9.1物流工程概述
9.1.1物流工程的含义及其发展
1.物流工程的含义
物流工程有两种含义，一是从系统工程学的角度来研究物流，属于软科学的研究范畴，称为“物流系统工程”，简称“物流工程”；二是从工程学角度来研究物流系统的设计与实现，主要涉及物流系统规划、设计、制造、实施、管理的全过程，也称为“物流工程”。
一般认为，所谓物流工程，是指在物流管理中，从物流系统整体出发，把物流和信息看做一个系统，把生产、流通和消费全过程看做是一个整体，运用系统工程的理论和方法进行物流系统的规划、设计、制造、实施、管理等并选择最优方案，以尽可能低的物流费用、尽可能高的物流效率及良好的顾客服务，达到提高企业经济效益和社会效益目的的综合性组织管理活动过程。
2.物流工程的发展概况
1）物流工程的发展过程
物流工程起源于早期制造业的工厂设计。19世纪末一20世纪30年代，泰罗等对工厂、车间、作坊进行了一系列的调查和试验，仔细地分析、研究了工厂内部生产组织方面的问题，在工厂中推行了“科学管理”，大大提高了劳动生产率。
当时工厂设计的活动主要有三项：操作法工程、工厂布置和物料搬运。其中，操作法工程研究的重点是工作测定、动作研究等工人的活动；工厂布置则研究机器设备、运输通道和场地的合理配置；物料搬运就是对原材料、半成品、制成品的物流控制。但此时主要还是凭经验和定性方法开展工厂设计。
第二次世界大战后，由于战争的破坏，许多国家急需重建工厂。工厂的规模不断扩大且愈来愈复杂，工厂设计也从传统的较小系统的设计发展到大而复杂的系统设计。运筹学、统计数学、概率论等均广泛应用于生产建设，同时系统工程理论、电子计算机技术也得到普遍应用，工厂设计和物流分析逐渐开始运用系统工程的概念和系统分析方法，产生了物流系统工程。随后，工厂设计的原则和方法也逐渐扩大到非工业设施（包括各类服务设施，如机场、医院、超级市场等）。
工厂设计一词也逐渐被设施规划、设施设计等所取代。
自20世纪50年代起，管理科学、工程数学、系统分析等得到了广泛的应用，它们为工厂设计由定性分析转向定量分析创造了条件。一些有关工厂设计的著作也陆续发表（如爱伯尔的《工厂布置与物料搬运》、穆尔的《工厂布置与设计》、缪瑟的《系统布置设计》和《物料搬运系统分析》等）。
20世纪70年代以来，一些计算机辅助工厂布置程序得到了推广。较著名的有CRAFT（位置配置法）、CORELAP（相互关系法）、ALDEP（自动设计法）、PLANET（分析评价法）等。这些程序均是以搬运费用最少、相互关系密切度最大等为目的，以产生一个好的工厂布置方案。计算机辅助工厂设计逐渐进入实用阶段，可进行布置设计、场地设计、建筑设计、物料搬运系统和工艺流程的布置及动态模拟。
20世纪80年代，在物流系统分析中，人们利用计算机仿真技术进行方案比较和优选，进行复杂系统的仿真研究，包括从原料接收到仓库、制造、后勤支持系统的仿真，仓储系统运行分析、评价的仿真等；设施设计的动态、柔性问题的研究；利用图论、专家系统、模糊集理论进行多目标优化问题的探讨。
20世纪90年代，人们又结合现代制造技术、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）和现代管理技术准时生产制（JIT）等进行物料搬运和平面布置的研究，物流系统的研究也扩大到从产品订货开始直到销售的整个过程。由此，物流在全球范围内蓬勃发展起来。
2）物流工程在我国的发展状况我国自20世纪五六十年代开始进行工厂设计，一直沿用着苏联的设计方法（即注重设备选择的定量运算，对设备的布置以及整个车间和厂区的布置则以定性布置为主）。这种方法在新中国成立初期曾经有过积极作用，但随着科技和经济的发展，新建或改建一个工厂仍完全照此粗放型布局已越来越不能适应我国经济发展的需要。
1982年，美国物流专家理查德·缪瑟来华讲授系统布置设计（SLP）、物料搬运设计（SHA）、系统化工业设计规划（SPIF）。1987年日本物流专家河野力等在北京、西安等地举办国际物流技术培训班，系统介绍了物流的合理化技术和企业物流诊断技术后，我国的物流工程与设施规划开始迅速发展起来。
20世纪90年代初，工业工程作为正式的学科在我国出现，设施设计与物流技术更为人们所重视，国际交流日益频繁，日本、美国、加拿大以及我国香港、台湾等国家和地区的专家也都相继来访。
目前，物流工程的重要性已逐步为社会所认同，物流系统被认为是国民经济的一个重要组成部分。同时，提高物流效率，降低物流成本，向用户提供优质服务，实现物流合理化、社会化、现代化也是各国物流界面临的共同课题。
9.1.2物流工程的内容及特点
1.物流工程的内容
1）管理科学物流工程以提高物流系统的效益为目的，仅靠先进的装备是达不到上述目的的。它需要通过物流的经济管理、质量管理，建立先进的物流管理体系的管理科学方法来实现物流系统的高效运作。目前一些新兴的管理方法（如MRP、MRPⅡ、ERP、供应链管理等）已在物流系统中得到了较为广泛的应用。
2）网络技术与通信技术现代物流系统最主要的特性是物流各元素的集成。要实现这种集成就必须依靠网络技术和通信技术。例如，生产企业的物流需通过各种工业控制网络实现对物流系统的控制；物流的信息通过Intranet/lnternet进行交流，通过条码、GPS、EDI等技术实现信息的采集与交换等。
3）仿真技术计算机仿真技术在物流工程中的应用，即通过计算机将物流系统的运行情况在具体运作前模拟出来，以便对系统的预测和改进提供重要的参考。计算机仿真分为连续系统和离散系统的动态仿真。计算机形象的演示，使仿真结果更直观的表达出来。
4）系统分析应用系统工程、运筹学、搬运系统分析（SHA）和系统布置设计（SLP）等分析方法建立针对物流系统的分析方法。
5）物料搬运技术物料搬运是衔接物流系统中物料由不同的储存和运输方式转换的工具。物料搬运设备包括连续输送设备、管道输送设备、工业车辆、起重设备、机器人等。
在物流工程中，一方面应根据系统的需要选择合适的设备；另一方面，需要通过新型设备的开发来满足物流系统的需求。
6）仓储技术在物流工程中，建立各种仓储设施与相应的存储设备和集装器具是十分重要的。在各类仓库中最能代表现代物流技术的设施就是自动化立体仓库系统。它涉及机械、结构、电气、自动控制、计算机、网络等学科，是综合性很强的高技术。
2.物流工程的特点
（1）全局性（系统性、整体性）。物流系统是由很多部分组成的，且系统的目的性或特定功能往往也由若干目标或指标形成。所以，必须从系统整体出发，将各组成部分按预期目标有机地结合，并互相配合，探索出一个尽可能好的整体方案。
（2）并联性。此即系统各组成部分本身及它们相互之间都有着密切的联系和制约的关系。在研究物流系统时，必须关注这种相互关系，且要用明确的方式来表示。
（3）最优性。规划、设计和使用物流系统的最终目的是要它完成特定的功能，并且希望完成功能的效果最好，即以尽可能少的人力、物力和财力消耗，在尽可能短的时间里，获得尽可能大的效益。这就是物流工程的最优性。
（4）综合性。物流系统涉及面非常广（包括技术因素、经济因素和社会因素等），因而只靠一两门学科的知识是不够的，还需要数学、运筹学、经济学、机械设计、计算机技术、控制论及心理学等各方面的学科知识，必须将上述学科交叉综合在一起来规划、设计和研究物流工程。
（5）实践性。物流工程非常注重实用，必须与具体的项目和工程相结合，否则便谈不上物流工程。
9.1.3研究企业物流工程的现实意义
物流工程可解决生产制造企业中企业的物流系统规划、设计、控制与管理，其理论与技术应用范围非常广泛。国内外的生产实践充分说明了加强物流系统研究对提高企业管理及经济效益具有极为重要的作用。
（1）可大幅度减少劳动力的占用及其工作量，减轻工人的劳动强度。一般而言，在机械制造企业中的大量生产条件下，加工1吨产品的平均搬运量为60吨次以上，一般工厂从事搬运贮存的工作人员占全部工人的15%～20%。因此，合理布置、设计物流系统，对企业关系重大。
（2）可大幅度缩短生产周期，加速资金周转。过去设计人员在设计生产系统时往往只注意到先进的制造工艺对提高生产率、降低成本所起的作用，而对物流的合理布置所起的作用重视不够。统计和分析表明，在工厂的生产活动中，从原材料进厂到成品出厂，物料真正处于加工等纯工艺时间只占生产周期的5%一10%，而90%～95%的时间都处于停滞和搬运状态。因此，减少物流时间，可大大缩短生产周期和交货期，提高资金周转能力，增强企业竞争能力。
（3）能降低物流费用，降低生产成本，减少流动资金占用，增加企业利润，提高企业经济效益。国外统计资料表明，在制造业中，总经营费用的20%～50：《是物料搬运费用，优良的物流系统设计，可使这一费用至少减少10%～30%。因此，人们把改造物料搬运、改善工厂中物流组织，看做是减少和节省开支以获取利润的“第三源泉”（通过采取先进技术有效降低资源消耗而增加的利润是第一利润源；通过人力素质的提高增加的利润是第二利润源；通过降低物流费用而增加的利润是第三利润源）。
（4）能提高产品质量。产品在搬运、贮存过程中，搬运手段不善，造成磕、碰、伤，从而影响产品质量的问题非常严重，企业的管理者往往容易忽视这个问题。实验表明，通过改进物流系统的设计和管理，能大幅度的提高产品质量。
（5）促进技术改造，为企业发展提出新的要求。新工艺、新设备的采用，往往会导致物流过程的缩短；反过来，物流过程的改造更要求采用新工艺、新设备。
（6）文明生产、安全生产。经验表明，一般在工厂中直接与搬运有关的工伤事故占总工伤事故的30%以上。因此，物流系统的合理化，有利于改善环境和生产组织管理，提高安全生产水平。
综上所述，物流系统研究可提高我国制造企业的管理水平，促进生产系统发挥全部生产能力，提高企业经济效益，增强企业在国际市场上的竞争力，意义十分重大。
9.2 物流工程管理的技术
9.2.1物流系统
建模在物流系统的研究中，建立模型对科学分析物流系统和建立、改进物流系统是非常重要的。在系统科学中，常用模型来揭示不同类型和层次的复杂系统的基本规律。物流系统模型是对物流系统的特征要素、变化规律和相关信息的一种抽象表达，它反映了物流系统的某些本质属性。
建立物流系统模型，就是对物流系统进行抽象或模拟，主要应表述出系统各要素间的相互关系和相互作用，反映出物流系统的本质特征。人们通过建立和不断改进模型，进一步地理解和认识物流系统的真实情况。若能建立一个好的物流系统模型，则表明人们对客观存在的物流系统有了进一步的深刻认识，为创立或改进物流系统奠定了基础。模型还可以用来研究一系列具有相似性的系统的共同特征，比较它们的优劣；用来确定某一特殊系统的分类及分类研究；用来判断修正某一系统的反常的行为。
1.物流系统模型的类型
物流系统模型一般分为符号模型和形象模型。符号模型主要包括数学模型、图形模型、计算机程序模型、概念模型；形象模型主要包括实物模型、模拟模型。
1）符号模型
符号模型是用数字、字符、运算符号组成的表达式或表格、图形，没有具体的物理结构。
（1）数学模型。数学模型是运用现代数学理论知识描述刻画系统，并建立相应的各种数学表达式。常用集合论、群论、拓扑学、模糊数学等数学理论描写出系统各种复杂的层次、子系统；运用概率统计、线性规划、决策理论、排队论等数学理论，分析系统的数据，描述系统的行为特征（即变化规律）。每一类数学模型，对应一类数学方法，可解决一类系统建模问题。例如，利用已知的数据按概率统计的理论建立的模型，被称为概率统计模型；运用函数论建立的模型，被称为函数模型；运用逻辑变量按逻辑运算法则建立的模型，被称为逻辑模型。
