产品的通用形态，由各地的分销中心作最后的生产或组装；物流延迟策略，是指产品全部存放在工厂的中心仓库中，尽量延迟产品的实物配送；完全延迟策略，是指工厂直接根据顾客的订单进行生产，并将产品直接运送给顾客或零售商。延迟策略只有在供应链管理模式下才能真正落实。——供应链管理理论的方法供货商管理库存供货商管理库存（VendorManagedInventory，VMI），是生产家等上游企业对零售商等下游企业的流通存货进行管理和控制。生产厂家基于零售商销售中心发出发货指令，补充零售商的库存。这个系统的特点是把管理存货的责任基本归功于供应商。零售商把每天或每周的销售、库存、缺货及送货资料直接通过EDI（ElectronicDataInterchange）直接与供应商联系。这个系统零售商充分利用与供应商的良好关