基于物流場理論的物流生成及運行機理研究

一、引言隨著現(xiàn)代物流規(guī)模的增大和物流所依托交通資源的日益社會化，物流運作形態(tài)呈現(xiàn)出物資生成源(簡稱物流源，如工廠等)、物流跡線(如鐵路、公路以及飛機、船舶航線等)、物流節(jié)點(如港口、車站、物流中心、配送中心等)、物流需求源(簡稱物流匯，如建設工地、居民區(qū)等)等各要素協(xié)調(diào)作用的系統(tǒng)效應，構(gòu)成了物流場的演變形態(tài)。從物流場原理出發(fā)，把握物流場的本質(zhì)特征和運行特點，對于深化現(xiàn)代物流理論研究、推動物流工程實踐具有重要意義。有關物流場的概念，此前已有學者進行過探討。例如，王志國[1]把產(chǎn)生物流的人類生產(chǎn)點或居住點稱為物流源點，在一定的物流活動區(qū)域內(nèi)，按照某種有序方法(如按物流規(guī)模的大小進行排列)連接若干規(guī)模不等的源點的物流活動，構(gòu)成物流場，利用物流場與對應區(qū)域生產(chǎn)和社會發(fā)展的相互關系，來分析經(jīng)濟與社會發(fā)展方面的問題；王宗喜等[2]通過類比提出，可將物流活動視為特殊的電磁場，把物流供需矛盾的處理視為物流節(jié)點激發(fā)的物流場的作用，運用電磁場理論分析物流活動的基本規(guī)律；湯銀英[3]剖析了物流活動空間組織規(guī)律，研究了物流場的性質(zhì)和特點，構(gòu)建了物流點、線、面效應場及其空間結(jié)構(gòu)模型。這些研究有一個共同的特點，即從狹義角度描述了物流場的大致概念，將物流產(chǎn)生地的一定鄰域[4]或物流中心[5]、[6]、[7]展開物流活動的時空范圍稱為物流場。而本文將嘗試從廣義角度研究物資從供應地到接收地的全部物流過程，把物流活動視為物資在場態(tài)空間內(nèi)某種力作用下發(fā)生的位移。從作用力的角度研究物流活動，建立物流場理論，不僅更貼近場的本質(zhì)，而且能夠從物流活動的本質(zhì)出發(fā)研究物流的運作機理，進而為指導物流實踐奠定基礎。二、物流場理論1.物流場概念從本質(zhì)上講，物資的流動緣于人們對物資的需求以及物資供應地和需求地的分離。人們對物資的需求可視為一種施加在物資上的作用力，物流活動即物資在這種力的作用下由供應地向接收地的流動。如果把物資抽象地看成質(zhì)點，則其受需求力作用而發(fā)生的物流活動與電荷在電場中受電場力作用及物體在重力場中受重力作用而發(fā)生的位移非常類似。因此，可借助物理學的場論來研究物流活動，把物資從供應地到接收地所有物流活動展開的時空范圍定義為物流場。物資在物流場中由于受到需求地的需求力作用而產(chǎn)生流動，因此物流場是由需求地激發(fā)而產(chǎn)生的，需求力是物流活動的直接驅(qū)動力。2.物流場空間構(gòu)成物流場彌漫于物流活動的整個空間，為便于研究，可按物資流動過程把物流場的空間組織形式分為物流源、物流匯、物流節(jié)點及物流跡線等要素，它們的含義如下：(1)物流源。物流源就是物資的供應地。物資從該點出發(fā)，向物流場中的其他地點移動。所有物資的出發(fā)點都可以作為物流源，但從物流產(chǎn)生的源頭分析，物流源指的應該是原材料聚集及開采地、對原材料進行加工配送的加工廠以及生產(chǎn)各種產(chǎn)成品的工廠等。(2)物流匯。物流匯就是物資的接收地。物資經(jīng)過一系列物流活動到達接收地，以滿足人們的需求。所有物資的接收地都可以作為物流匯，但從物流的最終目的分析，物流匯所指的應該是各大居民點、辦公地點、學校等各種對物品進行最終利用的地點。(3)物流節(jié)點。物資在進行空間移動的過程中，會在一定的地點產(chǎn)生集聚，這些地點往往成為物流活動的中心，每天都有大批量的物資從該地經(jīng)過。物流節(jié)點就是物流場中物資的集聚地。物流節(jié)點一般包括兩類：一類是需要改變運輸方式、更換載體的地點，如港口、火車站、貨運站等；另一類是集中對物資進行存儲、包裝加工等輔助物流活動的物流園區(qū)、物流場站等。(4)物流跡線。在物流場中，物資的流向可用一條曲線形象地表示出來，它始發(fā)于物流源(原材料聚集地、工廠等)，沿固定物流通道(公路、鐵路、管道、航線等)止于物流匯(客戶)，或經(jīng)由若干物流節(jié)點后再止于物流匯。我們稱這樣的曲線為物流跡線，這里設定物流跡線的方向與物資流動的方向相同，由物流源指向物流匯，呈擴散或收斂狀。因此，物流場的空間構(gòu)成要素包括物流源、物流匯、物流節(jié)點及物流跡線，可抽象表示為圖1。圖1物流場的空間構(gòu)成3.物流場特征量[8]物流場特征量包括物流場勢能、物流阻抗、物流場強等，它們的具體含義如下：(1)物流場勢能。與物理學描述的物體的相對位置決定其所具有的勢能一樣，物流場也存在勢能。勢能是一個相對的概念，不同位置之間勢能的差值即為勢差。物流場勢能與物資在物流場中的空間位置有關，可理解為物資在物流場不同位置處的價值，而物流場勢差為物資在不同位置的價值差。從本質(zhì)上講，物資因位置不同而產(chǎn)生的價值差緣于人們對物資的需求，在需求的作用下，物資在需求地的價值比其在供應地的價值要高。供應地和需求地之間的價值差形成了一種吸引力，吸引物資從供應地向需求地移動。物流源點和匯點之間的物流場勢差可表示如下：(2)物流阻抗。物流需求在物流場勢差的作用下產(chǎn)生，但物流需求的真正實現(xiàn)卻受各種因素的約束，如物流成本、時間成本及物流活動中的物資損耗等。這些因素對物流需求的實現(xiàn)構(gòu)成了一種阻力，可稱為物流阻抗。物流跡線a中的物流阻抗可表示如下：(3)物流場強。物流場強表示物資在物流場中所受引力的強弱程度。一般情況下，某條跡線物流場強的大小等于物資在物流源、匯兩地的物流場勢差與該條物流跡線中物流阻抗的差值，可表示如下：三、基于物流場理論的物流生成機理物流生成機理指物流生成的原因、生成過程中所受到的各種因素的約束、約束因素的消除、最終結(jié)果及其相互作用的過程，揭示了物流生成的來龍去脈。[9]物流的生成是動力、阻力相互作用的結(jié)果，其生成原因與影響因素如下：1.物流生成動力從價值角度看，物流的生成是物資在供應地、需求地之間價值差驅(qū)動的結(jié)果，用物流場原理描述，就是物流源、匯之間物流場勢差驅(qū)動的結(jié)果。因此，物流生成的動力就是物流供需兩地之間的物流場勢差，即供需兩地之間物資的價值差。在完全市場主導條件下，物流場勢差為物資的市場價格差，因為價格是價值的最終表現(xiàn)形式。但在某些特殊情況下，或針對某些特殊物資，物流場勢能的影響因素就較為復雜，有可能超過物資的實際價格。例如，軍事物流中的軍需用品、應急物流中的資源等由于時效性價值或特殊意義，需要根據(jù)人們對物資的需求程度以及實際支付能力，確定它們的具體價值。2.物流生成阻力物流生成阻力即物流跡線中存在的物流阻抗，影響物流阻抗的因素有以下幾個：(1)物流成本。即物資從供應地到需求地的物流活動所需花費的一切費用，包括運輸、倉儲、包裝、信息處理等活動所花的費用。(2)物流活動的時間成本。即由于物流活動時間的持續(xù)而產(chǎn)生的成本。物流時間從兩個方面構(gòu)成成本：一是與物資本身的保存期(如水果、蔬菜、鮮花)或物資本身具有的時效性(如報紙、時裝、雜志)等特點有關；二是與運輸途中物資所占用資金的機會成本有關，高價值物資或大宗戰(zhàn)略物資于運輸途中的資金占用成本在總成本中是一個可觀的部分。物流時間成本的計算需要根據(jù)實際情況換算成一定的貨幣，即計算出時間當量成本。(3)物資損耗產(chǎn)生的成本。物流活動不可避免地會造成一定的物資損耗，這也是物流阻抗產(chǎn)生的因素之一。一般情況下，物資損耗所產(chǎn)生的成本會隨著物流量的增加而增加，需根據(jù)實際情況確定其函數(shù)關系，準確計算損耗成本。另外，物資損耗成本雖然不可避免，但卻可以通過提高物流作業(yè)水平、加強作業(yè)組織能力等盡量減小，以更好地提高物流質(zhì)量。(4)其他因素形成的成本。在實際中，還有一些因素會阻礙物流活動的進行，如貿(mào)易保護政策形成的物流壁壘，因自然條件、突發(fā)事件而導致的物流通道中斷以及物流技術落后對特殊物資物流的限制等。這些因素造成的當量成本往往很大，有時甚至會完全阻礙物流活動的進行。3.物流生成機理物流場勢差是物流生成的動力，但勢差作用下產(chǎn)生的僅是潛在物流需求，只有當勢差大于阻抗，即物流跡線中場強大于零時，潛在的物流需求才能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的物流需求，物流才能夠生成。此外，由于影響物流場勢差、物流阻抗的因素眾多，而且會發(fā)生動態(tài)變化，潛在的物流需求也可能隨著勢差和阻抗的變化而轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實的物流需求?？傊?，物流的生成是一個動態(tài)的復雜過程，物流生成機理如圖2所示。圖2物流生成機理四、基于物流場理論的物流運行機理1.物流運行機理物流運行機理指物流生成后，通過不同物流跡線由源點向匯點流動過程中所遵循的原則，它揭示了物資在所有源、匯點之間以及所有物流跡線中的分布規(guī)律。在各物流源、匯點供應量和需求量已知的情況下，為保證物流活動創(chuàng)造的價值最大，物資會在所有源、匯點之間以及所有可行的物流跡線中按如下原則進行分配：一是物資會在物流場勢能相差最大的源、匯點之間流動，以保證物資價值得到最大程度的利用；二是物資會沿著阻抗最小、場強最大的物流跡線流動，以保證物流過程中損耗最小。這就是物流運行的機理。2.物流運行模型依據(jù)物流場理論，可建立數(shù)學模型，對物流系統(tǒng)運行機理進行描述，并依據(jù)該模型對現(xiàn)實物流系統(tǒng)進行優(yōu)化。但需要注意的是，在實際的物流活動中，物流場勢能、物流阻抗等物流場特征量是十分復雜的變量，不僅受很多客觀因素的影響，其數(shù)值還會隨物流量的增加而變化。因此，模型中物資在物流源和物流匯的物流場勢能以及物流跡線的物流阻抗應為物流量的函數(shù)，可根據(jù)實際情況借助一定的數(shù)學方法求出其近似的函數(shù)關系式，并以此建立數(shù)學模型。物流運行模型假設條件如下：在某種物資的物流場中，有一定數(shù)量的物流源點和物流匯點，物流源、匯點之間有若干條物流跡線，各物流源點所能供應物資的數(shù)量不能超過一定的上限，各物流匯點所接收物資的數(shù)量必須滿足一定的下限，物資在各供應點和需求點的物流場勢能是物流量的函數(shù)，各物流跡線的物流阻抗也是物流量的函數(shù)。其中，式(4)為目標函數(shù)，代表物流場中物流流動的機理，即物流活動創(chuàng)造的價值最大。式(5)、式(6)為流量約束，表示對于任一物流源點來說，通過該源點的所有物流跡線中的物流量總和不大于其供給量上限；對于任一物流匯點來說，通過該匯點的所有物流跡線中的物流量總和不小于其需求量下限。式(7)為物流系統(tǒng)運行的條件，代表物流跡線的物流場強大于0，即物流源、匯點之間的物流場勢差大于物流跡線的物流阻抗。式(8)為0-1約束。式(9)為非負約束。模型目標函數(shù)中的微分關系代表物流場勢能、物流阻抗隨物流量的變化而連續(xù)發(fā)生變化。此外，物流跡線的阻抗可細分為物流通道和物流節(jié)點處的阻抗，根據(jù)實際情況用不同的函數(shù)式表達。五、結(jié)論由于現(xiàn)代物流系統(tǒng)具備“場”的基本要素，具有明顯的“場”的特征，因此，可借助物流場理論來分析物流的運行狀態(tài)與內(nèi)在本質(zhì)。本文在已有概念基礎上進