运筹学绪论2

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第一章 绪论
算准深水炸弹爆炸深度 • 英军船队在大西洋里航行时经常受到德军潜艇的 攻击。英国空军为此经常派出轰炸机对德军潜艇 实施火力打击,但轰炸效果总是不理想。 • 数学家发现,潜艇从发现英军飞机开始下潜到深 水炸弹爆炸时止,只下潜了7.6米,而英军飞机 投下的炸弹却已下沉到21米处爆炸,从而导致毁 伤效果低下。 • 英军调整了深水炸弹的爆炸引信,爆炸深度从水 下21米减为水下9.1米,结果轰炸效果较过去提 高了4倍。
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第一章 绪论
对美军来说,全部可能的方案如下: • (N,N)方案:集中侦察北路,派少量侦察机侦察南路, 日舰也走北路。虽然天气不好,但可望一天内发现日舰, 有两天时间轰炸; • (N,S)方案;集中侦察北路,派少量侦察机侦察南路, 日舰走南路。因南路天气晴好,少量侦察飞机用一天也 能发现日舰,轰炸时间也只有两天; • (S,N)方案:集中侦察南路,派少量侦察机侦察北路, 日舰走北路。少量的飞机在阴雨的北路侦察,发现目标 需要两天,轰炸时间只有一天; • (S,S)方案:集中侦察南路,派少量侦察机侦察北路, 日也舰走南路。能立即发现日舰,这样有三天的轰炸时 间。





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第一章 绪论
囚徒困境 • 警方逮捕甲、乙两名嫌疑犯,但没有足够证据 指控2人入罪。于是警方分开囚禁嫌疑犯,分别 和2人见面,并向双方提供以下相同的选择: • 若1人认罪并作证检控对方,而对方保持沉默, 此人将即时获释,沉默者将判监10年。 • 若2人都保持沉默,则2人同样判监半年。 • 若二人都认罪并作证检控对方,则二人同样判 监2年。
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第一章 绪论
• 有些人说:“战争没有胜利者,只有失败者”
• 战争是政治矛盾不可调和的产物,就象国家是阶 级矛盾不可调和的产物一样 • 对于战争双方来说: “正义、科学”的一方是胜利者; “反动、愚昧”的一方是失败者。
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第一章 绪论
巧妙避开德军潜艇 • 1943年以前,在大西洋上英美运输船队常常受到 德国潜艇的袭击,当时英美两国海军实力有限 • 数学家们运用概率分析后发现,舰队与敌潜艇相 遇是一个随机事件。从数学角度来看这一问题, 它具有一定的规律:一定数量的船编次越多与敌 人相遇的概率就越大。 • 美国海军命令舰队在指定海域集合,再集体通过 危险海域,然后各自驶向预定港口。结果盟军舰 队遭袭被击沉的概率下降,大大减少了损失。
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第一章 绪论
• 以上各方案,美军 赢得的轰炸时间简 化表:
日 美 N S
N
S
2
1
2
3
• 对美军来说,最理想的方案是(S,S),因为它可以赢 得三天轰炸时间。但因日方对策预先并不知道,如果贸 然集中力量侦察南路,可能会落得最差的(S,N)结果。 同样,日方在考虑对策的时候,既要看到自己最佳的方 案(S,N),也不能不估计到对自己最不利的方案(S, S)。因此,对日舰来说,走南路是比较冒险的。 • 美军决定把重点放在北路。结果这场载入史册的俾斯麦 海海战,最后以美军获胜告终。
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第一章 绪论
准确判定日舰行驶路线 • 美军获悉日本舰队集结南太平洋的新不列颠岛, 准备越过俾斯麦海开往伊里安岛。 • 美空军奉命拦截轰炸日本舰队,从新不列颠岛去 伊里安岛的航线有南北两条,航程都是3天。 • 未来3天北路气候阴雨连绵,南路晴好。美军在 拦截前务必要派侦察机侦察,待发现日舰航线后, 再出动大批轰炸机进行轰炸。
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第一章 绪论
• 运筹学这门学科的历史比较短(1938年至 今74年) • 运筹学是研究运用于策划的应用数学分支, 利用统计学、数学模型和算法去辅助决策。 • 运筹学经常用于解决现实生活中的复杂问 题,特别是改善或优化现有系统的效率。





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第一章 绪论
• • • • • • 人类追求“真、善、美” 理工科学:求“真” 社会科学:求“善” 文学艺术:求“美” 殊途同归,相互影响 但是,三类学科都受社会劳动生产力发展 的制约
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第一章 绪论
• 1935年英国为防御德国战机袭击,在英国东海岸的 奥福德纳斯(Orfordness)装备了雷达。使用中发现 所传送的信号间常常相互矛盾。 • 1938年在波德塞由罗韦负责组建了一个研究机构, 教军事领导人学会用雷达定位敌方飞机。 • 1939年 英国空军为了延长雷达首次预警与敌机袭 击之间的时间间隔 ,将波德塞OR小组领导人之一 的Williams调至皇家空军作战指挥部的新工作组。 • 之后 ,皇家空军轰炸指挥部、海岸指挥部和英军防 空指挥部均建立了OR工作组。
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第一章 绪论
丁渭挖沟 • 北宋年间一场大火把一处皇宫烧成一片废墟瓦砾。 皇帝命丁渭主持皇宫修复工程。 • 按常规的方法,修复工程的前期工作有
– 清理残砖碎瓦,运出京城。 – 从外地取土制作砖瓦,调运木材、石料等建筑物质。 – 修好皇宫后清除建筑废料。
• 这样一来势必需要大量的人力、物力、财力。
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第一章 绪论
沈括运军粮 • 北宋时战争中还没有特别重的军械,仅粮食一项 就耗费大量人力、物力和财力。运粮不仅费用多, 而且难以载粮远行。 • 在运输粮食途中
– 时间长,路途远 – 运工要吃粮食 – 运工和牲畜都有损耗
• 结论:一般军队出行,从敌方获取军粮是最要紧 的急务。
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第一章 绪论
• 田忌的军师孙膑得知后,进行了分析:齐王和田忌出马 的对策各有六种,假设胜者表示 1,负者表示-1 分,胜 负按照(田忌,齐王)方式表示,则有
齐王 田忌 上 上 (-1,1) 中 (1,-1) 下 (1,-1)


(-1,1)
(-1,1)
(-1,1)
(-1,1)
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第一章 绪论
• 假设服刑年限按(甲, 乙)方式表示,用表格概述如下: 甲 乙 沉默 认罪 沉默 (0.5, 0.5) (0, 10) 认罪 (10, 0) (2, 2)
• 两名囚徒由于隔绝监禁,并不知道对方选择;而即使他 们能交谈,还是未必能够尽信对方不会反口。 • 就个人的理性选择而言,认罪并检举对方所得刑期,总 比沉默要来得低。 • 结果2人同样服刑2年。
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第一章 绪论
• §1 • §2 • §3 • §4 决策、定量分析与管理运筹学 运筹学的分支 运筹学在工商管理中的应用 学习运筹学必须使用相应的计算机 软件,必须注重于学以致用的原则


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第一章 绪论
运筹学(Operational Research) 直译为“运作研究”。 运筹学是应用分析、试验、量化的方法,对经济管理系 统中的人力、物力、财力等资源进行统筹安排,为决策者提 供有依据的最优方案,以实现最有效的管理。
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第一章 绪论
• 黄花冈起义前,黄兴押运一条装有武器弹药的商船到了 广州码头,清政府盘查得很严。几个稽查员上船打开了 几个箱子,里面是香蕉、衣物,如果再往下查,就是武 器弹药了。 • 黄兴急中生智:他让两名船员扛起二个箱子就往岸上跑, 稽查以为是违禁物品,赶忙追上去,打开箱子一看,却 只是两箱满满的外国好酒。黄兴赶上,故意骂船员是 “不要命的酒鬼”,又把两箱好酒敬献给稽查。 • 事后,去酒馆请稽查饱餐了一顿。这顿饭吃了有几个小 时,等稽查醉熏熏地返回时船上的武器弹药早已搬走。 • 黄兴以“虚”化“实”的计谋,巧妙地运用了“围魏救 赵”之声东击西的计策,从而化险为夷。
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第一章 绪论
围魏救赵 • 战国时期,魏将庞涓率军围攻赵国都城邯郸。赵 求救于齐,齐王命田忌、孙膑率军往救。 • 孙膑认为魏军主力在赵国,内部空虚,就带兵攻 打魏国都城大梁,因而,魏军不得不从邯郸撤军, 回救本国,路经桂陵要隘,又遭齐兵截击,几乎 全军覆没。 • 这是孙膑成名之战。这个典故是指采用包抄敌人 的后方来迫使它撤兵的战术。
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第一章 绪论
• 孙膑决定用自己的下等马和国王的上等马比赛,而用自 己的上等马和国王的中等马比赛,中等马和国王的下等 马比赛。
齐王 田忌 上 上 (-1,1) 中 (1,-1) 下 (1,-1)


(-1,1)
(-1,1)
(-1,1)
(-1,1)
(1,-1)
(-1,1)
• 比赛开始,第一场国王的马以极大的优势取得了胜利, 但在二、三场中田忌的马都取得了胜利。这次国王不但 没赢,反而输了一千金。
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第一章 绪论
• 英国运筹学会认为:“运筹学是把科学方法应用 在指导和管理有关的人员、机器、物资以及工商 业、政府和国防方面资金的大系统中所发生的各 种问题。其独特的方法是发展一个科学的系统模 式,列入随机和风险等各种因素的尺度,并运用 这个模式预测和比较各种决策、战略并控制方案 所产生的后果。其目的是帮助主管人员科学地决 定方针和政策。” • 美国运筹学会认为:“运筹学所研究的问题,通 常是在要求分配有限资源的条件下,科学地决定 如何最好地设计和运营人机系统。”
(1,-1)
(-1,1)
• 这样搭配起来就有 36种对赛的格局。其中齐王赢三千金 的格局有 6 种,赢一千金的格局有 24 种,只有 6 种才反 输一千金。因此,从总的来看,田忌输的概率为六分之 五。赢的概率只有六分之一。
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第一章 绪论
• 既然田忌赢的可能性是这样小,那么孙膑是根据 什么来取胜的呢?原来关键在于孙膑摸准了齐王 的对策。 • 他估计到齐王由于上一次的大获全胜,这一次是 不会轻易更改这种对策的。 • 这使得孙膑在对局前便把握了主动权,有的放矢 地制定了“退一步,进两步”的策略。 • 俗话说:“骄兵必败”
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第一章 绪论
• 运筹学虽然是一门新兴的学科,但是这项 技术的思想方法在我国古代就有过不少的 记载 。 • 齐王赛马 • 丁渭挖沟 • 沈括运粮





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第一章 绪论
齐王赛马 • 战国时期齐威王常邀武臣田忌赛马赌金, 双方约定每方出上马、中马、下马各一匹 各赛一局,每局赌注是黄金一千两。 • 由于田忌的马比齐王同等级的马都要略逊 一筹,而在头一轮的比赛中,双方都是用 同等级的马进行对抗,所以齐王很快赢了 全部三场,得到了三千两黄金。
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第一章 绪论
理智撤回援法飞机 • 德国对法国等几个国家发动攻势时,英国首相丘吉尔应 法国的请求,动用了十几个防空中队的飞机和德国作战。 空战中英军飞机损失惨重。 • 丘吉尔决定继续增派10个中队的飞机。内阁请数学家分 析预测,根据出动飞机与战损飞机的统计数据建立了回 归预测模型。经研究发现,如果补充率和损失率不变, 飞机数量的下降是非常快的。概括地说,以现在的损失 率损失两周,英国在法国的“飓风”式战斗机便一架也 不存在了。 • 最后丘吉尔撤销决定,为今后的英伦保卫战保存实力。
第一章 绪论
• “运筹” 出自《汉书· 高帝纪》 • 上曰:“夫运筹帷幄之中,决胜于千里之外,吾 不如子房。” • 注:上,汉高祖刘邦;子房,刘邦的得力辅佐大 臣张良的字 • 运筹这个词具有运用筹划、运谋筹策、规划调度、 运营研究等内涵。





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第一章 绪论
• “运筹学” 英语名词operational research,OR。 • 直译为“作战研究” • 最早于1938年由英国波德塞(Bawdesy)科学小组负 责人罗韦(A.P.Rowe)提出,该科学小组与皇家空军 合作进行关于“防空预警演习中的战术研究”工 作。 • 罗韦被认为是OR一词的创始人,英国的波德塞则 是OR这一学科的发祥地。
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第一章 绪论
• 丁渭不拘一格,巧妙构思
– 先开挖通衢沟道,用断砖筑窑,以焦木作柴,用通衢 沟道挖出的土制作砖坯,就地烧制砖瓦。 – 挖开的通衢沟道与汴河接通,装运石料、木材的木筏 便可直接驶到皇宫门前。 – 待工程完毕后,又将建筑废料全部填入深沟,恢复通 衢沟道之前的原形。
• 结果,修复皇宫的工程既快又好地完成。 • 丁渭抓住取土、运材、除圾三个关键环节,有针 对性地采取了一个有利的措施——在宫址前的大 街上挖一条长沟。
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