运筹学与现代物流

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1、运筹学与现代物流一、运筹学与现代物流（一）运筹学运筹学是上世纪40年代开始形成的一门学科，起源于二战期间英、美等国的军事运筹小组，主要用于研究军事活动。二战后，运筹学主要转向经济活动的研究，研究活动中能用数字量化的有关运用、筹划与管理等方面的问题，通过建立模型的方法或数学定量方法,使问题在量化的基础上达到科学、合理的解决，并使活动系统中的人、才、财、物和信息得到最有效的利用，使系统的投入和产出实现最佳的配置。运筹学的研究内容非常广泛，根据其研究问题的特点，可分为两大类，确定型模型与概率型模型。其中确定型模型中主要包括：线性规划、非线性规划、整数规划、图与网络和动态规划等；概率型模型主要包括：对

2、策论、排队论、存储论和决策论等。（二）物流学物流作为一门科学也是始于二战期间,美国根据当时军事的需要，对军火的运输、补给和存储等过程进行全面的管理，并首次使用了“Logistics Management”一词。其后对于物流的概念不断演变发展，内容也逐渐完善。我国在2001年8月1日开始实施的国家标准物流术语中对物流作了如下规定：物流即物品从供应地向接收地的实体流动过程,根据实际需要，将运输、存储、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等基本功能实施有机的结合。（三)运筹学与物流学运筹学与物流学作为一门正式的学科都始于二战期间，从一开始，两者就密切地联系在一起，相互渗透和交叉发展。与物流学联

3、系最为紧密的理论有:系统论、运筹学、经济管理学，运筹学作为物流学科体系的理论基础之一,其作用是提供实现物流系统优化的技术与工具，是系统理论在物流中应用的具体方法。二战后，各国都转向快速恢复工业和发展经济，而运筹学此时正转向经济活动的研究，因此极大地引起了人们的注意，并由此进入了各行业和部门，获得了长足发展和广泛应用，形成了一套比较完整的理论,如规划论、存储论、决策论和排队论等。而战后的物流并没像运筹学那样引起人们及时的关注，直到上世纪60年代，随着科学技术的发展、管理科学的进步、生产方式和组织方式等的改变，物流才为管理界和企业界所重视。因此，相比运筹学，物流的发展滞后了一些。不过，运筹学在物流

4、领域中的应用却随着物流学科地不断成熟而日益广泛。二、运筹学在物流领域中主要应用的概况运筹学作为一门实践应用的科学，已被广泛应用于工业、农业、商业、交通运输业、民政事业、军事决策等组织，解决由多种因素影响的复杂大型问题。在流通领域，应该大力推广运用各种新型高效的交通运输工具，实现公路、铁路、水运和空运等各种运输方式的合理配置及优化组合，提高运输效率。目前，在物流领域中的应用也相当普遍，并且解决了许多实际问题，取得了很好的效果.以下总结一些当前运筹学在物流领域中应用较多的几个方面。（一）数学规划论数学规划论主要包括线性规划、非线性规划、整数规划、目标规划和动态规划。研究内容与生产活动中有限资源的分

5、配有关，在组织生产的经营管理活动中，具有极为重要的地位和作用。它们解决的问题都有一个共同特点,即在给定的条件下,按照某一衡量指标来寻找最优方案，求解约束条件下目标函数的极值(极大值或极小值）问题。具体来讲，线性规划可解决物资调运、配送和人员分派等问题;整数规划可以求解完成工作所需的人数、机器设备台数和厂、库的选址等；动态规划可用来解决诸如最优路径、资源分配、生产调度、库存控制、设备更新等问题.（二）存储论存储论又称库存论，主要是研究物资库存策略的理论，即确定物资库存量、补货频率和一次补货量。合理的库存是生产和生活顺利进行的必要保障，可以减少资金的占用，减少费用支出和不必要的周转环节，缩短物资流

6、通周期，加速再生产的过程等。在物流领域中的各节点：工厂、港口、配送中心、物流中心、仓库、零售店等都或多或少地保有库存，为了实现物流活动总成本最小或利益最大化，大多数人们都运用了存储理论的相关知识，以辅助决策。并且在各种情况下都能灵活套用相应的模型求解，如常见的库存控制模型分确定型存储模型和随机型存储模型，其中确定型存储模型又可分为几种情况:不允许缺货，一次性补货;不允许缺货，连续补货；允许缺货,一次性补货；允许缺货，连续补货。随机型存储模型也可分为：一次性订货的离散型随机型存储模型和一次性订货的连续型随机存储模型。常见的库存补货策略也可分为以下四种基本情况：连续检查,固定订货量，固定订货点的（

7、Q，R）策略；连续检查固定订货点，最大库存的(R，S）策略；周期性检查的（T，S)策略以及综合库存的（T，R，S）策略。针对库存物资的特性，选用相应的库存控制模型和补货策略,制定一个包含合理存储量、合理存储时间、合理存储结构和合理存储网络的存储系统。（三）图(网络）论自从上世纪50年代以后,图论广泛应用于解决工程系统和管理问题，将复杂的问题用图与网络进行描述简化后再求解。 图与网络理论有很强的构模能力，描述问题直观，模型易于计算实现，很方便地将一些复杂的问题分解或转化为可能求解的子问题.图与网络在物流中的应用也很显著,其中最明显的应用是运输问题、物流网点间的物资调运和车辆调度时运输路线的选择、

8、配送中心的送货、逆向物流中产品的回收等，运用了图论中的最小生成树、最短路、最大流、最小费用等知识,求得运输所需时间最少或路线最短或费用最省的路线。另外，工厂、仓库、配送中心等物流设施的选址问题,物流网点内部工种、任务、人员的指派问题，设备更新问题，也可运用图论的知识辅助决策者进行最优的安排.（四）排队论 排队论也称随机服务理论，主要研究各种系统的排队队长、等待时间和服务等参数,解决系统服务设施和服务水平之间的平衡问题,以较低的投入求得更好的服务.排队现象现实生活中普遍存在，物流领域中也多见，如工厂生产线上的产品等待加工，在制品、产成品排队等待出入库作业，运输场站车辆进出站的排队,客服务中心顾客

9、电话排队等待服务，商店顾客排队付款等等。根据系统排队的服务设施数量、系统容量、顾客到达时间间隔的分布、服务时间的分布等特征，可分为(M/M/1/）,（M/M/1/k），(M/M/1/m)，(M/M/s/），（M/M/s/k），（M/M/s/m）几种不同的情况，不同情形套用相应的模型可以求解。（五）对策论、决策论对策论也称博弈论,对策即是在竞争环境中做出的决策，决策论即研究决策的问题，对策论可归属为决策论,它们最终都是要做出决策。决策普遍存在于人类的各种活动之中，物流中的决策就是在占有充分资料的基础上，根据物流系统的客观环境,借助于科学的数学分析、实验仿真或经验判断，在已提出的若干物流系统方案中

10、,选择一个合理、满意方案的决断行为。如制定投资计划、生产计划、物资调运计划、选择自建仓库或租赁公共仓库、自购车辆或租赁车辆等等。物流决策多种多样,有复杂有简单，按照不同的标准可化分为很多种类型，其中按决策问题目标的多少可分为单目标决策和多目标决策。单目标决策目标单一，相对简单,求解方法也很多，如线性规划、非线性规划、动态规划等。多目标决策相对而言复杂得多，如要开发一块土地建设物流中心，既要考虑设施的配套性、先进性，还要考虑投资大小问题等,这些目标有时相互冲突，这时就要综合考虑。解决这类复杂的多目标决策问题现行用的较多的,行之有效的方法之一是层次分析法，一种将定性和定量相结合的方法.三、物流配送

11、系统中的运筹学问题物流配送系统中包含诸多运筹学问题，如配送中心选址中的01规划问题,货物配载中的背包问题，配送路线优化中的动态规划问题等,通过建立数学模型，利用运筹学方法与信息技术的结合可对上述问题加以解决,为配送业务的进一步发展提供帮助。（一）配送中心选址中的0-1规划问题.物流配送中心是为满足用户需要，利用订货、储存、包装、加工、配送、运输、结算和信息处理等手段和设施，在供应到消费过程中实现调节跟踪服务的主体机构。配送中心的布局和选址,对其中心功能的发挥和综合效益的影响极大。本文提出的配送中心选址方法，是在依据选址的一般原则的基础上,如与城市总体布局相协调、与道路交通规划和综合货运网络发展

12、相适应、利用现有设施节约建设投资等，确定备选地址，以获得最大综合效益为目标，建立物流配送中心布局和选址模型，并通过模型求解确定物流配送中心的最佳选址位置. (二）背包问题，每种货物的装载都要考虑重量和体积的限制,同时又要使总的物品价值实现最大化，通常借助运筹学中动态规划的方法将这一复杂问题划分成若干系列的小问题，通过求解这些小问题得出原问题的最优解。 (三)配送路线优化中的最短路问题.配送路线是各送货车辆向各个用户送货时所要经过的路线。配送路线的确定是否科学合理,对配送速度、配送成本和配送效益有直接影响,在配送环节中,配送路线的优化是一个重要问题。在一般情况下，配送时间短、成本低、准确性高、运

13、力利用合理是考虑合理配送的主要目标,它集中地体现了货物配送的经济效益。因此，物流配送中的最优路线选择问题实质上是多目标的优化问题，然而各个目标之间的制约和冲突，无法确定一条最佳的配送路线，这时，就需要对各种目标进行综合比较分析,确定出其中一种较为满意的方案。物流分析中,在一对多收发货点之间存在着多种可供选择的配送路线的情况下，应综合考虑，权衡利弊，选择合理的配送方式并确定最佳配送路线。在具体求解时，可借助图与网络分析的方法解决，如最小生成树、最短路、最大流、最小费用最大流等,求得配送时间最少或路线最短或费用最省的路径。 物流学主要研究物流过程中各种技术和经济管理的理论和方法，研究物流过程中有限资源，如物资、人力、时间、信息等的计划、组织、分配、协调和控制，以期达到最佳效率和效益，而现代物流管理所呈现的复杂性也不是简单算术能解决的，以计算机为手段的运筹学理论是支撑现代物流管理的有效工具。物流业的发展离不开运筹学的技术支持,运筹学的应用将会使物流管理更加高效。