第一章物流系统概论

物流系统规划与设计2课程内容探讨物流系统的运筹学模型和数学方法的应用。主要内容包括：物流系统的基本概念、模型建立、预测、规划、控制、评价、决策等内容。此外将对物流信息系统、物流管理有关问题以及物流科学与物流技术的最新发展动向进行介绍。课程目标要求从系统工程的角度掌握现代物流系统理论，学会用运筹学和数学的方法对物流系统进行分析、规划、评价和决策。3教材《物流系统规划——建模及实例分析》蔡临宁编，机械工业出版社，2003参考资料《物流系统规划与设计》方仲民主编机械工业出版社，2003《物流系统工程》上海财经大学出版社，2003《物流作业优化方法》秦明森编著中国物资出版社，2003第一章物流系统概论本章主要内容系统与系统工程物流及物流系统5§1.1系统与系统工程一.系统1．系统的定义“系统”的概念来源于古代人类的社会实践和科学总结。“系统”一词来源于拉丁语:systema。1937年，奥地利理论生物学家冯·贝塔朗菲（VonBertalanffy）提出：“系统是相互作用的诸要素的综合体”，第一次将系统作为一个科学概念进行研究。针对不同的研究领域，对系统有不同的定义。（目前40多个）我国系统科学界对系统的定义是：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成，具有特定功能的有机整体，而且这个整体又是它所从属的更大的系统的组成部分（钱学森）。即：系统是同类或相关事物按一定的内在联系组成的整体，具有一定的目的和功能。62.系统的三要素输入、处理、输出是组成系统的三个要素。§1.1系统与系统工程输入输出组成3组成1组成5组成4组成2组成6社会环境自然环境国际环境经济环境政治环境系统的构成73.系统的形态（系统的分类）自然系统和人造系统自然系统是自然物等形成的系统。人造系统是人类为达到所需要的目的，由人类设计和建造的系统。实体系统和概念系统实体系统是以矿物、生物、能源、机械等实体组成的系统。概念系统是由概念、原理、方法、制度、程序等观念性的非物质实体所组成的系统。封闭系统与开放系统封闭系统是指与外界环境不发生任何形式交换的系统。开放系统是指系统内部与外部环境有能量、物质和信息交换的系统。静态系统和动态系统静态系统是其固有状态参数不随时间变化的系统。动态系统是系统状态变量随时间而改变的系统。对象系统和行为系统对象系统是按照具体研究对象进行区分而产生的系统。行为系统是以完成目的行为作为组成要素的系统。控制系统和因果系统控制系统是具有控制功能和手段的系统。因果系统是输出完全决定于输入的系统。§1.1系统与系统工程84.系统的特征集合性：由两个或两个以上相互区别的元素构成，单个元素不构成系统。整体性：系统整体不等于各元素之和，即非加和原则，1+1?2。整体小于各组成元素之和，即1+12整体大于各组成元素之和，即1+12相关性：组成系统的各元素相互联系、相互作用、相互影响。目的性：系统有明确的目的和目标。环境适应性：系统适应环境的能力，任何系统都存在于环境之中。动态性：系统的发展是一个有方向的动态过程（运动是永恒的）§1.1系统与系统工程9二.系统工程1.系统工程的定义“系统工程”这个词来源于英文“SystemEngineering”。系统工程属于技术类，是一门新兴横向交叉学科，目前仍在完善和发展。系统工程主要提供一套现代化的管理方法，同时也能够促进工程活动本身获得最佳效果系统工程在不同的学科有多种不同的定义，代表性的定义有美国著名学者切斯纳（H.Chestnut）：系统工程按照各个目标进行权衡，全面求得最优解（满意解），并使各组成部分能够最大限度的相互适应。日本工业标准“运筹学术语”中指出：系统工程是为了更好地达到系统目标，而对系统的构成要素、组织结构、信息流动和控制机制等进行分析和设计的技术。前苏联：系统工程是一门研究复杂系统的设计、建立、试验和运行的科学技术。我国的定义：系统工程就是用科学的方法组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用，规划和组织人力、物力、财力，通过最优途径的选择，使工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有效的成果。该定义有三层含义：组织和管理的技术解决工程活动全过程的技术这种技术具有普遍性§1.1系统与系统工程102.系统工程的特征普遍性系统工程不限于某一特定的研究对象，各种自然的、社会的系统都可以做为它的研究对象全局最优性系统工程着眼于系统的整体状态和过程，而不拘泥于局部的、个别的部分，以系统整体的最佳为目标。相关性系统工程与所处的环境和条件密切相关，离不开事物本来的性质与特征。§1.1系统与系统工程113.系统工程的发展20世纪30年代末，英国为了防止德国飞机的突然袭击，研究雷达系统时，创造了运筹学。随后研究飞机降落的排队问题、后勤保障的组织问题，创造了排队论、线性规划等运筹学分支。20世纪40年代，美国贝尔电话公司研究微波通讯网络时，初步运用了系统工程方法，并第一次提出系统工程的概念。二次大战后，美国在尖端科学技术和经营管理中，将系统工程方法与运筹学结合起来，取得极大的成功。1957年，美国人谷德(H.Goode)和麦克尔(R.Machol)合著了系统工程专著，正式产生了系统工程这门新兴学科；1961年到1972年，美国阿波罗登月计划，在整体计划、设计和组织管理中采用了系统工程的思想和方法，取得了巨大的成功；20世纪70年代，系统工程得到了迅速的普及和发展，引起世界各国普遍重视。§1.1系统与系统工程124.我国系统工程的开展情况1956年，中科院力学所建立了运筹学研究组。1960年，成立了运筹学研究室。60年代初，华罗庚教授推广“统筹学”、“优选法”；钱学森教授在军事系统中积极尝试系统工程应用。20世纪80年代，系统工程发展迅速，并取得了一系列成果。总之，现代科学技术和管理具有高度综合性，它需要各种科学技术相互配合，才能解决一些重大问题，需要科学管理方法才能带来效益。系统工程正是随着解决这类综合性的复杂任务发展起来的。系统工程通过通揽全局、分清主次、掌握要点、建立模型、运用数学方法对各种影响因素进行精确分析，进行科学决策，用先进的技术和工具进行控制和管理，使整个系统达到性能和效益的最佳。§1.1系统与系统工程135.系统工程的技术内容运筹学主要分支有规划论、对策论、库存论、决策论、排队论、可靠性理论、网络理论等概率论与数理统计学数量经济学技术经济学管理科学§1.1系统与系统工程146.系统工程方法论含义：是指运用系统工程研究问题的一套程序化方法，也就是为了达到系统的预期目标，运用系统工程思想及其技术内容解决问题的工作步骤。（1）系统工程方法论的基本原则系统整体性原则不能从系统的局部得出有关系统整体的结论；分系统的目标必须服从于系统整体的目标；从优化系统出发开展各分系统之间的活动；从总体协调的需要来确定最佳方案。系统有序相关原则系统目标优化原则系统动态性原则系统分解与综合原则系统创造思维原则§1.1系统与系统工程15§1.1系统与系统工程（2）三维结构方法论三维结构方法论是一种适应面较宽、供不同系统参考的程序基本模型和统一思想方法1969年，美国贝尔研究所霍尔(A.D.Hall)提出了系统工程三维结构，它是由时间维、逻辑维和知识维组成的立体空间结构。特点是强调明确目标，核心内容是模型化和定量化。16它以时间维、逻辑维、知识维组成的立体空间结构来概括地表示出系统工程的各阶段、各步骤以及所涉及的知识范围。也就是说，它将系统工程活动分为前后紧密相连的七个阶段和七个步骤，并同时考虑到为完成各阶段、各步骤所需的各种专业知识，为解决复杂的系统问题提供了一个统一的思想方法。因此，作为运用系统工程解决各种实际总是的方法论基础，霍尔三维结构已被广泛采用。在霍尔提出的三维结构中，他十分重视系统工程各项工作中人的创造性和能动性。他认为，系统工程不仅仅涉及到工具，它是程序、人和工具这三者的精心协调；其中人始终是起主导作用，系统工程的程序、原理、观点和手段，只能使一个有才能的人在较短的时间内更好地工作，而不能使一个条件很差的人去做高级工作。这是霍尔系统工程思想的一个显著特点，同时也表明系统工程的三维结构只是一种科学的思想方法，运用得好坏与人的关系极大。17逻辑维（解决问题的逻辑过程）运用系统工程方法解决某一大型工程项目时，一般可分为七个步骤：①明确问题。通过系统调查，尽量全面地搜集有关的资料和数据，把问题讲清楚。②系统指标设计。选择具体的评价系统功能的指标，以利于衡量所供选择的系统方案。③系统方案综合。主要是按照问题的性质和总的功能要求，形成一组可供选择的系统方案，方案中要明确待选系统的结构和相应参数。18④系统分析。分析系统方案的性能、特点、对预定任务能实现的程度以及在评价目标体系上的优劣次序。⑤系统选择。在一定的约束条件下，从各入选方案中择出最佳方案。⑥决策。在分析、评价和优化的基础上作出裁决并选定行动方案。⑦实施计划。这是根据最后选定的方案，将系统付诸实施。以上七个步骤只是一个大致过程，其先后并无严格要求，而且往往可能要反复多次，才能得到满意的结果。19时间维（工作进程）对于一个具体的工作项目，从制定规划起一直到更新为止，全部过程可分为七个阶段：①规划阶段。即调研、程序设计阶段，目的在于谋求活动的规划与战略；②拟定方案。提出具体的计划方案。③研制阶段。作出研制方案及生产计划。④生产阶段。生产出系统的零部件及整个系统，并提出安装计划。⑤安装阶段。将系统安装完毕，并完成系统的运行计划。⑥运行阶段。系统按照预期的用途开展服务。⑦更新阶段。即为了提高系统功能，取消旧系统而代之以新系统，或改进原有系统，使之更加有效地工作。20知识维（专业科学知识）系统工程除了要求为完成上述各步骤、各阶段所需的某些共性知识外，还需要其他学科的知识和各种专业技术，霍尔把这些知识分为工程、医药、建筑、商业、法律、管理、社会科学和艺术等。各类系统工程，如军事系统工程、经济系统工程、信息系统工程等。都需要使用其它相应的专业基础知识。21（3）软系统方法论英国兰卡斯特大学切克兰德(P.Checkland)提出了软系统方法论，其核心不是“最优化”，而是进行“比较”，强调找出可行满意的结果，是一个“学习”的过程。§1.1系统与系统工程§1.2物流与物流系统23一．物流1.概述物流科学是当代最有影响的新学科之一。物流学是研究物流料、人员流、信息流和能量流的计划、调节和控制的科学。物流学是以物的动态流转过程为主要研究对象，揭示物流活动（运输、储存、包装、装卸搬运、流通加工、物流信息等）的内在联系，使物流系统在经济活动中从潜隐状态显现出来，成为独立的研究领域和学科范围。物流科学是管理工程与技术工程相结合的综合学科。物流科学的产生和应用将给国民经济和生产企业带来难以预料的经济效益。§1.2物流与物流系统24§1.2物流与物流系统2.物流在发展中形成1918年，英国出现“即时送货股份有限公司”。1935年，美国销售协会提出实物分配（PhysicalDistribution简称PD）概念。二战中，PD概念更加系统化，另外美国军事部门发展“后勤管理”（logisticsmanagement）方法。50年代，PD概念在日本被译为“物的流通”，物流之父平原直起名“物流”。近20年来，logistics取代PD，成为物流或物流学代名词（后勤学）。253.物流的定义美国物流管理协会、日通综合研究所、林周二、阿保荣司、EW.斯逐基、PD.昆巴士、DJ.爱罗特、R.尤尼曼等均提出过物流定义。例如：日本林周二定义：物流是包含物质资材的废弃与还原，联结供给主体与需要主体，克服空间与时间距离，并且创造一部分形质效果的物理性经济活动。具体包括运输、保管、包装、装卸搬运、流通加工等活动以及有关的信息活动。德国R.尤尼曼定义：物流学（logistics）是研究对系统（企业、地区、国家、国际）的物料流（material