运筹学的发展历史和现实应用

运筹学的发展历史和现实应用

摘要

运筹学是包含多种学科的综合性学科，是最早形成的一门软科学。它把科学的

方法、技术和工具应用到包括一个系统管理在内的各种问题上，以便为那些掌管

系统的人们提供最佳的解决问题的办法。它用科学的方法研究与某一系统的最优

管理有关的问题。它能帮助决策人解决那些可以用定量方法和有关理论来处理的

问题。

首先对运筹学做了简单介绍，并回顾了运筹学的产生和历史，同时介绍了运筹

学研究对象、定义和特点，以及运筹学的内容和研究方法，最后对现在运筹学界

最为关注的问题——运筹学的未来发展作了分析。从“运筹帷幄”引入运筹学，

从历史、经济、民生等领域所举例子详细解说了运筹学与博弈论思想在现实中的

应用。

关键词：运筹学，历史，特点，内容和方法，应用

一、运筹学的的起源与发展

普遍认为，运筹学起源于第二次世界大战初期，当时, 英国(随即是美国) 军事部门迫切需要研究如何将非常有限的物资以及人力和物力, 分配与使用到各种军事活动的运行中, 以达到最好的作果。在第二次世界大战期间, 德国已拥有一支强大的空军, 飞机从德国起飞17 分钟即到达英国本土。在如此短的时间内, 如何预警和拦截成为一大难题。1935 年, 为了对付德国空中力量的严重威胁, 英国在东海岸的鲍德西(Birdseye) 成立了关于作战控制技术的研究机构。1938 年, 鲍德西科学小组负责人( Rowe , A1 P) 把他们从事的工作称为运筹学(Operational research[ 英] ,Operations research[美] , 直译为“作战研究”) 。因此, 人们把鲍德西作为运筹学的诞生地, 将1935 —1938 年这一时间段作为运筹学产生的酝酿时期。

第二次世界大战中，运筹学被广泛应用于军事系统工程中去，除英国外，美

国、加拿大等国也成立了军事数学小组，研究并解决战争提出的运筹学课题，例

如，组织适当的护航编队使运输船队损失最小，改进搜索方法，及时发现敌军潜

艇；改进深水炸弹的起爆深度，提高了毁伤率；合理安排飞机维修，提高了飞机

的利用率等。这些运筹学成果对盟军大西洋海战的胜利起了十分重要的作用，对

许多战斗的胜利也起了积极的作用。战后这些研究成果逐渐公开发表，这些理论

和方法被应用到经济计划、生产管理领域，也产生了很好的效果。这样，

Operations Research就转义成为“作业研究”。

早在古代中国就有“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”之说，后来人们用

“运筹帷幄”表示善于策划用兵、指挥战争。然而“运筹”发展到现代已成为一

门重要的学科“运筹学”。中国的现代运筹学，形成现代运筹学被引入中国是在

五十年代后期。中国第一个运筹学小组在钱学森、许国志先生的推动下在1956

年于中国科学院力学研究所成立。可见，运筹学一开始就被理解为同工程有密切联系的学科。我国把Operations Research译成“运筹学”，非常贴切地涵盖了这个词关于作战研究和作业研究两方面的涵义。

二、运筹学的研究对象、定义和特点

自运筹学形成以来，运筹学研究的方面非常的广泛，但总的来说，运筹学研究的对象是经济、军事及科学技术等活动中（事实上，它们之间往往是密切相关的）能用数量关系来描述的有关运用、策划与管理方面的问题。

运筹学具有以下的特点：

1运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题，故其应用不受行业、部门之限制；

2运筹学既对各种经营进行创造的科学研究，又涉及到组织的实际管理问题，

它具有很强的实践性，最终应能向决策者提供建设性意见，并应收到实效；

3它以整体最优为目标，从系统的观点出发，力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突。对所研究的问题求出最优解，寻求最佳的行动方案，所以它也可看成是一门优化技术，提供的是解决各类问题的优化方法。由上述运筹学发展历史可知，运筹学是由军事、经济、生产等各个领域所提出的决策问题的推动而发展起来的一门新兴的学科分支。所谓运筹学，可以说是一系列用以提高所研究系统的有效性的分析工具。博弈论属于运筹学的一个分支，是研究博弈行为中竞争各方是否存在着最合理的行动方案，以及如何找到这一合理方案的数学理论和方法。

三、运筹学的主要内容和研究方法

运筹学包括以下内容:线性规划、非线性规划、动态规划、多目标规划、网络分析、网络规划、排队论、存储论、博弈论、决策论、模型论等。

运筹学作为一门用来解决实际问题的学科，在处理千差万别的各种问题时，一般有以下几个步骤：确定目标、制定方案、建立模型、制定解法。离开实践运筹学就失去了意义。

四、运筹学的应用

运筹学发展到现在，虽然只有五十多年的历史，但其内容已相当丰富，所涉及的领域也十分广泛。以《运筹学国际文摘》收集的各国运筹学论文的内容为例，按技术分类就有50多种。现在这门新兴学科的应用已深入到国民经济的各个领域，成为促进国民经济多快好省，健康协调发展的有效方法。

运筹学思想在中国古代的应用——田忌赛马。战国时期的田忌赛马已广为人知，这其实就是运筹思想的一次完美应用。整个比赛过程，孙膑运用了一种巧妙的思想——博弈论，在马匹质量的约束条件下，经过策划、安排，找到最优方案，使田忌由劣势转化为优胜方。

运筹思想在现代企业中管理的应用同样重要，现代企业经营规模庞大，在市场经济条件下，外部联系复杂，内部结构严密。其合理运营，有赖于科学的筹划和正确的经营决策。决策正确与否，是关系到整个企业经营方向和效益的首要问题。决策科学化是企业管理的前提。

从广义上看，我们应把决策理解为一个过程。它包括决策者及其决策目标、决

策的内容和对象、决策的技术方法、决策信息等等。科学决策作为一个过程来说，包括以下几个步骤：

（1）提出问题。决策人必须恰当地提出问题，并提出问题的界限，然后才谈得上寻求最优解。

（2）搜集决策所需要的情报和数据

（3）设计解决问题的各种可能的办法和方案。决策问题之所以产生，是由于客观上存在以上两种可能的、将导致不同结果的方案。提出若干个方案供分析对比，是科学决策过程中重要的一步。

（4）根据一定的标准对方案进行衡量和评价。

（5）从最优方案中选择最优方案

（6）将所选方案付诸实施

运筹学的应用也会使运输行业效率和工人的积极性得到大大提高，节省资源，发挥最优，各方受益其中。

近二十年来，信息科学、生命科学等现代高科技对人类社会产生了巨大影响，运筹学工作者还关注到其中一些运筹学起作用的新的工作方向。例如，将全局最优化、图论、神经网络等运筹学理论及方法应用于分子生物信息学中的DNA与蛋白质序列比较、芯片测试、生物进化分析、蛋白质结构预测等问题的研究；在金融管理方面，将优化及决策分析方法，应用于金融风险控制与管理、资产评估与定价分析模型等；在网络管理上，利用随机过程方法，研究排队网络的数量指标分析；在供应链管理问题中，利用随机动态规划模型，研究多重决策最优策略的计算方法。在这些重要的新方向上，我国运筹学工作者都取得了可喜的进展及成绩，有一些已进入国际先进水平的行列，被有关同行所认可。

五、结论

在日常生活中到处都存在着最优解或最大利润的问题，想要解决这些问题就要求我们有清晰的思路，从各个方面考虑问题，从而给出最优解。在生活中到处都有运筹学，古有田忌赛马，今有军事演习，甚至做家务都有最优分配来节约时间。可见，运筹学的思想的确给我们带来很多方便和好处。只要坚持挖掘运筹学与博弈论的潜在价值并完美运用于现实，相信运筹学一定会为国家、为世界作出更大的贡献。