物流与运筹学ppt课件.ppt

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1、1 物流与运筹学教学目的与要求 通过对本章的学习，使学生对运筹学的产生发展及其在我国的应用发展有较全面的了解；理解运筹学的概念、性质和特点；掌握运筹学的分析步骤，特别是有关模型建立的相关问题；了解现代物流的产生与发展；熟悉现代物流运筹学的主要内容；掌握运筹学在现代物流管理中的具体运用。1 物流与运筹学1.1 运筹学的形成与发展1.2 运筹学的特点及分析步骤1.3 物流与运筹学关系 知识归纳 习题与思考题1.1 运筹学的形成与发展 朴素的运筹学思想自古有之：敌我双方交战，要克敌制胜就要在了解双方情况的基础上，制定出对付敌人的最优方法。从阿基米德为迦太基人设计的用于粉碎罗马海军攻占西那库斯城的设防

2、方案，到梦溪笔谈所记录的军粮供应与用兵进退的关系等事例无不闪耀着运筹帷幄、整体优化的朴素思想。此外，在人类征服自然、改造自然的过程中，也大量运用了运筹的思想和方法，我国古代李冰父子主持修建的由“鱼嘴”岷江分洪工程、“飞沙堰”分洪排沙工程和“宝瓶口”引水工程巧妙结合而成的都江堰水利工程；宋真宗皇宫失火，大臣丁渭提出的一举三得重建皇宫的方案都是很好的例子。返回1.2 运筹学的特点及分析步骤1.2.1 运筹学的概念和特点1.2.1.1 运筹学的概念 运筹学（O.R.）作为一门科学，至今还没有一个统一且确切的定义。 英国运筹学杂志认为：“运筹学是运用科学方法（特别是数学）来解决那些在工业、商业、政府和

3、国防部门中，有关人力、机器、物质、金钱等大型系统的指挥和管理方面出现的问题的科学，目的是帮助管理者科学地决策其策略和行动。” 美国运筹学会（1976年）的定义是：“运筹学是研究用科学方法来决定在资源不充分的情况下如何最好的设计人机系统，并使之最好地运行的一门学科”。这从侧面描写了运筹学的特点。 联邦德国科学辞典（1978年）上的定义是：“运筹学是从事决策模型的数学解法的一门科学。” 辞海(1979年版)中有关运筹学条目的释义为：“主要研究经济活动与军事活动中能用数量来表达有关运用、筹划与管理方面的问题，它根据问题的要求，通过数学的分析与运算，做出综合性的舍取安排，以达到较经济较有效地使用人力物

4、力。” 中国大百科全书(自动控制与系统工程卷,1991年版)的释义为：“用数学方法研究经济、民政和国防等部门在内外环境的约束条件下合理分配人力、物力、财力等资源，使实际系统有效运行的技术科学，它可以用来预测发展趋势，制定行动规划或优选可行方案。”故有人将运筹学称作“管理数学”。 从这些定义中我们可以看出，虽然说法不一，但其基本含义大致相同，都包 含了以下三方面的内容： (1)既定的目标和条件； (2)科学的方法和技术； (3)最优的决策方案。1.2.1.2 运筹学的特点 运筹学属于应用数学范畴，具体地说，它是一门管理数学，是一种通过对系统进行科学的定量分析，从而发现问题、解决问题的系统方法论。

5、与其他的自然科学不同，运筹学研究的对象是“事”，而不是“物”，它揭示的是“事”的内在规律性，研究的是如何把“事”办得更好的方式方法。由此，我们可以看出运筹学主要有以下三个特点： (1)系统的整体优化 所谓系统可以理解为是由相互关联、相互制约、相互作用的一些部分组成的具有某种功能的有机整体。 (2)多学科的配合 一个企业的有效管理涉及很多方面，运筹学研究中吸收来自不同领域、具有不同经验和技能的专家。由于专家们来自不同的学科领域，具有不同的经历经验，增强了发挥小组集体智慧提出问题和解决问题的能力。这种多学科的协调配合在研究的初期，在分析和确定问题的主要方面，在选定和探索解决问题的途径时，显得特别重

6、要。 (3)模型方法的应用 在各门学科的研究中广泛应用实验的方法，但运筹学研究的系统往往不能搬到实验室来，代替它的方法是建立这个问题的数学的和模拟的模型。如果说辅助决策是运筹学应用的核心，建立模型则是运筹学方法的精髓。1.2.2 运筹学的分析步骤 经过长期的实践，运筹学已形成自己特有的方法论，具体工作步骤如下： （1）系统分析和问题描述 应用运筹学的目的是要解决问题，解决问题首先必须提出问题和分析问题。因此要对研究的问题和系统进行观察分析，归纳出决策的目标及制定决策时在行动和时间等方面的限制。一旦明确地提出了需要解决的问题，就必须从三方面对问题进行分析，即技术可行性、经济可行性和操作可行性。

7、技术可行性是指提出的问题在现有的条件下有没有现成的方法用于解决问题，如果不具备技术可行性，提出的问题就无法解决，只能束之高阁。 经济可行性是指需要解决的问题的成本究竟有多少，会不会受资金限制，进一步还需要分析解决问题之后的投入产出情况，要力争少投入多产出。 操作可行性是指要解决的问题有没有合适的人员来操作，事总需要人来做，没有合适的人员从事具体工作，一切都将等于零。 （2）模型的建立和修改 建立模型是运筹学分析的关键步骤。模型是对现实世界的抽象和简化，是用文字、图表、符号、关系式及实体模样描述所认识的客观对象。模型表达了问题中可控决策变量、不可控变量、各种条件及目标有效度量之间的相互关系。一个

8、典型的运筹学模型包括以下部分： 一组需要通过求解模型确定的决策变量； 一个反映决策目标的目标函数； 一组反映系统复杂逻辑和约束关系的约束方程； 模型要使用的各种参数。 模型的构造是一门基于经验的艺术，既要有坚实的理论做指导，又要靠不断的实践来积累经验。具体地讲，有以下几种方法： 直接分析法 类比法 数据分析法 试验分析法 构想法 （3）模型的求解和检验 对问题求解即用数学方法或其他工具对模型求解。根据问题的要求，可分别求出最优解、次最优解或满意解；依据对解的精度的要求及算法上实现的可能性，又可区分为精确解和近似解等。模型和实际之间总是存在一定的差异，因此模型的最优解并不一定就是真实问题的最优解

9、。所以，模型建成以后，它所依赖的理论和假设条件是否合理，模型结构是否正确，必须通过试验和求解进行检验。通过检验，可以发现模型的结构错误和逻辑错误，并了解模型求解结果与实际问题的差距。只有当模型在一定程度上能比较准确地反映实际问题时，运筹学分析才算达到了理想的效果。 （4）结果分析与实施 运筹学研究的最终目的是要提高被研究系统的效率，通过解的分析，控制解的变化来达到理想的结果。同时通过解的实施，才能取得最终的收获。因此，实施是最重要的一步。这一步要求明确：方案由谁去实施，什么时间去实施，如何实施，要求估计实施过程可能遇到的阻力，并为此制订相应的克服困难的措施。此外，在实施过程中，最重要的是使管理

10、人员与运筹学分析人员取得共识，并使管理人员了解分析的全过程，掌握分析的基本方法和理论，且能独立地完成日常分析工作。只有这样，才能确保研究和分析成果的真正实施。返回1.3 物流与运筹学关系1.3.1 现代物流中的运筹问题1.3.1.1 现代物流的产生与发展 物流（Logistics）指的是在合适的时间，将正确的产品以适当的数量准确地送达到用户手中的一系列活动。它连接生产与消费，使货畅其流，物尽其用，以促进生产不断发展、满足日益增长的社会生产消费需要。因此，物流在生产和市场之间或在被时空隔离的供应商之间架起了一座桥梁。 作为社会经济活动的基础，物流活动起源较早。从古代商品交换开始，物流就伴随着生产

11、、交换而存在。但在小生产时期，物流活动处于分散与孤立的状态，始终附属于生产和流通，如物流功能中的运输、仓储、存货、搬运、采购、包装与设施区位选择等。真正对物流活动的系统化分析与管理，则始于第二次世界大战的军事后勤体系。对军事后勤保障问题和后勤服务中的物资和武器设备调运问题的研究，向实际组织运作管理方向发展就形成了现代物流学，而向数学理论方向发展则成为了运筹学。随着运筹学学科体系的不断完善和对现代物流学研究的不断深入，大量的运筹学理论与方法又被广泛运用到物流规划、物流运作和物流控制当中。因此可以说，在运筹学的研究中融入了物流学的基本概念和内容，在现代物流学的发展中包含了运筹学的思想和精髓。目前一

12、般将现代物流的发展过程分为以下四个阶段： (1)物流观念的启蒙与产生阶段（19011949年） 物流的早期含义是实物配送，英文为“Physical Distribution”（简称PD）。20世纪初期，西方工业国家出现了生产大量过剩、需求严重不足的世界性经济危机，经济衰退、企业利润下降，企业开始提出销售与物流的问题，物流的概念由此产生，对物流的研究也从此展开。1901年，约翰F.格鲁威尔在美国政府报告农产品流通产业委员会报告中第一次论述了对农产品流通产生影响的各种因素和费用，从而揭开了人们对物流活动认识的序幕。1915年珂奇萧在市场流通中的若干问题一书中首先提出了“Physical Distr

13、ibution”的概念。第一次世界大战期间，英国犹尼里佛哈姆勋爵成立了“即时送货股份有限公司”，其宗旨是在全国范围内把商品及时送达到批发商、零售商以及用户的手中。这是人类社会早期的系统性的物流活动。第二次世界大战期间，美国根据军事上的需要，在军火的战时供应中，首先采用了后勤管理(Logistics Management)这一概念，对军火的运输、补给、调配等进行全面的统筹管理，对战争的胜利起到了保障作用。 (2)物流理论体系的形成与实践推广阶段（19501978年） 进入20世纪50年代以后，人们对物流的重视程度和研究得到了飞跃性的发展。现代市场营销观念彻底改变了企业经营管理的行为，为顾客服务成

14、为经营管理的核心要素，物流活动在顾客服务中的重要作用被普遍认同，逐渐成为社会经济中的研究热点。1954年，在美国波士顿工商会议所召开的第26次波士顿流通会议上，鲍尔D.康柏斯发表了题为市场营销的另一半的演讲，号召学术界和实业界重视、认识、研究市场营销中的物流，真正从战略的高度来管理发展物流。这是物流管理发展的一个里程碑，对于物流管理学的形成产生了直接影响。1962年，美国著名的管理学家彼得德鲁克在财富杂志上发表了经济的黑暗大陆一文，强调应当高度重视流通以及流通过程中的物流管理，对实业界和理论界又起到了一次重大的推动作用。进入20世纪70年代，特别是全球石油危机以后，人们通过改善物流系统带来了巨

15、大的经济效益，“物流是节约费用的广阔领域”的论断，再次得到证实，物流的价值也再次为人们所公认，被评价为“经济领域未开垦的新大陆”和“第三利润的源泉”。从20世纪50年代到70年代末，许多国家如美国、日本、英国等都致力于物流的研究与实践，很多有关物流的论文、著作、杂志大量出现，有关会议频繁召开，包含有系统物流思想的Logistics代替Physical Distribution成为世界物流的通用称呼，现代物流科学开始登上社会经济的历史舞台。 (3)物流理论的成熟与物流管理现代化阶段（19781985年） 从70年代末开始，世界各国相继修正了与物流相关的法规以适应和加速物流业的发展，物流活动的经营

16、环境有了巨大的变化。物流市场的全面自由化，对于物流业者来说，不仅带来了激烈的行业竞争，也使得物流业者能够真正满足顾客需求，实现与其他公司在物流服务上的差别化。而对于货主来讲，一方面接受服务的水准得到提高，物流的效率得到提高，另一方面对物流服务的选择余地也大大增加。此外，从全球看，物流的管理理论在这一时期也有了一个飞速的发展。随着MRP、MRP、DRP、DRP、看板制以JIT等先进管理方法的开发和在物流管理中的运用，人们逐渐认识到需要从流通生产的全过程来把握物流管理，而计算机等现代科技的发展，为物流全面管理提供了物质基础和手段。1984年美国的学者哥拉罕姆西尔曼在哈佛商业评论上发表了题为物流再认

17、识一文，指出现代物流对市场营销、生产和财务活动具有重大影响，因此，物流应该在战略意义上得到企业高层管理人员的充分重视。最具有历史意义的是1985年美国物流管理协会的改名，从而标志现代物流观念的确立，以及对物流战略管理的统一化。 (4)物流理论、实践的纵深化发展阶段（1985年至今） 20世纪80年代中期以后，随着人们对物流管理认识的提高，经济环境、产业结构和科学技术迅猛的发展，物流理论和实践开始向纵深发展。在理论上，人们越来越清楚地认识到物流与经营、生产紧密相连，它已成为支撑企业竞争的三大支柱之一。1985年，美国学者威廉姆哈里斯和斯托克吉姆斯在密西根州立大学发表了题目为市场营销与物流的再结合

18、历史与未来的展望的演讲，对现代物流的本质给予了高度的总结，也推动了物流顾客服务战略以及供应链管理战略的研究。从物流实践来看，20世纪80年代后期电子计算机技术和物流软件的发展日益加快，进而更加推动了现代物流实践的发展。EDI的运用不仅提高了传递效率和信息的正确性，而且带来了交易方式的变革，为物流纵深化发展带来了契机。专家系统的使用，提高了物流管理的整体效果，实现了物流战略决策的最优化，为物流纵深化发展提供了保证。1.3.1.2 运筹学在现代物流中的运用 运筹学被大量地应用在各种物流活动中。 (1)物流系统规划 对物流系统进行规划、管理、控制，选择最优的物流方案，寻求降低物流费用、提高物流效益的

19、途径等。 (2)物流中心选址与规模 选择物流中心不仅要考虑它的规模大小，而且要考虑其地理位置，此外还涉及社会化等多方面的因素。 (3)物流设施配备与更新 在物流系统中，要考虑物流设备的选型、配备数量以及何时更新等问题以便达到最好的经济效益。 (4)生产计划 在总体计划方面，主要是从总体确定生产、存储和劳动力的配合等计划以适应波动的需求计划，此外还可用于生产作业计划、日程表的编排等。同时，还有在合理下料、配料问题、物料管理等方面的应用。 (5)运输问题 货物的调运，运输车辆的安排、调度，运输路线的选择等。 (6)库存管理 仓库存量的管理，确定某些设施或设备的容量，如仓库的储量大小、车辆的运输能力

20、以及确定储存多少等，这样可以节省大量物资的存储费用和运费并减少管理人员数量。 (7)市场销售 除上述几个方面外，还有组织机构设计、人力资源安排、系统运行评估等。1.3.2 物流运筹学研究的主要内容 物流运筹学的内容相当丰富，分支也很多，根据其解决问题的主要特点可将其分为两大类，即确定型模型和随机型模型。确定型模型主要包括：线性规划、整数规划、非线性规划、目标规划、动态规划、图论与网络等。随机型模型主要包括：决策论、对策论、排队论、存储论以及可靠性理论等。1.3.2.1 数学规划 数学规划也叫做规划论，包括线性规划、非线性规划、动态规划、整数规划和目标规划等，是物流运筹学的一个重要分支，其研究对

21、象是计划管理工作中有关安排和估值的问题，解决的主要问题是在给定条件下，按某一衡量指标来寻找安排的最优方案。它可以表示成求函数在满足约束条件下的极值问题。但它和古典的求极值问题又有本质上的不同，古典方法只能处理具有简单表达式和简单约束条件的情况，而现代的数学规划中的问题，目标函数和约束条件都很复杂，而且要求给出某种精确度的数学解答，因此算法的研究特别受到重视。 (1)线性规划这是最简单的一类数学规划问题。现代物流管理中如何有效地利用现有人力物力完成更多的任务，或在预定的任务目标下，如何耗用最少的人力物力去实现。这类统筹规划问题，先根据问题要达到的目标选取适当的变量，问题的目标通过用变量的函数形式

22、（称为目标函数）表示，对问题的限制条件用有关变量的等式或不等式（称为约束条件）表示。当变量连续取值，且目标函数和约束条件均为线性时，称这类模型为线性规划的模型。运输问题、整数规划、目标规划都是线性规划的特殊形式。要解决线性规划问题，从理论上讲都要解线性方程组，因此解线性方程组的方法，以及关于行列式、矩阵的知识，就是线性规划中非常必要和重要的工具。单纯形法的出现，对运筹学的发展起了重大的推动作用。特别是计算机的出现，使一些大型复杂的实际问题的解决成为现实。 (2)非线性规划 它是线性规划的进一步发展和继续。现代物流的许多问题如运输优化、库存平衡、系统设计、客户管理等，在进行规划时，其目标函数或约

23、束条件很难用线性函数表达。这样我们把目标函数或约束条件中包含有非线性函数的这类规划问题称为非线性规划。非线性规划扩大了数学规划的应用范围。一般来说，解非线性规划问题要比解线性规划问题困难得多，目前还没有适于各种问题的一般算法，各个方法有自己特定的适用范围，这是需要人们更深入研究的一个领域。 (3)动态规划 它是研究一个多阶段决策过程总体最优化的一种方法。有些经营管理活动由一系列阶段组成，把多阶段的决策问题变换为一系列相互关联的单阶段决策，从而构成个多阶段的决策过程。它是求解某类问题的一种方法，是考察问题的一种途径，而不是一种算法。它不像线性规划那样有标准的数学表达式和明确定义的一组规则，而必须

24、具体问题具体分析。现代物流管理中的许多问题都可以用动态规划来解决。如最优路径问题、库存问题、装载问题、生产调度问题等。1.3.2.2 图论与网络分析 图论是物流运筹学应用十分广泛的一个分支。现代物流管理中经常碰到交通网络的合理布置与选择、生产工序间的合理衔接搭配问题，各种管道、线路的通过能力以及仓库、附属设施的布局等问题。图论中把一些研究的对象用节点表示，对象之间的联系用连线（边）表示，点、边的集合构成图。如果给图中各边赋予某些具体的权数，并指定了起点和终点，称这样的图为网络图。图与网络分析正是通过对图与网络性质及优化的研究，从而解决设计与管理中的时间最少、距离最短、费用最省等实际问题。1.3

25、.2.3 排队论 排队论是物流运筹学的又一分支，又叫做随机服务系统理论。它是主要研究系统随机聚散现象的理论，即通过研究各种系统的排队队长、排队的等待时间及所提供的服务等各种参数，以便求得更好的服务。其研究目的是要回答如何改进服务机构或组织被服务的对象，使得某种指标达到最优的问题。现代物流中应用相当广泛，如港口码头泊位数量的确定、生产流水线的安排、电网的设计等。排队论把研究对象形象地描述为顾客来到服务台前要求接待。如果服务台已经被其他顾客占用，那么就要排队。另一方面，服务台也时而空闲、时而忙碌。因而就需要通过概率论、微分和微分方程等数学方法作为主要工具求得顾客的等待时间、排队长度等的概率分布。1

26、.3.2.4 存储论 存储论也称库存论，是研究物资最优存储策略及存储控制的理论，即在各种供应和需求条件下，应当在什么时间，提出多大的订货批量来补充库存，使得用于采购、贮存和可能发生的短缺的费用损失的总和最少。库存是现代物流管理中的一个重要内容。对于任何一个物流企业来说，如果物资存储过多，则会积压流动资金、占用仓储空间、增加保管费用，存储时间过长造成物资过时会造成巨大损失；如果存储过少，则会失去销售机会减少利润，或因缺乏原料而被迫停产，或因临时采购多耗人力及费用。因而如何寻求一个恰当的采购、存储方案就成为存储论的研究对象。1.3.2.5 对策论 对策论也叫博弈论或竞赛论，它既是现代数学的一个新分

27、支，也是物流运筹学的一个重要内容，是研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论和方法。参加斗争或竞争的各方各自具有不同的目标和利益。为了达到各自的目标和利益，各方必须考虑对手的各种可能的行动方案，并力图选取对自己最为有利或最为合理的方案。现代物流管理中如何与竞争对手合作共赢，如何占有更多的市场份额从而确立自身的优势地位，都是对策论研究的内容。在具体分析过程中，它主要通过由局中人、策略和得失三要素组成的对策行为模型分析，来获取最佳的竞争策略。1.3.2.6 决策论 决策论是研究决策理论与方法的科学。所谓决策就是为实现某一特定目标，根据客观的可能性，借助于一定的科学手段和方法，从两个或两个以上的可行方案

28、中，选择一个最优方案并组织实施的全部行为过程。决策所要解决的问题是多种多样的，在现代物流管理系统中，决策论通过对系统状态的性质、采取的策略及效果的度量进行综合研究，确定决策准则，并选择最优的决策方案。决策问题是由决策者和决策域构成的，而决策域又由决策空间、状态空间和结果函数构成，包括可供选择的方案、衡量选择方案的准则、客观存在不为决策者控制的事件、事件发生而产生的结果以及决策者的价值观等。决策从不同的角度有不同的分类方法。不同类型的决策问题应采用不同的决策方法。返回知识归纳 运筹学思想自古有之，但作为一门学科，运筹学直到20世纪才开始出现。它源于战争，但古典管理学派、数理经济学派对其产生发展也

29、产生过巨大影响。它的发展可分为创建、成长和普及三个阶段。运筹学的含义包括了既定的目标和条件、科学的方法和技术及最优的决策方案。其特点主要是系统的整体优化、多学科的配合和模型方法的应用。在分析时主要有系统分析和问题描述、模型的建立和修改、模型的求解和检验及结果分析与实施四个步骤。 与运筹思想一样，物流活动也出现较早，但直到二战期间物流观念才开始启蒙与产生，战后其理论体系得以形成与实践推广，到20世纪70年代末才进入理论成熟与管理现代化阶段，如今已处于物流理论、实践的纵深化发展阶段。 目前运筹学被广泛运用于现代物流的物流系统规划、物流中心选址与规模、物流设施配备与更新、生产计划、运输问题、库存管理、市场销售、组织机构设计、人力资源安排、系统运行评估等方面。物流运筹学主要包括了线性规划、整数规划、动态规划、图论与网络、决策论、对策论、排队论、存储论等。 返回习题与思考题1.1 简述运筹学的概念与特点。1.2 说明运筹学的分析步骤。1.3 运筹学在现代物流中的运用主要有哪些方面？1.4 现代物流运筹学的主要内容和分支有哪些？1.5 比较运筹学与现代物流学的产生与发展。1.6 查阅相关资料说明模型的种类。返回