典型物流系统的网络可靠性研究

王 晶

(郑州大学 河南 郑州 450001)



典型物流系统的网络可靠性研究

王 晶

(郑州大学 河南 郑州 450001)

现在剧烈的市场竞争中，越来越多的不确定性充斥着现代的经济系统，物流系统是社会经济的撑持系统，连接在社会的生产和消费之间，而且物流系统身为许许多多的物流元素所构成的系统，其是否可靠会对整个社会产生巨大的影响，很有可能在某个物流系统的环节中出现问题时，能够导致社会经济的崩盘。所以，研究物流系统的网络可靠性具有很大的价值。本文主要对典型流系统的网络可靠性进行研究。

物流系统；可靠性；串联系统；并联系统

一、研究概述

(一)本文研究背景与意义

现在经济社会的现状让众人更加看重服务是否可靠，其可靠的条件也越来越苛刻。由于剧烈的市场角逐，现在经济系统的不可靠性越来越大，物流系统是社会经济的撑持系统，连接在社会的生产和消费中间，因此物流系统的网络可靠性成为了社会的一个关注点。在物流系统中，有一处环节出现问题，都可能会引起整个系统的崩溃。

可靠性是用来分析系统提供服务质量的稳定度的，是新兴的一门工程学科。可靠性研究作为设计、运营等的重要组成部分，在通讯、供水以及电力等系统中已经获得广泛的运用。但在物流方面，可靠性分析的运用还比较少。

物流系统是由许多物流单元构成的整体系统，其网络可靠性程度对社会和公司的运营有着很大的作用。对于一个现实的公司来说，物流系统的网络可靠性直接会对公司的正常生产运行产生作用，比如针对使用JIT(Just In Time)等技术的公司，物流系统的网络可靠性更是一个使生产能够顺当运行的重要基本前提。所以对物流系统的网络可靠性进行分析有至关重要的意义。

(二)研究现状

对物流系统的网络可靠性的研究是一个比较新颖方向，许多的专家在一些论文和期刊中指出了可靠性分析的关键性。但是在可靠性的基础理论上和其他相关的可靠性研究应用上已有很多成果。

余小川和季建华[1]对物流系统的可靠度和优化进行了研究，把物流系统的可靠性和其组成单元、服务能力进行联结，创建了测量物流系统可靠性的方法，而且分析了在具体条件下，如何让物流系统的成本和能力达到最优。汪有涛、董萍[2]等运用Markov process，针对物流系统网络的运输的可靠性进行了分析研究，且做出了求解方法。Chen A.,Yang H.等分析了物流系统可靠性的影响因素，如系统的结合性、运送的时间和服务能力，并且提出了物流服务能力的多余与否可以直接或间接的影响到物流网络的可靠性。由于这些专家重点是分析军事上物流的可靠性，因此他们并没有看重物流成本上的控制，说明他们所分析的适用环境有很大的局限性。

二、典型物流系统的网络可靠性基本理论

(一)物流系统分类

物流系统是由各个物流单元的有机结合组成，从不同的角度来分析物流单元，可以对其进行分类，从而对物流系统进行分类。

第一类物流系统是从物流系统的各个功能来看，可以将物流系统的各个功能看作物流系统的各个物流单元，即此类物流系统的物流单元为：运输、仓储、流通加工、装卸搬运、配送、物流包装等。

第二类物流系统是将物流系统在实际中所显示出的各个组织看作物流系统的各个单元，即此类物流系统的物流单元为：供应商、生产商、分销商、零售商、消费者等。

1.第一类物流系统

在第一类物流系统中，各个物流单元的作用：

(1)运输

运输在整个物流系统中实现物料转移的过程中起到关键作用，其联结起了生产和消费，完成了生产的目的，达成了消费者的期望。

(2)仓储

物流系统中，仓储是货物在生产和消费之间的缓冲，且保证了货物的价值和使用价值。

(3)流通加工

流通加工提高了加工的效率，从而提高了整个物流系统运行的效率，节约了整个物流系统的成本。

(4)装卸搬运

装卸搬运衔接了物流活动的各个环节，使得整个物流系统运行的更加流畅。

(5)配送

配送完善了整个物流系统，使得整个物流活动更加合理化。提高了物流活动的末端效益，从而提高了整个物流系统的效率和效益。

物流系统中的各个单元分别都是物流系统中的各个子系统，如运输子系统、仓储子系统、流通加工子系统等，但在本篇文章中，将这些子系统视为物流单元来对整个物流系统进行可靠性分析。

2.第二类物流系统

在第二类物流系统中，各个物流单元的作用：

(1)供应商

供应商在物流系统中的作用是输入原材料，是整个物流系统物料流动的起点。

(2)生产商

生产商是物流系统输出商品的起点，是物流系统中不可缺少的环节。

(3)分销商

在物流系统中，分销商是将商品流向市场的重要环节。在整个系统中，此环节并非不可或缺。

(4)零售商

零售商是物流系统输出的末端，直接连接消费者这一商品流通的终点，也是物流系统中的重要环节。

(5)消费者

消费者是物流系统中商品流动的终点，是不可缺少的一个环节。

(二)可靠性含义

可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时期内完成规定功能的能力，产品是一种通用术语，它指从系统、设备、组件到元件的任何物品，使用这一术语可以避免做出有关基准的物品大小或复杂程度的规定，规定的条件是指产品所处的使用环境与维护条件，规定的时期是指产品储存期，规定的功能是指产品设计文件上对产品规定的技术性能。可靠性的指标包括可靠度、平均寿命、维修度等，可靠度是常见指标。可靠度是产品在确定的时间和条件下，所完成既定功能的概率。本文以可靠度为指标来分析可靠性。

三、典型物流系统的网络可靠性分析

(一)典型物流系统

本文在2.2节介绍了物流系统的分类，在此针对由运输、仓储、流通加工、装卸搬运、配送作为物流单元的典型物流系统进行研究，并分为典型串联物流系统、典型并联物流系统、典型串-并联物流系统、典型并-串联物流系统进行详细分析。

1.典型串联物流系统

典型串联物流系统结构图，如图3-1所示。

图3-1 典型串联物流系统结构图

2.典型并联物流系统

由于此物流系统不能出现完全并联情况，所以只能针对性的对其中一种物流单元间的并联系统进行分析。以流通加工为例，如图3-2所示。

图3-2 典型并联物流系统结构图

3.典型串-并联物流系统

典型串-并联物流系统结构图，如图3-3所示。

图3-3 典型串-并联物流系统结构图

4.典型并-串联物流系统

典型并-串联物流系统，如图3-4所示。

图3-4 典型并-串联物流系统

(二)典型系统的数学可靠度模型

1.串联系统的数学可靠度模型

如果系统是由n个单元构成，单元之间是相互独立的，其中一个单元是否运行对另外的单元是否运行不造成影响，只有这n个单元全都运行，整个系统才能运行，即此系统为n个单元组成的串联系统，如图3-5所示。

图3-5 串联系统的结构图

则，整个串联系统的可靠度为：

(3-1)

其中：MT——总可靠度

Mi——第i个单元的可靠度

串联系统的可靠度为各个单元可靠度相乘，所以串联系统的单元数越多，则整个系统的可靠性越小。

2.并联系统的数学可靠度模型

如果整个系统是n个单元构成，其中只需要有一个单元运行，整个系统就能运行，只有n个单元全都不能运行时，整个系统才失效，即此系统为n个单元组成的并联系统，如图3-6。

图3-6 并联系统的结构图

(1)有两个单元并联的系统

在只有两个单元并联所构成的并联系统中，一个单元非正常工作的概率为p1=1-M1；另一个单元非正常工作的概率为p2=1-M2。则这两个单元同时非正常工作的概率为

p1×p2=(1-M1)(1-M2)=1-M1-M2+M1M2

整个系统的可靠度

MT=1-p1×p2=M1+M2-M1M2

(3)有n个单元并联的系统

有n个单元并联的系统，第一个单元非正常运行的概率为p1=1-M1；第二个单元非正常运行的概率为p2=1-M2；第三个单元非正常运行的概率为p3=1-M3；......；第n个单元非正常运行的概率为pn=1-Mn。则这n个单元同时非正常运行的概率为

p1×p2×…×pn=(1-M1)(1-M2)…(1-Mn)

整个系统的可靠度

3.串-并联系统的数学可靠度模型

一个串联系统作为一个单元，然后将两个这种单元并联到一起，就称为串-并联系统，如图3-7所示。

图3-7 串-并联系统的结构图

p×p=(1-MT)(1-MT)

整个串-并联系统的可靠度

4.并-串联系统的数学可靠度模型

一个由两个单元组成的并联系统作为一个单元，然后将n个这种单元串联起来就成为并-串联系统，如图3-8所示。

图3-8 并-串联系统的结构图

[1]余小川,季建华.物流系统的可靠度及其优化研究[J].管理工程学报,2007,01:67-70.

[2]汪有涛,董萍,翁晓龙.一类物流网络模型的可靠性分析[J].空军雷达学院学报,2000,03:48-49.

王晶(1993-)，男，汉族，河南周口人，在读硕士研究生，郑州大学管理工程学院，研究方向：物流系统优化。