搜索
OR11OPERATIONSRESEARCH运筹学Ⅰ——怎样把事情做得更好的科学计算机与信息工程学院彭芳pf929@126.comOR12考核方式作业加笔试，考查与考核相结合。作业占10%平时考勤10%课堂表现10%考试成绩70%OR13一个小例子：大学学习如何运筹时间？1、善于安排时间2、学会制定计划3、当天的事情当天做完OR14想一想：那生活中还有什么运筹的小例子呢？OR15物价方面：假如几个店铺联合起来，自然能够把东西卖的比较贵。但只要其中一个降价，其他店的客人就会全跑到那家去。那另外几家也会被迫降价，店铺联合本来是最好的赚钱方法，但店铺间一般是敌对关系为防备有人订低价，引走客人所有的店铺都会尽可能低价。分析：以京东价格战为例讨论。OR16工作中：假如你做的策划被上司偷了，那你是要向更高级的领导告状还是忍受？这也算一个博弈论问题。你要是告状，也许能够伸冤，但也会若到上司。他可能会给你下绊子，但不上诉他也许会再偷，你的工作就白废了。OR17第一章绪论内容提要运筹学释义运筹学发展简史作为一门科学的运筹学运筹学与管理决策运筹学数学模型本课程的教学计划OR18一、运筹学释义运筹学一词在英国称为OperationalResearch，在美国称为OperationsResearch，缩写为OR。最早由Bawdsey科学小组的负责人A.P.Rowe提出。OR191、字面题解Operations一词的意思是“运行、操作、作战、手术、运算”，所以，OperationsResearch是寻求运行操作方法的科学，可直译为“运用研究”或“作业研究”。OR110中国大陆——运筹学1957年，我国从“夫运筹帷幄之中，决胜千里之外”（此话是汉高祖刘邦称赞张良的话）这句古语中摘取“运筹”二字，正式译作运筹学，包含运用筹划，以策略取胜等意义，比较恰当地反映了这门学科的性质和内涵，曾受到海内外华人的好评。各国不同的译法（之一）OR111但也有学者有不同的意见，例如复旦大学的薛华成教授在其主编的《管理信息系统》一书就指出这种译法存在两方面的不足：首先，OR原意更主要是解决战术问题，而不是战略问题，是科学而不是艺术；但运筹更多的是战略而不是战术，是艺术而不是科学，功能有些错位。其次，运筹显得过分深奥，过分阳春白雪，不那么接近生产实际。容易使人把它当作高深的学问，当成数学而束之高阁。（注：本人也赞同薛教授的这种观点）各国不同的译法（之二）OR112日本——运用学港台——作业研究我国港台地区将其译为作业研究，有点偏基层，好处是没有阳春白雪之感。各国不同的译法（之三）OR113由于运筹学涉及的主要领域是管理问题，研究的基本手段是建立数学模型，并比较多地运用各种数学工具。从这点出发，有人将运筹学称做“管理数学”。这种说法已被多数学者所否认。运筹学虽然用了大量的数学方法，但它不是数学，它的创立和数学有完全不同的渠道。运筹学以实践为本，面向应用，运筹学的先锋精神源于实践。从发展动力来说，运筹学是问题驱动为主，学科驱动为辅，互相支持，相辅相成。在实践中发现新问题，推动新的、好的理论与算法的研究，是运筹学研究的主流。运筹学不是数学OR1142、运筹学的定义（之一）《大英百科全书》定义：运筹学是一门应用于管理有组织系统的科学，运筹学为掌管这类系统的人提供决策目标和数量分析的工具。P.M.Morse&G.E.Kimball定义：运筹学是一种向行政领导提供定量材料，使得他们能对所负责的行动作出最好决策的科学方法。OR1152、运筹学的定义（之二）C.W.Churchman定义：运筹学是应用科学的方法、技术和工具，来处理一个系统运行中的问题，使系统控制得到最优的解决方法。《中国企业管理百科全书》定义：运筹学是应用分析、试验、量化的方法，对经济管理系统中人力、物力、财力等资源进行统筹安排，为决策者提供有依据的最优方案，以实现最有效的管理。OR116二、运筹学的历史1、早期运筹思想⑴我国早期运筹学思想田忌赛马丁渭修皇宫囚徒困境OR117OR118OR119OR120OR121距今1000年前，开封一场大火，北宋皇城毁于一旦，宋真宗任命大臣丁渭，主持重建全部宫室殿宇。当时，皇城都是砖木结构的，建筑材料必须通过汴水运进。因此就有三难：取土之难，运输之难，清场之难。丁渭深思熟虑，规划并实施了一个至今令人拍案叫绝的施工方案：将宫前大街开挖成河，取土烧砖，引汴水入宫，水运建材。宫修复，以废砖烂瓦填平河沟，修复宫前大街。这样，挖河一举解决取土之难，运输之难，清场之难，可谓“一石三鸟”，使重建皇城事半功倍。丁渭修皇宫OR122OR123OR1241909年丹麦哥本哈根电话公司工程师A.K.Erlang发表了“概率与电话通话理论”一文，开创了排队论的研究。1915年Harris提出经济订货模型，属存储论研究的范畴⑵国外早期运筹学研究（之一）OR1251916年Lanchester对战争问题进行研究，提出著名的兰彻斯特方程，属军事运筹学的范畴1920年Levinson关于零售问题的研究1939年苏联的康托洛维奇出版了《生产组织与计划中的数学方法》一书，属线性规划研究的范畴⑵国外早期运筹学研究（之二）OR126作为一门学科，运筹学诞生于20世纪30年代末和40年代初烽火硝烟的二次世界大战之中。2、运筹学的形成1935年，英国科学家R·Watson-Wart发明了雷达。丘吉尔命令在英国东海岸的Bawdsey建立了一个秘密雷达站。当时，德国已拥有一支强大的空军，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。1939年由漫彻斯特大学物理学家、英国战斗机司令部顾问、战后获得诺贝尔奖金的P·M·S·Blackett为首，组织了一个小组，代号“Blackett马戏团”。这个小组包括三名心理学家、两名数学家、两名应用数学家、一名天文物理学家、一名普通物理学家、一名海军军官、一名陆军军官、一名测量员。研究的问题是：设计将雷达信息传送到指挥系统和武器系统的最佳方式；雷达与武器的最佳配置；对探测、信息传递、作战指挥、战斗机与武器的协调，作了系统的研究，并获得成功。“Blackett马戏团”在秘密报告中使用了“OperationalResearch”，即“运筹学”。①Bawdsey雷达站的研究OR128英国护航运输船队体制，源自数学概率论的原理，也是数学家在战争中的一大贡献。根据概率论分析，商船在海上与潜艇相遇，是随机的，一定数量的船只，编队规模越小，批次就越多，批次一多，与潜艇遭遇的机率也就增加了；而且由于潜艇数量有限，每次与船队遭遇，因所携带弹药限制，只能攻击相同的商船，也就是说，船队规模越大，即使与潜艇遭遇，每艘船被击沉的机率就越小。综合上述两条规律，船队规模越大，每艘船被击沉的概率就越小，以100艘船为例，如果编为五队，每艘船被击沉的概率为25%；如果编为一队，每艘船被击沉的概率为1%，足足相差24倍！②大西洋反潜战OR1293、二战后运筹学的发展⑴理论发展，形成了众多分支。运筹学包括线性规划、整数规划、目标规划、动态规划、随机规划、非线性规划、图论与网络模型、排序与统筹法、排队论、存储论、对策论、决策分析等数十个分支。⑵与计算机技术相结合，开创了运筹学应用的新纪元。计算机为运筹学提供解题工具，使得许多复杂的运筹学问题可以借助于现有的程序迅速地求得结果，用以指导实践。OR1304、运筹学在中国（之一）我国第一个运筹学小组于1956年在中国科学院力学研究所成立，1958年建立了运筹学研究室。1980年4月成立中国运筹学学会，这个学会是数学学会下的一个二级学会，1991年中国运筹学会由中国数学学会分离出来，成为独立的一级学会。OR1314、运筹学在中国（之二）著名数学家华罗庚教授在1965年开始从事的统筹法（网络计划技术）和优选法的研究和推广工作，成为我国项目管理研究的先驱。中国数学家管梅谷提出的“中国邮递员问题”：一个邮递员在他管辖的范围内如何选择最短的送信途径。OR1321958年，中国科学院院士万哲先教授对解决运输问题的图上作业法给出理论证明并进行了推广应用。万哲先的“图上作业法及其应用”获1978年全国科技大会重大科技成果奖。4、运筹学在中国（之三）OR133二、运筹学研究的对象根据对科学的哲学解释，我们可以说运筹学就是用科学方法去了解和解释运行系统的现象，它在自然界的范围内所选择的研究对象是各种系统，这些系统时常包含着人和在自然环境中运行的机器，这里的所谓机器，其含义是很广泛的，从通常所指的机器器件一直到按照公认的规则运行的复杂社会结构。三是拥挤现象，如上公共汽车排队、打电话占线、故障机器排队等待修理、多种零件排队等待加工、电子计算机多道输入时CPU的运行和程序的排队等等。更具体地说，运筹学研究各种运行系统中的三类现象：一是各种资源如何充分利用的问题，即如何提高人、物、财等资源的使用效率；二是竞争现象，如战争、投标、体育竞赛、猜拳行令、产品竞争等等。OR135根据运筹学所研究的对象和内容，我们认为运筹学有三个组成部分：⑴最优化理论，主要包括分配、排序、选址等等。常用的数学方法有：线性规划、非线性规划、网络图、动态规划、存储模型等；⑵竞争理论，即对策论；⑶排队论或随机服务理论OR1363、运筹学研究的方法运筹学观察运行系统的现象，创造出一些理论（运筹学工作者把它们称作模型）来解释这些现象，用这些理论来描述在条件变化时将会发生什么事情，并根据新的观察来检验这些预言。因此，运筹学之所以是一门科学，是因为它用科学方法来创建它的知识，它与其他科学不同的地方，则在于它研究的是运行系统的现象，这是自然界中被其他科学大大忽略了的部分。OR137四、运筹学与管理科学马克思曾经说过“一门科学只有成功地应用数学时,才算达到了完善的地步”。运筹学被看作是管理学的一个分支,即数量学派.运筹学的诞生既是管理科学发展的需要,也是管理科学研究深化的标志。OR138不管是在私营组织、非营利组织或是公共部门，一个管理人员最重要而又突出的职能就是解决问题，即决策。什么是解决问题？在通往目标的许多途径中，有目的地进行思考和选择。1、什么是解决问题？OR139对问题解决过程的最简单说明是由美国学者约翰·杜威提出的，即：2、问题解决过程这个说明似乎是够简单的了，其中的关键当然是通过这个过程真正确定和找出“最优”方案。解决问题者的最艰巨任务就是确定“所要做的事”，找出“获得预定结果的方法”，以及建立“评价结果的方法”。③选择最优方案。①明确问题；②找出各种可能方案；3、问题解决过程是否就是科学方法呢？一般认为，科学方法由下述步骤组成：①观察；②归纳；③实验；④确认。科学家研究自然界的某个部分，提出各种假说以便解释他所观察到的现象。同样，问题解决者也探讨某个系统，然后提出假说来解释他的决策将如何影响这个系统，通过这种办法把问题确定下来。科学家通过实验来检查其假说是否真正能解释他所研究的现象，并在此基础上对假说作出取舍。而问题解决者的兴趣远远不止限于解释或预测某个系统的行为，他还要根据自己的理解去寻求如何最佳地改进这个系统，以便达到某个预期结果。因此，科学家和问题解决者所用的方法是相似的，他们都要对某个系统进行了解，以便预测该系统的行为。但是问题解决者的需求不单是了解“如何动作”这种被动的愿望。他还要按照希望该系统应有何种行为而去改进这个系统。为了简化起见，我们可以说，自然科学家研究的是事物现有的方式，而问题解决者研究的事物应有的方式。根据这一细微而重要的区别，有学者把解决管理问题的人形容为“人为的科学家”。这就是说，他们研究在人为的世界中，事物应该怎样根据人为的组织和行动准则进行工作。他们运用所掌握的关于事物如何动作的知识，对周围的世界提出事物应该怎样动作的意见。图1.1问题解决过程实体执行解决方案选择解决方案提出问题限定问题说明环境鉴定备选方案确定系统决定评价方法4、问题解决过程图解⑴问题解决者的第一个任务是限定问题。它是解决问题过程中最重要的