第1章物流系统及其规划设计




系统（system）

物流系统（logistics system）

物流系统特征（logistics system feature）

物流系统要素（element of logistics system）

要素集成（element integration）

效益背反（tradeoff）

物流系统规划（logistics system planning）

物流系统设计（logistics system design）


http：//www.szwuliu.cn/
http：//www.lstl.org
http：//www.damon.com.cn/





物流是一个系统，物流系统具有一般系统的基本特征。物流系统往往比较复杂，经常由许多环节组成，如果没有共同的规划可以遵循制约，各个环节各自独立去发展，就可能产生“效益背反”、低水平重复建设等诸多问题。物流系统规划与设计既是宏观问题又是微观问题。区域物流系统的规划与设计有助于我国物流业跃过低水平的发展阶段，实现跨越式的发展； 企业物流系统的规划与设计有助于增强企业的赢利能力，提高企业竞争力。

1.1物流系统的概念、特征和模式
系统在我们的日常生活中无处不在。在自然界和人类社会中，可以说任何事物都是以系统的形式存在的。大到宇宙、银河系、太阳系、地球、工业系统、农业系统、计算机系统等，小到肉眼无法观察的微生物环境，每个所要研究的对象都可以被看成是一个系统。人们在认识客观事物或改造客观世界的过程中，用综合分析的思维方法看待事物，根据事物内在的、本质的、必然的联系，从全局的角度进行研究与分析，这类事物就被看成了一个系统。
系统的思想来源于人类长期的社会实践。人类很早就有了系统思想的萌芽，主要表现在对整体、组织、结构、等级、层次等概念的认识。可以说，自人类有生产以来，无处不在同自然系统打交道，也无时不在依据自己的生存需要而建立一些人为的系统，以增强人与自然相适应的程度。人们不仅用自发的系统观点考察自然现象，并且还基于这些概念去改造自然。人们从统一的物质本原出发，把自然界当做一个统一体，就是说，人类在社会实践中已经自觉和不自觉地在使用系统的思想改造自然、促进社会发展了。
1.1.1物流系统的基本概念

1. 系统的定义与分类


（1） 系统的定义。“系统”一词来自拉丁语Systema，有“群”和“集合”的含义。20世纪40年代以来，在国际上“系统”作为一个研究对象引起了广泛的注意。近年来，虽然国内外学者对系统科学展开了深入而广泛的研究，但由于研究的历史不长，以及现实系统的复杂性和不确定性，目前国内外学者对系统的定义还没有统一的说法，下面仅列举其中几个具有代表性的定义。
① 在《韦氏大词典》中，系统一词被解释为： 有组织的和被组织化了的整体； 结合着整体所形成的各种概念和原理的综合； 由有规则、相互作用、相互依赖的诸要素形成的集合等。
② 奥地利生物学家、一般系统论的创始人贝塔朗菲把系统定义为： 相互作用的诸要素的综合体。
③ 日本工业标准《运筹学术语》中对系统的定义是： 许多组成要素保持有机的秩序向同一目标行动的体系。
④ 我国著名科学家、系统工程的倡导者钱学森认为： 系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
上述几种不同的定义中，本质上有两点是相同的： 系统是一个整体，其中包含相互关联的诸多要素。如果我们用一种笼统的、思辨的语言来表述系统概念，则系统即是指把考察的事物或对象看成是由相互联系、相互依赖、相互制约、相互作用的事物与过程形成的整体； 系统各组成部分的运动规律是由各部分建立的整体的特性所决定，整体性质又是各组成部分相互关系总和的统一性结果。
（2） 系统的分类。按照不同的标准，可以将系统分成多种类别，见表1.1。



表1.1系统的分类



分 类 标 准系 统 类 型

按照事物的自然起源自然系统和人工系统
按照系统的物质属性实体系统和概念系统
按照状态变量的性质动态系统和静态系统
依据系统和环境的关系开放系统和封闭系统
按照对系统的认识程度黑色系统、白色系统和灰色系统
按照系统内子系统的关系简单系统和复杂系统



① 自然系统和人工系统： 自然系统是自然物在自然过程中产生的。原始的系统都是自然系统，如天体、海洋、生态系统等。自然系统是一个复杂的均衡系统，如季节的周而复始、气候系统的混沌动力学特性、食物链系统、水循环系统等。
人造系统是人们将有关元素按属性和关系组合而成的，而且人造系统都是存在于自然系统之中，如海洋船只、机械设备、社会经济系统、科学技术系统、各种工程系统等。
人造系统和自然系统之间存在着一定的界面，两者相互影响、相互渗透。多数系统都是自然系统和人造系统相结合的复合系统。如社会系统，看起来是一个人造系统，但是它的发展是不以人的意志为转移的，并有其内在的规律性。
② 实体系统和概念系统： 实体系统是指以生物和非生物等实体为构成要素所组成的系统，如计算机系统、通信网络系统、机械设备系统等。
概念系统是指由人的思维创造，以概念、原理、原则、方法、制度、规定、程序、政策等非物质实体为构成要素所组成的系统，如管理系统、社会系统、法律系统、教育系统、国民经济系统等。
在实际生活中，实体系统和概念系统往往是结合起来的。实体系统是概念系统的物质基础，而概念系统是实体系统的中枢神经，为实体系统提供指导和服务，两者是不可分的。如管理信息系统中的计算机及其外部设备是实体系统，而运行的管理软件、数据库、应用程序就属于概念系统。
③ 动态系统和静态系统： 静态系统的运行规律中不含时间因素。现实生活中的实体网络系统、建筑结构系统、城市规划布局系统都是静态系统。静态系统和实体系统是相对应的。实际应用中，物理学中考虑的平衡系统可以看成静态系统。
动态系统的系统状态变量、内部结构都是随时间变化的，一般都有人的行为因素在内。如生命系统、服务系统、生产系统、社会系统等。动态系统需要以静态系统为基础，需要有概念系统的配合。
事实上，静态系统是动态系统的极限稳定状态或简化假设状态。
④ 开放系统和封闭系统： 封闭系统是指系统与环境相互隔绝而孤立，系统与环境之间没有物质、能量和信息的交换，呈封闭状态。封闭系统的存在，首先是该系统内部组成部分及其相互关系存在平衡关系，这种平衡关系的意义是和不同系统的层次、系统的内容以及人们观察的侧重点相关的。
开放系统是指系统与环境有物质、能量、信息的交换。如生产系统、商业系统等。这些系统通过系统组成部分的不断调整，来适应周围环境的变化，以使其在某个阶段保持稳定的状态。开放系统往往具有自适应特性。
实际生活中的绝大多数系统都是开放系统。封闭系统的划分是相对的，封闭系统是开放系统的近似和简化，是系统边界的相对明确。
⑤ 黑色系统、白色系统和灰色系统： 黑色系统是指只明确系统与环境关系，但是对于系统内部的结构、层次关系、组成元素和实现机理却一无所知。
白色系统是指一切都很明朗化，既明确系统与环境之间相互作用的关系，也明确系统内部结构、元素和系统特性。
黑色系统和白色系统的划分是相对的。例如，对于同一个管理信息系统，从用户角度分析，是属于黑色系统。用户只需要了解如何使用该系统，通过界面完成特定的操作即可，而不需要知道系统是怎样设计、运行的。但对于该系统的开发人员来说，他们对系统的运行过程非常了解，因此，从开发人员的角度看，它又是一个白色系统。
灰色系统是指部分明确系统与环境关系、系统结构和实现过程。在现实世界中，灰色系统是存在形式最多的一种，我们所面临和研究的大部分对象都是灰色系统。
⑥ 简单系统和复杂系统： 简单系统是指组成系统的子系统数量较少，或者尽管子系统数量多或巨大，但它们之间的关联关系相对比较简单。简单系统也可划分为简单小系统、简单大系统和简单巨系统。对于某些非生命系统，例如一台机械设备，可视为小系统，这一类系统用传统的数学、物理学、化学等知识可以很好地描述。一个仅考虑产品生产的普通工厂，可视为一个大系统，可以用控制论、信息论和运筹学的部分内容加以研究。研究这些简单系统可以将各子系统之间的相互作用直接综合为系统整体的功能。
复杂系统的系统结构复杂，系统的层次也相对较多，要素之间的关系复杂，关系种类多，最终形成具有多目标的多个方案，并且会涉及很多技术种类。复杂系统大多数具有不确定性。例如人体系统、地理系统、气象系统都是复杂系统。
2. 物流系统的定义与分类
（1） 物流系统的定义。物流是一个系统，因为它具有一般系统的特征。物流系统是指在一定的空间和时间里，物流活动所需的机械、设备、工具、节点、线路等物质资料要素相互联系、相互制约的有机整体。它是由物流各要素组成的，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。
（2） 物流系统的分类。物流系统可以从不同角度进行分类。按照物流功能或物流活动的范围和业务性质分是较为常见的两种方法。
① 按照物流功能的不同，物流系统可以分为如下不同的子系统，如图1.1。


图1.1按照物流功能分类的物流系统


 运输物流子系统： 运输物流子系统是指承担着商品位移功能的系统，通过空间变换帮助商品完成市场价值交换并实现商品增值，完成商品由生产者向消费者转移的传递过程。
 仓储物流子系统： 仓储物流子系统是承担商品储存、保管职能，通过时间变换帮助商品实现其价值甚至实现价值增值的物流系统。
 装卸搬运子系统： 装卸搬运子系统是在物流节点上承担着货物装卸搬运职能的物流系统。装卸搬运子系统的装备水平和工作效率影响着企业的市场竞争力和经济效益。
 包装、加工子系统： 包装、加工子系统已被称为现代物流系统的重要组成部分。在物流领域对商品进行必要的加工和包装能够提高消费者满意度和对商品的认同感，从而提高市场占有率。
 配送子系统： 配送子系统从客户的需求出发，依托现代信息技术，把选货、配货和送货结合起来，通过迅速、准确、周到的服务提高客户满意度并实现业务增值。
 信息子系统： 信息子系统是整个物流系统的神经中枢和指挥中心，是提高整个物流系统运行效率的基础条件，也是各子系统之间衔接和配合的桥梁和纽带，是整合全社会物流资源的关键所在。
② 按照物流活动的范围和业务性质，物流系统分为五种类型： 
 生产物流系统： 生产物流是从原材料的采购、运输、储存、车间送料、装卸，半成品的流转、分类拣选、包装，成品入库，一直到销售过程的物流。
 供应物流系统： 供应物流是物资（这里主要指生产资料）的生产或持有者，经过物资采购、运输、储存、加工、分类或包装、装卸搬运、配送，直到用户收到物资的物流过程。
 销售物流系统： 销售物流是指生产工厂或商业批发、物流企业和零售商店，从商品采购、运输、储存、装卸搬运、加工或包装、拣选、配送、销售，到客户收到商品过程的物流。
 回收物流系统： 回收物流是伴随货物运输或搬运中的包装容器、装卸工具及其他可用的旧杂物等，通过回收、分类、再加工到使用过程的物流。
 废弃物流系统： 废弃物流是对伴随某些厂矿产品共生的副产品（如钢渣、煤矸石等）以及消费中产生的废弃物（如垃圾）等进行收集、分类、处理过程的物流。
1.1.2物流系统的特征

1. 系统的基本特性

因为各种系统的结构不同，所以各种系统的功能也是不大相同的。但是，可以根据各种不同系统本质的、共同的功能特性，概括出一般性的、概念性的系统特性。
（1） 整体性。系统的整体性可以表述为系统不是各个要素的简单集合，系统要素及其相互联系是根据逻辑统一性而协调存在，是以服从系统整体功能为目的的。系统整体中的各个要素即使不都完美，也可协调综合成为有良好功能的系统。
在系统实际运行中，整体性表现为两种情况： 整体小于各组成元素之和； 整体大于各组成元素之和，多数情况属于这种。
（2） 层次性。系统作为一个相互作用的诸多要素的总体，它可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统结构的一种形式。在系统层次结构中表述了在不同层次子系统之间的隶属关系或相互作用的关系，在不同的层次结构中存在着不同的运动形式，构成了系统的整体运动特性。
（3） 相关性。整体性确定系统的组成要素，相关性则是表明这些要素并不是孤立工作的，它们之间存在着确定性的关系。系统的要素相互联系，它们之间相互作用、相互制约，有着特定关系和演变规律。它们之间的某一要素发生变化，另一些要素就会做相应的调整，只有追求整体目标而不是单一目标，才能提高系统的整体运行效果，保证系统的整体仍然处在最佳状态。
（4） 目的性。“目的”是指人们在行动中所要达到的结果和意愿。系统的目的是人们根据实践的需要而确定的。系统的目的与功能相统一，是区别不同系统的标志。
由于较大的系统往往具有多个目标，当组织规划大系统时，常采用图解的方法来描述目的与目的之间的相互关系，这种图解的方式称为目的树，如图1.2所示。


图1.2目的树


通过目的树，可使各目的层次鲜明，次序明确，并可对目的树各个项目的目的进行分析、探讨和磋商，统一规划和协调。系统的目的性原则要求人们正确地确定系统目标，运用各种调节手段把系统导向预定的目标，从而达到系统整体目标最优的目的。
（5） 适应性。适应性是指环境的适应性。环境是存在于系统以外事物的总称，系统所处的环境就是约束条件，所以，系统时时刻刻处于环境之中。系统与环境互相融入。系统不是孤立存在的，它必然会和外部环境产生物质的、能量的、信息的交换，因此，系统必须适应外部环境的变化。能够与外部环境保持最佳适应状态的系统才是健康运行的系统，不能适应周围环境变化的系统是难以生存的。系统的环境适应性提醒人们要考虑系统与环境的关系。只有系统内部关系和外部关系相互协调、统一，才能全面发挥系统的整体功能，保证系统整体性向最优化发展。
2. 物流系统的特点
物流系统除具有一般系统共有的整体性、层次性、相关性、目的性、适应性的特性外，还具有以下特点： 
（1） 物流系统是一个“人机系统”。物流系统是由人和形成劳动手段的设备、工具组成的。在物流活动中，人是系统的主体。因此，在研究物流系统各个方面的问题时，把人和物有机地结合起来，作为不可分割的整体加以考察和分析，并且始终把如何发挥人的主观能动作用放在首位。
（2） 物流系统是一个大跨度系统。物流系统大跨度体现在地域跨度大，通常会跨越地区界限； 时间跨度大，有些商品在产需的时间方面存在很大差异。
（3） 物流系统是一个可分系统。物流系统无论其规模多么庞大，都可以分解成若干个相互联系的子系统。这些子系统的多少和层次的阶数，是随着人们对物流的认识和研究的深入而不断扩充的。系统与子系统之间，子系统与子系统之间，存在着时间上和空间上及资源利用方面的联系，也存在总的目标、总的费用以及总的运行结果等方面的相互联系。
（4） 物流系统是一个动态系统。由于物流系统一端连接着生产者，另一端连接着消费者，所以，系统内的各个功能要素和系统的运行会随着市场需求、供应渠道和价格变化而经常发生变化，这就增加了系统优化和可靠运行的难度。物流系统是一个具有满足社会需要、适应环境能力的动态系统，人们必须对物流系统的各组成部分经常不断地修改、完善，这就要求物流系统具有足够的灵活性与可改变性。
（5） 物流系统是一个复杂的系统。物流系统运行对象——“物”遍及全部社会物质资源，资源的大量化和多样化带来了物流的复杂化。物流系统的范围横跨生产、流通、消费三大领域，这些人力、物力、财力资源的组织和合理利用，是一个非常复杂的问题。在物流活动的全过程中，始终贯穿着大量的物流信息。物流系统要通过这些信息把这些子系统有机地联系起来。如何把信息收集全、处理好，并使之指导物流活动，亦是非常复杂的事情。
（6） 物流系统是一个多目标函数系统。物流系统的多目标常常表现出“效益背反”现象。“效益背反”是指物流系统的各要素之间存在目标不一致的地方。例如，对物流时间，希望最短； 对服务质量，希望最好； 对物流成本，希望最低等。物流系统恰恰在这些矛盾中运行。要想达到其中一个目标，必然造成另一方面目标的损失，在处理时稍有不慎就会出现总体恶化的结果。要使物流系统在各方面满足人们的要求，显然要建立物流多目标函数，并在多目标中求得物流的最佳效果。
1.1.3物流系统的模式

1. 系统的一般模式

系统是相对于外部环境而言的，外部环境向系统提供劳力、手段、资源、能量、信息等，称为“输入”。然后，系统应用自身所具有的功能，对输入的元素进行转换处理，形成有用产品，再“输出”到外部环境供其使用。输入、转换、输出是系统的三要素。另外，由于外部


图1.3系统的一般模式


环境的影响，系统的输出结果可能偏离预期目标，所以系统还具有将输出结果的信息反馈给输入的功能。系统的一般模式如图1.3所示。
按照一般系统运作模式，一个完整的系统是由输入部分、输出部分、转换过程（将系统的输入转换成输出）和系统运行过程中的信息反馈环节构成的。系统的有效运行是以诸环节各自的顺畅、高效运作，以及相互之间的高度协同效果为前提的。在系统运行过程中，或当系统循环周期结束时，会有外界信息反馈回来，为原系统的完善提供改进信息，使下一次系统运行得到改进。如此循环往复，便可实现系统有序的良性循环。
2. 物流系统的模式
在企业供应链物流渠道上，物流节点与线路及其功能的组合一旦稳定下来就形成了物流系统模式。物流系统模式的表现形态是物流节点与线路的组合，其内在精髓是组合后的物流系统运行机制，物流系统模式的设计依据是企业物流系统的目的。
物流系统和其他系统一样，具有输入、转换和输出三大功能，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。另外，物流系统还具有信息反馈功能，并通过相关调控机构进行调控，以期取得预期的目标。因此可以说，物流系统是“为有效地达到某种目的的一种机制”，也就是为了达成某一目的，把人力、物力、资金、信息等资源作为指令输入使它产生某种结果的功能。
物流系统是人参与决策的人工系统，人是系统结构中的主体，直接或间接地影响着系统或子系统的形成。物流系统的基本模式如图1.4所示。


图1.4物流系统的基本模式


1.2物流系统的要素及集成

1.2.1物流系统的要素

物流系统的元素很多，但是要素只是其中最重要的部分，是可以简单枚举的。根据不同的目的可以将要素分为不同的类型。
1. 网络要素 
物流系统的网络由两个基本要素组成，即点、线。
（1） 点。在物流过程中供流动的商品储存、停留以便进行相关后续物流作业的场所称为点，如工厂、商店、仓库、配送中心、车站、码头等，也称节点，点是物流基础设施比较集中的地方。
（2） 线。连接物流网络中的节点的路线称为线，或者称为连线。物流网络中的线是通过一定的资源投入而形成的。线是矢量，分为正向和反向，一般的物流的正向是从供应链的上游经过连线到下游，而物流的反向指的是从供应链的下游经过连线到上游。
物流网络中的线具有如下特点： 
① 方向性： 一般在同一条路线上有两个方向的物流同时存在，但正向多于反向，反向应该尽量避免。
② 有限性： 点是靠线连接起来的，一条线总有起点和终点。
③ 多样性： 线是一种抽象的表述，公路、铁路、水路、航空路线、管道等都是线的具体存在形式。
④ 连通性： 不同类型的线必须通过载体的转换才能连通，并且任何不同的线之间都是可以连通的，线间转换一般在点上进行。
⑤ 选择性： 两点间具有多种线路可以选择，既可以在不同的载体之间进行选择，又可在同一载体的不同路径之间进行选择，物流系统理论要求两点间的物流流程最短，因此，需要进行路线和载体的规划。
⑥ 层次性： 物流网络的线包括干线和支线，不同类型的线，比如铁路和公路，都有自己的干线和支线，各自的干线和支线又分为不同的等级，如铁路一级干线、公路二级干线等。
根据载体类型可以将物流线分成以下五类： 铁路线、公路线、水路线、航空线、管道线。
根据线间关系可以将物流线分为以下两种： 干线、支线。
根据线上物流的流向可以将物流线分为： 上行线、下行线。
物流网络不是靠孤立的点或者线组成的，点和线之间通过有机的联系形成了物流网络。点和线其实都是孤立的、静止的，但是采用系统的方法将点和线有机地结合起来以后形成的物流网络则是充满联系的、动态的。点和线之间的联系也是物流网络的要素之一，这种联系才是物流网络有血有肉的灵魂。
2. 物质基础要素
物流系统的建立和运行，需要有大量技术装备手段，这些装备手段就是物流系统的物质基础要素。物流系统的物质基础要素决定了物流系统的水平，其结构和配置决定着物流合理化及物流效率。物流系统的物质基础要素包括： 
（1） 物流设施。它是组织物流系统运行的物质基础条件，包括货站、货场、物流中心、仓库、公路、铁路、港口等。
（2） 物流装备。它是保证物流系统开工的条件，包括仓库货架、进出库设备、加工设备、运输设备、装卸机械等。
（3） 物流工具。它是物流系统运行的必要媒介，包括包装工具、维护保养工具、办公设备等。
（4） 信息技术。它是掌握和传递物流系统信息的手段。包括通信设备及线路、传真设备、计算机及网络设备等。
3. 功能要素
物流系统的功能要素是物流系统所具有的基本能力，如运输、储存、包装、装卸、加工、配送、信息等。这些基本能力有效地组合、联结在一起，便成了物流的总功能，能合理、有效地实现物流系统的总目的。物流系统的功能要素主要包括： 
（1） 运输功能要素。包括供应及销售物流中的车、船、飞机等方式的运输，生产物流中的管道、传送带等方式的运输。对运输活动的管理，要求选择技术经济效果最好的运输方式及联运方式，合理确定运输路线，以达到安全、迅速、准时、价廉的要求。
（2） 配送功能要素。配送集经营、服务、社会集中库存、分拣、线路和行程规划、车辆调度、商品组配、装卸搬运于一体，是物流系统重要的功能要素。
（3） 储存功能要素。包括收货、检验、分拣、保管、拣选、出货等仓储管理功能和对库存品种、数量、金额、地区、方式、时间等进行管理的库存管理功能。正确确定库存数量，明确仓库以流通为主还是以储备为主，合理确定制度和流程，提高效率，降低损耗，加速周转。
（4） 装卸功能要素。包括对输送、保管、包装、加工等物流活动进行衔接活动，以及在保管等活动中为进行检验、维护、保养所进行的装卸活动。伴随装卸活动的小搬运，一般也包括在这一活动中。
（5） 包装功能要素。包括产品的工业包装、销售包装以及在物流过程中换装、分装、再包装等活动，对包装活动的管理，根据物流方式和销售要求来确定。
（6） 加工功能要素。这是为满足客户的需求，按照客户的要求，在物流过程中进行的辅助加工活动，包括生产型加工、物流型加工、促销型加工等。
（7） 信息功能要素。进行以上物流活动有关的计划、预测、动态（运量，收、发、存数）的信息，要求正确选择信息，做好信息的收集、汇总、统计、使用，并保证信息的可靠性和及时性。
上述物流系统的功能、细分功能及其主要业务的关系见表1.2。



表1.2物流系统的功能与主要业务



物流功能功能细分主 要 业 务

运输——集货、运输方式和工具选择、线路和行程规划、车辆调度、商品组配、送达
配送——分拣、拣选、运输方式和工具选择、线路和行程规划、车辆调度、商品组配、送达
储存


仓储管理收货、检验、分拣、保管、拣选、出货
库存管理对库存品种、数量、金额、地区、方式、时间等结构的控制

装卸


装上将流体装入载体中
卸下将流体从载体中卸出
搬运将物品从一个地方搬到另一个地方

包装

工业包装按照生产和销售需求规格、用不同于产品的材料将产品包装起来使之成为一个完整的产品
销售包装按照市场需求规格，将产品用印有必要产品信息的包装材料进行包装，促进销售
物流包装按照物流运作要求，用具有足够强度、印有必要物流信息的包装材料将一定数量的商品进行包装，以及包装加固、打包

流通加工


生产型加工剪切、预制、装袋、组装、贴标签、洗净、搅拌、喷漆、染色
促销型加工烹调、分级、贴条形码、分装、拼装、换装、分割、称重
物流型加工预冷、冷冻、冷藏、理货、拆解、贴物流标签、添加防虫防腐剂