运筹学课件绪论

1、（Operations Research） 运筹学 青岛大学 经济学院 李晖Email: 教材与参考资料管理科学基础 吴育华、杜刚 （天津大学出版社2009）运筹学运筹学教材编写组 （清华大学出版社2005）运筹学 徐玖平、 胡知能等（科学出版社）广义的理解，认为管理科学（Management Science）是一门应用多学科与多领域理论、方法、技术和知识的综合性交叉学科。目的：研究人类利用有限资源实现组织目标的管理活动方面的动态、复杂和创新的社会行为及其规律。组织行为学、企业战略管理等-定性分析运筹学、计量经济学等-定量分析管理科学的含义狭义的理解，认为管理科学是一门应用科学、定量的方法去分

2、析和解决管理决策问题的技术科学。目的：帮助管理者在有限的资源条件下最优的 实现组织目标，并为决策提供依据。运筹学等-定量分析管理科学的含义运筹学在科学技术体系中的地位马克思主义哲学自然科学系统学社会科学技术科学工程技术自然辩证法 社会辩证法哲学 基础科学 技术科学 工程技术 系统观 数学等 运筹学 系统工程第一章 绪 论运筹学的起源运筹学的特征运筹学的主要内容运筹学应用的一般程序What is 运 筹 学？史记高祖本纪： 夫运筹帷帐之中，决胜千里之外，吾不如子房（张良）。镇国家、抚百姓，给粮饷，不绝粮道，吾不如萧何。连百万之军，战必胜，攻必取，吾不如韩信。此三者，皆人杰也。吾能用之，此吾所以取

3、天下也。 项羽有一范增而不能用，此其所以为我擒也。一、运筹学及其起源运筹学（Operations Research) 是一门以定量方法为管理决策提供科学依据的学科。Operations Research(美国)Operational Research(英国)在台湾有时又被称作作业研究1. 运筹学的管理科学起源泰勒 (F.W.Taylor科学管理之父)（1）科学管理的根本目的是谋求最高工作效率（2）达到最高工作效率的重要手段是科学的管 理方法. （3）实施科学管理要求精神上的彻底变革.一战前已发展成熟的古典管理学派推动了运筹学发展，至今仍是运筹学关注的主题之一1911年，泰勒 出版了著名的科学管

4、理原理一书.在这本书中，泰勒的管理思想概括起来主要有以下三个观点：2. 运筹学诞生： 诞生于第二次世界大战期间， 由于反法西斯战争的需要发展 起来的一门新兴学科 现代进行的运筹学工作最早是 以希尔(A.V.Hill)为首的英国国防部防空试验小组在一战期间进行的高射炮系统利用研究运筹学的早期代表性工作 英国人莫尔斯 建立并分析美国海军横跨大西洋护航队损失的数学模型，这一工作在第二次世界大战中有了深入而全面的发展. 一战与二战期间： 1935年，英国科学家沃森瓦特发明了雷达. 当时任英国海军大臣的丘吉尔敏锐地认识到雷达的重要意义. Watson-Watt (18921973)英国物理学家和雷达技术

5、专家。1935年2月，他提出采用无线电方法探测飞机的秘密备忘录，并在当年研制成功探测距离达到80公里的米波防空雷达。1938年在沃森瓦特主持下在英国东海岸建成防空雷达网，以后又建立了第二个雷达网。雷达网在1940年击败纳粹德国的空袭中起了重要的作用。但随着雷达性能的改善和配置数量的增多，出现了来自不同雷达站的信息以及雷达站同整个防空作战系统的协调配合问题。为此，在1938年7月波德塞（Bawdsey）雷达站的负责人罗伊（Rowe）提出立即进行整个防空作战系统运行研究，以教军事领导人学会使用雷达定位敌方飞机。Rowe和Watson Watt主持了最早的两个雷达研究，并将其命名为Operation

6、al Research。这就是运筹学(O.R.)这个名词的起源。 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11人研究小组,专门就改进防空系统进行研究。 “Blackett马戏团”是世界上第一个运筹学小组： 雷达探测、信息传递、作战指挥、 战斗机与防空火力的协调等,大大提高了英国本土的防空能力. 学术思想：蕴含着整体性的概念和系统分析的思想，这是运筹学的精髓. 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、加拿大等国也相继成立了军

7、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. 当时德国的潜水艇严重威胁盟军的运输船，研究如何用飞机投掷深水炸弹，有效摧毁敌军潜艇就成为当务之急. 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 最出色的工作之一是协助盟军打破了德国的海上封锁.他们提出建议： 1）仅当潜艇浮出水面或刚下潜时，方投掷深水炸弹；深水炸弹起爆深度由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

8、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. 此外，运筹学成功用于对潜艇的有效搜索、合理安排飞机维修、提高飞机的利用率等许多问题。这些成果对盟军大西洋海战的胜利起了十分重要的作用。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.正是由于战争的迫切需要、以及大批著名科学家的参与，运筹学得到迅速发展.第二次世界大战期间的军事运筹问题及其解决方法，具有如下的特点： （1） 数据是实践中的真实数据； （2） 解决问题的人员组成是多学科的； （3） 用数学模型处理问题. 第二次世界大战后，运筹学从单纯军事和战争

9、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。1950年，英国出版了第一份运筹学杂志。1951年，莫尔斯和金博尔出版了第一本运筹学专著：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。1952年，美国运筹学会成立，并出版了运筹学杂志。所有这些，标志着运筹学这门学科基本形成。推动运筹学飞速发展的两个重要因素：运筹学在理论和方法技术方面的巨大进步: 如线性规划、动态规划、 排队论、存储论、计算机革命对运筹学发展的巨大冲击。 计算速度和计

10、算能力的增加二. 运筹学的特征第一个特征：以管理决策为基点为管理决策提供科学方法，源于实践、为了实践、服务于实践。第二个特征：研究方法是科学方法 阐明问题+收集数据； 构建“概括问题本质”的数学模型； 假设从模型中得到的结论的有效性； 用适当案例验证假设（模型的验证） 第四个特征：引入数学方法解决实际问题定性与定量方法结合第三个特征：系统与整体性从全局考察问题，着眼于整体利益、解决冲突，实现整体最优第五个特征：交叉学科 涉及经济、管理、数学、工程和系统等多学科1.内容规划技术（线性规划、对偶定理、灵敏度分析 运输问题、目标规划、非线性规划）图与网络技术：（最小树、最大流、最短路、工程计划网络）决策分析技术（风险型决策、多阶段决策、库存决策、多目标决策）排队与模拟技术：(排队、模拟)对策分析技术：(零和对策、非零和对策)三、运筹学的主要内容 三星电子：缩减制造时间和存储量，每年增收$200万； 加拿大太平洋铁路：铁路货运的日常安排，每年节约$100万； 时代公司：对杂志分配渠道的管理，每年利润增加3.5%； 美国电