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1、内蒙古工业大学内蒙古工业大学物流系统控制机制的物流系统控制机制的分析与设计分析与设计王梦楠王梦楠本章提要本章提要物流系统分析与设计系统控制概述系统控制概述1物流系统控制的概念、内容与分类物流系统控制的概念、内容与分类2不同环境下的物流系统控制机制分析与设计不同环境下的物流系统控制机制分析与设计31 系系统统控制理控制理论论1.1 系系统控制的目的控制的目的 系系统控制的目的是控制的目的是为了在系了在系统内外部内外部环境境发生生变化的情况下，保化的情况下，保证系系统目目标的的实现，也就是通，也就是通过系系统控制来控制来纠正系正系统实际产出与系出与系统目目标之之间的偏差。的偏差。物流系统分析与设计
2、1 系系统统控制理控制理论论1.2 系系统的控制的控制调节过程程 系系统的控制的控制调节过程由目程由目标、信息的、信息的传递和反和反馈、控制作用等要素、控制作用等要素组成。成。信息的信息的传递和反和反馈是系是系统控制的基控制的基础；目目标是系是系统控制要参照的控制要参照的对象；象；控制作用是控制主体与控制客体之控制作用是控制主体与控制客体之间的一种相互的一种相互作用，即控制主体作用，即控制主体给客体世家的一系列客体世家的一系列调整整过程。程。物流系统分析与设计1 系系统统控制理控制理论论1.3 系系统控制的分控制的分类（1）开）开环系系统系系统的的输入决定系入决定系统的的输出，而系出，而系统的
3、的输出出对系系统的的输入不存在反入不存在反馈控制作用。控制作用。系系统过去的活去的活动不能不能调节将来的活将来的活动，系，系统不不检测其本身的活其本身的活动，也不，也不对本身的活本身的活动产生反生反应。物流系统分析与设计1 系系统统控制理控制理论论1.3 系系统控制的分控制的分类（2）反）反馈系系统/闭环系系统有一个有一个闭合的回路合的回路结构构这个回路个回路结构使系构使系统过去的活去的活动结果返回果返回调节系系统将来的活将来的活动，即系，即系统的的输出出对系系统的的输入有影入有影响。响。物流系统分析与设计本章提要本章提要物流系统分析与设计系统控制概述系统控制概述1物流系统控制的概念、内容与分
4、类物流系统控制的概念、内容与分类2不同环境下的物流系统控制机制分析与设计不同环境下的物流系统控制机制分析与设计31 物流系物流系统统控制的概念与目的控制的概念与目的（1）概念）概念 物流系物流系统控制就是系控制就是系统控制理控制理论在物流系在物流系统中中的具体的具体应用，利用系用，利用系统控制方法控制方法调节物流系物流系统目目标与与实施施过程的差异。程的差异。（2）目的）目的 调整系整系统实际运运营结果与物流系果与物流系统目目标之之间的的差距。差距。物流系统分析与设计2 物流系物流系统统控制的内容控制的内容 物流系统分析与设计3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.1
5、事前控制事前控制 事前控制也叫超前控制或者前馈控制，主要通事前控制也叫超前控制或者前馈控制，主要通过对物流系统各投入要素进行严格的监视，确保过对物流系统各投入要素进行严格的监视，确保他们符合特定的标准，如此经过物流系统的运转，他们符合特定的标准，如此经过物流系统的运转，使得最终的物流系统产出尽可能的与物流系统目使得最终的物流系统产出尽可能的与物流系统目标相符合。标相符合。3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.1 事前控制事前控制事前控制的参考标准尺度很难把握，需事先制定详细的标事前控制的参考标准尺度很难把握，需事先制定详细的标准参照体系，而该体系来源于物流系统本身的不
6、断调整。准参照体系，而该体系来源于物流系统本身的不断调整。事前控制方法可使决策者提前采取措施纠正偏差，大大降事前控制方法可使决策者提前采取措施纠正偏差，大大降低物流系统运营成本，提高服务水平。低物流系统运营成本，提高服务水平。事前控制事前控制输入输入物流系统运行过程物流系统运行过程输出输出3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.2 事中控制事中控制 事中控制也叫实时控制，指的是在物流系统运事中控制也叫实时控制，指的是在物流系统运营过程中临时采用的一种控制方法，通常是参照营过程中临时采用的一种控制方法，通常是参照现有的理论或者比较实用的经验而采取的矫正行现有的理论或者比较
7、实用的经验而采取的矫正行为，如物流批量控制、盈亏平衡控制、专家控制为，如物流批量控制、盈亏平衡控制、专家控制等。等。3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.2 事中控制事中控制事中控制事中控制输入输入物流系统运行过程物流系统运行过程输出输出3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.3 事后控制事后控制 事后也叫反馈控制，它主要通过检测物流系统事后也叫反馈控制，它主要通过检测物流系统实际运营结果，比较该结果与物流系统目标之间实际运营结果，比较该结果与物流系统目标之间是否存在偏差。如存在一定程度上的偏差，则采是否存在偏差。如存在一定程度上的偏差，则采取
8、相应措施来纠正物流系统的相关运营流程，从取相应措施来纠正物流系统的相关运营流程，从而调整物流系统运营结果与物流系统目标之间的而调整物流系统运营结果与物流系统目标之间的偏差。偏差。3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.3 事后控制事后控制事后控制事后控制输入输入物流系统运行过程物流系统运行过程输出输出3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.3 事后控制事后控制（1）事后控制指标）事后控制指标目标：即物流系统的目标，物流系统的一系列活目标：即物流系统的目标，物流系统的一系列活动最终都是为了使物流系统所处状态尽可能的趋动最终都是为了使物流系统所处状态
9、尽可能的趋向物流系统目标值。向物流系统目标值。观测值：为了对物流系统进行控制，就要不断的观测值：为了对物流系统进行控制，就要不断的监测物流系统所处的状态，同时获得相关的实时监测物流系统所处的状态，同时获得相关的实时数据，这些实时数据就是观测值。数据，这些实时数据就是观测值。3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.3 事后控制事后控制（1）事后控制指标）事后控制指标预测值：受控物流系统实际运营结果与目标值发预测值：受控物流系统实际运营结果与目标值发生偏差之前，能够通过相关预测装置或方法得到生偏差之前，能够通过相关预测装置或方法得到的受控物流系统的运行状态与运行数据。的受控
10、物流系统的运行状态与运行数据。偏差：实际值与目标值之间的差额。事后控制就偏差：实际值与目标值之间的差额。事后控制就是通过偏差大小发出相关控制指令，从而改变受是通过偏差大小发出相关控制指令，从而改变受控系统的运行状态，使之趋近于目标值。控系统的运行状态，使之趋近于目标值。3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.3 事后控制事后控制（1）事后控制指标）事后控制指标控制指令：物流系统控制人员根据受控物流系统控制指令：物流系统控制人员根据受控物流系统实际值与目标值之间偏差大小而发出的调整受控实际值与目标值之间偏差大小而发出的调整受控物流系统运行状态的相关信息。物流系统运行状态的
11、相关信息。3 物流系物流系统统控制的分控制的分类类 物流系统分析与设计3.3 事后控制事后控制（2）事后控制模型）事后控制模型本章提要本章提要物流系统分析与设计系统控制概述系统控制概述1物流系统控制的概念、内容与分类物流系统控制的概念、内容与分类2不同环境下的物流系统控制机制分析与设计不同环境下的物流系统控制机制分析与设计31 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.1 递阶控制递阶控制 递阶控制是一种主从式的系统控制方式。递阶控制是一种主从式的系统控制方式。物流系统分析与设计递阶控制机制系统控制核心控制指令反馈信息1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机
12、制1.1 递阶控制递阶控制递阶控制的基本特点：递阶控制的基本特点：每个子节点有且仅有一个父节点，从而保证系统控制每个子节点有且仅有一个父节点，从而保证系统控制指令的严格执行；指令的严格执行；集中化、主从式的控制机制；集中化、主从式的控制机制；系统适应性低，对系统进化或演变提供较少支持；系统适应性低，对系统进化或演变提供较少支持；动态多变或环境扰动强烈的系统体系结构设计不宜采动态多变或环境扰动强烈的系统体系结构设计不宜采用该控制机制。用该控制机制。物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.2 分形控制（异构结构控制）分形控制（异构结构控制） 分形控制是一种
13、分布式的系统控制方式。分形分形控制是一种分布式的系统控制方式。分形控制系统由被称为控制系统由被称为Agent的独立个体构成，并采的独立个体构成，并采取扁平化的系统体系结构。取扁平化的系统体系结构。每个每个Agent都是高度自治的实体，很少与外界发都是高度自治的实体，很少与外界发生信息交流。生信息交流。每个每个Agent独立完成个体优化目标独立完成个体优化目标.分形控制系统分形控制系统Agent之间是平等协商或谈判关系。之间是平等协商或谈判关系。物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.2 分形控制（异构结构控制）分形控制（异构结构控制） 物流系统分析与设
14、计分形控制机制平等协商与谈判独立自治独立自治1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.2 分形控制（异构结构控制）分形控制（异构结构控制）分形控制的基本特点：分形控制的基本特点：协商而非管理与监督的控制关系；协商而非管理与监督的控制关系；分布式、分散化的控制机制，系统容错性和可维护性分布式、分散化的控制机制，系统容错性和可维护性高；高；突出个体而较少考虑全局，信息传递和系统控制局域突出个体而较少考虑全局，信息传递和系统控制局域化，不能实现全局最优；化，不能实现全局最优；使用于同质系统之间的控制机制，不适用于大系统的使用于同质系统之间的控制机制，不适用于大系统的控制。控制。
15、物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制 混合控制是在分形控制与递阶控制两种方式之混合控制是在分形控制与递阶控制两种方式之间的折中，最常见的混合控制机制有：适度递阶间的折中，最常见的混合控制机制有：适度递阶控制（控制（Semi-Hierarchical Control）和整子）和整子控制（控制（Holonic Control）。）。物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（1）适度递阶控制）适度递阶控制保留了递阶控制结构中上下级之间主从式的控制保留了递阶控制结构中上下级之
16、间主从式的控制关系以利于全局化的实现；关系以利于全局化的实现；改变了递阶控制结构同级实体之间信息不能交流、改变了递阶控制结构同级实体之间信息不能交流、单点失败等缺点；单点失败等缺点；进一步强调了下级自主性和自适应性。进一步强调了下级自主性和自适应性。物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（1）适度递阶控制）适度递阶控制物流系统分析与设计协调协调协调功能功能计划计划适度递阶控制机制功能功能计划计划协调功能功能计划计划协调功能功能计划计划N-1层N层1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（
17、2）整子控制（）整子控制（holonic Control）物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（2）整子控制（）整子控制（holonic Control）基本特征基本特征a.Holon是自助的整体，具有自治性，能够不经上级授是自助的整体，具有自治性，能够不经上级授权与指导，自主应对干扰，具有较强的稳定性与适应权与指导，自主应对干扰，具有较强的稳定性与适应性；性；b.Holon是整体的有机组成部分，它受制于上层整体的是整体的有机组成部分，它受制于上层整体的控制，控制，Holon之间具有合作性，之间具有合作性，Holon是它们所构是
18、它们所构成的更大整体实现其功能的中间形式。成的更大整体实现其功能的中间形式。物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（2）整子控制（）整子控制（holonic Control）发挥作用方式发挥作用方式a.当系统常规运行时，当系统常规运行时，Holon主要发挥主要发挥合作性合作性以保证全以保证全局最优化，实现更高层局最优化，实现更高层Holon的最优化，此时的最优化，此时Holon系统类似于递阶控制系统。系统类似于递阶控制系统。b.当系统受到干扰时，当系统受到干扰时，Holon开始发挥自治性以抵制没开始发挥自治性以抵制没有预期到的扰动
19、，因而实现了更高层次系统的可重构有预期到的扰动，因而实现了更高层次系统的可重构性，此时性，此时Holon系统类似于分形控制系统。系统类似于分形控制系统。物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（2）整子控制（）整子控制（holonic Control）Holon系统的基本操作系统的基本操作a.增加（增加（augment）:增加原先没有的增加原先没有的holon，扩大系统，扩大系统b.删除（删除（exclude）:去除某个去除某个holon.c.归纳（归纳（inversion）:把多个把多个holon中归纳出共同的要素，中归纳出共同的
20、要素，然后将它们组织起来，形成一个新的然后将它们组织起来，形成一个新的holond.分离（分离（split）:把一个把一个holon分解成两个或多个分解成两个或多个e.替代（替代（substitute）:用更新的用更新的holon替代旧的替代旧的holon物流系统分析与设计1 物流系统设计中的常见控制机制物流系统设计中的常见控制机制1.3 混合控制混合控制（2）整子控制（）整子控制（holonic Control）Holon系统的基本操作系统的基本操作物流系统分析与设计2 基于基于Holonic控制的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.1 物流系统控制模型的总体结构物流系统控制模型的总体
21、结构物流系统分析与设计系统重构holon，资源配置holon和运作管理holon分别负责物流合作伙伴选择决策、物流网络结构优化和物流敏捷调运决策等主要功能2 基于基于Holonic控制的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.2 Holon在物流系统中的两种运行方式在物流系统中的两种运行方式（1）常规状态下）常规状态下holon的运行行为的运行行为常规事件，一般为系统设计过程中曾经做出周密考虑常规事件，一般为系统设计过程中曾经做出周密考虑的对系统运行状态影响较小的事件，如：根据已签署的对系统运行状态影响较小的事件，如：根据已签署的物流契约接受实时委托的物流业务。的物流契约接受实时委托的物流业
22、务。常规事件在案例库中一般有标准事例可供选择，常规事件在案例库中一般有标准事例可供选择，holon按照标准事例执行规则控制系统运行。按照标准事例执行规则控制系统运行。常规事件的执行结果会产生另外的事件，于是事件的常规事件的执行结果会产生另外的事件，于是事件的不断执行的同时也在不断更新知识系统。不断执行的同时也在不断更新知识系统。物流系统分析与设计2 基于基于Holonic控制的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.2 Holon在物流系统中的两种运行方式在物流系统中的两种运行方式（2）非常规状态下）非常规状态下holon的运行行为的运行行为非常规事件，是指系统设计过程中不能完全预料，因非常
23、规事件，是指系统设计过程中不能完全预料，因而也就不能做出详细的应对措施的事件。而也就不能做出详细的应对措施的事件。事例库中没有既定的事例匹配，故需要根据实例库中事例库中没有既定的事例匹配，故需要根据实例库中的事例设立修改规则，从而提取新的标准事例的事例设立修改规则，从而提取新的标准事例新的标准事例由于没有标准优化模型参照，故一般结新的标准事例由于没有标准优化模型参照，故一般结果非最优，通过事例的执行与推理，果非最优，通过事例的执行与推理，holon自发修正自发修正知识库等库的相关数据，最终实现事例标准化。知识库等库的相关数据，最终实现事例标准化。物流系统分析与设计2 基于基于Holonic控制
24、的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.2 Holon在物流系统中的两种运行方式在物流系统中的两种运行方式（3）holon在物流系统中运行的推理图在物流系统中运行的推理图物流系统分析与设计2 基于基于Holonic控制的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.3 基于基于Holon控制的物流系统运行模式控制的物流系统运行模式 基于基于holon控制的物流系统控制模型模拟的是控制的物流系统控制模型模拟的是事件驱动物流系统运行过程。事件驱动物流系统运行过程。发生引起物流系统初始运行状态改变的外部事件，如：接到大宗物流发生引起物流系统初始运行状态改变的外部事件，如：接到大宗物流订单；订单；针对
25、该事件，总体规划针对该事件，总体规划holon进行推理，初步计算系统新增业务的能进行推理，初步计算系统新增业务的能力需求，根据初步能力匹配结果力需求，根据初步能力匹配结果“触发规则触发规则”，总体规划，总体规划holon自动自动提取若干事件交由系统重构提取若干事件交由系统重构holon、资源配置、资源配置holon、运作管理、运作管理holon分别执行。分别执行。三大三大holon执行结果产生新事件（内部系统事件）重新触发总体规划执行结果产生新事件（内部系统事件）重新触发总体规划holon进行相应推理，如此循环，使得物流系统持续运行不断优化。进行相应推理，如此循环，使得物流系统持续运行不断优化
26、。物流系统分析与设计2 基于基于Holonic控制的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.3 基于基于Holon控制的物流系统运行模式控制的物流系统运行模式物流系统分析与设计2 基于基于Holonic控制的物流系统控制模型控制的物流系统控制模型2.4 物流系统控制模型总体结构的过程分解物流系统控制模型总体结构的过程分解 物流系统控制模型总体结构的过程分解就是对物流系统控制模型总体结构的过程分解就是对总体结构中每个内部总体结构中每个内部holon的内部控制机制进行的内部控制机制进行详细设计。设计基本要求：详细设计。设计基本要求：完备性：完整模拟完备性：完整模拟holon内部的主要决策过程；内
27、部的主要决策过程；敏捷性：充分考虑物流系统动态性的重要特点；敏捷性：充分考虑物流系统动态性的重要特点；可重构性：为物流系统、物流联盟的动态重组提供支持可重构性：为物流系统、物流联盟的动态重组提供支持开放性：支持异构系统间的集成；开放性：支持异构系统间的集成；符合人的认知规律，重视知识的学习与积累符合人的认知规律，重视知识的学习与积累物流系统分析与设计3 供应链管理视角的物流系统协调控制机制供应链管理视角的物流系统协调控制机制3.1 供应链中物流系统协调控制机制的整体框架供应链中物流系统协调控制机制的整体框架物流系统分析与设计3 供应链管理视角的物流系统协调控制机制供应链管理视角的物流系统协调控
28、制机制3.1 供应链中物流系统协调控制机制的整体框架供应链中物流系统协调控制机制的整体框架特点：特点：由于供应链物流运作体系下各方之间具有战略合作关系与一致的利益，由于供应链物流运作体系下各方之间具有战略合作关系与一致的利益，能够从整体上实现较大程度的信息共享，避免信息失真现象的发生；能够从整体上实现较大程度的信息共享，避免信息失真现象的发生；能够提高供应链物流系统的反应能力；能够提高供应链物流系统的反应能力；加强供应链物流系统的无缝连接，使供应链获得协调运作；加强供应链物流系统的无缝连接，使供应链获得协调运作；提高顾客的满意度，帮助企业能够迅速把我顾客的现有和潜在需求，提高顾客的满意度，帮助
29、企业能够迅速把我顾客的现有和潜在需求，使企业能够根据市场需求变化供应活动，快速赢得顾客；使企业能够根据市场需求变化供应活动，快速赢得顾客；物流服务方式的多样化，如分销中心、物流服务方式的多样化，如分销中心、3pl、4pl、国际物流等式的、国际物流等式的物流服务更高效快捷，更好的适应物流需求。物流服务更高效快捷，更好的适应物流需求。物流系统分析与设计3 供应链管理视角的物流系统协调控制机制供应链管理视角的物流系统协调控制机制3.2 建立物流系统协调控制机制的主要步骤建立物流系统协调控制机制的主要步骤明确供应链中物流问题所在，发现物流能力和业务需求的差距，建立明确供应链中物流问题所在，发现物流能力
30、和业务需求的差距，建立物流运作的计划、协调、控制以及优化机制，确定改进的方向；物流运作的计划、协调、控制以及优化机制，确定改进的方向；建立一个供应链物流执行体系，采用一定的方法严格控制供应链物流建立一个供应链物流执行体系，采用一定的方法严格控制供应链物流运作协调机制的执行情况，并分析偏差进而改善执行力度；运作协调机制的执行情况，并分析偏差进而改善执行力度；建立一体化的供应链物流服务体系，包括信息系统、组织结构、业务建立一体化的供应链物流服务体系，包括信息系统、组织结构、业务流程与基础设施等，对目前的供应链交易进行系统优化；流程与基础设施等，对目前的供应链交易进行系统优化；供应链物流信息系统一定
31、要保证物流全过程的实时可见，同时实现物供应链物流信息系统一定要保证物流全过程的实时可见，同时实现物流部门和业务运作部门的良性互动，尤其是销售预测和库存计划；流部门和业务运作部门的良性互动，尤其是销售预测和库存计划；建立一套合理的绩效体系，用量化的指标来考评供应链中物流实体所建立一套合理的绩效体系，用量化的指标来考评供应链中物流实体所签订的基于客户服务的一揽子协议。签订的基于客户服务的一揽子协议。物流系统分析与设计3 供应链管理视角的物流系统协调控制机制供应链管理视角的物流系统协调控制机制3.3 信息系统对供应链物流协调控制机制的支持信息系统对供应链物流协调控制机制的支持 供应链中需要建立基本的
32、物流信息系统平台和支持供应供应链中需要建立基本的物流信息系统平台和支持供应链计划协调的链计划协调的ERP/SCM平台。平台。物流信息系统基本功能包括：信息采集、信息处理、调控物流信息系统基本功能包括：信息采集、信息处理、调控与管理等，主要信息交换手段是与管理等，主要信息交换手段是EDI、无线电与、无线电与Web、Internet。支持供应链计划协调的支持供应链计划协调的ERP/SCM平台：由供货商关系管平台：由供货商关系管理系统（理系统（SRM）、高级生产计划排程系统（）、高级生产计划排程系统（APS）、仓）、仓储管理系统（储管理系统（WMS）、运输管理系统（）、运输管理系统（FMS）、销售管
33、）、销售管理系统（理系统（SOM）、服务管理系统（）、服务管理系统（SMS）构成。）构成。物流系统分析与设计本章知识点本章知识点v理解物流结点的含义理解物流结点的含义v理解物流结点的功能理解物流结点的功能v理解物流结点的种类理解物流结点的种类v理解物流结点选址的影响因素及其权衡理解物流结点选址的影响因素及其权衡v理解物流结点选址的内容与步骤理解物流结点选址的内容与步骤v了解物流结点选址问题的类型了解物流结点选址问题的类型v理解物流结点选址问题与特点理解物流结点选址问题与特点v掌握两种物流结点间距离的计算掌握两种物流结点间距离的计算v掌握重心模型掌握重心模型v理解交叉中值模型理解交叉中值模型v理解单品种选址模型理解单品种选址模型物流系统分析与设计内蒙古工业大学内蒙古工业大学
