典型物流系統的網絡可靠性研究

王 晶

(鄭州大學 河南 鄭州 450001)

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典型物流系統的網絡可靠性研究

王 晶

(鄭州大學 河南 鄭州 450001)

現在劇烈的市場競爭中，越來越多的不確定性充斥著現代的經濟系統，物流系統是社會經濟的撐持系統，連接在社會的生產和消費之間，而且物流系統身為許許多多的物流元素所構成的系統，其是否可靠會對整個社會產生巨大的影響，很有可能在某個物流系統的環節中出現問題時，能夠導致社會經濟的崩盤。所以，研究物流系統的網絡可靠性具有很大的價值。本文主要對典型流系統的網絡可靠性進行研究。

物流系統；可靠性；串聯系統；并聯系統

一、研究概述

(一)本文研究背景與意義

現在經濟社會的現狀讓眾人更加看重服務是否可靠，其可靠的條件也越來越苛刻。由于劇烈的市場角逐，現在經濟系統的不可靠性越來越大，物流系統是社會經濟的撐持系統，連接在社會的生產和消費中間，因此物流系統的網絡可靠性成為了社會的一個關注點。在物流系統中，有一處環節出現問題，都可能會引起整個系統的崩潰。

可靠性是用來分析系統提供服務質量的穩定度的，是新興的一門工程學科。可靠性研究作為設計、運營等的重要組成部分，在通訊、供水以及電力等系統中已經獲得廣泛的運用。但在物流方面，可靠性分析的運用還比較少。

物流系統是由許多物流單元構成的整體系統，其網絡可靠性程度對社會和公司的運營有著很大的作用。對于一個現實的公司來說，物流系統的網絡可靠性直接會對公司的正常生產運行產生作用，比如針對使用JIT(Just In Time)等技術的公司，物流系統的網絡可靠性更是一個使生產能夠順當運行的重要基本前提。所以對物流系統的網絡可靠性進行分析有至關重要的意義。

(二)研究現狀

對物流系統的網絡可靠性的研究是一個比較新穎方向，許多的專家在一些論文和期刊中指出了可靠性分析的關鍵性。但是在可靠性的基礎理論上和其他相關的可靠性研究應用上已有很多成果。

余小川和季建華[1]對物流系統的可靠度和優化進行了研究，把物流系統的可靠性和其組成單元、服務能力進行聯結，創建了測量物流系統可靠性的方法，而且分析了在具體條件下，如何讓物流系統的成本和能力達到最優。汪有濤、董萍[2]等運用Markov process，針對物流系統網絡的運輸的可靠性進行了分析研究，且做出了求解方法。Chen A.,Yang H.等分析了物流系統可靠性的影響因素，如系統的結合性、運送的時間和服務能力，并且提出了物流服務能力的多余與否可以直接或間接的影響到物流網絡的可靠性。由于這些專家重點是分析軍事上物流的可靠性，因此他們并沒有看重物流成本上的控制，說明他們所分析的適用環境有很大的局限性。

二、典型物流系統的網絡可靠性基本理論

(一)物流系統分類

物流系統是由各個物流單元的有機結合組成，從不同的角度來分析物流單元，可以對其進行分類，從而對物流系統進行分類。

第一類物流系統是從物流系統的各個功能來看，可以將物流系統的各個功能看作物流系統的各個物流單元，即此類物流系統的物流單元為：運輸、倉儲、流通加工、裝卸搬運、配送、物流包裝等。

第二類物流系統是將物流系統在實際中所顯示出的各個組織看作物流系統的各個單元，即此類物流系統的物流單元為：供應商、生產商、分銷商、零售商、消費者等。

1.第一類物流系統

在第一類物流系統中，各個物流單元的作用：

(1)運輸

運輸在整個物流系統中實現物料轉移的過程中起到關鍵作用，其聯結起了生產和消費，完成了生產的目的，達成了消費者的期望。

(2)倉儲

物流系統中，倉儲是貨物在生產和消費之間的緩沖，且保證了貨物的價值和使用價值。

(3)流通加工

流通加工提高了加工的效率，從而提高了整個物流系統運行的效率，節約了整個物流系統的成本。

(4)裝卸搬運

裝卸搬運銜接了物流活動的各個環節，使得整個物流系統運行的更加流暢。

(5)配送

配送完善了整個物流系統，使得整個物流活動更加合理化。提高了物流活動的末端效益，從而提高了整個物流系統的效率和效益。

物流系統中的各個單元分別都是物流系統中的各個子系統，如運輸子系統、倉儲子系統、流通加工子系統等，但在本篇文章中，將這些子系統視為物流單元來對整個物流系統進行可靠性分析。

2.第二類物流系統

在第二類物流系統中，各個物流單元的作用：

(1)供應商

供應商在物流系統中的作用是輸入原材料，是整個物流系統物料流動的起點。

(2)生產商

生產商是物流系統輸出商品的起點，是物流系統中不可缺少的環節。

(3)分銷商

在物流系統中，分銷商是將商品流向市場的重要環節。在整個系統中，此環節并非不可或缺。

(4)零售商

零售商是物流系統輸出的末端，直接連接消費者這一商品流通的終點，也是物流系統中的重要環節。

(5)消費者

消費者是物流系統中商品流動的終點，是不可缺少的一個環節。

(二)可靠性含義

可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時期內完成規定功能的能力，產品是一種通用術語，它指從系統、設備、組件到元件的任何物品，使用這一術語可以避免做出有關基準的物品大小或復雜程度的規定，規定的條件是指產品所處的使用環境與維護條件，規定的時期是指產品儲存期，規定的功能是指產品設計文件上對產品規定的技術性能。可靠性的指標包括可靠度、平均壽命、維修度等，可靠度是常見指標。可靠度是產品在確定的時間和條件下，所完成既定功能的概率。本文以可靠度為指標來分析可靠性。

三、典型物流系統的網絡可靠性分析

(一)典型物流系統

本文在2.2節介紹了物流系統的分類，在此針對由運輸、倉儲、流通加工、裝卸搬運、配送作為物流單元的典型物流系統進行研究，并分為典型串聯物流系統、典型并聯物流系統、典型串-并聯物流系統、典型并-串聯物流系統進行詳細分析。

1.典型串聯物流系統

典型串聯物流系統結構圖，如圖3-1所示。

圖3-1 典型串聯物流系統結構圖

2.典型并聯物流系統

由于此物流系統不能出現完全并聯情況，所以只能針對性的對其中一種物流單元間的并聯系統進行分析。以流通加工為例，如圖3-2所示。

圖3-2 典型并聯物流系統結構圖

3.典型串-并聯物流系統

典型串-并聯物流系統結構圖，如圖3-3所示。

圖3-3 典型串-并聯物流系統結構圖

4.典型并-串聯物流系統

典型并-串聯物流系統，如圖3-4所示。

圖3-4 典型并-串聯物流系統

(二)典型系統的數學可靠度模型

1.串聯系統的數學可靠度模型

如果系統是由n個單元構成，單元之間是相互獨立的，其中一個單元是否運行對另外的單元是否運行不造成影響，只有這n個單元全都運行，整個系統才能運行，即此系統為n個單元組成的串聯系統，如圖3-5所示。

圖3-5 串聯系統的結構圖

則，整個串聯系統的可靠度為：

(3-1)

其中：MT——總可靠度

Mi——第i個單元的可靠度

串聯系統的可靠度為各個單元可靠度相乘，所以串聯系統的單元數越多，則整個系統的可靠性越小。

2.并聯系統的數學可靠度模型

如果整個系統是n個單元構成，其中只需要有一個單元運行，整個系統就能運行，只有n個單元全都不能運行時，整個系統才失效，即此系統為n個單元組成的并聯系統，如圖3-6。

圖3-6 并聯系統的結構圖

(1)有兩個單元并聯的系統

在只有兩個單元并聯所構成的并聯系統中，一個單元非正常工作的概率為p1=1-M1；另一個單元非正常工作的概率為p2=1-M2。則這兩個單元同時非正常工作的概率為

p1×p2=(1-M1)(1-M2)=1-M1-M2+M1M2

整個系統的可靠度

MT=1-p1×p2=M1+M2-M1M2

(3)有n個單元并聯的系統

有n個單元并聯的系統，第一個單元非正常運行的概率為p1=1-M1；第二個單元非正常運行的概率為p2=1-M2；第三個單元非正常運行的概率為p3=1-M3；......；第n個單元非正常運行的概率為pn=1-Mn。則這n個單元同時非正常運行的概率為

p1×p2×…×pn=(1-M1)(1-M2)…(1-Mn)

整個系統的可靠度

3.串-并聯系統的數學可靠度模型

一個串聯系統作為一個單元，然后將兩個這種單元并聯到一起，就稱為串-并聯系統，如圖3-7所示。

圖3-7 串-并聯系統的結構圖

p×p=(1-MT)(1-MT)

整個串-并聯系統的可靠度

4.并-串聯系統的數學可靠度模型

一個由兩個單元組成的并聯系統作為一個單元，然后將n個這種單元串聯起來就成為并-串聯系統，如圖3-8所示。

圖3-8 并-串聯系統的結構圖

[1]余小川,季建華.物流系統的可靠度及其優化研究[J].管理工程學報,2007,01:67-70.

[2]汪有濤,董萍,翁曉龍.一類物流網絡模型的可靠性分析[J].空軍雷達學院學報,2000,03:48-49.

王晶(1993-)，男，漢族，河南周口人，在讀碩士研究生，鄭州大學管理工程學院，研究方向：物流系統優化。