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20世纪70年代，赫尔曼·哈肯创立了协同学。协同学以系统论、突变论、信息论和控制论等现代科学理论为基础，同时汲取了耗散结构理论的精华，采用系统动力学的综合思维模式，揭示了各种系统和现象从无序到有序转变的共同规律。协同学认为，一个系统从无序向有序转化的关键在于组成该系统的各子系统在一定的条件下，通过非线性的相互关系能否产生相干效应和协同作用，并通过这种作用产生出结构和功能上的有序。协同学进一步指明了系统从无序状态转化为有序状态的过程机理及所要具备的条件，主要包括以下几方面：①序参量对系统演变的最终状态或结构起主导作用，在系统演化过程中从始至终都起作用，并且得到多数子系统的响应，起着支配子系统行为的主导作用。②系统内子系统间的有机联系和积极配合是系统有序发展的重要条件之一。只有当子系统之间形成协同、系统关联作用占主导地位时，系统才可能呈现出一定的有序结构。③除了系统内部协同作用的机制外，还需要外部环境提供适当的控制参量，为系统自组织结构的形成与有序演化提供保障。④反馈机制是系统实现有序的重要保证。任何一个开放系统要维持一定的稳定性和实现其自身的目标，都离不开反馈调节。
1．系统协调的协同学特征
从系统协调的角度看，系统的自组织亦即子系统之间或系统要素之间的协调。协调作用和协调度决定了系统在达到临界区域时走向何种序与结构，即决定了系统由无序走向有序的趋势。由协同学可知，系统在相变点处的内部变量可分为快、慢弛豫变量两类，慢弛豫变量是决定系统相变进程的根本变量，也称为系统的序参量，这类变量数量较少，其衰减变化较慢；快弛豫变量数目相对较大，其衰减变化较快。快弛豫变量服从于慢弛豫变量，对系统的结构、功能变化不起主导作用，因此可以不予考虑；而慢弛豫变量则主宰着整个系统演变的方向，决定系统的有序状态。系统由无序走向有序的机理关键在于系统内部序参量（即慢弛豫变量）之间的协同作用，它左右着系统相变的特征与规律，本书提出的协调度正是反映这种协同作用的程度。需要指出的是，系统的相变结果不一定走向新的有序，也可能走向无序，因此，研究区域物流与区域经济系统协调的特性，把握系统协调的程度，以促使系统向更有序转化，成为复合型非线性区域物流与区域经济系统管理的内容之一。
2．区域物流与区域经济复合系统
1）复合系统
定义复合系统
s
={
s
1
,
s
2
,…,
s
m
}，其中，
s
i
为复合成的若干子系统，且
，即
s
i
由若干“子子系统”或若干基本元素组成，
i
=1, 2, …,
k
。
在 s i的相互作用及其相互关系形成的复合机制中，存在着若干本质确定的稳定因素，如区域物流与区域经济复合系统相空间的维数，无论是系统的自组织抑或外部对系统的作用均不会影响这类因素。在系统的演化过程中，这些因素保持恒定，它们对系统的演化进程不起作用，因此，在研究协调管理及探索系统演化规律时，可将这类因素视为常量。同时将整体系统的状态、结构和功能效应的波动视为由本质不确定的非稳定因素所决定，即由于系统的自组织或外部对系统的作用（如对系统实施的协调管理）引起非稳定因素的变化（如相空间大小的变化），从而导致了整体系统的状态、结构和功能效应的变化。系统的复合方式可进一步抽象为 [166]
式中， f 为复合因子。
2）有序度分析
协同学认为，系统由无序走向有序的关键在于系统内部序参量之间的协同作用，系统由无序到有序的演化是由系统慢弛豫变量间的协同作用决定的，这种协同状况可用协调度来衡量。依据上述原理，建立区域物流-经济系统的协调度数学模型，即功效函数来表明 s i 序参量分量 e ij 的有序度。
式中 α ij 、 β ij 分别是系统稳定临界点上的序参量的上、下限值，当对应的发展目标越大越好时，叫正指标；当对应的发展目标越小越好时，叫逆指标。 u i ( e ij )为变量 e ij 对系统有序的功效，其值越大，对系统有序性的贡献度越大；反之则越小。
从总体上看，序参量变量 e ij 对系统 s 有序程度的“总贡献”可通过 u i ( e ij )的集成来体现，可采用几何平均法与线性加权法进行集成，即
或
称 u i ( e i )为子系统 s i 的系统有序度。
显然，以上两个模型中的协调度 u i ( e i )都是介于0和1之间的。当 u i ( e i )=1时，协调度极大，系统将走向新的有序结构；当 u i ( e i )=0时，协调度极小，系统的有序状态崩溃，系统将向无序发展 [167] 。
3．区域物流-经济复合系统协调度模型
定义 设对给定的初始时刻 t 0 ，各子系统序参量的系统有序度为 u i 0 ( e i )（ j =1,2,…, k ），则对整体复合系统在发展演变过程中的时刻 t 1 而言，若此时各子系统序参量的系统有序度为 u i 1 ( e i )（ j =1,2,…, k ），定义SM为区域物流-经济复合系统协调度。
式中，
对定义的说明：
（1）式（3.6）中：
为子系统从
t
0
到
t
1
时段序参量的系统有序度的变化幅度，它刻画了子系统从
t
0
到
t
1
时段中在多大程度上变得更加有序。显然，
，其值越大，复合系统协调发展的程度越高；反之则越低。
（2）当且仅当下式成立时，复合系统才有正的协调度：
（3）式（3.6）的含义可视为复合系统在所讨论的时间区间[ t 0 , t 1 ]中是协调发展的，反之则表明复合系统中至少有一个子系统未向有序方向转化。特别地，如果SM∈[-1, 0），则说明至少有一个子系统是向无序方向转化，因此可以认为复合系统从 t 0 到 t 1 时段是处于非协调发展状态。
（4）定义综合考虑了所有子系统的情况，如果一个子系统的有序程度提高幅度较大，而另一些子系统的有序程度提高幅度较小或下降，则整个系统不能处于较好的协调状态或根本不协调，其体现为SM∈[-1, 0）。
（5）利用该定义可以检验区域物流-经济复合系统相对于考察的基期而言，其协调程度的特征与变化趋势，该定义是从子系统的序参量系统有序度的变化中把握整体系统的协调状况，抛开了系统演化发展的过程细节，它提供了一种对复合系统实施面向协调管理的效果的度量准则或评价准则。
3．区域物流-经济复合系统协调性评价指标体系
区域物流是区域经济的重要组成部分，区域物流发展的目的是实现区域内外的各类物品从供应地向接受地进行的有效实体流动。评价区域物流系统与区域经济发展是否协调，关键是考察区域物流系统是否能满足区域经济发展的需要，实现物流服务的快速、方便、安全和低成本，是否给区域环境造成了不良影响等。区域物流系统的发展要有利于传统运输方式下相互独立的水、陆、铁、空、管道等多种运输手段和运输方式的无缝连接和有效协调，实现最佳的物流路线、最短的物流时间、最高的物流效率、最安全的物流保障、最低的物流成本、最佳的物流效益，为区域经济发展提供强大的物流支撑。
区域物流-经济系统协调性是指区域物流系统适合区域经济系统的需要，并与之保持一致、协调发展的能力。对于区域物流系统而言，其协调性就是指各物流子系统供给满足区域物流需求的能力。可以从供需之间的数量、时间、空间、结构和层次等多个方面进行评价，建立区域物流与区域经济协调性评价指标体系，这有利于从微观要素入手，以定量的方式考察两者之间在发展演化过程中的协调程度 [168] 。本书选取一个总目标层、四个要素准则层、十七项评价指标，并以此为依据建立区域物流与区域经济发展协调性的评价指标体系 [169～170] 。这四个要素准则层分别是功能协调层、要素协调层、经济协调层、环境协调层。在这一评价指标体系中，功能协调层的评价指标主要是从区域物流功能能够满足区域经济需要的程度上来考察区域物流与区域经济的协调状况，为衡量系统转换效率和服务水平，分别对各个功能子系统进行物流生产率和服务水平的评价；要素协调层的评价指标主要对区域各物流要素的供需协调水平进行衡量，评价区域物流各要素的供给能力和发展水平；经济协调层的评价指标主要是从区域物流与区域经济间相互作用的成本与效益方面分析两者之间的协调水平；环境协调层的评价指标则主要关注区域物流系统与外部环境的协调程度。区域物流与区域经济发展协调性评价指标体系如图3.5所示。
上各项指标都是从某一方面反映了区域物流与区域经济发展的协调状况，但是，任何单一指标的改善，并不能表明区域物流与区域经济发展协调程度的提高，只有综合运用这些指标体系，才能对区域物流与区域经济发展的协调性作出全面的评价。
图3.5 区域物流与区域经济发展协调性评价指标体系
1．哈肯模型
由协同学理论可知，系统从无序走向有序的机制关键在于系统内部序参量之间的协同作用，它左右着系统相变的特征与规律。哈肯把这种在一定外部条件下由内因驱使系统发生演变的过程用数学形式进行描述，给出了哈肯模型 [171～173] ：
式中， q 1 和 q 2 是状态变量； λ 1 和 λ 2 是阻尼系数； a 和 b 反映 q 1 与 q 2 的相互作用强度。设 λ 1 » λ 2 ，且 λ 2 ＞0，则表明状态变量 q 2 是迅速衰减的快弛豫变量，因而可以采用绝热近似，令 q 2 ≈0，由式（3.8）可得
把式（3.9）代入式（3.7）可得
从式（3.10）解出 q 1 后，代入式（3.9）也就决定了 q 2 ，它主宰着系统的演化，解出势函数：
q 1 的解有两个状态：
当 λ 1 ＞0时，式（3.10）有唯一稳定解， q 1 =0。
当
λ
1
＜0时，式（3.10）有3个解：
第一个解是不稳定的，后两个解是稳定的，表明系统可通过突变进入新的稳定态。为便于应用，可将哈肯模型离散化为
2．区域物流系统演化模型
区域物流系统是非常复杂的，影响该系统演化方向的变量很多，在演化的临界点上有时会出现多个序参量。为了便于选择，本书通过定性分析方法把序参量问题简化成产值和物流量两个变量，应用哈肯模型来作实证分析，从协同学的角度来探讨区域物流系统与区域经济系统之间的关系。
设区域物流系统的序参量为产值 W r 和物流量 Q r ，先取 Q r 为序参量（即 Q r 为 q 1 ， W r 为 q 2 ），利用式（3.12）、式（3.13）得到区域物流系统演化方程：
上述方程从系统演化的角度定量地描述了区域物流系统的演变模式，从更高的层次上反映了产值与物流量的紧密关系，深刻地揭示了这两个序参量在区域物流系统演化和控制中的决定性作用。
区域物流系统演化机制是区域物流决策与规划中需要研究的问题，本书根据协同学理论，选用哈肯模型定量分析区域物流发展与区域经济系统之间的协同演化规律，但为了便于处理，只考虑了物流量和产值两个因素。在现实中，政府的经济政策、投资策略、物流技术的发展都会对区域物流与区域经济的发展产生影响，因此，只有更细致地研究系统的内部构成、更全面地考察内外部因素，才能对区域物流系统演化机制有更深刻和科学的认识，这还有待于进一步的研究。
区域物流系统是一个由自然资源、经济和社会组成的复合开放系统。一方面，为了满足人们的生产、生活需要，区域物流系统要为经济、社会子系统提供物流资源支持，成为各项经济、社会活动的载体；另一方面，经济发展、社会进步又会影响到区域物流系统的方式与强度，进而影响区域物流系统的发展与演化。在不同的发展时期、不同的社会形态下，人们的发展观念不同，区域物流系统开发利用方式与管理方式不同，区域物流系统协调有序程度也不相同。国外一些发达国家城市的区域物流系统效率与集约程度较高，区域物流系统结构和布局与城市的经济、社会发展需求相适应，呈现出较为有序的结构；而我国绝大部分地区的区域物流系统普遍存在效率低下、结构不合理等问题，还处于一种无序发展状态。对于这样一个复杂系统，如何发挥序参量的主导作用、合理运用控制参量、使各个子系统通过非线性作用产生协同效应、促进系统自组织结构的形成，是引导区域物流系统协调、有序发展的关键。
1．重视序参量——现代物流观念对系统发展的主导作用
基于协同学理论，要促进区域物流系统的协调、有序发展，必须先确立正确的序参量来主导系统的演化。因此，要在全社会大力宣传现代物流理念。在系统的微观演化过程中，树立正确的现代物流观念，一方面会引导物流企业根据物流的运作规则来调整自己，根据市场需要，结合区域经济发展情况，抓住机遇，调整经营战略，提高物流业总体效益；另一方面会促进区域物流规划管理部门加强对物流行业的控制管理，形成区域物流有序发展的环境，提升区域物流的效率和水平。系统内各要素的合理发展必然会促进区域物流系统宏观上的有序演化，使系统呈现出有序的自组织结构。
2．建立协同机制，促进资源、经济与社会的协调发展
区域物流系统是否能够有序发展取决于人类对区域物流的规划、建设和管理是否与区域经济社会系统的发展相协调。当前，我国区域物流系统中存在的一个突出问题是其与区域经济发展不协调，导致区域物流的供需之间存在错位现象，物流资源不能很好地满足社会发展的需求。因此，各级政府应当建立与区域经济发展相协调的区域物流系统。各级管理部门应积极配合，重视一体化的交通网络建设，促进本区域物流系统的发展。区域物流规划建设要有各级管理部门共同参与，才能使子系统之间形成良性互动，加强系统的自组织能力。
3．充分发挥控制参量——区域物流系统规划的引导作用
协同学理论认为，系统从无序状态转变为有序状态，除了子系统间的协同作用机制外，还需要外部环境提供适当的控制参量。区域物流系统规划可以看作是区域物流系统的控制参量。当前，我国的区域物流系统规划还不完善，区域物流规划只在区域总体规划及其分项规划中部分体现，而且各种规划的编制和实施分属不同行政部门，编制所依据的文件、规范和技术标准不同，规划编制的出发点也不相同 [174～175] 。这些差异给区域物流系统的规划建设带来诸多困难，不能为系统的演化提供有效的支持。
因此，区域物流系统规划要遵循客观性、科学性和可操作性原则，能够真正对区域物流系统的演化起到引导和控制作用。规划的编制可以从以下两个方面着手：一是要根据区域经济社会系统发展战略，制定区域物流的发展战略。区域物流系统又可分为不同行业的物流子系统，区域物流系统规划可以根据区域经济系统各行业的发展要求，针对不同的行业子系统，选择适宜的方式进行调控，使之符合经济社会发展的需求。二是要合理控制区域物流系统内部各种要素的协调发展。促进物流节点的建设，提高区域物流集约化水平；充分发挥市场机制的作用，适度控制和优化区域物流系统布局。
4．加强系统反馈机制建设，促进区域物流系统的持续发展
系统反馈机制指根据过去自组织系统运行的情况调整未来的行为，是系统内外部进行物质、能量和信息交换，改善系统行为和功能，排除干扰，实现区域物流系统协调有序、稳定优化运行的重要机制。建立区域物流系统的评估与反馈体系，是区域物流系统维持一定稳定性，实现系统持续演化的重要保证。区域物流规划与管理部门应定期对区域物流发展进行综合评价，对区域物流系统进行规模、布局、发展水平及其与社会经济系统协同度等方面的评估，检验区域物流规划的正确性与有效性，建立相应的反馈机制，及时总结经验，强化利于系统有序演化的发展机制，消除不利影响，保障区域物流系统的持续、健康发展，使系统逐步完善、有序。
综上所述，利用协同学理论来指导区域物流系统的发展，有利于协调区域物流与区域经济、社会发展的相互关系，促进社会的和谐发展。