典型物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性研究

王 晶

(鄭州大學(xué) 河南 鄭州 450001)

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典型物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性研究

王 晶

(鄭州大學(xué) 河南 鄭州 450001)

現(xiàn)在劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，越來(lái)越多的不確定性充斥著現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，物流系統(tǒng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的撐持系統(tǒng)，連接在社會(huì)的生產(chǎn)和消費(fèi)之間，而且物流系統(tǒng)身為許許多多的物流元素所構(gòu)成的系統(tǒng)，其是否可靠會(huì)對(duì)整個(gè)社會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，很有可能在某個(gè)物流系統(tǒng)的環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠?qū)е律鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的崩盤。所以，研究物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性具有很大的價(jià)值。本文主要對(duì)典型流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行研究。

物流系統(tǒng)；可靠性；串聯(lián)系統(tǒng)；并聯(lián)系統(tǒng)

一、研究概述

(一)本文研究背景與意義

現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的現(xiàn)狀讓眾人更加看重服務(wù)是否可靠，其可靠的條件也越來(lái)越苛刻。由于劇烈的市場(chǎng)角逐，現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的不可靠性越來(lái)越大，物流系統(tǒng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)的撐持系統(tǒng)，連接在社會(huì)的生產(chǎn)和消費(fèi)中間，因此物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性成為了社會(huì)的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。在物流系統(tǒng)中，有一處環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都可能會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。

可靠性是用來(lái)分析系統(tǒng)提供服務(wù)質(zhì)量的穩(wěn)定度的，是新興的一門工程學(xué)科?？煽啃匝芯孔鳛樵O(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)等的重要組成部分，在通訊、供水以及電力等系統(tǒng)中已經(jīng)獲得廣泛的運(yùn)用。但在物流方面，可靠性分析的運(yùn)用還比較少。

物流系統(tǒng)是由許多物流單元構(gòu)成的整體系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)可靠性程度對(duì)社會(huì)和公司的運(yùn)營(yíng)有著很大的作用。對(duì)于一個(gè)現(xiàn)實(shí)的公司來(lái)說(shuō)，物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性直接會(huì)對(duì)公司的正常生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生作用，比如針對(duì)使用JIT(Just In Time)等技術(shù)的公司，物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性更是一個(gè)使生產(chǎn)能夠順當(dāng)運(yùn)行的重要基本前提。所以對(duì)物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行分析有至關(guān)重要的意義。

(二)研究現(xiàn)狀

對(duì)物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究是一個(gè)比較新穎方向，許多的專家在一些論文和期刊中指出了可靠性分析的關(guān)鍵性。但是在可靠性的基礎(chǔ)理論上和其他相關(guān)的可靠性研究應(yīng)用上已有很多成果。

余小川和季建華[1]對(duì)物流系統(tǒng)的可靠度和優(yōu)化進(jìn)行了研究，把物流系統(tǒng)的可靠性和其組成單元、服務(wù)能力進(jìn)行聯(lián)結(jié)，創(chuàng)建了測(cè)量物流系統(tǒng)可靠性的方法，而且分析了在具體條件下，如何讓物流系統(tǒng)的成本和能力達(dá)到最優(yōu)。汪有濤、董萍[2]等運(yùn)用Markov process，針對(duì)物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)輸?shù)目煽啃赃M(jìn)行了分析研究，且做出了求解方法。Chen A.,Yang H.等分析了物流系統(tǒng)可靠性的影響因素，如系統(tǒng)的結(jié)合性、運(yùn)送的時(shí)間和服務(wù)能力，并且提出了物流服務(wù)能力的多余與否可以直接或間接的影響到物流網(wǎng)絡(luò)的可靠性。由于這些專家重點(diǎn)是分析軍事上物流的可靠性，因此他們并沒(méi)有看重物流成本上的控制，說(shuō)明他們所分析的適用環(huán)境有很大的局限性。

二、典型物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性基本理論

(一)物流系統(tǒng)分類

物流系統(tǒng)是由各個(gè)物流單元的有機(jī)結(jié)合組成，從不同的角度來(lái)分析物流單元，可以對(duì)其進(jìn)行分類，從而對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行分類。

第一類物流系統(tǒng)是從物流系統(tǒng)的各個(gè)功能來(lái)看，可以將物流系統(tǒng)的各個(gè)功能看作物流系統(tǒng)的各個(gè)物流單元，即此類物流系統(tǒng)的物流單元為：運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、流通加工、裝卸搬運(yùn)、配送、物流包裝等。

第二類物流系統(tǒng)是將物流系統(tǒng)在實(shí)際中所顯示出的各個(gè)組織看作物流系統(tǒng)的各個(gè)單元，即此類物流系統(tǒng)的物流單元為：供應(yīng)商、生產(chǎn)商、分銷商、零售商、消費(fèi)者等。

1.第一類物流系統(tǒng)

在第一類物流系統(tǒng)中，各個(gè)物流單元的作用：

(1)運(yùn)輸

運(yùn)輸在整個(gè)物流系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)物料轉(zhuǎn)移的過(guò)程中起到關(guān)鍵作用，其聯(lián)結(jié)起了生產(chǎn)和消費(fèi)，完成了生產(chǎn)的目的，達(dá)成了消費(fèi)者的期望。

(2)倉(cāng)儲(chǔ)

物流系統(tǒng)中，倉(cāng)儲(chǔ)是貨物在生產(chǎn)和消費(fèi)之間的緩沖，且保證了貨物的價(jià)值和使用價(jià)值。

(3)流通加工

流通加工提高了加工的效率，從而提高了整個(gè)物流系統(tǒng)運(yùn)行的效率，節(jié)約了整個(gè)物流系統(tǒng)的成本。

(4)裝卸搬運(yùn)

裝卸搬運(yùn)銜接了物流活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使得整個(gè)物流系統(tǒng)運(yùn)行的更加流暢。

(5)配送

配送完善了整個(gè)物流系統(tǒng)，使得整個(gè)物流活動(dòng)更加合理化。提高了物流活動(dòng)的末端效益，從而提高了整個(gè)物流系統(tǒng)的效率和效益。

物流系統(tǒng)中的各個(gè)單元分別都是物流系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)，如運(yùn)輸子系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)子系統(tǒng)、流通加工子系統(tǒng)等，但在本篇文章中，將這些子系統(tǒng)視為物流單元來(lái)對(duì)整個(gè)物流系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析。

2.第二類物流系統(tǒng)

在第二類物流系統(tǒng)中，各個(gè)物流單元的作用：

(1)供應(yīng)商

供應(yīng)商在物流系統(tǒng)中的作用是輸入原材料，是整個(gè)物流系統(tǒng)物料流動(dòng)的起點(diǎn)。

(2)生產(chǎn)商

生產(chǎn)商是物流系統(tǒng)輸出商品的起點(diǎn)，是物流系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)。

(3)分銷商

在物流系統(tǒng)中，分銷商是將商品流向市場(chǎng)的重要環(huán)節(jié)。在整個(gè)系統(tǒng)中，此環(huán)節(jié)并非不可或缺。

(4)零售商

零售商是物流系統(tǒng)輸出的末端，直接連接消費(fèi)者這一商品流通的終點(diǎn)，也是物流系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。

(5)消費(fèi)者

消費(fèi)者是物流系統(tǒng)中商品流動(dòng)的終點(diǎn)，是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

(二)可靠性含義

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)期內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，產(chǎn)品是一種通用術(shù)語(yǔ)，它指從系統(tǒng)、設(shè)備、組件到元件的任何物品，使用這一術(shù)語(yǔ)可以避免做出有關(guān)基準(zhǔn)的物品大小或復(fù)雜程度的規(guī)定，規(guī)定的條件是指產(chǎn)品所處的使用環(huán)境與維護(hù)條件，規(guī)定的時(shí)期是指產(chǎn)品儲(chǔ)存期，規(guī)定的功能是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)文件上對(duì)產(chǎn)品規(guī)定的技術(shù)性能?？煽啃缘闹笜?biāo)包括可靠度、平均壽命、維修度等，可靠度是常見(jiàn)指標(biāo)?？煽慷仁钱a(chǎn)品在確定的時(shí)間和條件下，所完成既定功能的概率。本文以可靠度為指標(biāo)來(lái)分析可靠性。

三、典型物流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可靠性分析

(一)典型物流系統(tǒng)

本文在2.2節(jié)介紹了物流系統(tǒng)的分類，在此針對(duì)由運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、流通加工、裝卸搬運(yùn)、配送作為物流單元的典型物流系統(tǒng)進(jìn)行研究，并分為典型串聯(lián)物流系統(tǒng)、典型并聯(lián)物流系統(tǒng)、典型串-并聯(lián)物流系統(tǒng)、典型并-串聯(lián)物流系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

1.典型串聯(lián)物流系統(tǒng)

典型串聯(lián)物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖3-1所示。

圖3-1 典型串聯(lián)物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.典型并聯(lián)物流系統(tǒng)

由于此物流系統(tǒng)不能出現(xiàn)完全并聯(lián)情況，所以只能針對(duì)性的對(duì)其中一種物流單元間的并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行分析。以流通加工為例，如圖3-2所示。

圖3-2 典型并聯(lián)物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.典型串-并聯(lián)物流系統(tǒng)

典型串-并聯(lián)物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，如圖3-3所示。

圖3-3 典型串-并聯(lián)物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.典型并-串聯(lián)物流系統(tǒng)

典型并-串聯(lián)物流系統(tǒng)，如圖3-4所示。

圖3-4 典型并-串聯(lián)物流系統(tǒng)

(二)典型系統(tǒng)的數(shù)學(xué)可靠度模型

1.串聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)可靠度模型

如果系統(tǒng)是由n個(gè)單元構(gòu)成，單元之間是相互獨(dú)立的，其中一個(gè)單元是否運(yùn)行對(duì)另外的單元是否運(yùn)行不造成影響，只有這n個(gè)單元全都運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)才能運(yùn)行，即此系統(tǒng)為n個(gè)單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)，如圖3-5所示。

圖3-5 串聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

則，整個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為：

(3-1)

其中：MT——總可靠度

Mi——第i個(gè)單元的可靠度

串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為各個(gè)單元可靠度相乘，所以串聯(lián)系統(tǒng)的單元數(shù)越多，則整個(gè)系統(tǒng)的可靠性越小。

2.并聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)可靠度模型

如果整個(gè)系統(tǒng)是n個(gè)單元構(gòu)成，其中只需要有一個(gè)單元運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)就能運(yùn)行，只有n個(gè)單元全都不能運(yùn)行時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)才失效，即此系統(tǒng)為n個(gè)單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)，如圖3-6。

圖3-6 并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

(1)有兩個(gè)單元并聯(lián)的系統(tǒng)

在只有兩個(gè)單元并聯(lián)所構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)中，一個(gè)單元非正常工作的概率為p1=1-M1；另一個(gè)單元非正常工作的概率為p2=1-M2。則這兩個(gè)單元同時(shí)非正常工作的概率為

p1×p2=(1-M1)(1-M2)=1-M1-M2+M1M2

整個(gè)系統(tǒng)的可靠度

MT=1-p1×p2=M1+M2-M1M2

(3)有n個(gè)單元并聯(lián)的系統(tǒng)

有n個(gè)單元并聯(lián)的系統(tǒng)，第一個(gè)單元非正常運(yùn)行的概率為p1=1-M1；第二個(gè)單元非正常運(yùn)行的概率為p2=1-M2；第三個(gè)單元非正常運(yùn)行的概率為p3=1-M3；......；第n個(gè)單元非正常運(yùn)行的概率為pn=1-Mn。則這n個(gè)單元同時(shí)非正常運(yùn)行的概率為

p1×p2×…×pn=(1-M1)(1-M2)…(1-Mn)

整個(gè)系統(tǒng)的可靠度

3.串-并聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)可靠度模型

一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)作為一個(gè)單元，然后將兩個(gè)這種單元并聯(lián)到一起，就稱為串-并聯(lián)系統(tǒng)，如圖3-7所示。

圖3-7 串-并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

p×p=(1-MT)(1-MT)

整個(gè)串-并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度

4.并-串聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)可靠度模型

一個(gè)由兩個(gè)單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)作為一個(gè)單元，然后將n個(gè)這種單元串聯(lián)起來(lái)就成為并-串聯(lián)系統(tǒng)，如圖3-8所示。

圖3-8 并-串聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

[1]余小川,季建華.物流系統(tǒng)的可靠度及其優(yōu)化研究[J].管理工程學(xué)報(bào),2007,01:67-70.

[2]汪有濤,董萍,翁曉龍.一類物流網(wǎng)絡(luò)模型的可靠性分析[J].空軍雷達(dá)學(xué)院學(xué)報(bào),2000,03:48-49.

王晶(1993-)，男，漢族，河南周口人，在讀碩士研究生，鄭州大學(xué)管理工程學(xué)院，研究方向：物流系統(tǒng)優(yōu)化。