物流系统规划与设计概述.docx
《物流系统规划与设计概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物流系统规划与设计概述.docx（73页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
物流系统规划与设计概述
第1章物流系统规划与设计概述
【学习目标】
●掌握物流系统的概念和特征。
●熟悉当代物流系统思想的最新发展及演变趋势。
●掌握物流系统的基本功能和主要特征。
●掌握物流系统分析的基本方法与原则。
●掌握物流系统规划的含义。
●了解物流系统规划的指导原则。
●掌握设施规划与设计的概念。
●掌握工业工程的概念。
●掌握制造系统工程的概念。
全球金融危机后，世界经济发生了复杂而深刻的变化，危机转嫁、后发崛起、国际竞争愈演愈烈，国际经济的结构、分布、规则快速调整，全球资源、要素、财富重新分配，国际政治经济领域呈现出大开大阖的竞争、合作与博弈的局面。
传统的全球治理结构已经不能反映世界经济出现的这些新情况和新特点，世界正在呼唤治理结构转型、治理规则重构和治理模式创新。
同时日益激烈的市场竞争迫使企业不断寻求物流规划模式的持续改进，以满足用户对产品在性能、款式、质量、价格、交货期及服务等方面的新要求。
在我国现代物流发展刚刚起步的今天，对物流系统进行先规划然后有步骤、有计划地发展，说明我国对物流发展在认识上已经逐渐成熟起来。
1.1系统论的基本原理
1.1.1当代系统思想的最新发展及演变趋势
系统科学是20世纪40年代以来，从新的科技革命中产生出来的新兴学科，是现代科学技术革命的重要组成部分。
长期以来，我们对于西方以自然科学为基础的系统动力学等理论研究较深入，而对于西方以人文科学为背景的系统思想（SystemsThinking）在发展中出现的一些新观点和新潮流还认识不足。
1.系统科学的源起
科学通常都是指一门系统而非常有条理的知识所组成的学问。
它的前身是各种思想和观点。
思想是活跃的，它不断地从各个不同的角度和层面，探索着寻找解决现实问题的新途径。
科学形成后，推动科学继续不断向前发展的巨大动力，仍旧是活跃的思维。
朴素的系统观念早在人类开发和改造自然的早期活动中就已经存在了，只是当时人类对系统的认识还停留在简单的、不能形成清晰思想体系的状态下。
真正明确将系统论作为一门崭新学科提出来，是20世纪40代年由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲（Bertalanffy）完成的，他的这一理论后来虽然经过博尔丁（Boulding）、科勒（Kohler）、拉兹洛（Laszlo）、米勒（Miller）、冯·基奇（VonGiichi）、拉波波特（Rapoport）等人进一步地研究更加完善，但时至今日仍有人在此方面不断探索。
一般系统理论出现后，活跃的系统思想并不会因此而止步，相反却会在探讨和解决实际问题的实践中得到不断的发展。
总体上看，杰克逊（Jackson）认为，当前系统思想的研究产生了五个基本分支。
（1）将组织视为系统（OrganizationsasSystems）。
（2）硬系统思想（HardSystemsThinking）。
（3）组织控制论（OrganizationalCybernetics）。
（4）软系统思想（SoftSystemsThinking）。
（5）辩证系统思想（CriticalSystemsThinking）。
其中，把组织视为系统本身并不自成一体，它往往与其他学科的发展交织在一起。
其余的四个分支则具有各自的哲学基础和方法论以及实践方法，可以自成一派。
它们共同的特征，就是在研究系统整体问题时，突出强调全面观念的形成。
2.硬系统思想的兴起和演化
在第二次世界大战中，对于像战争这样紧急、复杂多变的事件，由于系统方法在处理诸如技术支持、战术评估、革新创造、规划以及战略的选择等问题上得心应手，最终促成了20世纪50年代运筹学（OperationsResearch，OR）和管理科学（ManagementScience，MS）的诞生。
随后，运筹学和管理科学理论和方法的广泛运用，尤其是系统工程的出现，更促使硬系统思想的发展达到了极致。
按照理论界的界定，硬系统思想是指那些认为可以通过预先设定系统目标，并从一系列备选方案中寻找目标最优解来处理现实问题的看法。
相应的硬系统方法包括系统工程、系统分析、运筹学等。
当时的人们认为，运筹学和管理科学的理论和方法可以适用于任何的行为和组织，结果却发现它们对处理大多数社会问题并不适用。
为指导系统科学实践，英国的杰克逊（Jackson）和基思（Keys）以系统特征和组织内各种利益相关者的关系为坐标，构造出一个系统科学方法论体系，为各种系统科学理论和方法划分了适用范围。
显然，只要能够分清系统的特征（“复杂”还是“简单”），并能够感知问题情景（ProblematicSituation，即尚不知问题所在的状况，下同）中利益相关者的关系（“一元”“多元”还是“强制”），人们在处理各种问题时就再也不会面对众多的系统方法论而不知如何选择了。
用他们的概念来说，硬系统思想都是建立在机器——一元的假设前提下的。
机器——一元假设中的“机器”一说，来源于摩根（Morgen）的“组织形象说”（ImagesofOrganization）。
摩根将人们对组织的不同看法，总结为五种不同的隐喻：
机器、生物体、人脑、文化及政治系统。
硬系统学派则被认为是将组织看作一种机器。
机器——一元假设中的“一元关系”，则是指所有当事人都享有同样的价值观及利益。
既然如此，便可以在研究现实问题时，将人的价值观与利益因素舍弃掉。
因此，就像霍尔（Hall）认为的那样，现实问题都可以归结为工程问题，从而便于定量分析求得最优解。
硬系统思想最适合寻找各种战术问题的最优策略，或用来组织与管理大型工程建设项目，这是因为，工程项目的任务一般比较明确，问题的结构一般也很清楚，属于结构性问题，当然可以充分运用自然科学和工程技术方面的知识和经验，有的项目甚至可以进行试验。
然而，社会问题的解决往往很难找到最优解，这些问题因人的参与而与政治、经济、文化、生态等因素纠缠在一起，属于非结构性问题。
这类问题本身的定义并不清楚，难以用逻辑严谨的数学模型定量地加以描述。
所以，进入20世纪60年代后，硬系统思想并没有取得实质性的发展，却因其无力处理社会问题而广受批评。
虽然拉兹洛（Laszlo）等人曾试图竭力为系统科学寻找一个坚实的根基，但是系统科学发展的停滞局面却无法根本扭转。
时至今日，硬系统思想所推崇的定量分析虽说在方法上比过去丰富了许多，应用范围也有所扩大，但它在处理复杂的问题，尤其是涉及人的价值观、欲望等因素时的局限性仍十分突出。
关于这一点，我国系统工程研究与实践自从20世纪70年代由西方传入以来，迅速由80年代的“盛极一时”到90年代的“萧条冷落”，就很说明问题。
杰克逊将硬系统思想的缺陷总结为以下几点。
（1）硬系统分析仅仅适用于目标明确的问题，因为它们的理想目标是所有利益相关者公认的，没有异议。
（2）硬系统思想就事论事，假定权力和冲突与此无关，没有明确采用社会变革理论。
（3）多元化的问题情景难以用硬系统模型描述。
（4）硬系统思想假设“社会问题”的性质是客观的，对其探究的过程是简单机械的。
（5）硬系统思想只重结果，而经常忽略管理中的决策过程。
（6）硬系统思想过分强调定量计测而忽视定性因素。
3.软系统思想的出现及其对硬系统思想的批判
软系统思想正是在对硬系统思想的批判中逐步发展起来的，时间大约是在20世纪70年代末和80年代初。
它是指那些认为只应将系统视为维护人际关系，增进人们相互学习和沟通，而不是用来完成目标的工具的看法。
最早提出软系统思想的，正是在硬系统思想发展中做出了突出贡献的韦斯特·丘奇曼（ChurchmanC.W.）。
他在20世纪60年代末提出，在系统设计中应该关注伦理和道德问题。
他曾因此而获诺贝尔奖提名。
与此同时，阿考夫（Ackoff）也提出交互计划法（InteractivePlanning），试图在解决问题的过程中，吸收所有当事人参加。
软系统思想发展的高潮，实际出现在20世纪80年代，其主要标志是英国兰开斯特大学的彼得·切克兰德（PeterCheckland）教授和他的同事们受丘奇曼的影响，在实践中创立了软系统方法论。
其最主要的贡献，就是将“系统”重新定义为“人们用以抽象地组织思维的结构”，而在此之前，人们往往将“系统”视为客观世界中存在的实体。
正是由于切克兰德发明了软系统方法论，才使“系统”的概念得以从实证论方法中解脱出来。
软系统学派认为，“系统”是人们在头脑中反映对客观事物认识的概念，其整体性体现在人们对客观世界的探索过程中。
切克兰德认为，系统分析和系统工程在方法上非常相似，它们通常解决问题的方式，都是要找出能实现预想结果的最优方法，而常常忽略了其社会影响。
遗憾的是，这些方法所特别强调的理想目标，在实践中却往往很难实现，因为相关的人类理性的假定是很难站得住脚的。
所以这时就必须代之以软系统方法论。
该方法特别适用于系统的参与者无法确定问题之所在的情况。
这种情况多半发生在许多复杂的问题交织在一起时，这时人们往往很难就需要解决的问题是什么以及如何处理等方面达成一致。
所以，人们把这种情况一般称作“麻丝”（Mess），即问题成堆，需要人们费尽心机从中找出头绪来的意思，我国著名的系统学家顾基发教授将其译为“堆题”。
例如，在我国国有企业的改制问题上，中央政府、地方政府、企业管理当局与企业职工的目标与要求显然各不相同，片面以其中任何一方的理想目标为基点设计改革措施，很可能就无法得到其他群体的支持。
所以，在尝试了“放权让利”“承包经营”以及“股份制”“股份合作制”等一系列改革措施后，人们现在对国有企业改革复杂性的认识恐怕要深刻得多。
软系统方法论将组织视为一种文化系统，而不是机器。
它承认现实组织中不同观点和兴趣的存在，这显然要比硬系统思想进步许多。
因此，我国国有企业的改革，仅仅强调措施配套还不够，还应该在措施选择时，充分兼顾各方面利益群体的平衡，否则，“上有政策下有对策”便是必然的。
在此，我们有必要把软系统方法论的有关内容做一番简单的介绍。
提起软系统方法论，人们对它的了解恐怕主要是那个著名的“七步骤”模型，如图1-1所示。
图1-1 软系统方法论的七大步骤
“七步骤”中的第一、第二步主要是用来“发现”系统参与者所面临的问题。
研究人员通过观察、访谈以及回顾访谈细节等形式，获得与被调查系统有关的信息，并随后以图画的形式（睿智图，RichPicture），将从中得到的信息表达出来。
这是一种漫画形式，用来表现调查人员对被调查系统的看法，并借此揭示其中的各种问题、冲突、沟通不畅等现象。
当然，也有一些国家的学者认为，用漫画的形式来表达研究人员对被调查系统的看法，可能会在一些国家被认为不严肃，是小孩子玩的把戏，可以用其他形式来取代。
第三步是构造系统的根源说明（RootDefinition），有人译作“根定义”，似乎没有完整表达出作者的本意，即对于问题产生根源的描述。
其目的是要找出问题的产生根源，并希望能对此有所改进。
重要的是需要记住一点，软系统方法论是人们学习如何改进所处状况的一个探索过程。
在第一、第二步中，研究人员通过划分问题的主题来识别出若干相关“系统”，并以清晰的语言说明——根源说明加以描述，从而产生有目的的行为。
根源说明是“对一个相关系统究竟应该是什么的理想化看法”。
它规定了系统的目标以及原因和责任人。
另外，对于这些措施的受益人或受害人以及环境限制条件都有必要加以考虑。
这便是软系统方法论第三步中的CATWOE分析。
具体说来：
C指顾客，即未来行动措施的系统受益人或受害人；A指操作人，即完成变革行动的人；T指变换过程，即将一种投入转换成产出的过程；W指世界观，即使根源说明有意义的观念；O指主宰者，即行动的决策人；E指环境约束，即系统存在所给定的外部条件。
第四步是要建立概念模型，即“为实现根源说明的设想，我们设计的系统必须做的工作”。
为使措施逻辑严密，该概念模型中的工作活动应该由根源说明中的动词来构造。
软系统方法论的目的，是要对问题情景或“麻丝”加以改进。
第一步到第四步为的是先将问题情景条理化出若干系统，并随后设计系统改进模型。
第五步则是将模型与“麻丝”现状加以对比，看看研究人员所设计的系统与现实的差距，从而便于展开有关组织变革的讨论。
概念模型必须与睿智图进行对比，以突出它们的不同。
从这些不同中，才能引发出在第六步中有关变革的可行性和必要性的辩证思考。
第七步则是对第六步中达成一致的意见的贯彻实施。
关于软系统方法论的特点，杰克逊（Jackson）总结有以下几点。
（1）它与目标不明、非结构性的“麻丝”有关。
（2）它强调过程，即与学习和决策有关。
（3）它与感性认识、世界观及人类把组织现实的内涵与环境相联系的方式有关。
（4）用模型的术语来说，软系统方法论是非数量型的。
（5）软系统方法论依靠加深对问题情景的理解来改进它。
（6）它依赖于解释社会理论。
（7）它与对统治人类社会结构的社会规则的理解有关。
软系统思想的出现，在很大程度上迅速推动了世界范围内系统运动的蓬勃发展。
一大批硬系统思想的追随者也逐步意识到了自己思维上的局限，开始着手改造原有的理论体系，在吸收和借鉴了软系统思想的一些成功方法后，形成了像“软运筹学”（SoftOR）这样的新体系。
斯塔夫·比尔（BeerS.）也在七八十年代发展了控制论，提出了生存性和生存设计的概念和法则。
他对于组织的看法，代表了系统管理学界的另一种观点，即将组织视为一种生物体。
然而，软系统方法论在其发展的过程中，也逐步暴露出了自身的某些不足，也曾受到其他学派的攻击和批评。
这主要表现在以下几点。
（1）它不太适合处理突发事件，不能寄希望于它“立竿见影”。
（2）它在解释问题情景中的权力和冲突时缺乏可信度。
因此，在考虑社会变革时它往往是“保守”的。
（3）它本身缺乏明确的组织变革理论，只能通过有关参与者相互之间的沟通来激发变革。
（4）它没有提及行为措施的合理性与合法性的关系；人们往往忽视问题的合理解决方法与当权派利益之间的冲突。
4.辩证系统思想的综合
辩证系统思想开始出现于20世纪的七八十年代。
在此之前，管理科学以及硬系统思想都遵循实证主义范式，而软系统思想则遵循解释主义范式，它们对传统的范式发起了猛烈的攻击。
与此同时，传统的实证主义范式也受到来自辩证系统思想的抨击。
后者主要是针对传统范式认为财富不均，地位、权力的不平等等永恒主题发起挑战。
它们批评传统管理科学工作者受组织一维技术统治思想的支配，忽视了组织的社会因素。
它们认为，人们所需要的应是一种两维的管理方法，既要重视组织的技术方面，又要重视组织的社会方面。
辩证系统思想的主要进展开始于20世纪80年代中期，其特点有以下四点。
（1）它表现出了对社会的关注。
（2）它以人类的解放为宗旨。
（3）它主张互补及有针对性地使用所有系统方法论。
（4）它想要证明辩证意识。
辩证系统思想承认存在社会和组织压力，这些压力迫使人们在某些情况下，不得不接受一些方法论和理论。
因此，不同场合选择不同的方法论，对指导人们干预系统的行动十分必要。
辩证系统思想致力于人类解放。
因此，辩证系统思想是要为个人自身发展创造良机，也就是要让人发挥全部潜能。
致力于人类解放，意味着必须互补性地发展所有的系统方法论。
因此，辩证系统思想将各种系统方法论的多样化，视为系统思想发展的一种优势，而不是缺点。
辩证系统思想因为致力于互补及有针对性地运用所有系统方法论，所以需要有一个能兼顾以上所有四个特点的总方法论，从而在应付现实世界的复杂问题时能将思想付诸行动。
这方面最初的贡献来自德国乌里希（UlrichW）教授的辩证系统启蒙学。
他认为“软”和“硬”两派系统方法中的系统思想都是运用于工具主义理性范畴内的。
也就是说，两类方法只能帮助我们决定如何做事情。
而辩证系统启蒙学却可以帮助我们确定应该做什么。
辩证系统启蒙学从外表看有些乌托邦（Utopia）的味道，就实际应用来看，辩证系统启蒙学有点过于理论化，缺乏对解决现实问题的指导意义。
后来，英国的傅洛德（Froude）和杰克逊（Jackson），以杰克逊和基思的系统方法论体系为蓝本，建立起了全面系统干预法（TotalSystemIntervention，TSI）这一总方法论。
这一方法论被他们认为是在“现实世界”系统中从事计划、设计和评估的新方法。
该方法试图暴露组织中的冲突焦点和问题，然后用适当的方法论去干预。
它是一个以辩证系统思想为哲学和理论基础的三阶段总方法论。
其三阶段包括：
创造阶段。
运用系统隐喻来发现将要处理的问题。
选择阶段。
用改进后的系统方法论体系，找出合适的系统方法论来指导实践。
实施阶段。
将选好的方法论应用于创造阶段发掘出来的问题。
这一实施过程将改变问题情景，从而使研究又将从创造阶段重新开始。
1.1.2系统概述
1.系统的含义
系统是两个以上既相互区别又相互作用的、能完成某一功能的单元之间的有机结合，它是一个综合体，用数学函数式可表示为：
式中：
——系统；
（
≥2）——单元元素。
图1-2系统的基本模式
每一个单元也可以称为一个子系统。
系统与系统的关系是相对的，一个系统可能是另一个更大系统的组成部分，而一个子系统也可以继续分成更小的系统。
在现实中，一个机组、一个工厂、一个部门、一项计划、一个研究项目、一辆汽车、一套制度都可以看成是一个系统。
由定义可知，系统的形成应具备下列条件。
（1）系统是元素的多元函数，由两个或两个以上要素组成。
（2）各要素间相互联系，使系统保持相对稳定。
（3）系统具有一定结构，保持系统的有序性，从而可使系统具有特定的功能。
根据以上关系，系统的基本模式如图1-2所示。
2.系统的三要素
系统是相对外部环境而言的，并且与外部环境的界限往往是模糊过渡的，所以严格地说系统是一个模糊集合。
系统由输入、处理、输出三要素组成。
首先，外部环境向系统提供劳力、手段、资源、能量、信息，称为“输入”；系统以自身所具有的特定功能，将“输入”的内容进行必要的转化和处理，使之成为有用的产成品；其次，将经过处理后的内容向外部输出，供外部环境使用，从而完成“输入、处理、输出”的基本功能要素。
如生产系统就是先向工厂输入原材料，经过加工处理，得到一定产品的这样一个循环过程。
3.系统的特征
根据系统的定义，可以归纳出“系统”的如下特性。
（1）组成性。
系统一般由两个或两个以上的要素组成。
根据系统的不同，系统的要素可以是世界上的一切事物，比如物质、现象、概念等。
如果只有一个要素，这个要素本身就是一个系统，但它是由许多更小的要素组成的系统，如物流系统由储存、运输、包装、装卸搬运、流通加工、相关信息等要素组成，其中运输系统又是由铁路、公路、水路、航空和管道等要素组成。
（2）层次性。
要素和系统处于不同的层次，系统包含要素。
要素是相对于它所处的系统而言的，系统是从它包含要素的角度来看的，一个系统总是隶属于其他更大的系统，前者就是后者的一个要素。
要素也可称作子系统，子系统就是系统的要素，是隶属于系统的系统。
可以通过这个特性来区别物流系统和储存系统、运输系统的层次，物流系统包含储存系统、运输系统，所以，物流系统的层次高于储存系统、运输系统等。
（3）边界性。
系统和要素都有明确的边界，大多能够区分。
由于要素包含于系统之中，所以要素的边界小于系统的边界。
同时，系统内不同的要素可能会产生边界交叉，但是不能完全重合，都有各自的不同边界。
（4）相关性。
要素应该互相联系，将没有联系的要素放在一起不可能成为系统。
当然根据物理学的规律，世界万物都是互相联系的，但我们这里指的联系不是那种与所考虑和研究的问题毫不相干的联系，而应该是相关的联系。
（5）目的性。
要素的结合是为了达到特定的目的，不同要素的结合、相同要素进行不同的结合可能目的都不会一样，但它们都是为了满足特定的目的才按照特定的方式结合起来的。
（6）整体性。
系统是一个整体，系统无论由什么样的要素和多少要素组成，从形态上讲应该是一个能够与其他系统相区别，并且系统要素互相配合和协调，能够发挥特定功能的整体，系统要素只有以这种方式联合起来才能发挥这样的整体功能。
4.系统的分类
对系统的认识可以借助系统论提供的方法，即通过分析结构来认识。
将系统进行分类是认识系统结构的方法之一。
实践中可以从两个方面对系统进行分类。
1）从现实系统的实际内容分类
（1）一般系统和具体系统。
一般系统是指从各种现实系统中抽取特殊内容而得到的具有共性的抽象系统。
而存在内容的系统则为“具体系统”。
（2）自然、社会和思维系统。
在传统的科学研究中，可将世界分为自然系统、社会系统和思维系统。
思维系统是由人的精神、心理以及思维工具等组成的系统。
社会系统就是人类系统。
除此之外的系统就是自然系统。
2）根据系统的数学特征分类
按照系统的数学特征进行分类并进行更深入的研究十分重要。
在系统论的文献中，许多关于系统理论的研究成果都是从自然科学中导出的，因而系统论研究特别强调数学方法的应用。
根据系统的数学特征可以将系统分成如下类型。
（1）封闭系统和开放系统。
与环境产生联系的系统是开放系统，否则是封闭系统。
真正意义上的封闭系统是不存在的，如果存在，那肯定是人造的封闭系统，因为按照耗散结构理论，由于封闭系统的熵将逐渐增加直至达到最大，最后系统必然灭亡。
所以现实中存在的系统都是开放系统，当然还可以根据开放的程度进一步分类。
（2）静态系统和动态系统。
静态系统也称无记忆系统。
如果一个系统在任一时刻的输出只与该时刻的输入有关，而与该时刻之前或之后的输入无关，则该系统是静态系统，反之则为动态系统或称记忆系统。
（3）线性系统和非线性系统。
当把系统的输入和初始状态线性叠加时，系统的输出也能线性叠加，则该系统就是线性系统，否则就是非线性系统。
严格地说，线性系统只有在实验或人工干预条件下才存在，实际存在的系统绝大部分都是非线性系统。
非线性系统可以认为是线性系统的无穷逼近和叠加，因而可以将一个非线性系统转化为线性系统来求解。
（4）连续系统和离散系统。
当系统的状态
、输入集
及输出集
是离散集合时，该系统就是离散系统；当
、
及
是
（
为实数集）中的开集时，该系统就被称为连续系统。
（5）确定性系统和不确定性系统。
确定性系统是指系统的实时输入和实时状态能明确唯一地规定下一个状态和实时输出；不确定性系统是指系统的实时输入和实时状态不能明确唯一地规定下一状态和实时输出，被规定的是一些可能状态集或可能输出集，缺乏唯一性，因而是不确定的。
5.一般系统论
我们当前所说的作为一门新兴学科的系统论和方法，是现代自然科学进一步发展和变化的结果，是与20世纪40年代所谓的“计算机革命”等最新科学技术的进步相联系的。
也就是说，它主要是指由美籍奥地利理论生物学家和哲学家贝塔朗菲（Bertalanffy）最初取名为“一般系统论”，后来又进一步加以扩展，并经其他科学家的丰富和完善而逐渐建立起来的比较完整的系统科学和方法。
关于系统论的定义有很多种，如说“系统是有联系的物质和过程的集合”“系统是有组织的和被组织化的全体”“系统是许多要素保持有机的秩序，向同一目的行动的东西”等。
一般系统论创始人贝塔朗菲定义：
“系统是相互联系相互作用的诸元素的综合体。
”这个定义指出了系统的三个特性：
一是多元性，系统是多样性的统一，差异性的统一；二是相关性，系统不存在孤立元素组分，所有元素或组分间相互依存、相互作用、相互制约；三是整体性，系统是所有元素构成的复合统一整体。
这个定义说明了一般系统的基本特征，将系统与非系统区别开来，但对于定义复杂系统有着局限性。
另外，从严格意义上讲，现实世界的“非系统”是不存在的，构成整体而没有联系性的多元集是不存在的。
由于一些群体中元素间联系微弱，从而可以忽略这种联系，我们把它视为二类非系统。
系统论认为，整体性、关联性、等级结构性、动态平衡性、
升级会员 