运筹学在物流企业中的应用.docx

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运筹学在物流企业中的应用

单位代码：

学号：

分类号：

密级：

学士学位论文

ShandongUniversityBachelor’sThesis

论文题目：

运筹学在物流企业中的应用

作者姓名：

专业：

信息与计算科学

指导教师姓名：

龙和平

专业技术职务:

2010年5月17日

摘要

随着物流在中国的发展，物流开始在经济生活中推广运用，并引起了社会各界广泛的关注。

物流已经被称为“第三利润的源泉”。

物流库存成本管理作为物流成本管理的一个环节，在物流总成本中占有很重要的位置。

对物流成本管理模型的研究也就是为了适应物流的发展，通过建立数学模型来确定最佳经济批量，以便达到降低物流库存成本的目的。

本文主要介绍了运筹学与物流业二者的起源与相互之间的联系，深入介绍了零售业物流成功的典范——沃尔玛物流的具体配送模式及其特色。

最后用运筹学的相关知识解决了Sytech国际公司的有关物流的一个实际例子。

通过这些来论证了运筹学作为物流学科体系的理论基础之一，其作用就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，对物流工作的意义非常深远。

关键词：

运筹学物流沃尔玛

ABSTRACT

WiththelogisticsinChina,logisticsbegantopromotetheuseofeconomiclife,andcausedwidespreadconcerninthecommunity.Logisticshasbeencalled"thethirdprofitsource."ASapartofthelogisticscostmanagement,Inventorylogisticscostmanagementplaysanimportantroleinthetotalcostoflogistics.ResearchonLogisticscostmanagementmodelisthemodelingofmathematicaltodeterminetheoptimaleconomiclotsizeinordertoachievethepurposeofreducingthecostoflogisticsinventorytoadaptthelogisticstothedevelopment.Thisarticledescribesbothoperationsresearchandlogisticslinksbetweentheoriginand,deeplydescribestheretaillogisticssuccessstory-Wal-MartDistributionLogisticsModelandthespecificcharacteristics.Finally,wesolveapracticalexampleaboutlogisticsoftheSytechinternationalcompany.BydoingthosewedemonstratetheOperationsResearch,asoneofthefoundationsoflogisticssystem,whoseroleistoprovidethelogisticssystemtoachieveoptimaltechnologyandtool,isthespecificlogisticsmethodsofthesystemtheoryapplication,andisverymeaningfultothelogisticswork.

KeyWords:

OperationsResearchLogisticsWal-Mart

引言

《运筹学》的英文通用名称为“OperationsResearch”，简称OR，它是一门基础性的应用学科，其核心是研究优化的理论与方法，通过对建立的模型进行求解，为管理人员做决策提供科学依据。

运筹学与物流学作为正式的学科都始于二战期间，从一开始，两者就密切的联系在一起，相互渗透和交叉发展，运筹学应用的典型案例大都是物流作业或管理。

运筹学作为物流学科体系的理论基础之一，其作用就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。

运筹学在现代物流企业的实际应用是一个非常具有意义的课题，借助运筹学的主要研究内容和方法，建立了大致的只是框架体系，它不是枯燥乏味的理论，而是非常实用的学科，生活中几乎处处有运筹学，特别是对物流工作更是意义深远，能帮助物流企业解决许多实际的问题。

本文主要介绍了运筹学与物流业二者的起源与相互之间的联系，深入介绍了零售业物流成功的典范——沃尔玛物流的具体配送模式及其特色。

最后用运筹学的相关知识解决了Sytech国际公司的有关物流的一个实际例子。

通过这些来论证了运筹学作为物流学科体系的理论基础之一，其作用就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，对物流工作的意义非常深远。

本论

第一章运筹学在企业中的应用概述

1.1运筹学的由来与发展

运筹学是20世纪40年代前后发展起来的的一门新兴学科，在近70年的发展历程中，它被广泛应用于军事，工业，农业，商业，金融业，保险业等多个领域，成效卓著，已经成为了一门独立的基础和应用学科，是当今社会解决经济和管理等方面的难题所不可缺少的强有力的工具之一。

运筹学的早期工作可追溯到1914年，当时英国汽车工程师兰彻斯特提出军事运筹学的战斗方程。

1917年，排队论的先驱者丹麦工程师埃尔朗在哥本哈根电话公司研究电话通讯系统时，提出了排队论的一些著名公式。

存储论的最优批量公式是在20世纪20年代初提出的。

在商业方面，列温逊在20实际30年代已用运筹思想分析商业广告，顾客心理。

线性规划是丹捷格在1947年发表的成果，所解决的问题是美国空军军事规划问题，创造性地提出了求解线性规划问题的单纯型法。

早在1939年，苏联学者康托洛维奇在解决工业生产组织和计划问题时，已提出了类似线性规划模型，并给出了解乘数法的求解方法，可惜当时未被重视。

运筹学做为一门学科诞生与20世纪30年代末期，通常认为运筹学的活动是第二次世界大战早期从军事部门开始的，布莱克特马戏团是世界上第一个运筹小组。

在他们就此项研究所写的秘密报告中，使用了OperationalResearch一词，意指作战研究或运用研究。

他们研究诸如护航舰队保护商船队的编队问题、当船队遭受德国潜艇攻击时如何是船队损失最小的问题、反潜深水炸弹的合理起爆深度问题、稀有资源在军队中的分配问题等。

研究了船只受到敌机攻击时应采取的策略等。

美国也成立了有莫尔斯领导的美国海军反潜运筹小组，主要研究反潜作战效果等问题。

如1943年的研究表明，单机夜间出动B-29飞机布雷效果最好，其飞机损失率由10℅～15℅降低到1℅～1.5℅。

到战争结束时，美英两国从事运筹工作的科学技术人员，保守的估计也远不止700名。

他们运用自然科学的方法评估空军和海军的战斗行动效能，提供一系列有关战术革新和战术计划的建议，为取得战争胜利做出了重要贡献。

这一时期运筹研究的主要特点是：

主要集中在军事作战领域，研究在短期战术性作战急需的问题上使用实战统计数据，结果直接提供给作战指挥人员并可立即得到实践检验等。

二战后运筹学进入了成长阶段。

运筹学在军事上的显著成功，引起人们的广泛关注。

第二次世界大战结束后，运筹学很快深入到工业、政府部门等，并得到了迅速发展。

战后，英美军队中相继成立了更为正式的运筹学研究组织。

以兰德公司为首的一些部门开始着重研究战略性问题，如未来的武器系统的设计及其可能合理运用的方法等。

从1945年到50年代初，参与运筹学研究的人数不多，范围较小，出版物、学会等寥寥无几。

50年代初期到60年代初期，随着电子计算机技术的迅速发展，得以用来解决实际管理系统中的优化问题，促进了运筹学的推广应用。

50年代末，美国大约有半数的大公司在自己的经营管理中应用运筹学。

从1956年到1959年就有法国、印度、日本、荷兰、比利时等10个国家成立运筹学会，并又有6种运筹学刊问世。

1957年在英国牛津大学召开了第一次国际运筹学会。

1959年成立国际运筹学会。

从60年代开始，运筹学进入了发展阶段。

除了军事方面的应用之外，运筹学相继在工业，农业，经济和社会问题等各领域进行广泛应用，并形成了运筹学的各个分支。

如研究优化模型的规划论，研究排队模型的排队论，研究对策模型的对策论是运筹学的最早的三个重要分支，人称运筹学早期的三大支柱。

随着学科的发展，现在分支更细，名目更多。

例如，线性与整数规划，图与网络，组合优化，非线性规划，多目标规划，动态规划，随机规划，对策论，随机服务系统，库存论，可靠性理论，决策分析，马尔柯夫决策过程，搜索论，随机模拟，管理信息系统等基础学科分支。

计算运筹学，工程技术运筹学，管理运筹学，工业运筹学，农业运筹学，交通运输运筹学，军事运筹学等交叉与应用学科分支也都已经先后形成。

在这一阶段的主要特点是，研究队伍的规模越来越大，所研究问题的层次不断提高，起应用范围已由局部的。

具体的问题发展到宏观的。

带有战略性的问题，研究的内容也不断深入。

从70年代到80年代，运筹学在我国也得到了一定的发展。

这时的运筹学已趋向研究和解决规模更大、更复杂的问题，并与系统工程紧密结合。

在此期间，以华罗庚教授为首的一大批数学家加入到运筹学的研究队伍，使运筹学的很多分支很快跟上当时的国际水平。

从20世纪60年代起，运筹学在钢铁和石油部门开始得到了比较全面深入的应用。

1965年起统筹法在建筑业、大型设备维修计划部门推广优选法；70年代中期，最优化方法在工程设计界受到了广泛的重视，并在许多方面去的成果；排队论开始应用于矿山、港口、电信及计算机设计等方面；图论用于线路布置，计算机设计，化学物品的存放等；70年代后期，存储论在应用汽车工业等方面获得成功。

目前，我国各高等院校，特别是各经济管理类专业中已经普遍把运筹作为一门专业的主干课程列入教学计划之中。

1.2运筹学与企业管理

运筹学是一门应用科学，至今还没有统一且确切的定义。

莫斯和金博尔曾对运筹学下的定义是：

“为决策结构在对其控制下业务活动运行决策时，提供以数量化为基础的科学方法。

”它首先强调的是科学方法，这含义不单是某种研究方法的分散和偶然的应用，而是可用于整个一类问题上，并能传授和有组织地活动。

它强调以量化为基础，必然要用数学。

但任何决策都包含定量和定性两个方面，而定性方面又不能简单地用数学表示，如政治、社会等因素，只要综合多种因素的决策才是全面的。

运筹学工作者的职责是为决策者提供可以量化方面的分析，指出那些定性的因素。

另一定义是：

“运筹学是一门应用科学，它广泛应用现有的科学技术知识和数学方法，解决实际中提出的专门问题，为决策者选者最优提供定量依据。

”这定义表明运筹学具有多学科交叉的特点，如综合运用经济学、心理学、物理学、化学中的一些方法。

运筹学是强调最优决策，“最”是过分理想了，在实际生活中往往用次优、满意等概念代替最优。

所以，运筹学的又一定义是：

“运筹学是一种给出问题坏的答案的艺术，否则的话问题的结果会更坏。

”

在技术高度发展的时代，企业的竞争由此变得更加激烈。

如何在自己的技术方面赶超别人，同时最大程度地节约成本呢，减少开支，是每个企业必须关注的问题，更是企业管理中的首要问题。

日本丰田汽车公司第一次提出了著名的精益生产方法，包括零库存与即时生产等，以实现成本最小化。

一时风靡全球。

世界上成功的企业无不是在成本上进行控制，技术上进行创新得以生存与发展内的。

因此，科学管理越来越被企业管理者所重视，发挥着越来越大的作用，而运筹学作为管理科学的核心与基础，其作用显然是首当其冲的。

在企业管理学科的发展中，可以感受到运筹学的重要性。

运筹学作为工具，在企业产品定价问题，余数问题，生产库存问题等等一系列方面可以提供最优化模型。

第二章运筹学的数学系统理论

2.1运筹学的性质与特点

运筹学是多种学科的综合性科学，也是最早形成的一门软科学。

当人们把战时的运筹学研究取得的成功的经验在和平时期加以推广应用是，面临着一个广阔的研究领域。

在这一领域中，对于运筹学主要研究和解决什么问题有诸多说法，至今争论不休，实际上形成了一个在争论中发展运筹学的局面。

那么，在这近70年的历史中，我们能从它的争论中看到一些什么特点呢？

（1）引进数学研究方法。

运筹学是一门以数学为主要工具，寻求各种问题最优方案的学科，所以是一门优化科学。

随着生产与管理的规模日益庞大，其间的数量关系也就更加复杂，从其间的数量关系来研究这些问题，即引进数学研究方法，是运筹学的一大特点。

（2）系统性。

运筹学研究问题是从系统的观点出发，研究全局性的问题，研究综合优化的规律，它是系统工程的主要理论基础。

（3）着重实际应用。

在运筹学术界，有许多人强调运筹学的实用性和对研究结果的执行，把执行看做运筹工作中的一个重要组成部分。

有的运筹学教科书中，在讲述从理论上球的最优解之后，还要讲述根据实际情况对所得解进行进一步考察，讲述对所得最优解如何进行灵敏度分析等。

（4）跨学科性。

有有关的各种专家组成的进行集体研究的运筹小组综合应用多种学科的只是来解决实际问题是早期军事运筹研究的一个重要特点。

这种组织和这种特点一直在一些地方和一些部门以不同的形式保留下来，这往往是研究和解决实际问题的需要。

从世界范围来看，运筹学应用的成败及应用的广泛程度，无不与有这样的研究组织和这种组织的工作水平有关。

（5）理论和应用的发展相互促进。

运筹学的各个分支学科，都是由于实际问题的需要或以一定的实际问题为背景逐渐发展起来的。

初期一些老的学科方面的专家对运筹学作出了贡献，随后新的人才也逐渐涌现，新的理论相继出现，这往往就开拓出新的领域。

由于他们从事了大量的实践活动，反过来又进一步促进了线性规划方法的进一步发展，从而又出现了椭球法、内点法等新的解线性规划的方法。

目前运筹学家们仍在孜孜不倦地研究新技术、方法，使运筹学这门年轻的学科不断的向前发展。

2.2运筹学的主要内容

运筹学发展到现在虽然只有不到70年的历史，但是内容丰富，涉及面广，应用范围大。

已形成了一个相当庞大的学科。

它的主要内容一般应包含线性规划、非线性规划、整数规划、动态规划、多目标规划、网络分析、排队论、对策论、决策论、存储论、可靠性理论、模型论、投入产出分析等。

它们中的每一个部分都可以独立成册，都有丰富的内容。

上述的前五个部分统称为规划论，它们主要是解决两个方面的问题。

一个方面的问题是对于给定的人力、物力和财力，怎样才能发挥它们的最大效益；另一个方面的问题是对于给定的任务，怎样才能用最少的人力、物力和财力去完成它。

网络分析主要是研究解决生产组织、计划管理中诸如最短路径问题、最小连接问题、最小费用流问题、最有分派问题及关键线路图等。

特别在计划和安排大型的复杂工程时，网络技术时最重要的工具。

排队现象在日常生活中屡见不鲜，如机器等待修理，船舶等待装卸，顾客等待服务等。

它们有一个共同的问题，就是等待时间长了，会影响生产任务的完成，或者顾客会自动离去而影响经济效益；如果增加修理工、装卸码头和服务台，固然能解决等待时间过长的问题，但优惠蒙受修理工、码头和服务台空闲的损失。

这类问题的妥善解决时排队论的任务。

对策论时研究具有利害冲突的各方，如何制定出对自己有利从而战胜对手的斗争策略。

例如，战国时期田忌赛马的故事就是对策论的一个绝妙的例子。

决策问题时普遍存在的，凡属“举棋不定”的事情都必须作出决策。

人们之所以举棋不定，是因为人们在着手实现某个预期目标时，面前出现了多种情况，又有多种行动方案可供选择。

决策者如何从中选择一个最优方案，才能达到他的预期目标，这是决策论的研究任务。

人们在生产和消费过程中，都必须储备一定数量的原材料、半成品或商品。

存储少了会因停工待料或失去销售机会而遭受损失，存储多了又会造成自己积压、原材料及商品的损耗。

因此，如何确定合理的存储量、购货批量和购货周期至关重要，这便是存储论要解决的问题。

对于一个复杂的系统和设备，往往是由成千上万个工作单元或零件组成的，这些单元或零件的质量如何，将直接影响到系统或设备的工作性能是否稳定可靠。

研究如何保证系统或设别的工作可靠性，这便是可靠性理论的任务。

人们在生产实践和社会实践中遇到的事物往往是很复杂的，想要了解这些事物的变化规律，首先必须对这些事物的变化过程进行适当的描述，即所谓建立模型，然后就可通过对模型的研究来了解事物的变化规律。

模型论就是从理论和方法上来研究建立模型的基本技能。

投入产出分析时通过研究多个部门的投入产出所必须遵守的综合平衡原则来制定各个部门的发展计划，借以从宏观上控制、调整国民经济，以求得国民经济协调合理的发展。

第三章运筹学与物流系统

3.1运筹学与物流系统

运筹学（OperationalResearch），原意是操作研究、作业研究、运用研究、作战研究，译作运筹学。

现在普遍认为运筹学是在第二次世界大战期间首先在英美两国发展起来的，首先主要用于军事，后来随着经济的发展，运筹学又被运用到经济等领域。

个人认为运筹学应定义为在实行管理的领域，运用数学方法和工具（包括概率统计、数理分析、线性代数等），对需要进行管理的问题统筹规划人、财、物的组织、筹划调度等，作出决策使系统运行最优解而必须使用的的一门应用科学。

根据其研究问题的特点，可分为确定型模型（线性规划、非线性规划、整数规划、图与网络和动态规划等）与概率型模型（概率型模型主要包括：

对策论、排队论、存储论和决策论等）。

其特点是：

1.运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题，故其应用不受行业、部门之限制；2.运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究，又涉及到组织的实际管理问题，它具有很强的实践性，最终应能向决策者提供建设性意见，并应收到实效；3.它以整体最优为目标，从系统的观点出发，力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突。

对所研究的问题求出最优解，寻求最佳的行动方案，所以它也可看成是一门优化技术，提供的是解决各类问题的优化方法。

物流系统：

是由运输、仓储、包装、装卸搬运、配送、流通加工，物流信息等各环节要素所组成的，要素之间存在有机联系并具有使物流总体合理化功能的综合体。

物流系统是社会经济大系统的一个子系统或组成部分。

物流系统和一般系统一样，具有输入、转换及输出三大功能，通过输入和输出使系统与社会环境进行交换，使系统和环境相依而存，而转换则是这个系统带有特点的系统功能。

物流系统有五大目标，即建立的物流系统所要求具备的能力，分别是：

1、服务目标。

2、快速、及时目标。

3、节约目标。

4、规模优化目标。

5、库存调节目标。

3.2运筹学与物流系统的关系

从两者产生的时间来看，都是在二战时期为军事而所重视并利用发展起来的。

同时产生必然有他们的联系性。

从功能上来说，运筹学是用来解决最优资源配置，而物流系统的主要功能（目标）也正是追求一种快速、及时、节约、库存合理的物流服务。

这一点正好不谋而合。

为此，两者从一开始到现在都密切的联系在一起，并互相渗透和交叉发展。

虽然后来一段时间，相对于运筹学物流发展滞后，但随着全球经济的不断发展，物流系统中运筹学的运用也不断扩大。

运筹学的作业也不断凸显。

3.3运筹学在物流系统中的运用

目前，运筹学在物流系统中已经被广泛利用，解决了很多实际问题，并取得很好的效果。

为此，我们来简单的看看物流系统中运筹的运用。

我们按运筹学的内容来分析：

（一）规划论：

主要研究计划管理工作中有关安排和估计的问题。

一般可以归纳为在满足既定的要求下，按某一衡量指标来寻求最优方案，求解约束条件下目标函数的极值（极大值或极小值）问题。

因此在物流系统中已被利用线性规划来解决物资调运、配送和人员分派等问题；整数规划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）图（网络）论是一个古老的但又十分活跃的分支，它是网络技术的基础。

图论的创始人是数学家欧拉。

1736年他发表了图论方面的第一篇论文，解决了著名的哥尼斯堡七桥难题。

自从上世纪50年代以后，其被广泛应用于解决工程系统和管理问题。

通过自身的构模能力，把复杂的问题转化成图形直观的表现出来，能更有效的解决问题。

在物流系统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、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。

（三）排队论：

又叫随机服务系统理论。

1909年丹麦的电话工程师爱尔朗（A.K.Erlang）排队问题，1930年以后，开始了更为一般情况的研究，取得了一些重要成果。

排队论主要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。

它是研究系统随机聚散现象的理论。

排队论在物流过程中具有广泛地应用，例如机场跑道设计和机场设施数量问题，如何才能既保证飞机起降的使用要求，又不浪费机场资源；又如码头的泊位设计和装卸设备的购置问题，如何达到既能满足船舶到港的装卸要求，而又不浪费港口资源；再如仓库保管员的聘用数量问题、物流机械维修人员的聘用数量问题，如何达到既能保证仓储保管业务和物流机械的正常运转，又不造成人力浪费，等等，这些问题都可以运用排队论方法加以解决。

（四）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。

合理的库存能减少资金的占用，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。

（五）质量控制：

就是运用数理统计方法研究确定质量的浮动，及时调整并保证在可行的范围里波动。

    物流系统中也常应用质量控制技术。

例如物流服务公司为提高服务质量，在一定条件下，控制装卸一辆货车的时间波动范围。

又如，物流作业要使用计量设备、自动分拣设备、自动导向车等，其计量误差和控制误差也可以在一定范围内波动，可用质量控制方法建立控制范围。

对这些设备进行定期检查测试，发现测试误差超出规定范围，就要及时调整。

再如，配送中心按照顾客的要求在自动流水线加工的产品，都有一定的规格和质量要求，对产品要进行抽样检查控制等。

（六）对策论也叫博弈论，田忌赛马就是典型的博弈论问题。

作为运筹学的一个分支，博弈论的发展也只有几十年的历史。

系统地创建这门学科的数学家，现在一般公认为是美籍匈牙利数学家、计算机之父——冯·诺依曼。

在物流系统中对策论也得到了发挥，在已提出的多个物流系统方案中借助于数学分析、实验或经验判断，利用定性或定量的方法选择一个合理、满意方案的决断行为。

如物流过程中的生产计划、物资调运计划、选择自建仓库或租赁公共仓库、库存数量等等。

3.4零售业物流成功典范－－沃尔玛物流

物流的分析,研究与应用往往产生巨大的经济效益.这是这门学科发展最大的推动力.例如,在物流研究与应用较先进的日本,统计分析表明:

在五六十年代,生产费用年平均上升2.8％，