運籌學課件緒論

1、運籌學運籌學 n 運籌學的定義及特點n 運籌學的發(fā)展簡史n 運籌學的解題思路及工作步驟運籌學的解題思路及工作步驟n 運籌學的分支內(nèi)容及其應(yīng)用領(lǐng)域n 教材及參考書n 課程要求與考核方式緒論n 莫斯（莫斯（Morse）和金博爾（）和金博爾（Kimball）：）：“為決為決策機構(gòu)對其控制下業(yè)務(wù)活動進行決策時，提供數(shù)策機構(gòu)對其控制下業(yè)務(wù)活動進行決策時，提供數(shù)量量化為基礎(chǔ)的科學方法量量化為基礎(chǔ)的科學方法” n 大英百科全書大英百科全書： “運籌學是一門應(yīng)用于管理有組織系統(tǒng)的科學運籌學是一門應(yīng)用于管理有組織系統(tǒng)的科學”；“運籌學為掌管這類系統(tǒng)的人提供決策目標和數(shù)運籌學為掌管這類系統(tǒng)的人提供決策目標和數(shù)量分

2、析的工具量分析的工具”運籌學的定義運籌學的定義前者著重于處理實際問題，而對于前者著重于處理實際問題，而對于“科學方法科學方法”則未加則未加說明，后者強調(diào)數(shù)字解，而注重數(shù)學方法。說明，后者強調(diào)數(shù)字解，而注重數(shù)學方法。n美國運籌學會（美國運籌學會（1976）：運籌學是研究用科學方法來）：運籌學是研究用科學方法來決定在資源不充分的情況下如何最好的設(shè)計人決定在資源不充分的情況下如何最好的設(shè)計人機系機系統(tǒng)，并使之最好的運行的一門學科。統(tǒng)，并使之最好的運行的一門學科。n聯(lián)邦德國科學詞典（聯(lián)邦德國科學詞典（1978）：運籌學是從事決策模型）：運籌學是從事決策模型的數(shù)學解法的一門學科。的數(shù)學解法的一門學科。n

3、辭海辭海（1979年版）：年版）：“運籌學主要研運籌學主要研究經(jīng)濟活動與軍事活動中能用數(shù)量來表達有究經(jīng)濟活動與軍事活動中能用數(shù)量來表達有關(guān)運用、籌劃與管理方面的問題，它根據(jù)問關(guān)運用、籌劃與管理方面的問題，它根據(jù)問題的要求，通過數(shù)學的分析與運算，做出綜題的要求，通過數(shù)學的分析與運算，做出綜合性的合理安排，以達到較經(jīng)濟較有效地使合性的合理安排，以達到較經(jīng)濟較有效地使用人力物力用人力物力”。n中國企業(yè)管理百科全書中國企業(yè)管理百科全書(1984年版年版)：“應(yīng)用分析、試驗、量化的方法，對經(jīng)濟應(yīng)用分析、試驗、量化的方法，對經(jīng)濟管理系統(tǒng)中人、財、物等有限資源進行統(tǒng)管理系統(tǒng)中人、財、物等有限資源進行統(tǒng)籌安排

4、，為決策者提供有依據(jù)的最優(yōu)方案，籌安排，為決策者提供有依據(jù)的最優(yōu)方案，以實現(xiàn)最有效的管理以實現(xiàn)最有效的管理”關(guān)鍵詞解讀：量化；最優(yōu)方案；決策關(guān)鍵詞解讀：量化；最優(yōu)方案；決策含義：研究對象；研究工具；研究目標含義：研究對象；研究工具；研究目標n 引入數(shù)學方法解決實際問題引入數(shù)學方法解決實際問題 -強調(diào)量化為基礎(chǔ)；為決策提供定量依據(jù)n 系統(tǒng)與整體性系統(tǒng)與整體性 -從全局考察問題，實現(xiàn)最優(yōu)決策n 應(yīng)用性應(yīng)用性 -源于實踐，并在實踐中得到發(fā)展n 交叉學科交叉學科 -涉及經(jīng)、管、理、工等多學科科學性科學性系統(tǒng)性系統(tǒng)性實踐性實踐性綜合性綜合性學科的性質(zhì)及特點n 齊王賽馬齊王賽馬整體最優(yōu)整體最優(yōu)的運籌思想齊

5、王上中下田忌上中下古代中國的運籌典故齊王上中下田忌下下上上中中0:32:1 我國古代大規(guī)模工程我國古代大規(guī)模工程施工組織方面運用施工組織方面運用系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)籌思想的典型例子統(tǒng)籌思想的典型例子n 丁謂修皇宮丁謂修皇宮一溝三用一溝三用n 蘭徹斯特（Lanchester）戰(zhàn)斗方程（1914年）n 排隊論的提出（1917年，Erlang）n 存儲論的最優(yōu)批量公式提出（19世紀20 年代初）n 1928年,馮.諾伊曼(John Von Neumann）以研究二人零和對策的一系列論文為對策論奠基n 商業(yè)方面，列溫遜在19世紀30 年代運用運籌思想分析商業(yè)廣告、顧客心理二戰(zhàn)前：運籌學萌芽階段n “Blacke

6、tt馬戲團馬戲團”改進防空系統(tǒng)的研究（改進防空系統(tǒng)的研究（1939） “Blackett馬戲團”是世界上第一個運籌學小組 “Blackett馬戲團”在報告中使用了“Operational Research”二戰(zhàn)期間：運籌學的產(chǎn)生階段n英、美等國軍隊成立專門小組開展研究英、美等國軍隊成立專門小組開展研究 著名案例：大西洋反潛戰(zhàn)中調(diào)整深水炸彈起爆深度問題，100英尺25英尺，提高效率4-7倍二戰(zhàn)后：運籌學的發(fā)展階段n軍事領(lǐng)域方面，英美等國家成立了更加正式軍事領(lǐng)域方面，英美等國家成立了更加正式的運籌研究組織。研究從戰(zhàn)術(shù)轉(zhuǎn)變到注重戰(zhàn)略，的運籌研究組織。研究從戰(zhàn)術(shù)轉(zhuǎn)變到注重戰(zhàn)略，如未來武器系統(tǒng)的研制；洲

7、際導(dǎo)彈等如未來武器系統(tǒng)的研制；洲際導(dǎo)彈等民用領(lǐng)域民用領(lǐng)域n 194550年代初，初建期。年代初，初建期。人數(shù)不多，范圍小，出版物和學會人數(shù)不多，范圍小，出版物和學會寥寥無幾。最早建立運籌學會的是英國（寥寥無幾。最早建立運籌學會的是英國（1948）美國（）美國（1952）。 n 1950年代初到年代初到50年代末，成長期。年代末，成長期。特點是電子計算機技術(shù)的特點是電子計算機技術(shù)的發(fā)展使得運籌學方法得以推廣應(yīng)用。更多的運籌學刊物和學會出發(fā)展使得運籌學方法得以推廣應(yīng)用。更多的運籌學刊物和學會出現(xiàn)，法、日、印、荷等十幾個國家成立運籌學會，現(xiàn)，法、日、印、荷等十幾個國家成立運籌學會，1959年國際運年

8、國際運籌學會成立?；I學會成立。 n 20世紀世紀60年代以來，迅速發(fā)展和普及時期。年代以來，迅速發(fā)展和普及時期。進一步細分為進一步細分為各個分支，專業(yè)學術(shù)團體增多，研究更大的復(fù)雜的系統(tǒng)。此外，各個分支，專業(yè)學術(shù)團體增多，研究更大的復(fù)雜的系統(tǒng)。此外，區(qū)域性運籌學協(xié)會成立，比如歐洲運籌學協(xié)會（區(qū)域性運籌學協(xié)會成立，比如歐洲運籌學協(xié)會（EURO，1975），），亞太運籌學協(xié)會（亞太運籌學協(xié)會（APORS，1985） 二戰(zhàn)后：運籌學的發(fā)展階段n19561956年成立運籌學小組，年成立運籌學小組，19801980年成立運籌學年成立運籌學學會，學會，19821982年加入國際運籌學會。年加入國際運籌學會。

9、n在農(nóng)林、交通運輸、建筑、冶金礦山、郵電在農(nóng)林、交通運輸、建筑、冶金礦山、郵電紡織等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。紡織等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。 n我國高校經(jīng)濟管理類專業(yè)已將運籌學作為一我國高校經(jīng)濟管理類專業(yè)已將運籌學作為一門主干課程門主干課程運籌學在我國的發(fā)展n 8世紀在哥尼斯堡城(今俄羅斯加里寧格勒)的普萊格爾河上有7座橋，將河中的兩個島和河岸連結(jié)，如圖1所示。城中的居民經(jīng)常沿河過橋散步，于是提出了一個問題：能否一次走遍能否一次走遍7座橋，而每座橋只許通過一次，最后仍回到起始地點？座橋，而每座橋只許通過一次，最后仍回到起始地點？典故：哥尼斯堡七橋問題 明確問題明確問題：既然陸地是橋梁的連接地點，不妨把圖中被河隔開的

10、陸地看成A、B、C、D4個點，7座橋表示成7條連接這4個點的線，于是“七橋問七橋問題題”就等價于所畫圖形的一筆畫問題了。萊昂哈德歐拉（Leonhard Euler） 分析思路歐拉歐拉注意到：每個點如果有進去的邊就必須有出來的邊，從而每個點連接的邊數(shù)必須有偶數(shù)個才能完成一筆畫。圖中每個點都連接著奇數(shù)條邊，因此不可能一筆畫出，這就說明不存在一次走遍7座橋，而每座橋只許通過一次的走法。歐拉定理歐拉定理 如果一個網(wǎng)絡(luò)是連通的并且奇頂點的個數(shù)等于0或2，那么它可以一筆畫出；否則它不可以一筆畫出 。試試看分析思路1、從實際問題中提出需運作、決策的問題（界定與簡化）（界定與簡化）2、抽象歸納形成表達式，建立

11、模型模型（運籌學的精髓）（運籌學的精髓）3、運用運籌學方法求出問題的解（優(yōu)化）（優(yōu)化）4、結(jié)果分析與調(diào)整（解的檢驗和控制）（解的檢驗和控制）5、選出最優(yōu)方案，形成決策決策（運籌學的核心）（運籌學的核心）運籌學的工作步驟決策活動過程運籌學的方法論解的實施提出問題解的控制解的檢驗優(yōu)化求解建立模型 U=f（xi，yj，k） 目標評價準則 g(xi，yj，k)0 約束條件 其中，xi為可控變量；yj為已知參數(shù)；k為隨機因素（1）目標評價準則一般要求達到最佳（最大或者最?。┗蛘哌m中、滿意等，可以是單一的，也可以是多個的。（2）約束條件，可以沒有，也可以有多個。g為等式時，即為平衡條件。當無k項時，模型為

12、確定性模型，否則為隨機模型。隨機模型的評價準則可用期望值、方差或用概率分布來表示。模型的一般數(shù)學表達式n 定性分析與定量分析n 最優(yōu)解與滿意解適用性討論運籌學的分支內(nèi)容數(shù)數(shù)學學規(guī)規(guī)劃劃非線性規(guī)劃非線性規(guī)劃整數(shù)規(guī)劃整數(shù)規(guī)劃動態(tài)規(guī)劃動態(tài)規(guī)劃學學科科內(nèi)內(nèi)容容多目標規(guī)劃多目標規(guī)劃雙層規(guī)劃雙層規(guī)劃組組合合優(yōu)優(yōu)化化最優(yōu)計數(shù)問題最優(yōu)計數(shù)問題網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化排序問題排序問題統(tǒng)籌圖統(tǒng)籌圖隨隨機機優(yōu)優(yōu)化化對策論對策論排隊論排隊論庫存論庫存論決策分析決策分析可靠性分析可靠性分析線性規(guī)劃線性規(guī)劃 生產(chǎn)計劃生產(chǎn)計劃：生產(chǎn)計劃、合理下料、配料問題、物料管理等 庫存管理庫存管理：多種物資庫存量、庫存方式的管理等 運輸問題運

13、輸問題：運輸線路、物資的調(diào)撥、運輸工具的調(diào)度 人事管理人事管理：對人員的需求和使用的預(yù)測，確定人員編制、 人員合理分配，建立人才評價體系等 市場營銷市場營銷：廣告預(yù)算、媒介選擇、定價、產(chǎn)品開發(fā)與銷售 計劃制定等 財務(wù)和會計財務(wù)和會計：預(yù)測、貸款、成本分析、現(xiàn)金管理等 理財與投資理財與投資：融資方式、資本運營方案、投資組合等 其他：設(shè)備維修更新，項目選擇評價，工程優(yōu)化設(shè)計其他：設(shè)備維修更新，項目選擇評價，工程優(yōu)化設(shè)計等運籌學的應(yīng)用領(lǐng)域組織應(yīng)用Interface期刊號 每年節(jié)支（美元）聯(lián)合航空公司滿足乘客需求前提下,以最低成本進行訂票及安排機場工作班次1-2/1986600萬Citgo石油優(yōu)化煉油

14、程序及產(chǎn)品供應(yīng)、配送及營銷1-2/19877000萬荷馬特發(fā)展公司（Homart ）優(yōu)化商業(yè)區(qū)和辦公樓銷售程序1-2/19874000萬AT&T 優(yōu)化商業(yè)用戶的電話銷售中心選址1-2/19904.06億 ，更多銷售標準品牌公司控制成品庫存（制定最優(yōu)再訂購點和訂購量，確保安全庫存）12/1981380萬施樂公司通過戰(zhàn)略調(diào)整，縮短維修機器的反應(yīng)時間和改進維修人員的生產(chǎn)率11/1975第2部分生產(chǎn)率提高50%以上寶潔公司重新設(shè)計北美生產(chǎn)和分銷系統(tǒng)以降低成本并加快了市場進入速度1-2/19972億法國國家鐵路制定最優(yōu)鐵路時刻表并調(diào)整鐵路日運營量1-2/19981500萬更多年收入 資料來源:

15、吳育華 , 何雁群 .運籌學在工業(yè)工程中的應(yīng)用 J .工業(yè)工程 , 1999, 2 (4) : 9 13. 定量化運籌方法的使用情況排名定量化運籌方法的使用情況排名( Lane，1993)n露天采剝進度計劃（線性規(guī)劃）露天采剝進度計劃（線性規(guī)劃）n露天生產(chǎn)剝采比的優(yōu)化（動態(tài)規(guī)劃）露天生產(chǎn)剝采比的優(yōu)化（動態(tài)規(guī)劃）n地下開拓運輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（網(wǎng)絡(luò)分析）地下開拓運輸系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計（網(wǎng)絡(luò)分析）n露天礦生產(chǎn)車輛調(diào)度（線性規(guī)劃）露天礦生產(chǎn)車輛調(diào)度（線性規(guī)劃）n露天礦配礦作業(yè)管理（線性規(guī)劃）露天礦配礦作業(yè)管理（線性規(guī)劃）n邊界品位優(yōu)化邊界品位優(yōu)化(線性規(guī)劃線性規(guī)劃,動態(tài)規(guī)劃動態(tài)規(guī)劃)運籌學在礦業(yè)中的應(yīng)用n成熟的學科分支向縱深發(fā)展n新的研究領(lǐng)域產(chǎn)生n與新的技術(shù)結(jié)合n與其他學科的結(jié)合加強n傳統(tǒng)優(yōu)化觀念不斷變化學科未來發(fā)展趨勢展望n課程要求：掌握運籌學的主要分支的基本理課程要求：掌握運籌學的主要分支的基本理論和方法，運用運籌學的基本方法和思想去論和方法，運用運籌學的基本方法和思想去解決生產(chǎn)實踐中的具體問題解決生產(chǎn)實踐中的具體問題課程要求和學習方法n