基于耗散结构理论的煤炭物流网络系统研究
高姣姣(山东科技大学 矿业与安全工程学院，山东 青岛 266590)
摘 要：煤炭自古就是我国的第一大能源，在 国经济发展过程中，处于极其重要的地位。但在煤炭物流网络系统方
面我国还有欠缺，给煤炭市场的供需造成很多不便，进而影响到经济社会的发展，制约着我国GDP的发展。
本文应用耗散结构理论与方法，分析了煤炭物流网络系统熵的产生情况，基于耗散结构理论对煤炭物流网络系统进
行优化，使煤炭物流网络系统的熵值保持在较低的水平。在一定程度上改善煤炭物流网络系统，间接地改善我国经济社
会发展的能源需求，进而提高煤炭行业的龙头地位，提高经济效益。
关键词：耗散结构；煤炭；物流网络系统；熵
中图分类号：F426．21；F252 文献标志码：B 文章编号：1008—0155(2016)09—0004—02
1耗散结构理论
1．1耗散 结构理论概括
耗散结构理论被普利高津提出，研究的是远
离平衡的非基变量如何从不稳定状态逐渐变得更
加有规律的理论。其主要的理论是：远离平衡态
的开放系统，与外界不断地进行物质能量的交换，
从中找到一个阈值，使得在内外两个部分的变化
达到这个阈值，系统就有可能发生变化，由原来的
混沌无序状态，变为一种在时间、空间和功能上的
有序结构，即耗散结构。
1．2形成耗散结构的因素
系统耗散结构的形成必须满足四个因素，即
开放、不稳定、系统要素间有非线性作用和涨落的
有规律。
2煤炭物流网络系统的耗散结构
2．1煤炭物流网络 系统
煤炭是一种无序混乱，库存标准要求不高、使
用空场面积较大、装卸作业易产生灰尘污染严重、
运输复杂等特点，煤炭货物的品类特征给物流运
输增加了难度。总体来说，煤炭物流业的时效性
差、运输路程较长，耗费时间长，随着快速发展的
电子商务，物流也成为炙手可热的行业，很多企业
加入到物流的行业，由此产生了煤炭物流网络。
煤炭物流网络系统是一个不稳定的系统，当
外界条件变化达到一定的数值时，煤炭销售物流
系统会从原来的混沌状态转为一种在时间空间上
都处于有序的最佳状态，即耗散结构。
2．2煤炭物流网络系统耗散结构特征分析
2．2．1煤炭物流网络系统的开放性
煤炭的运输必然会与物流系统连接，因为使
用物流能够准确及时地收集、处理、分析最新的有
效信息。由于网络的信息化程度越来越高，煤炭
行业的供应商与经销商可以借助互联网，利用社
会中的其他有用的资源，为自己的企业带来更多
的利益。物流系统是开放的系统，能与外界交换
各种资料、信息，这就是煤炭物流网络系统的开放
性。
2．2．2不稳定
耗散结构理论表明，处于远离平衡态的系统，
其耗散结构就是一种混乱状态。正是由于系统处
于非平衡态，系统才能够具备与外界自由不断地
进行能量物质和信息交换的梯度和势能差。而煤
炭物流网络系统由于产品的差异、多变以及外界
环境的变动，需要不断地改善结构、优化资源配
置，使得系统是变动的无法处在平衡状态，所以煤
炭物流网络系统总是远离平衡状态的。
2．2．3涨落的有规律
一 个系统中某一个变量偏离了其平均值，这
种现象称之为涨落，涨落会令系统不断地变化、不
断变化使得系统偏离系统原有轨道，从而产生很
多不同的值，使得系统会产生更多的变故，对系统
产生影响。
涨落是由原来处于稳定状态的系统演化到波
动的系统的重要因素，对系统有重要的作用。而
煤炭在物流过程中会有很多的因素干扰，从而直
接引起其他相关的因素的变化，进而影响整个物
流网络系统的稳定状态，当该参数变化到一定程
度或另一个参数成为重要控制因素的时候，系统
就能达到一种新的稳定状态。
2．2．4非线性相互作用
不平衡状态的系统，存在着基变量与非基变
量，在非线性条件下会存在着很多无穷多个解，这
些解有的是稳定的有的是不稳定的，不稳定变量
随着时间不断变化，使得系统上的所有变量聚集
在稳定分支上。如下图所示。
而煤炭物流网络系统中就存在很多不确定
解，在不平衡状态下，煤炭在物流运输环节中就会
起到决定性的作用。
收稿日期：2016—03—24
作者简介：高姣姣(1991一)，女，山东泰安人，山东科技大学在读硕士研究生，主要从事采矿安全评价，物流系统以及系
统科学的研究。
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从系统论的角度分析，煤炭物流网络系统各
相关要素之间具有非线性相互作用的特征，正是
这些要素使得原来杂乱无章的煤炭物流体系变得
有序，即耗散结构。
2．3煤炭物流 网络 系统产生熵的原因
当煤炭物流网络系统内部各相关要素之间的
运作协调发生了障碍，或者在运输中与供应商之
间出现摩擦，该物流网络系统就基本不能围绕原
来的运行目标进行管理和控制了，在结构和功能
方面出现了一定程度的无序和无效，这种状态就
被视为煤炭物流网络系统的熵增效应。
系统内部的不稳定性会产生很多波峰，而熵
是在外界以及内部问的流动时产生的流动值。熵
的变化对系统发展有着最深刻的影响。而煤炭物
流网络产生熵的原因主要是以下方面：
(1)配送量大。煤炭物流的配送存在用料多、
变量多，使得信息完善的不及时，因此在传递过程
中会出现或多或少的误差，这样信息会出现失真
的情况，对整个系统产生不利影响，从而导致煤炭
熵的增长。
(2)配送体系间的连接不完善。物流系统中
各个功能子系统之问的能力如果不匹配，不能很
好地衔接，那就导致系统产生熵，直接削弱整个物
流系统的运作能力和降低其效率。
2．4耗散结构与煤炭物流网络系统的分析
耗散结构形成发展来看，一个网络系统特别
是不开放的系统，如果有熵流不断地流进，将系统
内部产生的熵抵消，如果流入的熵比生产的熵要
多，那么形成的就是比较稳定的系统。在运输物
流过程中，熵流流入的过程就是提高效率优化决
策的过程，比如节省成本、节约时间，在熵流的增
加减少过程中存在物流网络的演化，因此，耗散结
构完全存在于物流网络里，物流网络的稳定运行
就是耗散结构稳定发展的过程。
通过对煤炭物流的分析，可以知道煤炭物流
满足耗散结构产生的前提：首先，煤炭物流网络是
一 个对外开放的网络，根据社会的变化产生变化；
其次，在资源封闭、信息交流不流通、供需不平衡
的情况下，煤炭物流网络与非线性区域越来越远；
再次，存在与煤炭物流的因素不是简单的加减，各
个因素存在彼此之间的联系；最后，系统的涨落主
要是煤炭物流网络系统各个因素之间的变动和相
互作用，最终导致耗散结构的形成。
3煤炭物流网络系统优化
煤炭物流网络系统是一个开放混沌的远离平
衡的系统，变量值受到很多的影响产生波动，进而
由于涨落达到一定临界值，就会打破原来平衡的
系统，同时，该系统也会接收到更多的能量，使得
系统进入一个稳定的自发的功能有序的新状态，
但是改变的缘由需要通过引进系统外负熵和改革
系统内部组织结构等途径来降低系统的总熵，使
得系统更加的优化。
4设立物流结点集中配送
煤炭资源分布相对分散且远离分散的需求市
场，这是受自然地理环境所限定，不能改变；我国
地域辽阔，整个国家的铁路系统发展不完善导致
铁路运能跟不上煤炭运输的实际需求，这需要国
家的整体规划发展才能有比较大的改善，凭借企
业单独的力量想改变这一现状有很大困难，因此，
可以规划设立配煤中心作为销售物流系统中的综
合性结点，对相对集中的重点矿区开采的煤炭进
行集中配送。
5结论
根据耗散结构理论，如果是封闭的系统，熵是
增加的，使得结构混乱、缺失，成为混沌的系统，只
要是在开放的环境下，系统就会受到外界的干扰，
有各种因素制约着，使系统处于动态下由此产生
一 定的涨落，涨落之后得到新的稳定的结构。
因此煤炭物流网络系统在发展过程中，只有
不断优化流程，调整组织架构，克服熵产，引入负
熵流，改革系统内部组织结构，才能进入耗散结构
状态。
运用计算机自动化控制整个加工过程，集散
中心，集洗煤、选煤、配煤、除煤矸石、除硫等功能
为一体，减少不必要的支出。运用 ERP对物流运
作过程进行综合治理，使系统更加完善。同时可
以利用有限的资源进行运输管理，加上负熵，使得
总熵减少，系统得到优化进入耗散结构。
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