運(yùn)籌學(xué)課件緒論

1、（Operations Research） 運(yùn)籌學(xué) 青島大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院 李暉Email: 教材與參考資料管理科學(xué)基礎(chǔ) 吳育華、杜剛 （天津大學(xué)出版社2009）運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)教材編寫組 （清華大學(xué)出版社2005）運(yùn)籌學(xué) 徐玖平、 胡知能等（科學(xué)出版社）廣義的理解，認(rèn)為管理科學(xué)（Management Science）是一門應(yīng)用多學(xué)科與多領(lǐng)域理論、方法、技術(shù)和知識(shí)的綜合性交叉學(xué)科。目的：研究人類利用有限資源實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo)的管理活動(dòng)方面的動(dòng)態(tài)、復(fù)雜和創(chuàng)新的社會(huì)行為及其規(guī)律。組織行為學(xué)、企業(yè)戰(zhàn)略管理等-定性分析運(yùn)籌學(xué)、計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)等-定量分析管理科學(xué)的含義狹義的理解，認(rèn)為管理科學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)、定量的方法去分

2、析和解決管理決策問(wèn)題的技術(shù)科學(xué)。目的：幫助管理者在有限的資源條件下最優(yōu)的 實(shí)現(xiàn)組織目標(biāo)，并為決策提供依據(jù)。運(yùn)籌學(xué)等-定量分析管理科學(xué)的含義運(yùn)籌學(xué)在科學(xué)技術(shù)體系中的地位馬克思主義哲學(xué)自然科學(xué)系統(tǒng)學(xué)社會(huì)科學(xué)技術(shù)科學(xué)工程技術(shù)自然辯證法 社會(huì)辯證法哲學(xué) 基礎(chǔ)科學(xué) 技術(shù)科學(xué) 工程技術(shù) 系統(tǒng)觀 數(shù)學(xué)等 運(yùn)籌學(xué) 系統(tǒng)工程第一章 緒 論運(yùn)籌學(xué)的起源運(yùn)籌學(xué)的特征運(yùn)籌學(xué)的主要內(nèi)容運(yùn)籌學(xué)應(yīng)用的一般程序What is 運(yùn) 籌 學(xué)？史記高祖本紀(jì)： 夫運(yùn)籌帷帳之中，決勝千里之外，吾不如子房（張良）。鎮(zhèn)國(guó)家、撫百姓，給糧餉，不絕糧道，吾不如蕭何。連百萬(wàn)之軍，戰(zhàn)必勝，攻必取，吾不如韓信。此三者，皆人杰也。吾能用之，此吾所以取

3、天下也。 項(xiàng)羽有一范增而不能用，此其所以為我擒也。一、運(yùn)籌學(xué)及其起源運(yùn)籌學(xué)（Operations Research) 是一門以定量方法為管理決策提供科學(xué)依據(jù)的學(xué)科。Operations Research(美國(guó))Operational Research(英國(guó))在臺(tái)灣有時(shí)又被稱作作業(yè)研究1. 運(yùn)籌學(xué)的管理科學(xué)起源泰勒 (F.W.Taylor科學(xué)管理之父)（1）科學(xué)管理的根本目的是謀求最高工作效率（2）達(dá)到最高工作效率的重要手段是科學(xué)的管 理方法. （3）實(shí)施科學(xué)管理要求精神上的徹底變革.一戰(zhàn)前已發(fā)展成熟的古典管理學(xué)派推動(dòng)了運(yùn)籌學(xué)發(fā)展，至今仍是運(yùn)籌學(xué)關(guān)注的主題之一1911年，泰勒 出版了著名的科學(xué)管

4、理原理一書.在這本書中，泰勒的管理思想概括起來(lái)主要有以下三個(gè)觀點(diǎn)：2. 運(yùn)籌學(xué)誕生： 誕生于第二次世界大戰(zhàn)期間， 由于反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)的需要發(fā)展 起來(lái)的一門新興學(xué)科 現(xiàn)代進(jìn)行的運(yùn)籌學(xué)工作最早是 以希爾(A.V.Hill)為首的英國(guó)國(guó)防部防空試驗(yàn)小組在一戰(zhàn)期間進(jìn)行的高射炮系統(tǒng)利用研究運(yùn)籌學(xué)的早期代表性工作 英國(guó)人莫爾斯 建立并分析美國(guó)海軍橫跨大西洋護(hù)航隊(duì)損失的數(shù)學(xué)模型，這一工作在第二次世界大戰(zhàn)中有了深入而全面的發(fā)展. 一戰(zhàn)與二戰(zhàn)期間： 1935年，英國(guó)科學(xué)家沃森瓦特發(fā)明了雷達(dá). 當(dāng)時(shí)任英國(guó)海軍大臣的丘吉爾敏銳地認(rèn)識(shí)到雷達(dá)的重要意義. Watson-Watt (18921973)英國(guó)物理學(xué)家和雷達(dá)技術(shù)

5、專家。1935年2月，他提出采用無(wú)線電方法探測(cè)飛機(jī)的秘密備忘錄，并在當(dāng)年研制成功探測(cè)距離達(dá)到80公里的米波防空雷達(dá)。1938年在沃森瓦特主持下在英國(guó)東海岸建成防空雷達(dá)網(wǎng)，以后又建立了第二個(gè)雷達(dá)網(wǎng)。雷達(dá)網(wǎng)在1940年擊敗納粹德國(guó)的空襲中起了重要的作用。但隨著雷達(dá)性能的改善和配置數(shù)量的增多，出現(xiàn)了來(lái)自不同雷達(dá)站的信息以及雷達(dá)站同整個(gè)防空作戰(zhàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合問(wèn)題。為此，在1938年7月波德塞（Bawdsey）雷達(dá)站的負(fù)責(zé)人羅伊（Rowe）提出立即進(jìn)行整個(gè)防空作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)行研究，以教軍事領(lǐng)導(dǎo)人學(xué)會(huì)使用雷達(dá)定位敵方飛機(jī)。Rowe和Watson Watt主持了最早的兩個(gè)雷達(dá)研究，并將其命名為Operation

6、al Research。這就是運(yùn)籌學(xué)(O.R.)這個(gè)名詞的起源。 1939年，由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家、英國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)司令部科學(xué)顧問(wèn)、戰(zhàn)后獲得諾貝爾獎(jiǎng)的 布萊凱特 （P. M. S. Blackett）為首，組建了一個(gè)代號(hào)為“Blackett馬戲團(tuán)”的11人研究小組,專門就改進(jìn)防空系統(tǒng)進(jìn)行研究。 “Blackett馬戲團(tuán)”是世界上第一個(gè)運(yùn)籌學(xué)小組： 雷達(dá)探測(cè)、信息傳遞、作戰(zhàn)指揮、 戰(zhàn)斗機(jī)與防空火力的協(xié)調(diào)等,大大提高了英國(guó)本土的防空能力. 學(xué)術(shù)思想：蘊(yùn)含著整體性的概念和系統(tǒng)分析的思想，這是運(yùn)籌學(xué)的精髓. 第二次世界大戰(zhàn)中，運(yùn)籌學(xué)被廣泛應(yīng)用于軍事系統(tǒng)工程中去，除英國(guó)外，美國(guó)、加拿大等國(guó)也相繼成立了軍

7、事運(yùn)籌研究小組，解決戰(zhàn)爭(zhēng)中提出的運(yùn)籌學(xué)課題，其中最著名的工作之一是: 改進(jìn)深水炸彈的起爆深度. 當(dāng)時(shí)德國(guó)的潛水艇嚴(yán)重威脅盟軍的運(yùn)輸船，研究如何用飛機(jī)投擲深水炸彈，有效摧毀敵軍潛艇就成為當(dāng)務(wù)之急. 1942年，美國(guó)大西洋艦隊(duì)主持反潛戰(zhàn)的官員貝克（W. D. Baker）請(qǐng)求成立反潛戰(zhàn)運(yùn)籌組，麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家莫爾斯（P. W. Morse）被請(qǐng)來(lái)?yè)?dān)任計(jì)劃與監(jiān)督. 莫爾斯 最出色的工作之一是協(xié)助盟軍打破了德國(guó)的海上封鎖.他們提出建議： 1）僅當(dāng)潛艇浮出水面或剛下潛時(shí)，方投擲深水炸彈；深水炸彈起爆深度由100-200英尺，修正為20-50英尺. 2）改進(jìn)運(yùn)送物資的船隊(duì)及護(hù)航艦艇編隊(duì)的方式，由小規(guī)

8、模多批次改進(jìn)為加大規(guī)模、減少批次，可使損失減少. 軍方采用了上述建議，重創(chuàng)德國(guó)潛艇艦隊(duì)，最終成功地打破了德國(guó)的海上封鎖. 此外，運(yùn)籌學(xué)成功用于對(duì)潛艇的有效搜索、合理安排飛機(jī)維修、提高飛機(jī)的利用率等許多問(wèn)題。這些成果對(duì)盟軍大西洋海戰(zhàn)的勝利起了十分重要的作用。戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)，英美及加拿大軍隊(duì)中工作的運(yùn)籌學(xué)工作者已超過(guò)了700人.正是由于戰(zhàn)爭(zhēng)的迫切需要、以及大批著名科學(xué)家的參與，運(yùn)籌學(xué)得到迅速發(fā)展.第二次世界大戰(zhàn)期間的軍事運(yùn)籌問(wèn)題及其解決方法，具有如下的特點(diǎn)： （1） 數(shù)據(jù)是實(shí)踐中的真實(shí)數(shù)據(jù)； （2） 解決問(wèn)題的人員組成是多學(xué)科的； （3） 用數(shù)學(xué)模型處理問(wèn)題. 第二次世界大戰(zhàn)后，運(yùn)籌學(xué)從單純軍事和戰(zhàn)爭(zhēng)

9、中的應(yīng)用研究，擴(kuò)展到經(jīng)濟(jì)和管理領(lǐng)域，并形成了自己的理論與方法。1948年，美國(guó)麻省理工學(xué)院率先開設(shè)了運(yùn)籌學(xué)課程，許多大學(xué)群起效法，內(nèi)容也日益豐富。1950年，英國(guó)出版了第一份運(yùn)籌學(xué)雜志。1951年，莫爾斯和金博爾出版了第一本運(yùn)籌學(xué)專著：The Methods of Operations Research書中總結(jié)了第二次世界大戰(zhàn)中運(yùn)籌學(xué)的軍事應(yīng)用。1952年，美國(guó)運(yùn)籌學(xué)會(huì)成立，并出版了運(yùn)籌學(xué)雜志。所有這些，標(biāo)志著運(yùn)籌學(xué)這門學(xué)科基本形成。推動(dòng)運(yùn)籌學(xué)飛速發(fā)展的兩個(gè)重要因素：運(yùn)籌學(xué)在理論和方法技術(shù)方面的巨大進(jìn)步: 如線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、 排隊(duì)論、存儲(chǔ)論、計(jì)算機(jī)革命對(duì)運(yùn)籌學(xué)發(fā)展的巨大沖擊。 計(jì)算速度和計(jì)

10、算能力的增加二. 運(yùn)籌學(xué)的特征第一個(gè)特征：以管理決策為基點(diǎn)為管理決策提供科學(xué)方法，源于實(shí)踐、為了實(shí)踐、服務(wù)于實(shí)踐。第二個(gè)特征：研究方法是科學(xué)方法 闡明問(wèn)題+收集數(shù)據(jù)； 構(gòu)建“概括問(wèn)題本質(zhì)”的數(shù)學(xué)模型； 假設(shè)從模型中得到的結(jié)論的有效性； 用適當(dāng)案例驗(yàn)證假設(shè)（模型的驗(yàn)證） 第四個(gè)特征：引入數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題定性與定量方法結(jié)合第三個(gè)特征：系統(tǒng)與整體性從全局考察問(wèn)題，著眼于整體利益、解決沖突，實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)第五個(gè)特征：交叉學(xué)科 涉及經(jīng)濟(jì)、管理、數(shù)學(xué)、工程和系統(tǒng)等多學(xué)科1.內(nèi)容規(guī)劃技術(shù)（線性規(guī)劃、對(duì)偶定理、靈敏度分析 運(yùn)輸問(wèn)題、目標(biāo)規(guī)劃、非線性規(guī)劃）圖與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：（最小樹、最大流、最短路、工程計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)）決策分析技術(shù)（風(fēng)險(xiǎn)型決策、多階段決策、庫(kù)存決策、多目標(biāo)決策）排隊(duì)與模擬技術(shù)：(排隊(duì)、模擬)對(duì)策分析技術(shù)：(零和對(duì)策、非零和對(duì)策)三、運(yùn)籌學(xué)的主要內(nèi)容 三星電子：縮減制造時(shí)間和存儲(chǔ)量，每年增收$200萬(wàn)； 加拿大太平洋鐵路：鐵路貨運(yùn)的日常安排，每年節(jié)約$100萬(wàn)； 時(shí)代公司：對(duì)雜志分配渠道的管理，每年利潤(rùn)增加3.5%； 美國(guó)電