1物流运筹学张洁(电子商务系物流教研室)E-mail:zhangjiejiaoxue@163.comTEL:13546722767课程公共信箱:wuliuyunchouxue@163.com密码:07wuliu2教学计划及安排周学时:3总学时:60(其中机动学时:4学时)学分:3考核类型:考试课程性质:专业基础课考核方案:平时成绩20%(作业+考勤+课堂表现)期中测验10%期末成绩70%3What’s运筹学?运筹学跟我有什么关系?!基础学科:数学、管理学、系统论、经济学用数学理论建模来解决管理决策问题2思维能力和学习能力的培养1考研专业课OurgoalBehappypass—testimproveability4课堂要求按时上课(严格考勤制度)听课过程中保持安静5本课程教材及参考书教材:1.白世贞.物流运筹学.北京:中国物资出版社,2006;经典运筹学教材:(考研)2.胡运权.运筹学基础及应用(第四版).高等教育出版社,2004;3.钱颂迪等,运筹学教材编写组.运筹学(修订版).清华大学出版社,1990;6本课程教材及参考书物流运筹学教材:4.吴育华.杜纲.管理科学基础.天津:天津大学出版社,2001;5.胡列格.物流运筹学.电子工业出版社,2005;6.沈家骅.现代物流运筹学.电子工业出版社,2007;7绪论1、运筹学的发展简史及运筹学定义2、运筹学的工作步骤3、运筹学的主要内容4、运筹学与物流的关系第二,对看似枯燥的运筹学提起一点兴趣。绪论部分主要内容和学习任务:第一,通过课堂讲解了解以下四项内容:8•1、运筹学的发展简史及运筹学定义发展简史:创建时期(1940-1950)成长时期(1950-1960)普及和迅速发展时期(1960至今)绪论1957年我国学者从“夫运筹帷幄之中,决胜于千里之外”(《史记.高祖本纪》)这种古语中摘取“运筹”二字,将OR正式译做“运筹学”,包含运用筹划,以策略取胜之意。•运筹学定义:运筹学(OperationsResearch,O.R.)是一门以定量方法为管理决策提供科学依据的学科。北美又称管理科学(ManagementScience)9•2、运筹学的工作步骤(1)提出和形成问题(2)建立模型(3)求解(4)对结果进行分析和应用绪论10•3、运筹学的主要内容(1)数学规划(包括:线性规划、非线性规划、整数规划、目标规划、动态规划)(2)图与网络技术(经典图论案例:一笔画问题、七桥问题、中国邮递员问题)(3)存贮论(4)排队论(5)对策论(又称博弈论,经典博弈论案例:田忌赛马)(6)决策论绪论11•4、运筹学与物流(1)什么是物流?(2)物流与运筹学的关系?运筹学在现代物流中的应用:★生产计划问题★库存管理问题★运输问题(运输路线优化问题和配载问题)★设备更新问题★物流中心选址问题★物流市场营销绪论12•物流运筹学典型案例1:中国邮递员问题(运输路线优化)著名图论问题之一。邮递员从邮局出发送信,要求对辖区内每条街,都至少通过一次,再回邮局。在此条件下,怎样选择一条最短路线?此问题由中国数学家管梅谷于1960年首先研究并给出算法,故名中国邮递员问题。绪论13•物流运筹学典型案例2:选址问题:便民超市准备在新城区中开设若干连锁店,为了方便购物规划任意一居民小区至其中一个连锁店的距离不超过800米。表中给出了新城区内的各个居民小区以及距离该小区半径800米内的各个小区,问该超市最少应在上述小区中建多少连锁店,分别建于哪些小区?小区代号该小区800米半径内的各小区AACEGHIBBHICACGHIDDJEAEGFFJKGACEGHABCHIIABCHIJDFJKLKFJKLLJKL绪论14•物流运筹学典型案例3:博弈论应用(市场营销)(二人有限零和对策模型——无鞍点即纯策略意义下无解的对策模型)在W城的冰箱市场上,以往的市场份额由本市生产的A牌冰箱占有绝大部分。本年初,一个全国知名的B牌冰箱进入W城的市场。在这场竞争中假设双方考虑可采用的市场策略均为三种:广告、降价、完善售后服务,且双方用于营销的资金相同。根据市场预测,A的市场占有率为:B品牌广告1降价2售后服务3广告10.600.620.65A品牌=降价20.750.700.72售后服务30.730.760.78试确定双方的最优策略。绪论根据已知条件,试确定双方的最优策略?15•物流运筹学典型案例3:博弈论应用(市场营销)(二人有限零和对策模型——无鞍点即纯策略意义下无解的对策模型)B品牌广告1降价2售后服务3广告10.600.620.65A品牌=降价20.750.700.72售后服务30.730.760.78试确定双方的最优策略。绪论经过计算:A的最优策略是将促销资金的3/8用于降低售价,5/8用于售后服务。B的最优策略是将促销资金的3/4用于广告,1/4用于降低售价。这样做的结果是A的市场占有率为0.7425(74.25%)16•博弈论之学习体会:囚徒困境:(非合作二人有限非零和对策)假设有两个小偷A和B联合犯罪、私入民宅被警察抓住。警方将两人分别置于不同的两个房间内进行审讯,对每一个犯罪嫌疑人,警方给出的政策是:★如果一个犯罪嫌疑人坦白了罪行,交出了赃物,于是证据确凿,两人都被判有罪;★如果另一个犯罪嫌疑人也作了坦白,则两人各被判刑8年;★如果另一个犯罪嫌人没有坦白而是抵赖,则以妨碍公务罪(因已有证据表明其有罪)再加刑2年,而坦白者有功被减刑8年,立即释放;★如果两人都抵赖,则警方因证据不足不能判两人的偷窃罪,但可以私入民宅的罪名将两人各判入狱1年。绪论17(非合作二人有限非零和对策)下表给出了囚徒困境这个博弈的收益矩阵。注意:A与B不能在作出决定之前事先串供,那么每个罪犯都在不知道对方决策的前提下,从有利于自己的理性角度(个人利益最大化),同时他认为对方也是理性的,然后去考虑问题作出决策。B坦白B抵赖A坦白(A:-8,B:-8)(A:0,B:-10)A抵赖(A:-10,B:0)(A:-1,B:-1)绪论A想:如果B坦白,那么我坦白比较划算;如果B抵赖,那么我坦白比较划算。B想:如果A坦白,那么我坦白比较划算;如果A抵赖,那么我坦白比较划算。18B坦白B抵赖A坦白(A:-8,B:-8)(A:0,B:-10)A抵赖(A:-10,B:0)(A:-1,B:-1)绪论博弈的结果(即博弈的均衡点)就是:两人都选择了坦白,最终两人都被判8年。即:每个罪犯都从利己的角度出发,但是结果既不利己也不利人。但是这样的结果,在非合作二人博弈中,博弈双方都不会轻易改变决策。因为他理性的认为他的选择是最好的。19•博弈论之学习体会:•博弈论(GameTheory)博弈论又被称为对策论,它是现代数学的一个新分支,也是运筹学的一个重要组成内容。•按照2005年因对博弈论的贡献而获得诺贝尔经济学奖的RobertAumann教授的说法,博弈论就是研究互动决策的理论。所谓互动决策,即各行动方(即局中人[player])的决策是相互影响的,每个人在决策的时候必须将他人的决策纳入自己的决策考虑之中,当然也需要把别人对于自己的考虑也要纳入考虑之中……在如此迭代考虑情形进行决策,选择最有利于自己的战略(strategy)。绪论20•博弈论学习体会:•如果你感兴趣,任何枯燥的知识都会越学习越美妙。绪论博弈论天才约翰.纳什21•博弈论学习体会:•如果你感兴趣,任何枯燥的知识都会越学习越美妙。绪论22影评节选:所有的学科,发展到极致,呈现的都是美。逻辑或是艺术,终究殊途同归。感受美的能力,无法剥夺也无法授予,只要我们始终保持最初纯真美丽的心。这部片子,一直在展现着数学的美。一开始玻璃杯折射的星辉图案,有点调皮;窗户上数字公式组成的特别窗花,令人惊叹;在星空下迅速找寻出各种形状,不经意的浪漫;种种。。。而至对数字成痴,疯魔,天赋成病。《美丽心灵》(ABeautifulMind)主演:罗素.克劳,2001年,美国讲述关于博弈论天才约翰.纳什的故事。23第一章线性规划模型及单纯形法第一节线性规划问题及其数学模型1.1问题引入(什么是线性规划模型)1.2线性规划的一般模型与标准形式1.3线性规划问题的解线性规划:(LinearProgramming)(L.P.)24需要了解模型的概念:•原型:•模型:•数学模型:现实世界中人们所研究或感兴趣的实际对象。将某一部分信息简缩、提炼而构造的原型替代物。用数学关系式把现实世界中的原型表达出来。第一章线性规划模型及单纯形法25在生产管理和经营活动中,要想提高效益,有两种途径:•(1)革新技术•(2)改进生产组织和计划数学规划为更好的配置资源、组织生产提供了理论和方法。数学规划包括:线性规划、非线性规划、整数规划、目标规划、动态规划。1.1问题引入(什么是线性规划模型)26问题1:某工厂计划生产甲、乙两种产品,生产1kg的甲需耗煤9t、电力4kw.h、油3t;生产1kg的乙需耗煤4t、电力5kw.h、油10t;该厂现有煤360t、电力200kw.h、油300t。已知甲产品每千克的售价为7万元、乙产品每千克的售价为12万元。在上述条件下决定生产方案,使得总收入最大。1.1问题引入(什么是线性规划模型)27问题1具体数据如表所示:资源产品单耗资源甲乙资源限量煤(t)电(kw.h)油(t)9445310360200300单位产品价格712提出和形成问题建立模型求解结果的分析和应用1.1问题引入(什么是线性规划模型)28总收入记为f,则f=7x1+12x2,为体现对其求极大化,在f的前面冠以极大号Max,也就是:甲、乙产品的计划产量,记为x1,x2;在本例中资源煤、电、油的数量是有限的,对产品甲和乙的生产量构成了约束,表示为:决策变量:目标函数:约束条件:Max(maximize最大化)Min(minimum)s.t.(subjectto受制于)1.1问题引入(什么是线性规划模型)21127xxMaxf0,3001032005436049..21212121xxxxxxxxts29解:设安排甲、乙产量分别为x1,x2,总收入为f,则该问题的数学模型为:21127xxMaxf0,3001032005436049..21212121xxxxxxxxts1.1问题引入(什么是线性规划模型)30(1)决策变量:甲、乙产品的产量x1,x2★线性规划模型的三个基本要素:(也是所有规划问题的三个基本要素):0,3001032005436049..21212121xxxxxxxxts决策变量:需要决策的量,即等待求解的未知数。目标函数:想要达到的目标,用决策变量的表达式表示。约束条件:由于资源有限,为了实现目标有哪些资源限制,用决策变量的等式或不等式表示。1.1问题引入(什么是线性规划模型)(3)约束条件:(2)目标函数:总收入最大,Maxf=7x1+12x231什么是线性规划模型:决策变量为可控的连续变量。目标函数和约束条件都是线性的。32211ln2xxx21127xxMaxf0,3001032005436049..21212121xxxxxxxxtsx1≥0,x2≥0x1=0,1,2,3…n1.1问题引入(什么是线性规划模型)32★什么是线性规划模型:决策变量为可控的连续变量。目标函数和约束条件都是线性的。满足以上两个条件的数学模型称为线性规划问题的数学模型,也就是线性规划模型。1.1问题引入(什么是线性规划模型)33例题1(课本p16例1)(生产计划问题)单位产品消产品耗定额(件)资源甲乙现有资源的限制钢材铜材设备能力1001124(吨)3(吨)8(千台时)单位产品的利润(万元)22决策变量甲、乙产品的产量x1,x2目标函数Maxf=2x1+2x2约束条件s.t.x1≤4x2≤3x1+2x2≤8x1,x2≥01.1问题引入(什么是线性规划模型)34例题2:(下料问题)用一块边长为a的正方形铁皮做一个容器,应如何