第一章 运筹学概述

军事起源
• 战争结束时, 英美及加拿大军队中工作的运筹学工 作者已超过了700人. 正是由于战争需要的促进, 以 及大批著名科学家的参与, 运筹学得到迅速发展. • 之后, 运筹学从单纯军事和战争中的应用研究, 扩 展到经济和管理领域, 并形成了自己的理论与方法. • 1948年, 美国麻省理工学院（MIT）率先开设了运 筹学课程, 许多大学群起效法, 内容也日益丰富。
运筹学的作用-2
• 运营管理：生产计划，项目进度和物资供应计划 • 物流管理：仓贮控制，配送中心选址，配送运输调度 • 财务和投资管理：资金流分析，债务链清偿，证券组 合选择，商品套利和套期，资产定价 • 人力资源管理：调薪方案，人力资源分配 • 质量管理：服务系统分析 • 市场分析：市场占有率转移分析和模拟 • 社会系统分析：交通管理，社会保障系统分析，人口 发展分析 • ……….
{二战期间} 1939年, 由英国曼彻斯特大学物理学家、英国战斗 机司令部科学顾问、战后获得诺贝尔奖的布莱凯特 (P.M.S.Blackett)为首, 组建了一个代号为“Blackett马 戏团”的研究小组, 专门就改进防空系统进行研究 二战中, 除英国外, 美国、加拿大等国也相继成立了 军事运筹研究小组,解决战争中提出的运筹学课题. 其 中最著名的工作之一是改进深水炸弹的起爆深度.
运筹学在科学技术体系中的地位
自然辩证法
哲 学
自然科学
基础科学 系统学
材料学
技术科学
纳米技术
工程技术 系统工程
系统观
运筹学
• 运筹学是与数学、信息科学、经济学、管理学、军事学 等并列的学科，虽然它经常用到上述学科的知识
运筹学问题解决的过程
提出问题
建立模型
求解模型
解的检验
解的控制 解的实施
运筹学是一门应用科学, 它广泛地应用现有科学技术知识 和数学方法, 解决实际中提出的专门问题, 为决策者选择 最优决策提供定量的依据.
运筹学发展三阶段：
•创建时期（45年至50年代初）
1948年 1948年 1950年 1952年 1947年 50年代初 英国成立“运筹学”俱乐部 麻省理工学院 介绍运筹学 伯明翰大学开设运筹学课程 卡斯大学 设立运筹学硕士和博士学位 丹捷格 提出单纯形法 计算机求解线性规划获得成功
来历及定义
二战期间, 英国为了研究“如何最好地运用空军及新发明的 雷达保护国家”, 成立了一个由各方面专家组成的交叉学 科小组.这就是最早的运筹学小组, 它的任务是进行“作战 研究”(Operational Research). 后来, 美国从事这方面研究的科学家又称之为“ Operations Research”, 简称为 O.R. O.R.的中文译名“运筹学”取自成语“运筹帷幄之中，决胜 千里之外”，具有运用筹划，出谋献策，以策略取胜等内 涵。目前国外的《管理科学》（Management Science）与 《运筹学》的内容基本相同
经济起源
诺贝尔经济学奖从1969年首发至今的57位获奖者中就有多位 是运筹学家。
������ 1975年诺贝尔经济学奖授给了库普曼和康脱罗维奇， 以表彰首先将线性规划与经济问题相联系而做出的贡献； ������ 1994年诺贝尔经济学奖授给了三位博弈论专家：纳什、 泽尔腾、海萨尼。博弈论已经成为当代经济学的基石。 ������ 2005年以色列经济学家罗伯特-奥曼和美国经济学家 托马斯-斯切林，因“通过博弈论分析加强了我们对冲突 和合作的理解”所作出的贡献而获奖
中的应用成果。
运筹学的应用-1
• 生产计划：生产作业的计划、日程表的编排、合理下料、配料 问题、物料管理等 • 库存管理：多种物资库存量的管理，库存方式等 • 运输问题：确定最小成本的运输线路、物资的调拨、运输工具 的调度以及建厂地址的选择等 • 人事管理：对人员的需求和使用的预测，确定人员编制、人员 合理分配，建立人才评价体系等 • 市场营销：广告预算、媒介选择、定价、产品开发与销售计划 制定等 • 财务和会计：预测、贷款、成本分析、定价、证券管理、现金 管理等 • 其它：设备维修、更新，项目选择、评价，工程优化设计与管 理等
运筹学的发展：三个来源
军 事 管 理 经 济
军事起源
运筹学思想方法的起源可追溯到古代 我国先秦时期诸子著作中就存在许多朴素的运筹思 想. （田忌赛马） 《孙子兵法》中有丰富的运筹思想. 在国外, 运筹学思想也可追溯到很早以前. 如 阿基米德、达芬奇、伽利略等都研究过作战问 题
军事起源
1）2）3）：形成问题； 4）5）分析问题：定性分析 与定量分析。构成决策。 6）执行过程。
• 如果把运筹学及相关内容比作一棵大树，则大树 的主干就是“最优化”。 • 大树的根系是其基础科学，大树的分枝是在各个 角度和方向上的最优化，大树的茂密枝叶是其丰 富的内容，而大树的果实则是运筹学在各个领域
发展
二战结束后, 运筹学很快深入到工业、商业、政府部门等, 并得到了 迅速发展；运筹学在中国研究及应用从20世纪50年代中期开始。
1957年, 我国在建筑业和纺织业中首先应用运筹学. 1958年, 开始在交通运输、工业、农业、水利建设、邮电等方面陆 续得到推广应用 20世纪60年代起, 在钢铁和石油部门得到了比较全面、深入的应用 1965年起统筹法在建筑业、大型设备维修计划等方面的应用取得可 喜的进展. 1970年在全国大部分省、市和部门推广优选法 70年代中期, 最优化方法在工程设计界受到了广泛的重视, 并在许多 方面取得成果; 排队论开始应用于矿山、港口、电信及计算机设计 等方面; 图论用于线路布置、计算机设计、化学物品的存放等 70年代后期, 存储论在应用汽车工业等方面获得成功 近年来, 运筹学已趋向研究和解决规模更大、更复杂的问题, 并与系 统工程紧密结合.
管理起源
第一次世界大战前就已经发展成熟的古典管理学派, 对运 筹学的产生和发展影响很大。 1911年, 泰勒出版了著名的《科学管理原理》一书. 书中, 泰勒的管理思想和理论, 概括起来主要有以下三个观点： 科学管理的根本目的是谋求最高工作效率。 达到最高工作效率的重要手段是科学的管理方法。 实施科学管理要求精神上的彻底变革。 • 根据以上观点泰勒提出管理制度: 最佳动作原理; 合理的 日工作量或恰当的工作定额原理; 刺激性付酬制度等.
经济起源
经济学理论对运筹学的影响是和数理经济学学派紧密联系 的 • 数理经济学对运筹学, 特别是对线性规划的影响可以从 魁奈(Qusnay)1758年发表的《经济表》算起. • 最著名的经济学家沃尔拉斯(Walras)研究了经济平衡问题 后来的经济学家对其数学形式继续研究并得到深入发展. • 1928年 冯.诺伊曼以研究二人零和对策的一系列论文为 “对策论”奠基. 1932年, 又提出了广义经济平衡模型. • 1939年, 苏联的康托洛维奇发表《生产组织和计划中的 数学方法》. 这些工作都可以看作是运筹学的先驱工作
管理起源
与泰勒同时代的, 对管理改革作出贡献的还有一些 学者 亨利· 甘特 甘特的贡献主要有以下几点： 提出了一种“工资任务加奖金”的工资制度 1903年, 发明了“甘特图”. 至今还在实践中使用, 并 发展为统筹方法 强调管理民主和重视人的领导方式
管理起源
弗兰克· 杰尔布雷斯夫妇. 有影响的著作有:《动作研究》(1911年)、《科学管 理入门》(1912年)以及《疲劳研究》(1916年)等. 他们的研究比泰勒的研究更为细致和广泛, 其重要 贡献在以下几方面： 提出动作研究和动作经济原理 疲劳研究. 注意到了工作、工人和环境之间的相互影响.
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管理起源
•爱尔朗（Erlong）的排队论公式
1909－1920年间，丹麦哥本哈根电话公司工程师 爱尔朗陆续发表了关于电话通路数量等方面的分析 与计算公式。尤其是1909年的论文“概率与电话通 话理论”，开创了运筹学的重要分支－－排队论。
带有拥挤效应的服务行业如通讯业、交通运输业等都隐含排 队论的问题。
军事起源
• 1951年, 莫尔斯和金博尔出版了(1946年内部出版, 1951年公开出版)第一本运筹学专著:《运筹学的方 法》(The Methods of Operations Research). 书中总 结了第二次世界大战中运筹学的军事应用, 并给出 了运筹学的一个著名定义
• 运筹学 是为执行部门对它们控制下的“业务”活 动采取决策提供定量依据的科学方法.
运筹学分支
运筹学是一门以决策支持为目标的学科，运筹学的内 容丰富，应用范围非常之广，从军事、政治到管理、 经济及工程技术等许多领域都能应用到运筹学的思想 和方法。
经过半个世纪左右的发展，运筹学形成了下面主要几 个分支
在这过程中，科学家，学者和工程师 都起了很 大的作用，在其它很多领域也是这样的！！！
运筹学的分支:
• • • • • • • • • • • 线性规划（linear programming） 整数规划（integer programming ） 运输问题 （ transportation Problems ） 多目标规划（multiobjective programming ） 图论与网络分析（graph theory and network analysis） 非线性规划（nonlinear programming） 动态规划（dynamic programming） 对策论（game theory） 决策论（decision theory） 排队论（queueing theory） 存贮论（inventory theory）
《 运筹学C》
陈克东 chenkedz@sina.com
（办公室：行政楼619室
电话：67791095）
上海工程技术大学——管理学院
“ 一门科学只有成功的应用数学时， 才算达到了完善的地步 ”
------------- 马克思
第一章
运筹学（Operations Research） 概况
夫运筹帷幄之中， 决胜千里之外。
•成长时期（50年代初至50年代末）
多个国家成立运筹学会，多种运筹学刊物问世 1957年 在牛津大学召开第一次国际运筹学会议 1959年 成立国际运筹学联合会
•迅速发展时期（60年代以来）
运筹学进一步分为各个分支，更多运筹学出版物 运筹学课程纳入教学计划
我国运筹学发展历程：
•1956年 •1958年 •1960年 •1962年 •1978年 •1980年 运筹学小组 运筹学研究室 应用运筹学经验交流会议 全国运筹学专业学术会议 全国运筹学专业学术会议 成立中国运筹学学会
军事起源
{资料} 当时德国的潜水艇严重威胁盟军的运输船, 1942年, 美国大
西洋舰队主持反潜战的官员贝克(W.D.Baker)请求成立反潜战运筹组, 麻省理工学院的物理学家莫尔斯(P. W.Morse)被请来担任计划与监督.
莫尔斯领导的小组经过多方实地调查, 提出两条重要建议： 1. 将反潜攻击由反潜舰艇投掷水雷改为由飞机投掷深水炸弹; 仅当 潜艇浮出水面或刚下潜时, 方投掷深水炸弹; 深水炸弹的定深(指 起爆深度)由100-200英尺, 修正为20-50英尺. 2. 改进运送物资的船队及护航舰艇编队的方式, 由小规模多批次, 改进为加大规模、减少批次, 可使损失减少，军方采用了上述建 议, 重创德国潜艇舰队, 最终成功地打破了德国的海上封锁.
随着科学技术和生产的发展，运筹学已渗入很多领域里，发挥了 越来越重要的作用。运筹学本身也在不断发展，现在已经是一个 包括好几个分支的数学部门了。比如：数学规划（又包含线性规 划；非线性规划；整数规划；组合规划等）、图论、网络流、决 策分析、排队论、可靠性数学理论、库存论、对策论、搜索论、 模拟等等。 运筹学有广阔的应用领域，它已渗透到诸如服务、 库存、搜索、人口、对抗、控制、时间表、资源分配、厂址定位 、能源、设计、生产、可靠性、等各个方面。 运筹学是软科学 中“硬度”较大的一门学科，兼有逻辑的数学和数学的逻辑的性 质，是系统工程学和现代管理科学中的一种基础理论和不可缺少 的方法、手段和工具。运筹学已被应用到各种管理工程中，在现 代化建设中发挥着重要作用。