运筹学在物流管理中的应用运输规划问题

孔昊

（洛阳理工学院，河南洛阳 471934)

0 引言

运筹学作为一门实践性科学，已被广泛应用于工业、农业、商业、交通、民政、军事决策等组织中，以解决受多种因素影响的复杂的大规模问题。目前，在物流领域的应用也相当普遍，解决了许多实际问题，取得了良好的效果。主要讨论的是运输规划问题，其是规划理论的一种应用。运输问题可以用单纯形法、图运算法、表运算法求解，主要介绍前两种方法。

1 运筹学与现代物流的概念

1.1 运筹学

运筹学既是一门古老又现代的科学。运筹学作为一门学科的出现一般被认为是在20世纪40年代，其起源于二战期间英美两国的军事运筹学研究小组，主要用于研究军事活动。

第二次世界大战后，运筹学主要转向对经济活动的研究[1]。在运筹学解决实际问题时，最关键的一步是建立运筹学模型。该过程包括提出问题、构建模型、检查和修改模型、实现模型。建模的根本目的是获得解决实际问题的最佳治理手段，优化输出和输入。

1.2 物流学

物流作为一门学科也开始于第二次世界大战期间。随着经济全球化进程和世界经济的快速发展，现代物流作为“第三利润来源”，已成为全球新兴产业中充满活力和巨大进步潜力的竞争力源泉。其进步水平已成为衡量一个工业企业综合国力、经济运行质量和企业竞争力的重要指标之一。物流工程技术、物流管理与信息技术的有机结合，从系统化、信息化、现代化和一体化的角度解决现代物流活动的技术与管理问题，为产品价值链的有效结合和企业核心竞争力的提升提供最佳的解决方案。

1.3 运筹学与物流学的关系

第二次世界大战后，各国正转向工业的快速复苏和经济的进步，而运筹学现在也转向对经济活动的研究，进入各个行业，取得了相当大的进展和广泛的应用。运筹学作为物流学科体系的理论基础之一，为物流系统优化提供技术和工具，是将系统论应用于物流的具体方法。物流运筹学研究就是利用运筹学的方法来解决物流过程中的优化管理问题。在运筹学方法的基础上结合物流的特点[2]。

2 传统物流管理的弊端

当前电子商务在我国的发展速度非常快，这也使得传统物流管理方式发生了很大转变。在人们的传统理念中，物资流动的主体一般都是企业和企业之间，但是当前物流市场中，已经涌入了很多民营物流企业，并且其受众群体的规模也在潜移默化地变化，从大规模的企业逐渐转变为小规模企业和个人，这也促使传统物流管理的弊端逐渐突显出来。

2.1 服务管理不到位

在传统物流管理中，专业的人才比较匮乏，这直接影响了物理行业的服务质量，此外由于基础设备的严重不足，也造成管理滞后。实际上很多物流企业本身具备较为充足的资源，但是因为没能制定系统化的调配资源机制，导致资源利用效率低，造成了大量人力、物力的浪费，这也使得各项服务工作比较被动。

2.2 资源设备和仓库管理比较落后

在传统的物流管理过程中，多数企业都是采用的分散管理模式，各个部门之间的工作相对比较独立，缺乏一定的联系，也正是因为这个原因，管理工作经常会出现重叠现象，有时甚至遗漏部分工作内容，造成物流管理水平较低。这一问题在仓库管理上体现的尤为突出，因为各个部门之间的独立性使得各项任务的执行力度较差，物流管理中所出现的问题不能及时解决，缺乏具体的责任认证，此外，不具备完善的管理体系，这进一步增加了企业的运营成本，阻碍了企业的进步与发展。

2.3 技术支持不够

多数企业在物理管理中都缺乏先进的技术支持，在物品的出入库管理中多数是机械化与人工结合的模式，这种方式比较落后，缺乏对于信息技术和先进软件的应用，容易导致各种记录出现混乱现象。在一些经济比较落后的地区，甚至物流信息的跟踪不及时，造成记录与服务跟不上的现象，最终会给企业造成损失。

3 运筹学在物流问题中的应用概况

3.1 数学规划论

数学规划理论主要包括线性规划、非线性规划、整数规划、目标规划和动态规划[3]。研究内容与生产活动中有限资源的配置有关，在组织生产的管理活动中，具有极其重要的地位和作用。它们所求解的问题有一个共同的特征，即在给定条件下，根据度量指标寻找最优解，求解约束条件下目标函数的极值（最大值或最小值）问题。具体来说，线性规划可以解决物料分配和人员分配问题。整数规划可以解决完成工作所需的人数、机器设备的数量、工厂和仓库的选址等。动态规划可用于解决最优路径、资源分配、生产调度、库存操纵、设备更新等问题。

3.2 存储论

库存保存在物流领域的所有节点，包括工厂、港口、配送中心、物流中心、仓库、零售商店等。为了使物流活动的总成本最小化或利益最大化，大多数人都利用与仓储理论相关的知识来辅助决策。并在各种情况下灵活应用相应的模型来解决，如常见的库存控制模型分为一定库存模型和随机库存模型，其中可分为不同意缺货、一次性补货；不同意缺货，不断补充；同意缺货，一次性补货；同意缺货，不断补充。随机库存模型又可以分为离散的一次性订单随机库存模型和连续的一次性订单随机库存模型。常见的库存补货策略也可分为以下四种基本情况: 连续检验、固定订货数量、固定订货点（Q、R）策略；固定订货点的连续检验，最大库存（R、S）策略；定期检验（T、S）策略；全面库存(T、R、S)策略。根据库存物料的特点，通过选择相应的库存控制模型和补货策略，开发出包括合理的仓储容量、合理的仓储时间、合理的仓储结构和合理的XX 网络仓储系统。

3.3 图论

图形网络在物流中的应用也很明显，其中最明显的应用之一就是运输问题，在物流配送与物流车辆调度、运输路线选择、配送中心配送、产品回收等逆向物流中的应用，利用图论中的知识，找到运输时间最短或成本最少的路线。此外,图论的知识，也可以用来帮助决策者作出最优的安排，如在物流设施的选址上，可以选择工厂、仓库和配送中心等。

3.4 排队论

排队理论又称随机服务理论，主要研究各系统的队列长度、等待时间、服务等参数，解决系统服务设施与服务水平之间的平衡问题，以较低的投入获得较好的服务（见图1）。排队现象在现实生活中很常见，在物流领域也很常见，如工厂生产线上的产品等待加工，在制品和成品等待入库作业，运输站的车辆进出排队，客服中心的电话排队等待服务，商店顾客排队等候付款等。

图1 排队论流程图

3.5 对策论、决策论

物流决策是多种多样、复杂而简单的，根据不同的标准可分为多种类型，根据决策问题和目标的数量可分为单目标决策和多目标决策。单目标决策是一种简单且有多种解的决策方法，如线性规划、非线性规划、动态规划等。多目标决策比较复杂。例如，开发一块土地来建设一个物流中心，需要考虑设施的兼容性、先进性以及投资的规模等。这些目标有时会相互冲突，因此应进行全面考虑。解决这类复杂的多目标决策问题，最有效的方法之一是层次分析法，这种方法主要是将定性和定量相结合，以此来将问题解决。

4 运筹学在物流管理中的应用运输规划问题

对于运输问题，一般采用单纯形法求解，具体方法和步骤未列出。经验表明，当出发站和目的地超过5h 时，用其他方法求解比较困难或繁琐，所以单纯形法是最好的。利用线性规划解决交通规划问题，已有现成的计算软件。在使用交通问题解决软件时，只需要交通表格，不需要繁琐的数学模型。

用图上作业法解运输问题对于比较简单的物料输送问题，可以使用地图操作方法或表操作方法来解决，这里只介绍地图操作方法。该方法可以将交通网络转换为树形结构，便于交通网络数据库的建立，从而进一步进行路线规划和车辆调度。

5 运筹学在物流管理中的应用

运筹学在物流管理中的工作过程，如图2所示。

图2 运筹学的工作过程

第一，将运筹学理论与物流实践相结合。虽然运筹学的理论比较成熟，并在物流管理中有广泛的应用，但物流管理人员不重视运筹学在物流管理中的应用，不能将运筹学的思想应用于物流实践中，仅靠主观判断，没有运用数学、运筹学工具进行分析和决策[4]。因此，要把运筹学知识教给物流活动的管理者，以充分利用运筹学思想指导工作。

第二，拓展运筹学在物流管理中的应用范围。目前运筹学知识在物流管理中的应用主要集中在规划理论、运输问题、仓储理论和排队论等方面，运筹学是一门应用非常强的学科，应尽量将数字化、科学化问题在物流管理和运筹学中的应用进行优化，从而扩大了运筹学在物流管理中的应用范围。

第三，运筹学软件与物流管理软件相结合，提高企业管理水平。通过软件可以解决运筹学中的许多问题，不仅减少了繁琐的计算过程，而且大大提高了工作效率。如果运筹学软件能与物流管理软件相结合，既能促进运筹学知识的普及，又能提高企业的管理水平。

第四，基于当前物流实际，完善运筹学理论的应用。运筹学理论，尽管已广泛应用于物流管理，但是并在某种程度上，一些经典模型和公式，在一定条件下，往往存在随机性和不确定性，因此在一定程度上,增加了问题的困难程度，所以不能得到准确的结果。因此，随着理论的日趋成熟和对实际物流问题的认识，对不足之处的及时改进和完善显得尤为重要。

第五，将运筹学的排队理论运用到配送中心调配工作中，实现对于客户的个性化服务。不同人群或者个人对于物流服务的要求会存在很大不同，因此应用排队理论可以优化飞机运输的跑到设计，也可以根据需要处理各个码头停靠的船只，当然也包含不同客户的货物管理，使得客户的个性化需求得到满足。

运筹学还能用于库存控制中，比如制造商可以应用运筹学来确定生产产品的时间和数量，以够慢充足的原材料，避免资源的浪费。可以明确库存多少，什么时候可以从新订购原材料等，这也是运筹学运用的经典问题：经济订购批量问题。

图3 经济订购批量

6 结语

综上所述，随着社会经济的发展，运筹学的应用更为普遍，特别是在流通领域应用更为广泛。与此同时，还创造了简单易行的“图上作业法”和“表上作业法”。现在，物流领域正在大力开发和应用物流信息系统，许多企业把运筹学融合在管理信息系统中，增加了辅助决策功能，取得了明显的经济效益，提高了企业的管理水平，受到企业决策层和主管部门的重视。我们相信，运筹学与信息技术相结合，广泛应用于物流管理，必将使我国物流管理上升到一个新的更高的水平。