第三节 运筹学与现代物流的关系

从运筹学和物流学产生的发展过程和研究内容看，二者有其必然的联系。

从功能上说，运筹学是用来解决最优资源配置的，而物流系统的主要功能和目标也正是追求一种快速、及时、节约、合理的物流服务。为此，两者从一开始就密切地联系在一起，并相互渗透和交叉发展。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范围也不断扩大，运筹学的作用也不断凸显。

一、运筹学在现代物流中的运用

运筹学被广泛地应用在物流管理活动中，具体包括：

（一）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，以提高物流资源利用效率，寻求降低物流费用、提高物流效益的途径等。

（二）物流中心选址与规划

物流中心的规划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。

（三）物流设施选择与更新

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。

（四）生产计划

在生产计划方面，主要是从总体上确定生产、存储和劳动力的配合等计划以适应变动的需求计划，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。

（五）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。

（六）库存管理

在仓库存量的管理方面，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。

（七）市场销售

广告预算和媒介的选择、竞争性定价、新产品开发、销售计划的制订和客户关系管理等方面。

除上述几个方面外，还有物流组织机构设计、人力资源安排、物流系统绩效评估等。

二、物流运筹学研究的内容

物流运筹学研究的内容相当丰富，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、非线性规划、动态规划、整数规划、目标规划、图论与网络模型等。随机型模型主要包括：决策论、对策论、排队论、库存论以及可靠性理论等。

（一）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。它可以表示为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

线性规划是最简单的一类数学规划问题。其用于解决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、物力去实现等问题。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，问题的目标用变量的函数形式（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

非线性规划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，这是需要更深入研究的一个领域。

3．动态规划

动态规划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，从而构成一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、装载问题和生产调度问题等。

（二）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运输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，则称这样的图为网络图。图论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。

（三）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。排队论在物流过程中具有广泛的应用，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，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）库存论

库存论也称存储论，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小。库存是现代物流管理中的一个重要内容。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，人们大多运用了存储理论的相关知识，以辅助决策。

（五）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进行分析，来获取最佳的竞争策略。

（六）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所控制的事件、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。针对不同类型的决策问题应采用不同的决策方法。