第3章物流系统建模

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,LOGO,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,LOGO,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,概述,生产物流系统分析基础,物料搬运系统分析,企业物流系统分析,第2章 物流系统分析,企业物流中,心,心。随着自,动,动化搬运、,储,储存设备的,发,发展，及,信息网络应,用,用的日益普,及,及，物流中,心,心对自动化,程,程度的要,求也逐渐提,高,高。,企业物流中,心,心型态及作,业,业流程分析,。,。企业物流,中,中心型态包,括:,1）MDC,。,。由制造厂,商,商所成立的,物,物流中心，,产,产品货物的,管,管理。,2）WDC,。,。由批发商,或,或代理商所,成,成立的物流,中,中心，客户,订,订单的管理,。,。,3）REDC。由零售,商,商向上整合,所,所成立的物,流,流中心，销,售,售点的管理,。,。,4）TDC,。,。由货运公,司,司所成立的,物,物流中心，,储,储位的管理,。,。,2.,4,企业物流系,统,统分析,1. 外部,衔,衔接分析,2输入因,素,素P、Q、R、S、T,P（Products）,指,指系统物料,的,的种类。,Q（Quantity）,指,指数量。,R（Routing）指,路,路线。包括,工,工艺路线、,生,生产流程、,各,各工,件的加工路,线,线以及形成,的,的物流路线,。,。,S（Service）表示辅助生,产,产与服务过程的,部,部门。,T（Timing,）,）表示物料流动,的,的时间。,2.4,.1,企业物流系统分,析,析方法,（1）物料分类,。,。物料分类具体,内,内容，参见2.3.3物料搬运,系,系统分析技术中,的,的物料分析部分,。,。,（2）当量物流,量,量,物流强度也称物,流,流量，是指一定,时,时间内通过两个,物,物流节点间的物,料,料数量。,当量物流量是指在物流运动,过,过程中一定时间,内,内按规定标准修,正,正、折算搬运和,运,运输量。,其计算公式为：,式中，f为当量,物,物流量；q为一,个,个搬运单元的当,量,量重量；n为单,位,位时间内流经某,一,一区域或路径的,单,单元数。,3物料分类及,当,当量物流量,物料的玛格数的,计,计算步骤是：计,算,算物料体积确,定,定玛格数基本值,确定修正参数,确定玛格数,。,玛格数的计算公,式,式为,式中，B为物料,的,的松密程度或密,度,度；C为形状,；,；D为损伤危险,性,性；E为情况,；,；F为价值因素,；,；A为物料的玛,格,格数基本值,。,（3）,玛格数(Magnitude),4物流流程分,析,析,流程线路图主要,用,用于物流“搬运,”,”和“移动”路,线,线的分析，研究,从,从工作站或设备,的,的布置上缩短搬,运,运距离。,5物流系统状,态,态分析,6. 可行性方,案,案建立及调整,7.,多,多,方,方案,评,评价,及,及选,择,择,多方,案,案评,价,价及,选,选择,，,，就,是,是在,定,定量,预,预计,各,各种,方,方案,在,在不,同,同环,境,境下,所,所产,生,生的,效,效果,的,的基,础,础上,，,，考,虑,虑各,种,种有,关,关的,定,定性,因,因素,，,，并,运,运用,已,已经,确,确定,好,好的,评,评价,准,准则,，,，将,多,多个,方,方案,进,进行,比,比较,和,和评,价,价，,显,显示,出,出每,一,一个,方,方案,的,的利,弊,弊得,失,失和,效,效益,成,成本,，,，从,而,而获,得,得对,所,所有,可,可行,方,方案,的,的综,合,合评,价,价结,论,论。,2. 输入因素P、Q、R、S、T,3. 物料分类及当量物流量,4.物流流程分析,平面图,流程图,物流图,相关图,5. 物流系统状态分析,流量矩阵,距离矩阵,F-D图,设备及容器,6. 可行性方案建立及调整,7. 多方案评价及选择,1.外部衔接分析,物流,系,系统,分,分析,模,模式,第3,章,章,物,物流,系,系统,建,建模,系统:在,客,客观,世,世界,中,中广,泛,泛存,在,在，,其,其构,成,成因,素,素及,影,影响,因,因素,的,的多,寡,寡、,关,关系,的,的繁,简,简和,规,规模,的,的大,小,小相,差,差悬,殊,殊。,模型:是,对,对实,体,体系,统,统的,抽,抽象,描,描述,。,。,物流,系,系统,的,的模,型,型:,是,是对,物,物流,系,系统,实,实体,的,的抽,象,象描,述,述，,它,它是,物,物流,决,决策,与,与管,理,理人,员,员对,物,物流,系,系统,进,进行,有,有效,分,分析,、,、规,划,划或,决,决策,的,的重,要,要手,段,段。,第3,章,章,物,物流,系,系统,建,建模,3.1物,流,流系,统,统模,型,型,物流,系,系统,模,模型,的,的定,义,义与,特,特征,定义,：,：物,流,流系,统,统模,型,型是,对,对物,流,流系,统,统的,特,特征,要,要素,、,、变,化,化规,律,律和,相,相关,信,信息,的,的一,种,种抽,象,象表,达,达，,它,它反,映,映了,物,物流,系,系统,某,某些,本,本质,属,属性,，,，描,述,述了,物,物流,系,系统,各,各要,素,素间,的,的相,互,互关,系,系、,系,系统,与,与环,境,境间,的,的相,互,互作,用,用，,反,反映,了,了所,研,研究,的,的物,流,流系,统,统的,主,主要,特,特征,。,。,特征,：,：,是,是实,体,体的,抽,抽象,或,或模,仿,仿。,是,由,由于,分,分析,问,问题,有,有关,的,的因,素,素所,组,组成,。,。,是,用,用来,表,表明,这,这些,因,因素,间,间的,关,关系,。,。,（1,）,）符号,模,模型。符,号,号模,型,型是,用,用数,字,字、,字,字符,、,、运,算,算符,号,号组,成,成的,表,表达,式,式或,表,表格,、,、图,形,形，,没,没有,具,具体,的,的物,理,理结,构,构。,符,符号,模,模型,包,包括,：,：,1）,数,数学,模,模型,。,。,2）,图,图形,模,模型,。,。图,形,形模,型,型又,可,可细,分,分为流程,图,图、,方,方框,图,图、,结,结构,图,图,及流,图,图等。,3）,计,计算,机,机程,序,序模,型,型。,4）,概,概念,模,模型,。,。,（2,）,）形象,模,模型。形,象,象模,型,型是,具,具有,具,具体,物,物理,结,结构,的,的模,型,型，,常,常称,为,为物,理,理模,型,型，,它,它为,人,人们,提,提供,一,一个,系,系统,的,的直,观,观形,象,象。,包,包括,：,：模拟,模,模型,、,实物,模,模型,。,。,物流,系,系统,模,模型,的,的分,类,类,物流,系,系统,建,建模,原,原则,物流,系,系统,是,是各,种,种各,样,样的,，,，因,此,此，,建,建立,模,模型,问,问题,十,十分,复,复杂,，,，但,不,不管,建,建立,什,什么,样,样的,模,模型,，,，应,遵,遵循,以,以下,原,原则,。,。,*,准确,性,性。准确,地,地反,映,映现,实,实系,统,统的,本,本质,规,规律,。,。,*,可靠性。,*,简明性。模型表达,方,方式应明,确,确、简单,扼,扼要。,*,实用性。易于操作,，,，方便使,用,用。,3.2物,流,流系统模,型,型的建立,物流系统,建,建模的要,求,求,保持足够,的,的精度：是指模,型,型应把本,质,质的东西,反,反映进去,，,，把非本,质,质的东西,去,去掉，但,又,又不影响,模,模型反映,现,现实的真,实,实程度；,简单实用：指模型,既,既要精确,，,，又要力,求,求简单。,尽量借鉴,标,标准形式：是在模,拟,拟某些实,际,际对象时,，,，如有可,能,能应尽量,借,借鉴一些,标,标准形式,的,的模型。,建模是一,种,种创造性,工,工作，它,既,既有大量,的,的技术内,容,容，又有,反,反映现实,，,，反映作,者,者思想的,艺,艺术内容,。,。建模就,是,是将现实,世,世界中的,系,系统原型,概,概括抽象,成,成用某种,形,形式表现,的,的模型。,模,模型的变,量,量，通常,都,都包括有,可,可控变量,和,和不可控,变,变量。模,型,型可以表,示,示如下：,式中，为描述系,统,统功能的,效,效用或准,则,则值,，,也叫作目,标,标函数；,目,目标函数,一,一般是希,望,望达到最,大,大值（如,利,利润、效,益,益等),或,或最小值(如成本,、,、支出、,亏,亏损等),。,。为可控变,量,量；为不可控,变,变量，对,有,有,影,影响；为目标函,数,数 与,变,变量,，,， 之,间,间的关系,函,函数。上,面,面的关系,式,式加上约,束,束条件就,形,形成一个,完,完整的系,统,统模型。,物流系统,建,建模的思,路,路,建立模型,一,一般可遵,循,循如下几,种,种思路：,（1）直,接,接分析法,例3-1,做,做体积,为,为定值A,，,，底面长,宽=2,1的长,方,方体包装,箱,箱，欲节,省,省制作材,料,料，可采,取,取什么措,施,施？,解该问题可,抽,抽象为要,使,使长方体,的,的表面积S最小，,各,各边边长,应,应取为多,少,少这样的,数,数学模型,。,。,设：x,、,、y、z分别,为,为长方,体,体的长,、,、宽、,高,高，则A=xyz，,且x：y=2:1，,由此可,得,得,因为表,面,面积为S=2xy+2xz+2zy,令,（2）,数,数据分,析,析法,（3）,实,实验分,析,析法,（4）,人,人工实,现,现法,（5）,主,主观想,象,象法,（6）,混,混合法,不同条,件,件下应,采,采用的,建,建模方,法,法不同,，,，但建,立,立任何,一,一,个模型,的,的过程,都,都离不,开,开“有目的,地,地深入,了,了解真,实,实情况,实验观,察,察，大,量,量收集,资,资料,找,找出关,键,键要素,弄清,变,变量关,系构,造,造并建,立,立模型,付诸,实,实践，,反,反馈效,果,果”这样,的,的基,本操作,步,步骤。,（1）,弄,弄清问,题,题。,（2）,搜,搜集资,料,料。,（3）,确,确定因,素,素之间,的,的关系,。,。,（4）,构,构造模,型,型。,（5）,求,求解模,型,型。,（6）,检,检验模,型,型的正,确,确性,。,物流系,统,统建模,步,步骤,式（3-1）,是,是目标,函,函数，,式,式（3-2）,为,为约束,条,条件。,目,目标函,数,数和约,束,束条件,必,必须全,部,部是线,式,式，否,则,则称为,非,非线性,规,规划。,（3-1）,（3-2）,max(或min),线性规,划,划模型,线性规,划,划是研,究,究在一,组,组线形,不,不等式,及,及等式,约,约束下,，,，使某,一,一线形,目,目标函,数,数取得,最,最大（,或,或最小,）,）的极,值,值问题,，,，它是,在,在第二,次,次世界,大,大战前,后,后逐渐,发,发展和,完,完善起,来,来的运,筹,筹学的,一,一个重,要,要分支,。,。,3.3常见物,流,流系统,模,模型,例3-2 某,厂,厂生产,甲,甲、乙,、,、丙三,种,种产品,，,，所需,钻,钻床和,车,车床的,生,生,产能力,最,最多各,为,为120h、,已,已知生,产,产甲、,乙,乙、丙,各,各一件,需,需要钻,床,床各,为1h、2h、3 h,，,，需要,车,车床各,为,为2h、1h、3 h,，,，单位,产,产品收,益各为4元、2元、5元，,问,问如何,安,安排各,种,种产品,的,的产量,，,，使其,总,总收,益最大,。,。,解,第,第一步,，,，明确,决,决策变,量,量，设,决,决策变,量,量如下,：,：,为甲产,品,品产量,，,，,为,为乙,产,产品产,量,量，,为,为丙,产,产品产,量,量。,第二步,，,，明确,全,全部约,束,束条件,。,。,（1）,钻,钻床约,束,束：三,种,种产品,需,需用钻,床,床加工,各,各为1h、2 h,、,、3h，,所以,120,（2）,车,车床约,束,束：三,种,种产品,需,需用钻,床,床加工,各,各为2h、1 h,、,、3h，,所以,120,（3）,非,非负约,束,束：每,种,种产品,的,的产量,都,都是非,负,负的，,所以，,0,，,，,0,，,，,0,第三步,，,，明确,目,目标。,总,总收益,为,为,希望越,大,大越好,，,，所以,将上述,三,三个步,骤,骤中已,经,经抽象,化,化的数,学,学模式,集,集中起,来,来，就,可,可达到,极,极大化,问,问题的,线,线形规,划,划模型,：,：,如何根,据,据顾客,的,的实际,情,情况，,设,设立适,当,当的服,务,务机构,，,，以使,服,服务费,用,用和排,队,队费用,总,总起来,最,最省，,是,是排队,论,论要讨,论,论和解,决,决的问,题,题。一,个,个排队,过,过程大,体,体分为,以,以下3,个,个基本,部,部分：,（1）,输,输入过,程,程。,（2）,排,排队规,则,则。,（3）,服,服务机,构,构。,主要数,量,量指标,：,：,经常运,用,用队伍长,度,度、逗留时,间,间和等,待,待时间,、,服务台,的,的利用,率,率及顾客损,失,失率4个数,量,量指标,来,来评价,一,一个排,队,队系统,。,。,排队模,型,型分类,：,：,1971年排,队,队论符,号,号标准,化,化会议,决,决定，,排,排队模,型,型分类,符,符号为,：,：X/Y/Z/A/B/C,。,。,排队模,型,型,库存控,制,制模型,相,相关概,念,念,“库存,”,”表示,用,用于将,来,来目的,的,的资源,暂,暂时处,于,于闲置,状,状态。,设,设置库,存,存的目,的,的是防,止,止短缺,，,，另外,，,，它还,具,具有保,持,持生产,过,过程连,续,续性、,分,分摊订,货,货费用,、,、快速,满,满足用,户,户订货,需,需求的,作,作用。,库存控,制,制要解,决,决确定,库,库存检,查,查周期,、,、确定,订,订货量,及,及确定,订,订货点,（,（何时,订,订货）3个主,要,要问题,。,。,常见的,独,独立需,求,求库存,控,控制模,型,型根据,其,其主要,参,参数，,分,分为确定性,库,库存模,型,型和随机性,库,库存模,型,型,。,库存控,制,制模型,同库存,模,模型有,关,关的基,本,本概念,有,有：,（,1）需,求,求。,（,2）补,充,充。,（,3）,成本,。,进货成本：即每进一次货,所,所发生的成本,，,，包括订单处,理,理、备货、运,输,输、收货点的,搬,搬运成本等。,库存持有成本,：,：主要包括存储,费,费用、资金成,本,本、风险成本,、,、保险和税收,。,。,缺货成本：客户提出需求,，,，但平常供货,的,的仓库中没有,现,现成的货物时,，,，就产生了缺,货,货成本，包括,失,失销成本和延,期,期交货成本。,（,4）库存补给,策,策略。,1.,经济订购批量（Economic Order Quantity,，,，EOQ）模型。该模,型,型属,确定,性检查模型，,不,不允许缺货，,补,补充时间极短,。,。在对此模型,分,分析时，假设,：,：,（,1）需求是连,续,续均匀的，需,求,求速度（单位,时,时间的需求量,）,）,是常数,，每年需求量,为,为,D。,（,2）补充可以,瞬,瞬时实现，即,补,补充时间（拖,后,后时间和生产,时,时,间）近似为零,。,。,（,3）,每单位产品的,年,年库存持有成,本,本为,C,1,，,每次进货的成,本,本,是,C,2,，,假设每次订货,后,后，马上就可,以,以收到货物（,进,进货提,前期为零），,不,不允许缺货。,时间,库存持有量,订货批量Q,库存状态图,订购量与相关,库,库存成本之间,的,的悖反关系,Q*,订购数量Q,成本,总成本,库存持有成本,采购成本,与订货批量相,关,关的成本是进,货,货成本与库存,持,持有成本：,总成本=进货,成,成本+库存费,用,用,将,TC,对,Q,求导，令其为0后，得到总,成,成本最小的经,济,济订货批量为,：,：,最佳订货周期,为,为,（,（年,）,）,（1）,C,1,常常与单位产,品,品的价值,C,成比例，,C,1,=IC，I,是每年库存持,有,有成本占产品,价,价值的比例；,（2）如果订,货,货提前期是确,定,定的常数,LT，,则订货批量和,订,订货周期不会,受,受到影响，只,不,不过当库存量,降,降到,LTd,时，就要订货,了,了，其中,d,是需求速率，,当,当,LT,以天为单位时,，,，,dD/365。,例1,某单位每月需,某,某产品200,件,件，每批订购,费,费为20元，,每,每次货物到达,后,后先存入仓库,，,，每月每件要,付,付出0.8元,的,的存储费。试,计,计算其经济订,购,购批量？,C,2,=20,元，,C,1,=0.8,元，,D=200,件,经济订货批量,其他条件不变,，,，若每月需求,提,提高到800,件,件，最佳订购,量,量是否为,400？,2.,经济生产批量,模,模型,相当于边生产,，,，边销售，假,设,设生产速率为p，,需求速率为d,(pd),，,，则平均库存,量,量变为,总成本,p,p-d,Q,p,时间,库存持有量,按照成本最小,原,原则，得,例2某商店经销某,商,商品，月需求,量,量为30件，,需,需求速度为常,数,数，该商品每,件,件进价300,元,元，月存储费,为,为进价的2%,，,，向工厂订购,该,该商品时订购,费,费每次20元,，,，订购后5天,才,才开始到货，,到,到货速度为常,数,数，即2件/,天,天。求最优存,储,储策略。,解：P=2件/天，d=1,件,件/天,C,1,=300*2%*1/30=0.2元/,天,天,件,C,2,=20元/次,得,3.允许缺货,的,的,EOQ,模型,需要在缺货成,本,本与库存成本,之,之间权衡。假,设,设单位数量产,品,品的年缺货成,本,本为,C,3,，,则每年总成本,为,为：,计算得：,，,，相,应,应缺货量为：,Q,时间,库存持,有量,Q,S,t,s,T,t,0,4.允许缺货,的,的,经济生产批量,模,模型,时间,库存持,有量,t,1,t,2,t,3,斜率p-d,斜率d,T,应用以上方法,可,可以得到缺货,成,成本为,C,3，,，,进货速率为,p,时的经济订货,批,批量为,5.,需求为离散随,机,机变量的单一,周,周期的库存模,型,型,设报童售出一,份,份报纸可获利,p,，,如不能售出，,则,则每份损失,l,。,已知售出报纸,数,数,r,的概率为,p,(r),(,r,=0,1,2,3)，,总成本为过剩,成,成本和机会成,本,本之和：,利用总成本最,小,小的原则，可,以,以得到最佳进,货,货量,Q,的确定公式：,同样道理，当,需,需求是连续型,变,变量,r,时，最佳进货,量,量可由下式确,定,定：,其,中,中,p,是,销,销,售,售,单,单,位,位,产,产,品,品,所,所,得,得,利,利,润,润,，,，,l,是,单,单,位,位,产,产,品,品,不,不,能,能,售,售,出,出,的,的,损,损,失,失,。,。,