第四章物流系统分析

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物流系统工程——物流系统工程——西南交通大学电子讲义

第四章物流系统分析§4.1 系统分析概述

§4.2 物流系统分析的本质、原则和内容

§4.3 物流系统目的分析

§4.4 物流系统结构分析

§4.5 物流子系统分析

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§4.1 系统分析概述

系统分析的发展系统分析的概念系统分析的要素系统分析的要点及步骤系统分析应用举例

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析 §4.1 系统分析概述

系统分析的发展二战期间，系统分析与运筹学同时出现

1948 年，美国空军因为研究“洲际战争”的需要，建立了“研究与

开发”计划

兰德公司（ RAND Company) 公司成立，发展了一套解决复杂问题

的方法和步骤——兰德系统分析，即系统分析

二战以后，系统分析逐步成为一种热门的技术和方法 . ( 为重大的

研究与发展计划提供科学依据，提供实现目标的各种方案并给出评

价，提供决策依据。 )

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析

系统分析的概念

所谓系统分析，就是利用科学的分析工具和方法，分析和确定系统的目的、功能、环境、费用与效益等问题，抓住系统中需要决策的若干关键问题，根据其性质和要求，在充分调查研究和掌握可靠信息资料的基础上，确定系统目标，提出实现目标的若干可行方案，通过模型进行仿真试验，优化分析和综合评价，最后得出完整、正确、可行的综合方案，为决策提供依据。

从以上的定义我们可以看出，系统分析的根本目的在于提出并比较各种方案的技术经济指标，形成最优方案，为决策提供依据。

系统问题系统分析最优系统方案


系统分析广义：系统工程的同义语狭义：系统工程的一个逻辑步骤，这个步骤是系统工程的中心部分，它贯穿于系统工程的全过程。

系统分析的目的

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系统分析的要素


兰德公司的系统分析人员，曾对系统分析所要解决的问题作过如下的论述：

1. 要明确系统希望达到的目的和目标。

2. 确定要达到的目的和目标所需的各种装备和技术条件。

3. 要计算各种替代方案所需的费用和能获得的经济效益。

4. 建立各种替代方案及其相应的模型。

5. 根据有关的技术经济指标等设计价值系统，确定评价准则。

根据这些系统分析需要解决的问题，后来人们总结出系统分析的要素：

目的和目标、备选方案、模型、费用和效益、评价准则、结论

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系统分析要素结构图

目标

模型A1

A3

A2

A5A4

研究

可行方案

效果（ + ）

费用（ - ）

+

-

评价准则A1

A2

A4

A5

A3

评价

结论


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针对系统的复杂性，可以在分析问题时通过提问和回答的方式，来明确问题，使问题简化，得到问题的解答。提问的方式可采用下面的表格形式：系统分析的要点

项目第一次提问 (为什么 ) 第二次提问 (应该如何 ) 第三次提问 (替代？ )

目的为什么确定这个问题？应是什么（ what ）？目的是否已经明确

对象为什么从此入手？应该找谁 (why) ？有无更合适的对象

地点为什么要在这里做？应在何处做 (where) 有无更合适的地点

时间为什么在此时做？应在何时做 (when) ？有无更合适的时间

人员为什么由此人做？应由谁做 (who) ？有无更合适的人选

方法为什么用这种方法做？应该如何去做 (how) ？有无更好的方法

将上表归纳总结得到“ 5W1H”法

§4.1 系统分析概述系统分析的要点

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实例以沿海某省建立核电厂为例，说明系统分析的要点：1) (what) 要干什么事？研究在沿海某省建核电厂的可行性。2) (why) 为什么在沿海某省建立核电厂？由于沿海某省自产能源很少，历来靠进口

油和煤发电，进口能源受国际经济和政治局势影响太大，自己无力左右局势。同时也为了在经济上求得更廉价的电力和为了减少环境污染。

3) (when) 何时建立为宜？当地能源短缺，而能源工业作为经济发展的基础，应当优先考虑，此项建设，刻不容缓。

4) (where) 何处建厂为宜？从避开地震区和断裂、海啸、流沙区而又有足够冷却水，远离人口密集中心地区而又较接近用电地区几点来看，则以沿海某省北部沿海为宜。

5) (who) 由何单位承建？由沿海某省电力公司负责，并请工程顾问公司提供各种技术方面的咨询服务工作。

6) (How) 如何进行？工程进度应服从十年发电规划，具体技术细节还须由工程顾问公司作进一步研究后再提出。

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系统分析的步骤

系统分析的步骤包括：（三个阶段）：阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。（五个环节）：阐明问题、寻找备选方案、建模和预计后果、预测未来环境、比较备选方案。

寻找备选方案

建模和预计后果

评价备选方案

预测未来环境

阐明问题

原始情况提供分析结果约束目标

评价指标可行方案集结果

针对具体环节做调整

重新阐明问题

阐明问题分析研究评价比较


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系统分析应用举例


美国阿拉斯加原油输送方案的系统分析

问题：如何由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输原油？1. 系统的目的与环境目的：要求每天运送 200万桶原油

环境：处在北极圈内，最低气温达零下 50 度2.寻找可行方案方案Ⅰ：由海路用油船运输

方案Ⅱ：用带加温系统的油管输送3. 对可行方案进行分析、比较

4. 进一步分析，寻找新的可行方案

5. 比较分析新的可行方案

6. 给出系统分析结果

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将系统分析的方法运用于物流系统，即物流系统分析。物流系统分析即：

综合运用科学的分析方法和工具，对物流系统的目的、功能、环境、费用和效益进行充分的调研、收集、比较、分析和数据处理，建立若干替代方案和模型，对各种方案和模型进行比较和分析，寻求使物流系统整体效益最佳和有限资源配备最佳的方案，为决策者最后决策提供科学依据和信息。

物流系统分析的基本思路与系统分析的思路类似，只是其分析的对象做了限制，只针对物流系统。

§4.2 物流系统分析的本质、原则和内容

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物流系统分析的原则

1.坚持以物流系统的目的和目标为中心

2.局部利益与总体利益相结合的原则

3. 定性分析与定量分析相结合的原则

4. 内部因素与外部条件相结合的原则

5. 分清主次，抓住主要矛盾

§4.2 系统分析的本质、原则和内容

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物流系统分析的内容 1. 物流系统的目的分析

2. 物流系统的结构分析

3. 物流系统环境影响的分析

4. 物流系统的成本——效益分析

5. 物流子系统分析

本章主要介绍物流系统的目的、结构和子系统分析

§4.2 系统分析的本质、原则和内容

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物流系统分析实例

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析一 . 问题某电厂环境工程物流系统分析

问题模拟该电厂烟囱排放的烟尘与 SO2在大气中的扩散情况，对

该厂的环境工程进行物流系统分析，在此基础上，结合当地的现实条件提出环境治理方案并做出选择。

要求：从两个方面考虑问题，即：企业本身的经济效益社会效益（环保）

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二．电厂环境及技术特征

1．该厂所在城市概况

地理位置

地形特征

人口（万）

市区面积（ km

2 ）

建筑面积（ km

2 ）

住宅面积（ km

2 ）

绿地面积（ km

2 ）经度纬度海拔

（ m ）

东经110017/

北纬25018/ 150

河谷冲击平原 39.2 3.5 4.79 12.29 204.2

2．地理位置

电厂位于市区南郊，离市区约 2KM ，靠近林江，不远处有一机场。

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3．该地区气象条件

1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月

气温oC

6.4 8.4 13.5 19.9 24.0 25.5 26.6 27.1 26.9 21.6 16.6 8.7

气压MPa

1001 1003 999 999 990 985 985 986 991 996 1001 1005

风速m/s

2.7 2.3 2.3 1.6 1.8 1.4 1.1 1.5 4.1 4.1 3.1 3.7

风向 NNE NNE NNE NNE NNE NNE S NNE NNE NNE NNE NNE

风频 61 63 4. 21 27 28 10 28 32 78 87 74


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4. 电厂技术特征机组： 2×1.2MW ；

锅炉： 2×65t ， 1×35t ；

除尘：一级旋风除尘器，效率 1= 0.80 ，二级文丘里除尘器，效率 2= 0.654 ；

烟囱：高度 h=45m ，出口直径 d=2m ，出口烟气温度 T=60 度；

燃料：本地合山褐煤，每天 700t ，低位发热量 Q’=1686kJ/kg ；

合山煤的化学分析参数（见下表）


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合山煤的工业分析全水分灰粉挥发份2.33% 48.07% 11%

合山煤的主要化学元素分析

合山煤的煤灰分析

C H N O S

43.88% 1.10% 0.22% 1.57% 2.82%

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MnO2 S P 烧碱结晶水

48.54 29.90 1.43 5.70 3.37 1.06 1.40 0.40 0.02 0.26 0.01 7.47 0.51


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1．理论烟气量

三．理论分析与计算

/sm67.41AIR)1(0161.1 300 QQ

其中： Q ——燃烧过程中所产生的理论烟气量（m3/s）

AIR0——理论空气质量；

——过剩空气系数；

Q0 ——实际空气量；

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2．烟囱排出的烟尘量

kg/h1.823100100100

1100

13600

104

FH4

6max

qAqBM qcg

A


其中：MAmax —— 烟尘的最大排放量（ Kg/小时）

Bg —— 电厂最大负荷时的总耗煤量

c —— 除尘器效率

q4 —— 未完全燃烧的热能损失

Aq —— 燃料的含灰量

FH —— 锅炉排烟带出的飞灰比例

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其中： ——二氧化硫最大排放量（ Kg/小时）

C——燃料的硫氧化成二氧化硫的比例

——脱硫效率

Sq——燃料的含硫量

3．烟尘排出的 SO2量

max2SOM

2SO

kg/h6.184332

64

10010011

3600

10 4SO

6max

22

qg

SOSq

CB

M


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将污染物——烟尘与二氧化硫的排放量与允许的污染物排放的环保标准进行比较，见下表

烟囱高度

烟尘 SO2

模拟值标准超过倍数

模拟值标准超过倍数

45m 823.1kg/h

170kg/h 4.34 1843.6kg/h

170kg/h 10.84

四．模拟结果与标准比较

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析五．治理污染方案的选择

该电厂的污染物烟尘及 SO2的排放量超标；治污方案从减少烟尘及 SO2的排放量入手；

燃料（煤）

锅炉( 燃烧 )

除尘器（煤）

烟囱( 烟雾 )

排放

电厂烟尘及 SO2 的排放流程（废弃物流）

从污染物的排放流程看，可以从四个环节进行改进，得到相应的改进方案

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方案 1．改变烟囱高度，增大扩散能力烟囱高度的变化，可以改变燃烧情况通过计算，将烟囱高度由 45m 增加到 120 米，就能将烟尘与

SO2控制在 170kg ／ h 以内，达到环保标准。

影响因素•当地修建 120m 高的烟囱需要投资 22万元（资金投入）•电厂附近有一机场，当地不允许修建高烟囱（政策限制）

此方案与政策抵触，实际上不可行

五．治理污染方案的选择

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方案 2．提高除尘器的效率该厂目前采用多管旋风除尘器，除尘效率为 93 ． 8 ％。（高指标）采用电除尘器。电除尘器的除尘效率一般可达 99 ％。根据前面的计算公式，在其他参数不变的条件下，采用电除尘器后，

每小时的最大烟尘排放量为：

kg/h8.132%8.931

%991max

AM

影响因素•此方案需要投资 70 万元，用以购买电除尘器。•采用预洗或炉中添加石灰等方法，可以进一步降低 SO2排放量。

采用电除尘器是一个可行方案。


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方案 3．改变燃烧方法，减少飞灰份额

影响因素换用锅炉， 2台 75t/h 的锅炉需要约 200万元投资其它燃烧形式的锅炉燃烧效率低，假设燃烧效率降低 2％，则每年的经济损失估算为： 11.76万元 /年

改变燃烧方法仅能降低约 3倍的飞灰，对 SO2的排放无改进本方案为不好的可行方案

类型燃烧效率飞灰占总灰的份额 % 锅炉参考价格（万元）

煤粉炉 ( 目前 ) 88 90 125

沸腾炉 86~87 30 110

链条炉 85 20 100

抛煤炉 86 25 100


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4．改用优质煤通过计算，改用外地优质煤，烟尘与 SO2的排放量可以显著减

少，低于排放标准。

影响因素由于从外地买煤，每吨燃料的单位成本会上升。（主要体现在

煤炭的单价和运输成本方面。）改用优质煤后，电厂每年对煤炭的总需求量减少。（优质煤的

热效率更高）经过计算，改用外地优质煤后，每年可以节约燃料费用 191.7

万元该方案为电厂环境治理的最佳方案（节约费用、不需投资，环保）


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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析六．综合决策

改用优质煤的方案可以使烟尘、 SO2的排放低于国家标准，减轻大气污染

该方案没有解决固体排放物的处理问题（灰、渣），目前它直接排入当地的林江

固体排放物总量为： MA＝ 700×300×48.07×93.8 ％＝ 9.469 万吨／年冲刷固体排放物的废水量为 Q＝ 12000x 300＝ 360 万吨／年巨量的乌黑煤灰水直接排入林江，对江水的污染相当严重（ 1 ）使河水混浊度变高，水变黑，变浑，影响该河流的游览观赏的价值。（ 2 ）煤灰中含有各种有害元素如铜、锌、镍、铅等，对该河流所在流域的生态环境产生非常不利的影响。

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从长远来看，电厂对环境的影响，不仅要考虑大气污染，还要考虑整个生态环境的影响，要从根本上解决环保问题。

采用石油作为燃料无大气污染问题，又无煤灰、煤渣污染当地河流水质。电厂的燃料成本会增加通过发展当地的旅游业，可以弥补燃料增加的费用。从社会效益来讲，是一种最佳的方案，也是符合整体效益最佳的物流系统分析根本原则的

综上所述，我们对电厂污染物治理的分析结论是：近期的最佳方案是改用外地优质煤远期最佳方案是采用石油作为燃料

六．综合决策

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析物流系统分析易犯的错误

1 ．未明确问题。（分析的前提是首先明确要分析的问题）2．过早得出结论。（反复优化的过程）3．过分重视模型而忽视问题本身。（关注问题）4．抓不住重点。（不可能建立一个面面俱到的模型，不能过分重视细节）

5．误用模型。（注意模型的适用范围）6 ．忽略了主观因素。（在数量化的同时，要发挥人的经验和智慧）7 ．物流系统的范围选取不当。（适当）8．数据错误。（数据真实，有代表性）

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析 §4.3 物流系统的目的分析

任何系统都有一个明确的目的。物流系统目的的确定关系到整个系统的方向、范围、投资、周期、人员分配等决策，因此，对物流系统的目的进行分析，正确地确定系统的目的，具有十分重要的意义。

实践证明，只有目的正确，有科学依据，符合客观实际，才能产生具有预期价值的系统。当目的不明确、不合理或根本就是错误的时候，就会使开发出的系统变得毫无意义，其结果只能是浪费大量的人力、物力、财力和时间。

（ 1 ）技术上的先进性；（ 2 ）经济上的合理性和有效性；（ 3 ）同其它系统的兼容性和协调性；（ 4 ）对外部环境变化的适应性。

物流系统的目的分析的意义

物流系统目的分析的原则

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物流系统目的分析的主要内容物流系统目的的完备性分析、必要性分析和可行性分析等。

1．物流系统目的的完备性分析物流系统目的的完备性是指提出的目的是否充分反映了系统的多样性和系统本身所具有的层次性特点。

（ 1 ）物流系统目的的多样性

（ 2 ）物流系统目的的层次性

（ 3 ）物流系统目的的冲突及解决方法

•不同层次的子系统目标之间的冲突•同一层次子系统目标的冲突

解决方法：目标规划法

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物流系统目的分析的主要内容物流系统目的的完备性分析、必要性分析和可行性分析等。

2．物流系统目的的必要性分析

一般来说，可从以下几个方面分析物流系统目的的必要性：（ 1 ）现有的物流系统是否出现了与客观环境不适应或与国民经济发展不适应的情况？

（ 2 ）物流系统内部的软、硬环境是否能满足新技术发展的要求？

（ 3 ）是否出现新的市场需求，或消费者是否提出了全新的服务要求？3. 物流系统目的的可行性分析

物流系统目的的可行性包括系统目的的提出在理论上是否有充足的证据？客观条件是否能保证系统目的的实现。

1.理论依据的充分性

2.客观条件的保证

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析 §4.4 物流系统结构分析

物流系统结构的概念“系统的结构”是指系统构成要素及其关联方式的总和。“物流系统的结构”是指物流系统的要素在时间和空间的排列顺序，或者说物流系统要素及要素间的相互联系和相互作用的方式。

物流系统结构反映的是物流系统各要素内在的有机联系形式。物流系统结构的基本表达方式

在通常情况下，可采用集合、有向图和矩阵等三种相互对应的方式来表达物流系统的某种结构。

1. 物流系统结构的集合表达设物流系统由 n（ n≥2 ）个要素 S1 ， S2 ，…， Sn 所组成，其集合为 S ，则有 nSSSS ,...,, 21

njiRSSSSSSSR jijijib ，，，、，，、 ...21),(

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例 1 某物流系统有七个要素（ S1 、 S2 、…、 S7 ）组成。经过两两判断认为， S2 影响 S1 、 S3 影响 S4 、 S4 影响 S5 、 S7 影响 S2 、 S4与 S6 相互影响。

2. 物流系统结构的有向图表达有向图 D 由节点和连接各节点的有向弧（箭线）组成，可用来表达系统的结构。具体方法是：用节点表示系统的各构成要素，用有向弧表示要素之间的关系。如：

(S1 ， S2)表示 S1 作用于 S2 ，用图表示为：

S1 S2

(S2 ， S1)表示 S2 作用于 S1 ，用图表示为：

S2 S1

S2 S1 S1 ， S2 相互作用于，用图表示为：

7654321 SSSSSSSS ，，，，，，

)()()()()()( 466427544312 SSSSSSSSSSSSRb ，，，，，，，，，，，

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例 1 所给系统有向图表达：

S1 S2

S4

S7

S3

S5

S6

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3. 物流系统结构的矩阵表达

我们先定义一个联结系数的概念：

没有作用与

直接作用于

ji

jiij SS

SSC

0

1

将系统中所有要素之间的联结系数组成一个矩阵，就称为该系统的结构矩阵（邻接矩阵），用 C表示：

5554535251

4544434241

3534333231

2524232221

1514131211

5

4

3

2

1

CCCCC

CCCCC

CCCCC

CCCCC

CCCCC

S

S

S

S

S

C

54321 SSSSS

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例 1 所给系统的邻接矩阵表达

0000010

0001000

0000000

0110000

0001000

0000001

0000000

7

6

5

4

3

2

1

S

S

S

S

S

S

S

C

7654321 SSSSSSS

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物流系统结构的可达矩阵表达

没有作用与

作用于

ji

jiij SS

SSm

0

1

可达矩阵（ M ），就是表示系统要素之间任意次传递性二元关系或有向图中两个顶点之间通过任意长的路径可以到达情况的方阵。

1Si iim自身可达，即我们规定，

1000011

0111000

0010000

0111000

0111100

0000011

0000001

7

6

5

4

3

2

1

S

S

S

S

S

S

S

M

7654321 SSSSSSS

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物流系统结构的形式1.物流系统的功能结构按照系统功能的层次关系构成的结构就是系统的功能结构，它是从行为的角度反映各要素之间的联系和作用。

2.物流系统的网络结构

物流系统的功能结构取决于生产、流通模式。如： DELL的直销模式、以中间商为基础进行生产和销售的传统模式

物流系统的功能结构还受可用的物流载体的影响

将流体从起始地到目的地流动所涉及的流动要素的空间位置描述出来，并按照时间顺序进行连接，由此构成的图形就是物流系统的网络结构。

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物流系统的网络结构类型

DC DC

DC

DC

DC

DC

DC

（b）（a）（c）（d）（e）

（ a ）点状图，（ b）线状图，（ c）圈状图，（ d）树状图，（ e ）网状图

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析供应链的物流结构

物流信息

原材料供应生产销售消费

采购物流生产物流销售物流（狭义的物流、原实物配送）

运输与配送

储存

装卸搬运

包装

流通加工

运输与配送

储存

装卸搬运

包装

流通加工

运输与配送

储存

装卸搬运

包装

流通加工

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析 §4.5 物流子系统分析

物流子系统分析的意义物流子系统的分析是整个物流系统分析的重要组成部分。

物流子系统的分析内容很多，主要包括：顾客赢利分析、仓储系统分析、运输成本分析、客户服务分析等。

仓储系统的分析仓储系统分析的主要步骤：

1. 分析影响成功的关键因素，并建立合理的业绩衡量体系

2. 评估现有的环境，包括对现有的机构和工作岗位的客观评估 3. 确定哪些属于增值服务，以增加利润来源 4. 设计目标环境及需要变革的计划 5. 计划实施的外部条件评估及后续计划的确定

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析 §4.5 物流子系统分析

运输系统的成本分析

1. 运输成本的构成分析

2. 物流系统其他要素与运输成本的关系分析

3. 运输子系统内部能力的约束分析

4. 运输的历史数据分析

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析案例分析

某机械公司配件配送系统的分析

讨论问题：

1. 该案例使用了哪些系统分析方法或技术？

2. 仓库数量与客户服务水平之间存在什么样的关系？这种关系能否用数学模型明确表示？

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物流系统工程——物流系统工程——第 2 章物流系统分析本章作业

应用系统分析的方法分析你生活或学习中的一个问题

第四章 物流系统分析

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