1、淺析協同學理論在物流中的應用主要參考文獻：主要參考文獻：l1赫爾曼 哈肯. 協同學自然成功的奧秘 . 上海科學普及出版社, 1988.l2赫爾曼 哈肯. 高等協同學 . 科學出版社,1989.l3 鄢飛,董千里.物流網絡的協同效應分析.北京交通大學學報(社會科學版),2009(1):28-32.l4黃曉偉,何明升.供應鏈協同的自組織演化模型研究.南京理工大學學報(自然科學版),2010(2):116-119.本文結構：本文結構：l一、協同學基本原理l （1）協同學產生的歷史背景l （2）協同學定義 l （3）協同學研究對象 l （4）協同學的基本思想l （5）協同學兩種趨向l （6）協同學基本

2、概念l （7）協同學發展趨勢l二、協同學在物流領域中的應用l （1）協同學應用于物流研究的角度l （2）協同學模型一、協同學基本原理一、協同學基本原理（synergetics） （1）協同學產生的歷史背景）協同學產生的歷史背景l協同學是由原西德斯圖加特大學理論物協同學是由原西德斯圖加特大學理論物理學教授哈肯（理學教授哈肯（H.Haken）創立。）創立。l哈肯在哈肯在20世紀世紀60年代致力于激光研究，年代致力于激光研究，由于受到激光現象的啟發，他于由于受到激光現象的啟發，他于1969年開始轉向協同學理論的創思和構建。年開始轉向協同學理論的創思和構建。赫爾曼哈肯l1971年，最初提出年，最初提出

3、“協同學協同學”這一概念。這一概念。l1977年，出版協同學導論。年，出版協同學導論。l1988年，出版高等協同學，這標志著協同學作為一年，出版高等協同學，這標志著協同學作為一門新興橫斷學科的誕生。門新興橫斷學科的誕生。 這一理論提出后立即引起這一理論提出后立即引起了國際理論物理、理論生物、化工、醫學、工程應用，了國際理論物理、理論生物、化工、醫學、工程應用，以及社會學界的極大興趣。以及社會學界的極大興趣。l1981年美國富蘭克林研究院鑒于他在協同學方面的開創性工作，年美國富蘭克林研究院鑒于他在協同學方面的開創性工作，授予他邁克爾遜獎章。授予他邁克爾遜獎章。 l1984年他被授予聯邦德國功勛科

4、學家稱號。年他被授予聯邦德國功勛科學家稱號。（2）協同學定義）協同學定義l協同學是以現代最新的一些科學理論（如信協同學是以現代最新的一些科學理論（如信息論、控制論、突變論等）為基礎，采用適息論、控制論、突變論等）為基礎，采用適用范圍很廣的統計學和動力學相結合的方法，用范圍很廣的統計學和動力學相結合的方法，通過分析類比，建立了一整套數學模型和處通過分析類比，建立了一整套數學模型和處理方案，來描述各種系統和運動現象中從無理方案，來描述各種系統和運動現象中從無序到有序轉變的共同規律的一門新興學科。序到有序轉變的共同規律的一門新興學科。（3）協同學研究對象）協同學研究對象l協同學是研究由不同性質的協同

5、學是研究由不同性質的大量子系統大量子系統（諸如（諸如電子、原子、分子、細胞、神經元、力學元、電子、原子、分子、細胞、神經元、力學元、光子、器官、動物乃至人類）所構成的各種系光子、器官、動物乃至人類）所構成的各種系統統。（4）協同學的基本思想）協同學的基本思想l從系統內部尋找有序源泉。從系統內部尋找有序源泉。l系統的行為并不是其子系統行為的迭加，而是系統的行為并不是其子系統行為的迭加，而是由子系統的相互作用調節和組織起來的。由子系統的相互作用調節和組織起來的。l漲落導致有序。漲落導致有序。l自組織是系統有序化的內在根據。自組織是系統有序化的內在根據。（5）協同學兩種趨向）協同學兩種趨向l我們所研

6、究的系統，總是朝著相反的兩個方向我們所研究的系統，總是朝著相反的兩個方向發展或演化：發展或演化：l一種趨向一種趨向是從有序狀態自發的向無序狀是從有序狀態自發的向無序狀態變化態變化（孤立系統的熱力學第二定律指明了這種趨向）（孤立系統的熱力學第二定律指明了這種趨向）l另一種趨向是另一種趨向是在一定的條件下系統可以從無序在一定的條件下系統可以從無序突變到有序狀突變到有序狀態（平衡相變和非平衡相變就描態（平衡相變和非平衡相變就描述了這種趨向）述了這種趨向）（6）協同學基本概念）協同學基本概念l非平衡相變：我們把遠離平衡時系統從無序向非平衡相變：我們把遠離平衡時系統從無序向有序結構的轉變過程稱為有序結構

7、的轉變過程稱為“非平衡相變非平衡相變”。l非平衡相變的實質非平衡相變的實質耗散結構理論耗散結構理論l耗散結構理論：是指一個遠離平衡態的開放系統（力學耗散結構理論：是指一個遠離平衡態的開放系統（力學的、物理的、化學的、生物的、社會的等等）通過不斷的、物理的、化學的、生物的、社會的等等）通過不斷地與外界交換物質和能量，在外界條件的變化達到一定地與外界交換物質和能量，在外界條件的變化達到一定閾值時，就可能從原有的混沌無序狀態過渡到一種在時閾值時，就可能從原有的混沌無序狀態過渡到一種在時間上，空間上或功能上有序的規范狀態。間上，空間上或功能上有序的規范狀態。6.1、漲落、漲落l系統系統自發地偏自發地偏

8、離某一平衡態（點）的現象，稱為漲離某一平衡態（點）的現象，稱為漲落。落。l當系統處當系統處于穩定狀態時于穩定狀態時，這種漲落的幅度與宏觀量，這種漲落的幅度與宏觀量相比是很小的，并且衰減又快，因此常常可以把它相比是很小的，并且衰減又快，因此常常可以把它忽略。忽略。l當系統當系統剛剛進入臨界點時，子系統間的各種可能的剛剛進入臨界點時，子系統間的各種可能的耦合相當活躍，而且這些局部耦合所形耦合相當活躍，而且這些局部耦合所形成的漲落不成的漲落不斷沖擊這系統，由于系統的無序和混亂就使漲落相斷沖擊這系統，由于系統的無序和混亂就使漲落相對的變大。對的變大。6.2、快弛豫參量與慢弛豫參量、快弛豫參量與慢弛豫參

9、量l很多漲落得不到其它大多數子系統的響應便表很多漲落得不到其它大多數子系統的響應便表現為阻尼大而很快衰減下去，這種漲落的內容現為阻尼大而很快衰減下去，這種漲落的內容就是就是快弛豫參量。快弛豫參量。l那個得到大多數子系統很快響應的漲落，由局那個得到大多數子系統很快響應的漲落，由局部波及系統，得到放大，成為推動系統進入新部波及系統，得到放大，成為推動系統進入新的有序狀態的巨的有序狀態的巨漲落漲落，這種漲落的內容就是出，這種漲落的內容就是出現臨界無阻尼的現臨界無阻尼的慢弛豫參量慢弛豫參量。l慢弛豫參量是主宰系統最終慢弛豫參量是主宰系統最終結構和功能的有序結構和功能的有序度的序參量。度的序參量。6.3

10、、序參量、序參量 怎樣才能有效地描述系統怎樣才能有效地描述系統的實際狀態和結的實際狀態和結構并進行研究系統演化中的共同性特征呢？構并進行研究系統演化中的共同性特征呢？ 首要問題就是要在各種微觀變量或宏觀首要問題就是要在各種微觀變量或宏觀變變量中進行選擇，找到描述系統宏觀狀態、結構量中進行選擇，找到描述系統宏觀狀態、結構和行為的最主要、最有效、最后決定性的參量。和行為的最主要、最有效、最后決定性的參量。 為此哈肯采用了蘭道在平衡相變理論中所為此哈肯采用了蘭道在平衡相變理論中所使用的序參量概念。使用的序參量概念。？ 序參量序參量是描述系統宏觀有序度或宏觀模是描述系統宏觀有序度或宏觀模式的參量。式的

11、參量。 它旨在描述系統在時間的進程中會處于什么它旨在描述系統在時間的進程中會處于什么樣的有序狀態，具有什么樣的有序結構和性能，樣的有序狀態，具有什么樣的有序結構和性能，運行于什么樣的模式之中，以什么模式存在和變運行于什么樣的模式之中，以什么模式存在和變化等待。化等待。 序參量一旦通過綜合研究被找到，它不但對序參量一旦通過綜合研究被找到，它不但對把握系統的宏觀秩序有決定性作用，而且可以通把握系統的宏觀秩序有決定性作用，而且可以通過它去了解微觀層次上各種子系統的行為或運動過它去了解微觀層次上各種子系統的行為或運動狀態。狀態。6.4、自組織、自組織l所謂自組織就是系統在一定外界條件下（控制所謂自組織

12、就是系統在一定外界條件下（控制參量），當其達到某一臨界值時，系統中子系參量），當其達到某一臨界值時，系統中子系統，便能克服獨立運動而自發產生協同的現象。統，便能克服獨立運動而自發產生協同的現象。l從無序狀態轉變為具有一定結構的有序狀態，從無序狀態轉變為具有一定結構的有序狀態，或從有序狀態轉變為新的有序狀態，首先需要或從有序狀態轉變為新的有序狀態，首先需要環境提供能量流和物質流作保證，也就是說控環境提供能量流和物質流作保證，也就是說控制參量需要達到閾值時，這種轉變才成為可能。制參量需要達到閾值時，這種轉變才成為可能。（開放系統）（開放系統）一般的處理方案：一般的處理方案：l對于臨界過程的理論處理

13、對于臨界過程的理論處理 ,首先要根據具體情況首先要根據具體情況列出參量方程列出參量方程 ,然后根據然后根據 “絕熱消去原理絕熱消去原理”去掉去掉快弛豫參量快弛豫參量 ,這樣便這樣便 得到了無阻尼的慢參量得到了無阻尼的慢參量 （即（即序參量）的方程序參量）的方程 ,也就是說序參量主宰著系統的也就是說序參量主宰著系統的進程進程 ,子系統的阻尼模式必然要跟隨著序參量而子系統的阻尼模式必然要跟隨著序參量而演演 變變 。（7）協同學發展趨勢協同學發展趨勢 協同學的建立和發展雖只有二十多年的歷史協同學的建立和發展雖只有二十多年的歷史, 但它在建立與但它在建立與發展過程中不斷滲透和融人新的領域和學科發展過程

14、中不斷滲透和融人新的領域和學科, 使其研究的領域越使其研究的領域越來越廣來越廣. 它已被推廣應用于理化、生地及社會科學領域它已被推廣應用于理化、生地及社會科學領域, 斯普林斯普林格的協同學叢書也已逾四十卷。格的協同學叢書也已逾四十卷。 至今至今, 已系統地用協同學的觀點對復雜系統作了實驗和理已系統地用協同學的觀點對復雜系統作了實驗和理論的研究論的研究. 近年近年, 協同學的重要進展是研究自組織系統從有序協同學的重要進展是研究自組織系統從有序到混沌的演化系列到混沌的演化系列, 研究混沌現象研究混沌現象, 使協同學深人到了更為廣使協同學深人到了更為廣闊和復雜的領域闊和復雜的領域.二，協同學在物流領

15、域的研究概述二，協同學在物流領域的研究概述（一）協同學應用于物流研究的角度（一）協同學應用于物流研究的角度l1.研究協同性，探尋更有利于協同的方法和策略。比如研究供應鏈企業間的協同，研究區域物流與區域經濟的協同，研究生產性服務業與制造業的協同。代表論文如下：l1 鄢飛,董千里.物流網絡的協同效應分析.北京交通大學學報(社會科學版),2009(1):28-32.l2 黃曉偉,何明升.供應鏈資源協同程度測度模型的構建與應用.哈爾濱工業大學學報(社會科學版),2010(1):110-115.l2.研究系統的自組織演化過程，以為系統發展提供理論依據。代表論文如下：l1黃曉偉,何明升.供應鏈協同的自組織

16、演化模型研究.南京理工大學學報(自然科學版),2010(2):116-119.l2胡建東,平海.基于自組織理論的供應鏈協同管理.物流科技,2010(6):117-119.l3.研究序參量，通過序參量評價系統現狀以及為系統優化發展提供方案與思路。代表論文如下：l1樓頤,穆東.基于協同學的供應鏈伙伴關系評價指標的選擇.物流技術,2009(12):196-199.l2肖生苓,王澤蘅.基于協同學的原木供應鏈體系的協調度.林業科學,2011(8):168-175.（二）協同學模型（二）協同學模型l（1）協同效應模型l模型來源：鄢飛,董千里.物流網絡的協同效應分析.北京交通大學學報(社會科學版),2009

17、(1):28-32.l一般來說, 系統的各要素、各子系統在運作過程中, 由于協同行為會產生出不同于各要素及各子系統的單獨作用, 所產生的系統整體效用就可以理解為協同效應(SE)。其中: SE表示協同效應; F(xi)表示要素xi 產生的效用; F(S)表示系統S 產生的效用。協同效應通常有以下3種情況:l 1. 協同正效應: SE 0。l 協同正效應指系統各要素之間通過相互作用而產生整體效應的增值, 即超過各個組成部分的效應之和, 通常理解為1+ 1 2或2+ 2= 5。l 此時, f 是一個非線性 函數。這種增值主要表現為資源整合和優化基礎上資源利用率的增大、系統運作效率的提高、系統整體成本

18、的節約、效益的增加等。l2. 協同負效應: SE 0。l協同負效應指系統各要素之間的相互作用而產生整體效應的貶值,即低于各個組成部分的效應之和。l此時, f 是一個非線性函數。這種貶值主要體現為系統運作效率的降低、資源的浪費或由于協調不當引起協調成本高于協同效益等。l3. 無協同效應: SE= 0。l無協同效應指系統整體效應與各個組成部分分散運作產生的效應之和相同。l無協同效應的產生主要有兩種情況: 第一, 系統只是各個子系統簡單的迭加, 子系統之間并不存在任何相互作用, 此時, f 是一個線性函數, 即S= x1+ x2+ + xn。第二, 由于系統整合或協同的復雜性, 協調成本等的增加剛好

19、抵消了協同增值效益。l因此, 協同所產生的效應既可以是正的也可以是負的, 具有不確定性, 毫無疑問, 協同正效應是我們所追求的目標, 也是研究的重點。（2）供應鏈資源協同的自組織演化模型）供應鏈資源協同的自組織演化模型l模型來源：黃曉偉,何明升.供應鏈協同的自組織演化模型研究.南京理工大學學報(自然科學版),2010(2):116-119.l下面的方程描述了供應鏈系統的演化:式中: qi 表示供應鏈中相互聯系、相互協同的各子系統的狀態變量, yi 表示阻尼系數, Gi 是協同作用函數, Fi(t)是隨機漲落力。l方程(2)就表明了供應鏈中的各個子系統之間存在非線性協同作用。l隨機漲落力的存在表明, 在臨界點一個微小的隨機漲落力就會使系統發生結構性