運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的應(yīng)用運(yùn)輸規(guī)劃問(wèn)題

孔昊

（洛陽(yáng)理工學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471934)

0 引言

運(yùn)籌學(xué)作為一門(mén)實(shí)踐性科學(xué)，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、民政、軍事決策等組織中，以解決受多種因素影響的復(fù)雜的大規(guī)模問(wèn)題。目前，在物流領(lǐng)域的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，解決了許多實(shí)際問(wèn)題，取得了良好的效果。主要討論的是運(yùn)輸規(guī)劃問(wèn)題，其是規(guī)劃理論的一種應(yīng)用。運(yùn)輸問(wèn)題可以用單純形法、圖運(yùn)算法、表運(yùn)算法求解，主要介紹前兩種方法。

1 運(yùn)籌學(xué)與現(xiàn)代物流的概念

1.1 運(yùn)籌學(xué)

運(yùn)籌學(xué)既是一門(mén)古老又現(xiàn)代的科學(xué)。運(yùn)籌學(xué)作為一門(mén)學(xué)科的出現(xiàn)一般被認(rèn)為是在20世紀(jì)40年代，其起源于二戰(zhàn)期間英美兩國(guó)的軍事運(yùn)籌學(xué)研究小組，主要用于研究軍事活動(dòng)。

第二次世界大戰(zhàn)后，運(yùn)籌學(xué)主要轉(zhuǎn)向?qū)?jīng)濟(jì)活動(dòng)的研究[1]。在運(yùn)籌學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，最關(guān)鍵的一步是建立運(yùn)籌學(xué)模型。該過(guò)程包括提出問(wèn)題、構(gòu)建模型、檢查和修改模型、實(shí)現(xiàn)模型。建模的根本目的是獲得解決實(shí)際問(wèn)題的最佳治理手段，優(yōu)化輸出和輸入。

1.2 物流學(xué)

物流作為一門(mén)學(xué)科也開(kāi)始于第二次世界大戰(zhàn)期間。隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程和世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代物流作為“第三利潤(rùn)來(lái)源”，已成為全球新興產(chǎn)業(yè)中充滿活力和巨大進(jìn)步潛力的競(jìng)爭(zhēng)力源泉。其進(jìn)步水平已成為衡量一個(gè)工業(yè)企業(yè)綜合國(guó)力、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)之一。物流工程技術(shù)、物流管理與信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，從系統(tǒng)化、信息化、現(xiàn)代化和一體化的角度解決現(xiàn)代物流活動(dòng)的技術(shù)與管理問(wèn)題，為產(chǎn)品價(jià)值鏈的有效結(jié)合和企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的提升提供最佳的解決方案。

1.3 運(yùn)籌學(xué)與物流學(xué)的關(guān)系

第二次世界大戰(zhàn)后，各國(guó)正轉(zhuǎn)向工業(yè)的快速?gòu)?fù)蘇和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，而運(yùn)籌學(xué)現(xiàn)在也轉(zhuǎn)向?qū)?jīng)濟(jì)活動(dòng)的研究，進(jìn)入各個(gè)行業(yè)，取得了相當(dāng)大的進(jìn)展和廣泛的應(yīng)用。運(yùn)籌學(xué)作為物流學(xué)科體系的理論基礎(chǔ)之一，為物流系統(tǒng)優(yōu)化提供技術(shù)和工具，是將系統(tǒng)論應(yīng)用于物流的具體方法。物流運(yùn)籌學(xué)研究就是利用運(yùn)籌學(xué)的方法來(lái)解決物流過(guò)程中的優(yōu)化管理問(wèn)題。在運(yùn)籌學(xué)方法的基礎(chǔ)上結(jié)合物流的特點(diǎn)[2]。

2 傳統(tǒng)物流管理的弊端

當(dāng)前電子商務(wù)在我國(guó)的發(fā)展速度非?？?，這也使得傳統(tǒng)物流管理方式發(fā)生了很大轉(zhuǎn)變。在人們的傳統(tǒng)理念中，物資流動(dòng)的主體一般都是企業(yè)和企業(yè)之間，但是當(dāng)前物流市場(chǎng)中，已經(jīng)涌入了很多民營(yíng)物流企業(yè)，并且其受眾群體的規(guī)模也在潛移默化地變化，從大規(guī)模的企業(yè)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾∫?guī)模企業(yè)和個(gè)人，這也促使傳統(tǒng)物流管理的弊端逐漸突顯出來(lái)。

2.1 服務(wù)管理不到位

在傳統(tǒng)物流管理中，專(zhuān)業(yè)的人才比較匱乏，這直接影響了物理行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，此外由于基礎(chǔ)設(shè)備的嚴(yán)重不足，也造成管理滯后。實(shí)際上很多物流企業(yè)本身具備較為充足的資源，但是因?yàn)闆](méi)能制定系統(tǒng)化的調(diào)配資源機(jī)制，導(dǎo)致資源利用效率低，造成了大量人力、物力的浪費(fèi)，這也使得各項(xiàng)服務(wù)工作比較被動(dòng)。

2.2 資源設(shè)備和倉(cāng)庫(kù)管理比較落后

在傳統(tǒng)的物流管理過(guò)程中，多數(shù)企業(yè)都是采用的分散管理模式，各個(gè)部門(mén)之間的工作相對(duì)比較獨(dú)立，缺乏一定的聯(lián)系，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，管理工作經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，有時(shí)甚至遺漏部分工作內(nèi)容，造成物流管理水平較低。這一問(wèn)題在倉(cāng)庫(kù)管理上體現(xiàn)的尤為突出，因?yàn)楦鱾€(gè)部門(mén)之間的獨(dú)立性使得各項(xiàng)任務(wù)的執(zhí)行力度較差，物流管理中所出現(xiàn)的問(wèn)題不能及時(shí)解決，缺乏具體的責(zé)任認(rèn)證，此外，不具備完善的管理體系，這進(jìn)一步增加了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，阻礙了企業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

2.3 技術(shù)支持不夠

多數(shù)企業(yè)在物理管理中都缺乏先進(jìn)的技術(shù)支持，在物品的出入庫(kù)管理中多數(shù)是機(jī)械化與人工結(jié)合的模式，這種方式比較落后，缺乏對(duì)于信息技術(shù)和先進(jìn)軟件的應(yīng)用，容易導(dǎo)致各種記錄出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。在一些經(jīng)濟(jì)比較落后的地區(qū)，甚至物流信息的跟蹤不及時(shí)，造成記錄與服務(wù)跟不上的現(xiàn)象，最終會(huì)給企業(yè)造成損失。

3 運(yùn)籌學(xué)在物流問(wèn)題中的應(yīng)用概況

3.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃論

數(shù)學(xué)規(guī)劃理論主要包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃[3]。研究?jī)?nèi)容與生產(chǎn)活動(dòng)中有限資源的配置有關(guān)，在組織生產(chǎn)的管理活動(dòng)中，具有極其重要的地位和作用。它們所求解的問(wèn)題有一個(gè)共同的特征，即在給定條件下，根據(jù)度量指標(biāo)尋找最優(yōu)解，求解約束條件下目標(biāo)函數(shù)的極值（最大值或最小值）問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，線性規(guī)劃可以解決物料分配和人員分配問(wèn)題。整數(shù)規(guī)劃可以解決完成工作所需的人數(shù)、機(jī)器設(shè)備的數(shù)量、工廠和倉(cāng)庫(kù)的選址等。動(dòng)態(tài)規(guī)劃可用于解決最優(yōu)路徑、資源分配、生產(chǎn)調(diào)度、庫(kù)存操縱、設(shè)備更新等問(wèn)題。

3.2 存儲(chǔ)論

庫(kù)存保存在物流領(lǐng)域的所有節(jié)點(diǎn)，包括工廠、港口、配送中心、物流中心、倉(cāng)庫(kù)、零售商店等。為了使物流活動(dòng)的總成本最小化或利益最大化，大多數(shù)人都利用與倉(cāng)儲(chǔ)理論相關(guān)的知識(shí)來(lái)輔助決策。并在各種情況下靈活應(yīng)用相應(yīng)的模型來(lái)解決，如常見(jiàn)的庫(kù)存控制模型分為一定庫(kù)存模型和隨機(jī)庫(kù)存模型，其中可分為不同意缺貨、一次性補(bǔ)貨；不同意缺貨，不斷補(bǔ)充；同意缺貨，一次性補(bǔ)貨；同意缺貨，不斷補(bǔ)充。隨機(jī)庫(kù)存模型又可以分為離散的一次性訂單隨機(jī)庫(kù)存模型和連續(xù)的一次性訂單隨機(jī)庫(kù)存模型。常見(jiàn)的庫(kù)存補(bǔ)貨策略也可分為以下四種基本情況: 連續(xù)檢驗(yàn)、固定訂貨數(shù)量、固定訂貨點(diǎn)（Q、R）策略；固定訂貨點(diǎn)的連續(xù)檢驗(yàn)，最大庫(kù)存（R、S）策略；定期檢驗(yàn)（T、S）策略；全面庫(kù)存(T、R、S)策略。根據(jù)庫(kù)存物料的特點(diǎn)，通過(guò)選擇相應(yīng)的庫(kù)存控制模型和補(bǔ)貨策略，開(kāi)發(fā)出包括合理的倉(cāng)儲(chǔ)容量、合理的倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間、合理的倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和合理的XX 網(wǎng)絡(luò)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。

3.3 圖論

圖形網(wǎng)絡(luò)在物流中的應(yīng)用也很明顯，其中最明顯的應(yīng)用之一就是運(yùn)輸問(wèn)題，在物流配送與物流車(chē)輛調(diào)度、運(yùn)輸路線選擇、配送中心配送、產(chǎn)品回收等逆向物流中的應(yīng)用，利用圖論中的知識(shí)，找到運(yùn)輸時(shí)間最短或成本最少的路線。此外,圖論的知識(shí)，也可以用來(lái)幫助決策者作出最優(yōu)的安排，如在物流設(shè)施的選址上，可以選擇工廠、倉(cāng)庫(kù)和配送中心等。

3.4 排隊(duì)論

排隊(duì)理論又稱(chēng)隨機(jī)服務(wù)理論，主要研究各系統(tǒng)的隊(duì)列長(zhǎng)度、等待時(shí)間、服務(wù)等參數(shù)，解決系統(tǒng)服務(wù)設(shè)施與服務(wù)水平之間的平衡問(wèn)題，以較低的投入獲得較好的服務(wù)（見(jiàn)圖1）。排隊(duì)現(xiàn)象在現(xiàn)實(shí)生活中很常見(jiàn)，在物流領(lǐng)域也很常見(jiàn)，如工廠生產(chǎn)線上的產(chǎn)品等待加工，在制品和成品等待入庫(kù)作業(yè)，運(yùn)輸站的車(chē)輛進(jìn)出排隊(duì)，客服中心的電話排隊(duì)等待服務(wù)，商店顧客排隊(duì)等候付款等。

圖1 排隊(duì)論流程圖

3.5 對(duì)策論、決策論

物流決策是多種多樣、復(fù)雜而簡(jiǎn)單的，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為多種類(lèi)型，根據(jù)決策問(wèn)題和目標(biāo)的數(shù)量可分為單目標(biāo)決策和多目標(biāo)決策。單目標(biāo)決策是一種簡(jiǎn)單且有多種解的決策方法，如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等。多目標(biāo)決策比較復(fù)雜。例如，開(kāi)發(fā)一塊土地來(lái)建設(shè)一個(gè)物流中心，需要考慮設(shè)施的兼容性、先進(jìn)性以及投資的規(guī)模等。這些目標(biāo)有時(shí)會(huì)相互沖突，因此應(yīng)進(jìn)行全面考慮。解決這類(lèi)復(fù)雜的多目標(biāo)決策問(wèn)題，最有效的方法之一是層次分析法，這種方法主要是將定性和定量相結(jié)合，以此來(lái)將問(wèn)題解決。

4 運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的應(yīng)用運(yùn)輸規(guī)劃問(wèn)題

對(duì)于運(yùn)輸問(wèn)題，一般采用單純形法求解，具體方法和步驟未列出。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)出發(fā)站和目的地超過(guò)5h 時(shí)，用其他方法求解比較困難或繁瑣，所以單純形法是最好的。利用線性規(guī)劃解決交通規(guī)劃問(wèn)題，已有現(xiàn)成的計(jì)算軟件。在使用交通問(wèn)題解決軟件時(shí)，只需要交通表格，不需要繁瑣的數(shù)學(xué)模型。

用圖上作業(yè)法解運(yùn)輸問(wèn)題對(duì)于比較簡(jiǎn)單的物料輸送問(wèn)題，可以使用地圖操作方法或表操作方法來(lái)解決，這里只介紹地圖操作方法。該方法可以將交通網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為樹(shù)形結(jié)構(gòu)，便于交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，從而進(jìn)一步進(jìn)行路線規(guī)劃和車(chē)輛調(diào)度。

5 運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的應(yīng)用

運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的工作過(guò)程，如圖2所示。

圖2 運(yùn)籌學(xué)的工作過(guò)程

第一，將運(yùn)籌學(xué)理論與物流實(shí)踐相結(jié)合。雖然運(yùn)籌學(xué)的理論比較成熟，并在物流管理中有廣泛的應(yīng)用，但物流管理人員不重視運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的應(yīng)用，不能將運(yùn)籌學(xué)的思想應(yīng)用于物流實(shí)踐中，僅靠主觀判斷，沒(méi)有運(yùn)用數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)工具進(jìn)行分析和決策[4]。因此，要把運(yùn)籌學(xué)知識(shí)教給物流活動(dòng)的管理者，以充分利用運(yùn)籌學(xué)思想指導(dǎo)工作。

第二，拓展運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的應(yīng)用范圍。目前運(yùn)籌學(xué)知識(shí)在物流管理中的應(yīng)用主要集中在規(guī)劃理論、運(yùn)輸問(wèn)題、倉(cāng)儲(chǔ)理論和排隊(duì)論等方面，運(yùn)籌學(xué)是一門(mén)應(yīng)用非常強(qiáng)的學(xué)科，應(yīng)盡量將數(shù)字化、科學(xué)化問(wèn)題在物流管理和運(yùn)籌學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，從而擴(kuò)大了運(yùn)籌學(xué)在物流管理中的應(yīng)用范圍。

第三，運(yùn)籌學(xué)軟件與物流管理軟件相結(jié)合，提高企業(yè)管理水平。通過(guò)軟件可以解決運(yùn)籌學(xué)中的許多問(wèn)題，不僅減少了繁瑣的計(jì)算過(guò)程，而且大大提高了工作效率。如果運(yùn)籌學(xué)軟件能與物流管理軟件相結(jié)合，既能促進(jìn)運(yùn)籌學(xué)知識(shí)的普及，又能提高企業(yè)的管理水平。

第四，基于當(dāng)前物流實(shí)際，完善運(yùn)籌學(xué)理論的應(yīng)用。運(yùn)籌學(xué)理論，盡管已廣泛應(yīng)用于物流管理，但是并在某種程度上，一些經(jīng)典模型和公式，在一定條件下，往往存在隨機(jī)性和不確定性，因此在一定程度上,增加了問(wèn)題的困難程度，所以不能得到準(zhǔn)確的結(jié)果。因此，隨著理論的日趨成熟和對(duì)實(shí)際物流問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，對(duì)不足之處的及時(shí)改進(jìn)和完善顯得尤為重要。

第五，將運(yùn)籌學(xué)的排隊(duì)理論運(yùn)用到配送中心調(diào)配工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于客戶的個(gè)性化服務(wù)。不同人群或者個(gè)人對(duì)于物流服務(wù)的要求會(huì)存在很大不同，因此應(yīng)用排隊(duì)理論可以?xún)?yōu)化飛機(jī)運(yùn)輸?shù)呐艿皆O(shè)計(jì)，也可以根據(jù)需要處理各個(gè)碼頭?？康拇?，當(dāng)然也包含不同客戶的貨物管理，使得客戶的個(gè)性化需求得到滿足。

運(yùn)籌學(xué)還能用于庫(kù)存控制中，比如制造商可以應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)來(lái)確定生產(chǎn)產(chǎn)品的時(shí)間和數(shù)量，以夠慢充足的原材料，避免資源的浪費(fèi)?？梢悦鞔_庫(kù)存多少，什么時(shí)候可以從新訂購(gòu)原材料等，這也是運(yùn)籌學(xué)運(yùn)用的經(jīng)典問(wèn)題：經(jīng)濟(jì)訂購(gòu)批量問(wèn)題。

圖3 經(jīng)濟(jì)訂購(gòu)批量

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用更為普遍，特別是在流通領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛。與此同時(shí)，還創(chuàng)造了簡(jiǎn)單易行的“圖上作業(yè)法”和“表上作業(yè)法”?，F(xiàn)在，物流領(lǐng)域正在大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用物流信息系統(tǒng)，許多企業(yè)把運(yùn)籌學(xué)融合在管理信息系統(tǒng)中，增加了輔助決策功能，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，提高了企業(yè)的管理水平，受到企業(yè)決策層和主管部門(mén)的重視。我們相信，運(yùn)籌學(xué)與信息技術(shù)相結(jié)合，廣泛應(yīng)用于物流管理，必將使我國(guó)物流管理上升到一個(gè)新的更高的水平。