运筹学：第一讲起源与发展

第一讲：运筹学与管理科学概论

#本讲的主要内容

一、运筹学的产生与管理科学（Management Science）学派

二、伯法与管理科学

三、生产系统的决策

四、决策的分类与次优化问题

五、生产管理的分析方法

六、生产系统的设计与控制

七、管理科学的透视与展望

#教学目的：使学生了解运筹学产生的背景与过程，对运筹学的全貌有一个全面的了解。了解运筹学从一种技术到一门学科再到一个管理流派的演变进程，从而加深对运筹学在管理学科的地位、作用与适用范围的理解。

#学时数：四学时

一、运筹学的产生与管理科学（Management Science）学派

管理科学学派又被称为数量学派，是把数理方法用于管理的典范。管理学教科书上常常见到的量本利分析模型，按照约束条件区分决策的确定型、风险型、非确定型和博弈型，在计划和控制中使用关键线路法和计划评审法等网络技术，对生产过程进行系统分析和设计，甚至具体到库存管理和厂址选择等等，都属于这一学派。

在管理学的发展史上，管理科学(Management Science)是一

个充满争议的词汇。其争论的核心问题是：管理究竟是艺术还是科学。比如行为学派、系统学派、权变学派等，都强调管理中对人的激励、对环境的协调、和反馈机制。对管理科学学派的批评者主要认为管理的艺术成分多于定量的成分

1、运筹学的萌芽

运筹学（管理科学）的萌芽，来自于人们对数学的敬仰。从上古开始，人类就在苦苦探索着“数字化生存”的道路。中国古代的八卦，实际上就是来自于当时的数学。中国传统中对三、五、九等数字的迷信，“九五之尊”的至高无上等等，就反映了人类对数学的一种崇拜。西方也不乏用数学来解释世界的探索者。到了近代，这种对数学的推崇发展到高峰。17世纪的笛卡尔认为，世界上的一切客观存在都可以用数学描绘出来，包括人脑的思维活动也可以用数学加以解释。牛顿对数学和力学的贡献，运动定律和万有引力定律的发现，进一步使人们对世界的数学性确信无疑。马克思确信世界的数学性和数学的完美性，马克思曾断言道：一门科学，当它只有能够用数学方法表达的时候，它才是完美的。

运筹学／管理科学萌芽已久。有人认为，公元前212年，叙拉古请阿基米德设计的用以打破罗马人海上封锁的计划，就可以看做是运筹学的开端。在中国，也有不少人认为，战国李冰父子在四川修建的都江堰，就是古代的系统工程。

北宋真宗年间丁胃修皇宫的故事：取土、运料和处理垃圾的系统思维方法体现了运筹学的思想。我国古代的《孙子兵法》、

春秋战国时代诸侯战争的案例：《围魏救赵》等、三十六计等都是对策论辉煌的篇章。

管理学界公认的运筹学初创时间，几乎同科学管理运动同时。1909年，丹麦数学家厄兰(A. K. Erlang)，帮助电话公司解决了哥本哈根街道上的电话线继线问题，发表论文《概率论与电话会话》，成为创立现代排队论概念的先驱。1924年，贝尔实验室的道奇、罗米格、休哈特创造了统计抽样表，用于取样检验和质量控制，这是概率论用于管理的先声，但当时并未被人们所接受。到1928年，贝尔实验室的另一成员弗莱(T. C. Fry)，出版了《概率及其工程应用》，对排队论的统计基础理论做出了贡献。在这一方面成果较多的要数费希尔(R.A. Fisher)，他在1925年集中研究统计理论，提出了X平方测验、贝斯统计、抽样理论、试验设计等一系列统计方法。另外，1916年，英国的兰彻斯特(F. W. Lanchester)曾提出过军事行为中双方人力、火力数量与战争结果关系的计算公式，这是现代军事运筹最早提出的战争模型。同年，美国的爱迪生(Thomas A. Edison)也曾设计过一个海军作战程序，分析了商船在海战中走Z形路线的优缺点。但是，在当时的社会环境条件下，无论是在军事方面，还是在工商企业的管理方面，都对这些成果不屑一顾。数学方法和管理实践，在当时并未能够结合起来。

但是，多数人认为，由于数学手段的局限性，特别是过去一直缺乏对不确定的模糊概念进行数学求解的方法，加之没有大

型计算工具，所以，到19世纪为止，运筹学尚未能诞生。

2、运筹学的诞生

（二战中）

运筹学／管理科学的真正诞生并投入实际应用，是在第二次世界大战期间。英国人在战争中最早采用运筹方法。

1、当时，为了对付德国的空袭，解决英伦三岛的防空协同作战问题，英国成立了第一批运筹学小组(Operational Research，本意为作战研究，至今中国台港澳地区还把这一名词翻译为“作业研究”，大陆翻译为“运筹学”)。最有名的一个小组是由雷达的发明者、物理学家、诺贝尔奖获得者布莱克特(P. M. S. Blakett)领导的。这个小组的成员，包括三位生理学家，两位数量物理学家，一位天文物理学家，一位军官，一位大地测量学家，一位普通物理学家，两位数学家。他们成功地解决了伦敦的防空问题。

2、美国也很快发现了运筹学的潜力，国防研究委员会主席科南特(James B. Conant)和参谋长联席会议新武器装备委员会主席布什(Vannevar Bush)，在美国海军和第八轰炸机司令部建立了运筹学小组，进行护航和反潜作战、轰炸德国、轰炸日本的方案设计，并取得了相应成果。（最有效的是大西洋海战盟军对德国潜艇的打击）。

最著名的案例时大西洋海战

二次世界大战期间，德国同英、美为争夺大西洋制海权而进行的海战。

大西洋海上交通线是英国赖以输入战略物资、原料和粮食的生命线。为迫使英国屈服，德国决定以海军主力破坏大西洋海上交通线，英国则针锋相对，将强大的皇家海军投入保卫海上交通线，战争遂由此起。整个战争大体分为三个阶段。

第一阶段：（1939.9-1941.12）德国使用大型水面战斗舰船、航空兵和潜艇捕获和击沉大批英国商船。德47号潜艇潜入英海军基地，击沉英战列舰“皇家橡树”号。但德舰的水面攻击在英国海军反击下损失严重。北海海战中，受伤后被围困在蒙德维亚港的德战列巡洋舰“施佩”号被凿沉。此后，德国宣布实行“无限制潜艇战”。开始，德国用单艇袭击盟国运输船，效果不大。1941年2月后，改为以飞机引导艇群进行袭击，取得重大战果，共击沉英国商船500万吨。德国空军在布雷、封锁港口、航道，袭击和轰炸运输部队方面也取得重大战果。

第二阶段：（1942.1-1943.5）美国参战后，德国将新型远程潜艇开至美国大西洋沿岸进行袭击，仅3个月，就击沉商船100余万吨。德潜艇司令邓尼茨得意地称：“钟摆每摆动一次，德围潜艇就把一吨盟军作战物资送入海底”。英、美为对付德国海军，投入大量军舰为商船护航，研制和使用了深水炸弹、声纳、探磁仪等新式反潜装备，投入大量飞机，加强海上和空中反潜巡