物流系统工程 ——
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1
第 2章 物流系统分析
2.1 物流系统分析概述
2.2 物流系统优化分析
2.3 物流系统分析实例
物流系统工程 ——
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2
2.1 物流系统分析概述
?系统分析与物流系统分析的基本概念
?物流系统分析的实质及要点
?物流系统分析的适用范围
?物流系统分析要素和准则
?物流系统分析的步骤
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
3
一, 系统分析
? 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 —— 兰德分析系统，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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第 2章 物流系统分析
4
一, 系统分析
? 系统分析的过程
系统分析的逻辑结构包括：
五个环节, (1)阐明问题； (2)谋划备选方案； (3)预测未来环境； (4)建模和估计后果； (5)
比较备选方案。
三个过程,阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。
谋划
备选方案
建模和
预计后 果
评论
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
备选方案 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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第 2章 物流系统分析
5
?系统分析的定义
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
一, 系统分析
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第 2章 物流系统分析
6
? 系统分析的特点
（ 1）以整体为目标
系统的各个分系统，都具有各自不同的功能和目标，它们彼此分工合作，
形成系统整体的目标和功能。 在系统分析中，整体的目标应放在首要地位，
各分系统的功能和目标必须服从整体目标 。
（ 2）以特定问题为对象
系统分析是处理问题的一种方法，具有很强的针对性，其目的是寻求解决
特定问题的最佳策略。
（ 3）运用定量方法
系统分析，不能单靠想象、臆断、经验和直觉来解决问题。在许多情况下，
需要可靠的数字、资料和量化的指标作为决策的依据。
（ 4）凭借价值判断
在掌握可靠信息的基础上，系统分析对某些不确定的事情（如对预测），
由于存在许多不确定因素，此时，需要在现有资料的基础上，运用各种知
识和价值观念进行判断和选优。
一, 系统分析
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第 2章 物流系统分析
7
二, 物流系统分析
? 将系统分析的方法运用于物流系统，即物流系统分析。
? 定义：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。
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第 2章 物流系统分析
8
三, 物流系统分析的实质
? 物流系统分析是一种 决策工具 。其主要目的在于为决策者提供
判断和决策的信息与资料。
? 物流系统分析把任何研究对象均视为系统，以 系统的整体最优
化为工作目标,并力求建立数量化的目标函数。
? 物流系统分析 强调科学的推理步骤,使各种问题的分析能符合
逻辑原则和事物的发展现律，而不是凭主观臆断和单纯经验。
? 应用数学的基本知识和优化理论,使各种替代方案的比较，不
仅有定性的描述，而且能以数字显示其差异。
? 通过物流系统分析，使得待开发物流系统在一定的条件下充分
挖掘潜力，做到 人尽其才，物尽其用 。
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第 2章 物流系统分析
9
四,物流系统分析的要点
? 系统分析工作漫长 。物流系统分析不是容易的事，做系统分析需
要辛勤而漫长的工作。
? 想象力、经验和判断依然重要 。物流系统分析强调运用数学方法，
但在分析过程中仍需要想象力、经验和判断力。
? 解决问题的容易部分 。物流系统分析最重要的价值，在于它能
解决问题的容易部分，这样决策者就可集中其知识和判断力，来
解决问题较难的问题。
? 以经济学的方法来解决问题 。 物流系统分析基本上是以经济学方
法来解决问题，依靠技术和经济指标来分析问题。
? 对全部可选方案进行比较 。对任何问题，通常有许多的解决方案，
在物流系统分析中，应列出所有的解决方案，计算出全部费用，
然后再进行比较。
? 有效的方案才是最佳的方案 。费用最少的方案，不一定就是最佳
的选择，因为最佳方案的着眼点，不在, 省钱, 而在, 有效, 。
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第 2章 物流系统分析
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五, 物流系统分析的适用范围
? 制定经济发展计划 。 （规划理论，方案优化）
? 重大物流工程项目的组织管理 。（网络分析理论，保质保量如期完成）
? 厂址选择和建厂规划 。（从技术上先进、经济上合理、建设上可行几个方面，
选择最佳建设方案。
? 新产品开发 。（价值分析，确定该产品最适宜的性能、结构、用料和价格）
? 资金成果管理 。（预算控制，成本盈亏分析，采用经济合理的措施或方案）
? 组织企业的生产布局和生产线 。（对人员和各种生产设施进行最佳的分配和安
排）
? 编制生产作业计划 。（投入产出分析法，库存控制等，实现准时生产和均衡生
产）
物流系统分析在解决上述问题时是非常有效的，一般而论，越是重大而复杂的问题，运
用物流系统分析，效果就越明显。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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六, 物流系统分析的要素
物流系统分析的因素很多，根据 RAND型系统分析代表人物
之 —— 希奇的思想，物流系统分析必须把握以下几点,
?明确期望达到的目的和目标
?确定达到预期目标所需要的设备、技术条件和资源条件
?计算和估计各种可行方案所需要的资源、费用和效益
?建立各种替代方案的模型
?建立一定的优化判别准则
根据上面的思想，可以概括总结出物流系统分析的五个基本要
素，即, 目的、可行方案、模型、费用和效益、评价
基准 。
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第 2章 物流系统分析
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系统分析基本要素结构关系图
（ 1）目的
（ 2）替代方案
（ 3）模型
（ 4）效益与费用
（ 5）评价基准
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第 2章 物流系统分析
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七, 物流系统分析的准则
?物流系统内部与物流系统环境相结合（ 内部条件与外
部条件相结合 ）
?子系统效益与整个系统效益相结合（ 局部效益与整体
效益相结合 ）
?当前利益与长远利益相结合
?定量分析与定性分析相结合
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第 2章 物流系统分析
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八, 物流系统分析的步骤
1,物流系统分析的常用方式 —— 提问、解答
针对物流系统的复杂性，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：
物流系统分析问题表
项目 第一次提问 (明确主体 ) 第二次提问 (为什么 ) 第三次提问 (替代？ )
目的 是什么 为什么要确定这个 目的是否已经明确
地点 在何处做 为什么要在这里做 有无更合适的地点
时间 在何时做 为什么在此时做 有无更合适的时间
人员 由谁做 为什么由此人做 有无更合适的人选
方法 用哪种方法做 为什么用这种方法做 有无更好的方法
将上表归纳总结得到 5W1H法
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第 2章 物流系统分析
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2,解决物流系统问题的 5W1H法：
即,What,Why,When,Who,Where,How。
对物流系统的开发项目，采用 5W1H法，通过设定问题，作出解答，就容易抓住问
题的关键，如下所示,
1）项目的对象是什么？即要干什么？ (what)
2) 这个项目何以需要？即为什么这样子？ (why)
3) 在什么时候和什么情况下使用？即何时干？ (when)
4) 使用的场所在哪里？即在何处干？ (where)
5) 是以谁为对象的物流系统？即谁来干？ (who)
6) 怎样才能解决问题？如何干？ （ How）
八, 物流系统分析的步骤
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第 2章 物流系统分析
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例子
以 沿海某省建立核电厂 为例，这些问题及答案如下：
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。
八, 物流系统分析的步骤
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第 2章 物流系统分析
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物流系统分析步骤示意图
问题
构成
确定目标 资料收集 确定可行 方案 模型
建立
引进
新方案
重新考虑
目标函数
检查条件
假定与资
料
综合评价 分析
方案
二,物流系统分析的步骤
根据霍尔的系统工程的三维结构图，将其进一步明确化，可以建立物流系统分
析的基本步骤，如下：
八, 物流系统分析的步骤
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2.2 物流系统优化分析
?物流系统分析没有固定的分析方法
?主要根据物流系统运作过程中出现的不同问题而采用相应的分
析方法
?优化分析的实质是通过建立物流系统模型，求解使物流系统达
到最优的方案
?物流系统常用的优化指标一般有
?效率、费用、效益、利润等
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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一, 物流系统生产效益优化分析
1,相关概念
?生产函数
?描述生产系统中投入与产出的关系，即生产要素的某一种组
合同它可能产生的最大产量之间的关系。
?设 Q代表产量,A,B…… 代表各种生产要素的投入量，则生
产函数可以表示为,Q=f (A,B,… )
?在一定的技术水平下，如果投入的生产要素 A,B,… 的投入量已知，
则可以计算产品的产量 Q。
?如果产品产量 Q已知，可以推算需要投入的生产要素 A,B,…
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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一, 物流系统生产效益优化分析
?柯布 -道格拉斯生产函数
。为正常数，且、
表示资本投入量；
表示劳动投入量；
表示产量；式中：
10
1
?? ???
?
??
K
L
Q
KLQ
?
?
该函数是柯布 -道格拉斯根据历史统计资料，研究 1899~1922年美
国的资本和劳动这两种主要的生产要素对产量的影响，而得出的
一个生产函数。
研究发现,?=3/4时比较符合美国当时的情况，这表明劳动投入每
增加 1%所引起的产量增长，是资本增加 1%所引起的产量增长的 3
倍。
?
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
21
一, 物流系统生产效益优化分析
?成本、收益和利润
?成本 通常指生产商品或提供服务所发生的各种费用。
?收益 通常指提供商品或服务所获得的各种收入。
?利润 指收益和成本的差值。
?函数关系
?假设以年为单位，物流系统 1年的运行总成本为 C,
?物流系统 1年向社会提供的商品和服务的数量为 Q,
?商品和服务的平均价格为 P,则成本、收益和利润之间的关系可表示为：
E = P?Q - C
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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一, 物流系统生产效益优化分析
2,生产效益优化分析
?优化分析目标：最小的投入获得最大的产出
?在技术条件一定的情况下，每一个企业的生产活动都可以用
一定的生产函数描述，因此生产效益优化分析的实质是求极
值的问题，因此物流系统优化分析就可以近似简化为求利润
最大化的极值问题。
利润 ?
产量 QQ*
物流系统利润与产量的关系图
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
23
二, 物流系统成本 — 效益分析
?单纯考虑利润最大并不能选出物流系统最优方案
?应将效益与成本综合来考虑
运用成本 -效益分析进行最优化时，有以下几种情况：
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
24
二, 物流系统成本 — 效益分析
?效益水平一定 时，选择成本最小的方案
效益
成本
B方案
不同可行方案的成本效益对照图
A方案
E*
C*
?当效益为 E*时，两方案效
益、成本都相同。
?当效益低于 E*时,C1A <
C1B,A方案成本低，为最
优方案。
?当效益高于 E*时,C2B <
C2A,B方案成本低，为最
优方案。
E2
E1
C1A C2B C2AC1B
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
25
二, 物流系统成本 — 效益分析
?在 成本确定 的情况下，选择效益大的可行方案
效益
成本
B方案
不同可行方案的成本效益对照图
A方案
E*
C*
?当成本低于 C*，为 C1
时,A方案的效益为 E1A，
B方案的效益为 E1B,
E1A> E1B,因此 A方案为
最优方案。
?当成本高于 C*，为 C2
时,B方案的效益为 E2B，
A方案的效益为 E2A，
E2B> E2A,因此 B方案为
最优方案。
E2B
E1A
C1 C2
E1B
E2A
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
26
二, 物流系统成本 — 效益分析
?当 成本和效益都不限定 时，按效益和成本的比值确定，
即比较：
效益 /成本
?静态比较 （不考虑资金的时间价值）
?动态比较 （考虑资金的时间价值，如贷款利率，存款利息、
物价等）
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2.3物流系统分析实例
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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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 ）
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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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
（ km2）
建筑
面积
（ km2）
住宅
面积
（ km2）
绿地
面积
（ km2）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 。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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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
二,电厂环境及技术特征
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
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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）
二,电厂环境及技术特征
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第 2章 物流系统分析
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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%
合山煤的化学元素分析
合山煤的煤灰分析
C H N O S
43.88% 1.10% 022% 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
二,电厂环境及技术特征
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
33
1．理论烟气量
三．理论分析与计算
/sm67.41A I R)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；
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
34
2．烟囱排出的烟尘量
k g / h1.823
100100100
1
100
1
3600
10 4
FH
4
6
m a x ??
?
?
?
?
? ???
?
?
??
?
? ??
?
??
?
? ??? qAqBM qcg
A ?
?
三．理论分析与计算
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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
35
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
max
2SOM
2SO?
? ? k g / h6.1843
32
64
100100
11
3600
10 4
SO
6
m a x
22
????
?
?
?
?
? ??????? qg
SO
Sq
C
B
M ?
三．理论分析与计算
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
36
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 823.1
kg/h
170kg/h 4.34 1843.6
kg/h
170kg/h 10.84
四．模拟结果与标准比较
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
37
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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
38
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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
39
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：
k g /h8.132
%8.931
%991m a x
?
?
?
?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。
五,治理污染方案的选择
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
40
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
五,治理污染方案的选择
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
41
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 ）
五,治理污染方案的选择
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
42
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
接排入当地的河流
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河中，对河水的污染相当严重
（ 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。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
43
? 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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
44
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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第 2章 物流系统分析
2.1 物流系统分析概述
2.2 物流系统优化分析
2.3 物流系统分析实例
物流系统工程 ——
西南交通大学电子讲义
2
2.1 物流系统分析概述
?系统分析与物流系统分析的基本概念
?物流系统分析的实质及要点
?物流系统分析的适用范围
?物流系统分析要素和准则
?物流系统分析的步骤
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
3
一, 系统分析
? 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 —— 兰德分析系统，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。 )
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
4
一, 系统分析
? 系统分析的过程
系统分析的逻辑结构包括：
五个环节, (1)阐明问题； (2)谋划备选方案； (3)预测未来环境； (4)建模和估计后果； (5)
比较备选方案。
三个过程,阐明问题、分析研究、评价比较三个阶段。
谋划
备选方案
建模和
预计后 果
评论
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
备选方案 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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
5
?系统分析的定义
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
一, 系统分析
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
6
? 系统分析的特点
（ 1）以整体为目标
系统的各个分系统，都具有各自不同的功能和目标，它们彼此分工合作，
形成系统整体的目标和功能。 在系统分析中，整体的目标应放在首要地位，
各分系统的功能和目标必须服从整体目标 。
（ 2）以特定问题为对象
系统分析是处理问题的一种方法，具有很强的针对性，其目的是寻求解决
特定问题的最佳策略。
（ 3）运用定量方法
系统分析，不能单靠想象、臆断、经验和直觉来解决问题。在许多情况下，
需要可靠的数字、资料和量化的指标作为决策的依据。
（ 4）凭借价值判断
在掌握可靠信息的基础上，系统分析对某些不确定的事情（如对预测），
由于存在许多不确定因素，此时，需要在现有资料的基础上，运用各种知
识和价值观念进行判断和选优。
一, 系统分析
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
7
二, 物流系统分析
? 将系统分析的方法运用于物流系统，即物流系统分析。
? 定义：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。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
8
三, 物流系统分析的实质
? 物流系统分析是一种 决策工具 。其主要目的在于为决策者提供
判断和决策的信息与资料。
? 物流系统分析把任何研究对象均视为系统，以 系统的整体最优
化为工作目标,并力求建立数量化的目标函数。
? 物流系统分析 强调科学的推理步骤,使各种问题的分析能符合
逻辑原则和事物的发展现律，而不是凭主观臆断和单纯经验。
? 应用数学的基本知识和优化理论,使各种替代方案的比较，不
仅有定性的描述，而且能以数字显示其差异。
? 通过物流系统分析，使得待开发物流系统在一定的条件下充分
挖掘潜力，做到 人尽其才，物尽其用 。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
9
四,物流系统分析的要点
? 系统分析工作漫长 。物流系统分析不是容易的事，做系统分析需
要辛勤而漫长的工作。
? 想象力、经验和判断依然重要 。物流系统分析强调运用数学方法，
但在分析过程中仍需要想象力、经验和判断力。
? 解决问题的容易部分 。物流系统分析最重要的价值，在于它能
解决问题的容易部分，这样决策者就可集中其知识和判断力，来
解决问题较难的问题。
? 以经济学的方法来解决问题 。 物流系统分析基本上是以经济学方
法来解决问题，依靠技术和经济指标来分析问题。
? 对全部可选方案进行比较 。对任何问题，通常有许多的解决方案，
在物流系统分析中，应列出所有的解决方案，计算出全部费用，
然后再进行比较。
? 有效的方案才是最佳的方案 。费用最少的方案，不一定就是最佳
的选择，因为最佳方案的着眼点，不在, 省钱, 而在, 有效, 。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
10
五, 物流系统分析的适用范围
? 制定经济发展计划 。 （规划理论，方案优化）
? 重大物流工程项目的组织管理 。（网络分析理论，保质保量如期完成）
? 厂址选择和建厂规划 。（从技术上先进、经济上合理、建设上可行几个方面，
选择最佳建设方案。
? 新产品开发 。（价值分析，确定该产品最适宜的性能、结构、用料和价格）
? 资金成果管理 。（预算控制，成本盈亏分析，采用经济合理的措施或方案）
? 组织企业的生产布局和生产线 。（对人员和各种生产设施进行最佳的分配和安
排）
? 编制生产作业计划 。（投入产出分析法，库存控制等，实现准时生产和均衡生
产）
物流系统分析在解决上述问题时是非常有效的，一般而论，越是重大而复杂的问题，运
用物流系统分析，效果就越明显。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
11
六, 物流系统分析的要素
物流系统分析的因素很多，根据 RAND型系统分析代表人物
之 —— 希奇的思想，物流系统分析必须把握以下几点,
?明确期望达到的目的和目标
?确定达到预期目标所需要的设备、技术条件和资源条件
?计算和估计各种可行方案所需要的资源、费用和效益
?建立各种替代方案的模型
?建立一定的优化判别准则
根据上面的思想，可以概括总结出物流系统分析的五个基本要
素，即, 目的、可行方案、模型、费用和效益、评价
基准 。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
12
系统分析基本要素结构关系图
（ 1）目的
（ 2）替代方案
（ 3）模型
（ 4）效益与费用
（ 5）评价基准
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
13
七, 物流系统分析的准则
?物流系统内部与物流系统环境相结合（ 内部条件与外
部条件相结合 ）
?子系统效益与整个系统效益相结合（ 局部效益与整体
效益相结合 ）
?当前利益与长远利益相结合
?定量分析与定性分析相结合
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
14
八, 物流系统分析的步骤
1,物流系统分析的常用方式 —— 提问、解答
针对物流系统的复杂性，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：
物流系统分析问题表
项目 第一次提问 (明确主体 ) 第二次提问 (为什么 ) 第三次提问 (替代？ )
目的 是什么 为什么要确定这个 目的是否已经明确
地点 在何处做 为什么要在这里做 有无更合适的地点
时间 在何时做 为什么在此时做 有无更合适的时间
人员 由谁做 为什么由此人做 有无更合适的人选
方法 用哪种方法做 为什么用这种方法做 有无更好的方法
将上表归纳总结得到 5W1H法
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
15
2,解决物流系统问题的 5W1H法：
即,What,Why,When,Who,Where,How。
对物流系统的开发项目，采用 5W1H法，通过设定问题，作出解答，就容易抓住问
题的关键，如下所示,
1）项目的对象是什么？即要干什么？ (what)
2) 这个项目何以需要？即为什么这样子？ (why)
3) 在什么时候和什么情况下使用？即何时干？ (when)
4) 使用的场所在哪里？即在何处干？ (where)
5) 是以谁为对象的物流系统？即谁来干？ (who)
6) 怎样才能解决问题？如何干？ （ How）
八, 物流系统分析的步骤
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
16
例子
以 沿海某省建立核电厂 为例，这些问题及答案如下：
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。
八, 物流系统分析的步骤
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
17
物流系统分析步骤示意图
问题
构成
确定目标 资料收集 确定可行 方案 模型
建立
引进
新方案
重新考虑
目标函数
检查条件
假定与资
料
综合评价 分析
方案
二,物流系统分析的步骤
根据霍尔的系统工程的三维结构图，将其进一步明确化，可以建立物流系统分
析的基本步骤，如下：
八, 物流系统分析的步骤
物流系统工程 ——
西南交通大学电子讲义
18
2.2 物流系统优化分析
?物流系统分析没有固定的分析方法
?主要根据物流系统运作过程中出现的不同问题而采用相应的分
析方法
?优化分析的实质是通过建立物流系统模型，求解使物流系统达
到最优的方案
?物流系统常用的优化指标一般有
?效率、费用、效益、利润等
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
19
一, 物流系统生产效益优化分析
1,相关概念
?生产函数
?描述生产系统中投入与产出的关系，即生产要素的某一种组
合同它可能产生的最大产量之间的关系。
?设 Q代表产量,A,B…… 代表各种生产要素的投入量，则生
产函数可以表示为,Q=f (A,B,… )
?在一定的技术水平下，如果投入的生产要素 A,B,… 的投入量已知，
则可以计算产品的产量 Q。
?如果产品产量 Q已知，可以推算需要投入的生产要素 A,B,…
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
20
一, 物流系统生产效益优化分析
?柯布 -道格拉斯生产函数
。为正常数，且、
表示资本投入量；
表示劳动投入量；
表示产量；式中：
10
1
?? ???
?
??
K
L
Q
KLQ
?
?
该函数是柯布 -道格拉斯根据历史统计资料，研究 1899~1922年美
国的资本和劳动这两种主要的生产要素对产量的影响，而得出的
一个生产函数。
研究发现,?=3/4时比较符合美国当时的情况，这表明劳动投入每
增加 1%所引起的产量增长，是资本增加 1%所引起的产量增长的 3
倍。
?
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
21
一, 物流系统生产效益优化分析
?成本、收益和利润
?成本 通常指生产商品或提供服务所发生的各种费用。
?收益 通常指提供商品或服务所获得的各种收入。
?利润 指收益和成本的差值。
?函数关系
?假设以年为单位，物流系统 1年的运行总成本为 C,
?物流系统 1年向社会提供的商品和服务的数量为 Q,
?商品和服务的平均价格为 P,则成本、收益和利润之间的关系可表示为：
E = P?Q - C
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
22
一, 物流系统生产效益优化分析
2,生产效益优化分析
?优化分析目标：最小的投入获得最大的产出
?在技术条件一定的情况下，每一个企业的生产活动都可以用
一定的生产函数描述，因此生产效益优化分析的实质是求极
值的问题，因此物流系统优化分析就可以近似简化为求利润
最大化的极值问题。
利润 ?
产量 QQ*
物流系统利润与产量的关系图
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
23
二, 物流系统成本 — 效益分析
?单纯考虑利润最大并不能选出物流系统最优方案
?应将效益与成本综合来考虑
运用成本 -效益分析进行最优化时，有以下几种情况：
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
24
二, 物流系统成本 — 效益分析
?效益水平一定 时，选择成本最小的方案
效益
成本
B方案
不同可行方案的成本效益对照图
A方案
E*
C*
?当效益为 E*时，两方案效
益、成本都相同。
?当效益低于 E*时,C1A <
C1B,A方案成本低，为最
优方案。
?当效益高于 E*时,C2B <
C2A,B方案成本低，为最
优方案。
E2
E1
C1A C2B C2AC1B
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
25
二, 物流系统成本 — 效益分析
?在 成本确定 的情况下，选择效益大的可行方案
效益
成本
B方案
不同可行方案的成本效益对照图
A方案
E*
C*
?当成本低于 C*，为 C1
时,A方案的效益为 E1A，
B方案的效益为 E1B,
E1A> E1B,因此 A方案为
最优方案。
?当成本高于 C*，为 C2
时,B方案的效益为 E2B，
A方案的效益为 E2A，
E2B> E2A,因此 B方案为
最优方案。
E2B
E1A
C1 C2
E1B
E2A
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
26
二, 物流系统成本 — 效益分析
?当 成本和效益都不限定 时，按效益和成本的比值确定，
即比较：
效益 /成本
?静态比较 （不考虑资金的时间价值）
?动态比较 （考虑资金的时间价值，如贷款利率，存款利息、
物价等）
物流系统工程 ——
西南交通大学电子讲义
27
2.3物流系统分析实例
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
28
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 ）
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
29
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
（ km2）
建筑
面积
（ km2）
住宅
面积
（ km2）
绿地
面积
（ km2）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 。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
30
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
二,电厂环境及技术特征
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
31
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）
二,电厂环境及技术特征
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
32
合山煤的工业分析
全水分 灰粉 挥发份
2.33% 48.07% 11%
合山煤的化学元素分析
合山煤的煤灰分析
C H N O S
43.88% 1.10% 022% 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
二,电厂环境及技术特征
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
33
1．理论烟气量
三．理论分析与计算
/sm67.41A I R)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；
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
34
2．烟囱排出的烟尘量
k g / h1.823
100100100
1
100
1
3600
10 4
FH
4
6
m a x ??
?
?
?
?
? ???
?
?
??
?
? ??
?
??
?
? ??? qAqBM qcg
A ?
?
三．理论分析与计算
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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
35
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
max
2SOM
2SO?
? ? k g / h6.1843
32
64
100100
11
3600
10 4
SO
6
m a x
22
????
?
?
?
?
? ??????? qg
SO
Sq
C
B
M ?
三．理论分析与计算
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
36
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 823.1
kg/h
170kg/h 4.34 1843.6
kg/h
170kg/h 10.84
四．模拟结果与标准比较
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
37
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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
38
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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
39
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：
k g /h8.132
%8.931
%991m a x
?
?
?
?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。
五,治理污染方案的选择
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
40
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
五,治理污染方案的选择
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
41
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 ）
五,治理污染方案的选择
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
42
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
接排入当地的河流
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河中，对河水的污染相当严重
（ 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。
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
43
? 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
物流系统工程 ——
第 2章 物流系统分析
44
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）
