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文檔簡(jiǎn)介
1、Chapter1 運(yùn)籌學(xué)概論運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史運(yùn)籌學(xué)性質(zhì)和特點(diǎn)運(yùn)籌學(xué)性質(zhì)和特點(diǎn)運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的展望運(yùn)籌學(xué)的展望運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)容運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)容一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史1、“運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)”的釋義的釋義 Operational Research( (英英) ); Operations Research( (美美) )直譯為直譯為“運(yùn)作研究運(yùn)作研究”或或“運(yùn)用研究運(yùn)用研究”,簡(jiǎn)稱(chēng),簡(jiǎn)稱(chēng)OR。 中文名稱(chēng):運(yùn)用學(xué)中文名稱(chēng):運(yùn)用學(xué)運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué) 夫運(yùn)籌帷幄之中,決勝于千里之外,吾不如子房。夫運(yùn)籌帷幄之中,決勝于千里之外,吾不如子房。 -劉邦劉邦史記史記高祖本記高祖本記2 2、我國(guó)古代我國(guó)古代運(yùn)籌運(yùn)籌思想的運(yùn)
2、用思想的運(yùn)用田忌賽馬田忌賽馬一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史上等馬上等馬下等馬下等馬中等馬中等馬上等馬上等馬下等馬下等馬中等馬中等馬晉國(guó)公重建皇城晉國(guó)公重建皇城晉國(guó)公重建皇城的施工方案,體現(xiàn)晉國(guó)公重建皇城的施工方案,體現(xiàn)了運(yùn)籌學(xué)的樸素思想。要使重建工了運(yùn)籌學(xué)的樸素思想。要使重建工程的各個(gè)工序程的各個(gè)工序, ,在時(shí)間、空間上彼此協(xié)調(diào)在時(shí)間、空間上彼此協(xié)調(diào), ,環(huán)環(huán)相扣環(huán)環(huán)相扣, ,就需要運(yùn)用就需要運(yùn)用行列式的相關(guān)知識(shí)行列式的相關(guān)知識(shí), ,進(jìn)行精確計(jì)算進(jìn)行精確計(jì)算. .一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史 約約10001000年前,開(kāi)封一場(chǎng)大火,北宋皇城毀于一旦。年前,開(kāi)封一場(chǎng)大火,北宋皇城毀于一旦。宋真宗命晉國(guó)公丁渭,主持重建皇城。宋
3、真宗命晉國(guó)公丁渭,主持重建皇城。 丁渭先在皇宮丁渭先在皇宮前的大道上挖土燒磚備料;待把大道挖成深溝后,引前的大道上挖土燒磚備料;待把大道挖成深溝后,引城外汴水使之與汴水連通成為城外汴水使之與汴水連通成為“臨時(shí)運(yùn)河臨時(shí)運(yùn)河”,用船把,用船把其他建筑材料直接運(yùn)入工地;等到皇宮修復(fù)后,將碎其他建筑材料直接運(yùn)入工地;等到皇宮修復(fù)后,將碎磚石填入河道,修復(fù)原來(lái)皇宮前的大道。挖街取土,磚石填入河道,修復(fù)原來(lái)皇宮前的大道。挖街取土,就地?zé)u,渠成引水,運(yùn)送建材就地?zé)u,渠成引水,運(yùn)送建材, ,宮殿完工,渣土回填,宮殿完工,渣土回填,恢復(fù)街道。這就巧妙地解決了取土之難,運(yùn)輸之難,恢復(fù)街道。這就巧妙地解決了取土
4、之難,運(yùn)輸之難,清場(chǎng)之難,可謂清場(chǎng)之難,可謂“一石三鳥(niǎo)一石三鳥(niǎo)”。 沈括運(yùn)糧沈括運(yùn)糧 沈括沈括(1031-1095年年),北宋時(shí)期大科學(xué)北宋時(shí)期大科學(xué)家、軍事家家、軍事家.在率兵在率兵抗擊西夏侵?jǐn)_抗擊西夏侵?jǐn)_的征途的征途中中,曾經(jīng)從行軍中各類(lèi)人員可以背負(fù)糧食曾經(jīng)從行軍中各類(lèi)人員可以背負(fù)糧食的基本數(shù)據(jù)出發(fā)的基本數(shù)據(jù)出發(fā),分析計(jì)算分析計(jì)算了后勤人員與了后勤人員與作戰(zhàn)士兵在不同行軍天數(shù)中的不同比例關(guān)作戰(zhàn)士兵在不同行軍天數(shù)中的不同比例關(guān)系系,同時(shí)也分析計(jì)算了用各種牲畜運(yùn)糧與同時(shí)也分析計(jì)算了用各種牲畜運(yùn)糧與人力運(yùn)糧之間的人力運(yùn)糧之間的利弊利弊,最后做出了最后做出了從敵國(guó)從敵國(guó)就地征糧就地征糧,保障前方供
5、應(yīng)的重要決策保障前方供應(yīng)的重要決策.從而從而減少了后勤人員的比例減少了后勤人員的比例,增強(qiáng)了前方作戰(zhàn)增強(qiáng)了前方作戰(zhàn)的兵力的兵力. 假設(shè)一個(gè)民夫可以背六斗米假設(shè)一個(gè)民夫可以背六斗米, ,士兵自帶五天的干糧士兵自帶五天的干糧. . 如果一個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵如果一個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵, ,單程只能進(jìn)軍十八天單程只能進(jìn)軍十八天六斗米六斗米, ,每人每人每天吃二升每天吃二升, ,二人吃十八天二人吃十八天* *). ). 如果兩個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵如果兩個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵, ,單程可進(jìn)軍二十六天單程可進(jìn)軍二十六天.( .(兩個(gè)民夫背一兩個(gè)民夫背一石二斗米石二斗米, ,三個(gè)人三個(gè)人 每天要吃六升每天要吃六升.
6、.八天以后八天以后, ,其中一個(gè)民夫背的米其中一個(gè)民夫背的米已經(jīng)吃光已經(jīng)吃光, ,給他六天的口糧讓他先返回給他六天的口糧讓他先返回, ,以后的十八天以后的十八天, ,二人每天二人每天吃四升米吃四升米,) ,)如果三個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵如果三個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵, ,單程可進(jìn)軍三十一天,如果要計(jì)回單程可進(jìn)軍三十一天,如果要計(jì)回程的話程的話, , 只可進(jìn)軍十六天,而三個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵只可進(jìn)軍十六天,而三個(gè)民夫供應(yīng)一個(gè)士兵, ,已經(jīng)到極已經(jīng)到極限了限了. . 如果要出動(dòng)十萬(wàn)軍隊(duì)如果要出動(dòng)十萬(wàn)軍隊(duì), ,輜重占去三分之一兵源輜重占去三分之一兵源, ,還要用三十萬(wàn)還要用三十萬(wàn)民夫運(yùn)糧民夫運(yùn)糧, ,再要擴(kuò)大規(guī)
7、模很困難了再要擴(kuò)大規(guī)模很困難了. . 如果用牲畜運(yùn)輸如果用牲畜運(yùn)輸, ,駱駝可以馱三石駱駝可以馱三石, ,馬或騾可以馱一馬或騾可以馱一石五斗石五斗, ,驢子可以馱一石驢子可以馱一石. .與人工與人工 相比相比, ,雖然能馱的多雖然能馱的多, ,花費(fèi)花費(fèi)也少也少, ,但如果不能及時(shí)放牧或喂食但如果不能及時(shí)放牧或喂食, ,牲口就會(huì)瘦弱而死牲口就會(huì)瘦弱而死. .一頭一頭牲口死了牲口死了, ,只能連它馱的糧食也一同丟棄只能連它馱的糧食也一同丟棄. .所以與人工相比所以與人工相比, ,實(shí)際上是利害相當(dāng)實(shí)際上是利害相當(dāng). . 利弊分析后的結(jié)論是:利弊分析后的結(jié)論是:從敵國(guó)就地征糧從敵國(guó)就地征糧。這種。這種
8、軍事后勤軍事后勤問(wèn)題問(wèn)題的分析計(jì)算是具有現(xiàn)代意義的的分析計(jì)算是具有現(xiàn)代意義的運(yùn)籌運(yùn)籌思想的范例思想的范例. . 一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史二戰(zhàn)以前萌萌芽芽二戰(zhàn)期間產(chǎn)產(chǎn)生生五六十年代發(fā)發(fā)展展七八十年代成成熟熟3、運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展歷程歷程(1)萌芽時(shí)期)萌芽時(shí)期1914年,英工程師年,英工程師Lanchester用微分方程研究作用微分方程研究作戰(zhàn)雙方的兵力使用,提出了軍事運(yùn)籌學(xué)中的戰(zhàn)雙方的兵力使用,提出了軍事運(yùn)籌學(xué)中的Lanchester戰(zhàn)斗方程。戰(zhàn)斗方程。1909年丹麥工程師愛(ài)爾朗在哥本哈根電話公司研年丹麥工程師愛(ài)爾朗在哥本哈根電話公司研究電話交換機(jī)的效率開(kāi)始提出了排隊(duì)論的一些著名究電話交換機(jī)的效率
9、開(kāi)始提出了排隊(duì)論的一些著名公式。公式。1920年年Harris提出了庫(kù)存論的提出了庫(kù)存論的EOQ公式。公式。1930年列溫遜運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)思想分析商業(yè)廣告和顧年列溫遜運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)思想分析商業(yè)廣告和顧客心理??托睦?。一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史一一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史(2)產(chǎn)生)產(chǎn)生 運(yùn)籌學(xué)作為一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué),產(chǎn)生的背景為第二運(yùn)籌學(xué)作為一門(mén)系統(tǒng)的科學(xué),產(chǎn)生的背景為第二次世界大戰(zhàn)。主要用于解決如何在與德軍的對(duì)抗次世界大戰(zhàn)。主要用于解決如何在與德軍的對(duì)抗中最大限度地殺傷敵人,減少損失。中最大限度地殺傷敵人,減少損失?!斑\(yùn)作研究運(yùn)作研究(Operational Research)小組小組”:解決復(fù)雜解決復(fù)雜的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)
10、問(wèn)題。例如:的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)問(wèn)題。例如:如何合理運(yùn)用雷達(dá)有效地對(duì)付德軍德空襲;如何合理運(yùn)用雷達(dá)有效地對(duì)付德軍德空襲;對(duì)商船如何進(jìn)行編隊(duì)護(hù)航,使船隊(duì)遭受德國(guó)潛艇對(duì)商船如何進(jìn)行編隊(duì)護(hù)航,使船隊(duì)遭受德國(guó)潛艇攻擊時(shí)損失最少;攻擊時(shí)損失最少;1. 在各種情況下如何調(diào)整反潛深水炸彈的爆炸深度,在各種情況下如何調(diào)整反潛深水炸彈的爆炸深度,才能增加對(duì)德國(guó)潛艇的殺傷力等。才能增加對(duì)德國(guó)潛艇的殺傷力等。 1938年年7月,波得塞(月,波得塞(Bawdsey)雷達(dá)站的負(fù)責(zé)人羅伊)雷達(dá)站的負(fù)責(zé)人羅伊(A.P.Rowe)提出立即進(jìn)行整個(gè)防空作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)行的研究,)提出立即進(jìn)行整個(gè)防空作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)行的研究,并用并用“Operat
11、ional Research” 一詞作為這方面研究的描述,一詞作為這方面研究的描述,這就是這就是O.R. 名詞的起源。名詞的起源。 1940年年9月英國(guó)成立了由物理學(xué)家布萊克特(月英國(guó)成立了由物理學(xué)家布萊克特(P.M.S. Blackett)領(lǐng)導(dǎo)的第一個(gè)運(yùn)籌學(xué)小組,)領(lǐng)導(dǎo)的第一個(gè)運(yùn)籌學(xué)小組,后來(lái)發(fā)展到每一個(gè)英軍后來(lái)發(fā)展到每一個(gè)英軍指揮部都成立運(yùn)籌學(xué)小組。指揮部都成立運(yùn)籌學(xué)小組。 1942年美國(guó)和加拿大也都相繼成立運(yùn)籌學(xué)小組。年美國(guó)和加拿大也都相繼成立運(yùn)籌學(xué)小組。這些小組這些小組在確定擴(kuò)建艦隊(duì)規(guī)模、開(kāi)展反潛艇戰(zhàn)偵察和組織有效對(duì)敵轟在確定擴(kuò)建艦隊(duì)規(guī)模、開(kāi)展反潛艇戰(zhàn)偵察和組織有效對(duì)敵轟炸等方面作了大
12、量研究,為取得反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利及運(yùn)籌炸等方面作了大量研究,為取得反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利及運(yùn)籌學(xué)有關(guān)分支的建立作出了貢獻(xiàn)。學(xué)有關(guān)分支的建立作出了貢獻(xiàn)。一一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史典型戰(zhàn)例19411941年,希特勒為了實(shí)施在英倫三島登陸的計(jì)劃,命年,希特勒為了實(shí)施在英倫三島登陸的計(jì)劃,命令德國(guó)空軍輪番對(duì)英國(guó)進(jìn)行狂轟濫炸。當(dāng)時(shí)英國(guó)皇家空軍令德國(guó)空軍輪番對(duì)英國(guó)進(jìn)行狂轟濫炸。當(dāng)時(shí)英國(guó)皇家空軍以一比七的數(shù)量劣勢(shì)迎戰(zhàn),為此需要盡可能地保持飛機(jī)處以一比七的數(shù)量劣勢(shì)迎戰(zhàn),為此需要盡可能地保持飛機(jī)處于飛行狀態(tài)。于是,空軍司令部規(guī)定保持于飛行狀態(tài)。于是,空軍司令部規(guī)定保持70%70%的飛機(jī)在天上的飛機(jī)在天上巡邏。但是,
13、英軍很快發(fā)現(xiàn)要保持這么高的飛行比例有困巡邏。但是,英軍很快發(fā)現(xiàn)要保持這么高的飛行比例有困難,因?yàn)轱w機(jī)的被擊落的、有需要維修的,飛行員也有傷難,因?yàn)轱w機(jī)的被擊落的、有需要維修的,飛行員也有傷亡。亡。這一決策的后果是在空中飛行的飛機(jī)數(shù)量越來(lái)越少。這一決策的后果是在空中飛行的飛機(jī)數(shù)量越來(lái)越少。究竟保持多大比例的飛機(jī)在巡邏才能持久作戰(zhàn)呢?究竟保持多大比例的飛機(jī)在巡邏才能持久作戰(zhàn)呢?OROR小組的專(zhuān)家紛紛研究這個(gè)問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題最后被生物學(xué)家小組的專(zhuān)家紛紛研究這個(gè)問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題最后被生物學(xué)家康頓解決了。他根據(jù)計(jì)算生物平均壽命的方法,運(yùn)用飛機(jī)康頓解決了。他根據(jù)計(jì)算生物平均壽命的方法,運(yùn)用飛機(jī)飛行時(shí)間、維修時(shí)
14、間、空戰(zhàn)特點(diǎn)和飛機(jī)被落擊傷狀況等數(shù)飛行時(shí)間、維修時(shí)間、空戰(zhàn)特點(diǎn)和飛機(jī)被落擊傷狀況等數(shù)據(jù),得出的結(jié)論是:據(jù),得出的結(jié)論是:只要保持只要保持35%35%的飛機(jī)在飛行狀態(tài),就能的飛機(jī)在飛行狀態(tài),就能使全部飛機(jī)的飛行戰(zhàn)斗時(shí)間最多。這一研究成果為取得不使全部飛機(jī)的飛行戰(zhàn)斗時(shí)間最多。這一研究成果為取得不列顛之戰(zhàn)的勝利作出了貢獻(xiàn)。列顛之戰(zhàn)的勝利作出了貢獻(xiàn)。 典型戰(zhàn)例19441944年初,年初,為幫助美國(guó)海軍為幫助美國(guó)海軍在連接大西洋和在連接大西洋和地中海的直布羅地中海的直布羅陀海峽封鎖過(guò)往陀海峽封鎖過(guò)往的德軍潛艇,美的德軍潛艇,美軍軍 O RO R 小 組 的 約小 組 的 約翰翰佩芝姆博士提佩芝姆博士提出
15、了一種出了一種“屏障屏障巡邏巡邏”飛行戰(zhàn)術(shù)。飛行戰(zhàn)術(shù)。典型戰(zhàn)例在深水航道的最在深水航道的最窄處劃出一個(gè)窄處劃出一個(gè)4 4英里長(zhǎng)、英里長(zhǎng)、1 1英里寬的長(zhǎng)方形,兩英里寬的長(zhǎng)方形,兩架飛機(jī)保持在長(zhǎng)方形架飛機(jī)保持在長(zhǎng)方形兩邊線的對(duì)稱(chēng)位置上,兩邊線的對(duì)稱(chēng)位置上,同時(shí)以同時(shí)以115115英里英里/ /小時(shí)小時(shí)的速度繞長(zhǎng)方形飛行。的速度繞長(zhǎng)方形飛行。這樣,在長(zhǎng)這樣,在長(zhǎng)方形上的每一點(diǎn),每隔方形上的每一點(diǎn),每隔3 3分鐘就有一架飛機(jī)巡邏通過(guò)。潛分鐘就有一架飛機(jī)巡邏通過(guò)。潛艇通過(guò)這個(gè)區(qū)域時(shí),巡邏的飛機(jī)至少有兩次機(jī)會(huì)去發(fā)現(xiàn)它。艇通過(guò)這個(gè)區(qū)域時(shí),巡邏的飛機(jī)至少有兩次機(jī)會(huì)去發(fā)現(xiàn)它。就這樣,在就這樣,在2 2月月24
16、24日到日到3 3月月1616日日短短三個(gè)星期內(nèi),一個(gè)巡邏短短三個(gè)星期內(nèi),一個(gè)巡邏機(jī)中隊(duì)擊沉擊傷德軍潛艇機(jī)中隊(duì)擊沉擊傷德軍潛艇3 3艘,自己無(wú)一傷亡。艘,自己無(wú)一傷亡。典型戰(zhàn)例(3 3)發(fā)展)發(fā)展 英美以蘭德公司(英美以蘭德公司(RandRand)為首的部門(mén)著重研究戰(zhàn)略)為首的部門(mén)著重研究戰(zhàn)略性問(wèn)題,未來(lái)的武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和其可能合理運(yùn)用的方性問(wèn)題,未來(lái)的武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和其可能合理運(yùn)用的方法。為美國(guó)空軍評(píng)價(jià)各種轟炸機(jī)系統(tǒng),討論未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的法。為美國(guó)空軍評(píng)價(jià)各種轟炸機(jī)系統(tǒng),討論未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的策略。研究蘇聯(lián)政治局的行動(dòng)原則和將來(lái)的行動(dòng)預(yù)測(cè)。策略。研究蘇聯(lián)政治局的行動(dòng)原則和將來(lái)的行動(dòng)預(yù)測(cè)。 除了在軍事應(yīng)用研
17、究以外,相繼在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、經(jīng)除了在軍事應(yīng)用研究以外,相繼在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)問(wèn)題等各領(lǐng)域的應(yīng)用。濟(jì)和社會(huì)問(wèn)題等各領(lǐng)域的應(yīng)用。(4 4)成熟期)成熟期 建立運(yùn)籌學(xué)會(huì):英(建立運(yùn)籌學(xué)會(huì):英(19481948)美()美(19521952)、法()、法(19561956)、)、日本和印度(日本和印度(19571957)、中()、中(19801980)一一 運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史運(yùn)籌學(xué)簡(jiǎn)史Morse and Kimball:Morse and Kimball:為決策機(jī)構(gòu)在對(duì)其控制下業(yè)務(wù)活動(dòng)為決策機(jī)構(gòu)在對(duì)其控制下業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行決策時(shí),提供以數(shù)量化為基礎(chǔ)的科學(xué)方法。進(jìn)行決策時(shí),提供以數(shù)量化為基礎(chǔ)的科學(xué)方法。運(yùn)籌學(xué)是一
18、門(mén)應(yīng)用科學(xué),它廣泛應(yīng)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)知運(yùn)籌學(xué)是一門(mén)應(yīng)用科學(xué),它廣泛應(yīng)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法,解決實(shí)際中提出的專(zhuān)門(mén)問(wèn)題,為決策者識(shí)和數(shù)學(xué)方法,解決實(shí)際中提出的專(zhuān)門(mén)問(wèn)題,為決策者選擇最優(yōu)決策提供定量依據(jù)。選擇最優(yōu)決策提供定量依據(jù)。英國(guó)運(yùn)籌學(xué)會(huì):運(yùn)籌學(xué)是把科學(xué)方法應(yīng)用在指導(dǎo)人員、英國(guó)運(yùn)籌學(xué)會(huì):運(yùn)籌學(xué)是把科學(xué)方法應(yīng)用在指導(dǎo)人員、工商企業(yè)政法和國(guó)防方面解決發(fā)生的各種問(wèn)題,其方法工商企業(yè)政法和國(guó)防方面解決發(fā)生的各種問(wèn)題,其方法是發(fā)展一個(gè)科學(xué)的系統(tǒng)模式,并運(yùn)用這種模式預(yù)測(cè)、比是發(fā)展一個(gè)科學(xué)的系統(tǒng)模式,并運(yùn)用這種模式預(yù)測(cè)、比較公眾決策及產(chǎn)生的后果以幫助決策者科學(xué)地決定工作較公眾決策及產(chǎn)生的后果以幫助決
19、策者科學(xué)地決定工作方針和政策。方針和政策。美國(guó)運(yùn)籌協(xié)會(huì):運(yùn)籌學(xué)是在要求分配有限資源的條件下,美國(guó)運(yùn)籌協(xié)會(huì):運(yùn)籌學(xué)是在要求分配有限資源的條件下,科學(xué)地決定如何最好地設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)人機(jī)系統(tǒng)。科學(xué)地決定如何最好地設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)人機(jī)系統(tǒng)。二 運(yùn)籌學(xué)的性質(zhì)和特點(diǎn) 引入數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題引入數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題 -定性與定量方法結(jié)合定性與定量方法結(jié)合 系統(tǒng)與整體性系統(tǒng)與整體性 -從全局考察問(wèn)題從全局考察問(wèn)題 應(yīng)用性應(yīng)用性 -源于實(shí)踐、為了實(shí)踐、服務(wù)于實(shí)踐源于實(shí)踐、為了實(shí)踐、服務(wù)于實(shí)踐 交叉學(xué)科交叉學(xué)科 -涉及經(jīng)濟(jì)、管理、數(shù)學(xué)、工程和系統(tǒng)等涉及經(jīng)濟(jì)、管理、數(shù)學(xué)、工程和系統(tǒng)等 多學(xué)科多學(xué)科 開(kāi)放性開(kāi)放性 -不斷產(chǎn)生
20、新的問(wèn)題和學(xué)科分支不斷產(chǎn)生新的問(wèn)題和學(xué)科分支 多分支多分支 -問(wèn)題的復(fù)雜和多樣性問(wèn)題的復(fù)雜和多樣性2 2、運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)的的特點(diǎn)特點(diǎn)二 運(yùn)籌學(xué)的性質(zhì)和特點(diǎn) 線性規(guī)劃線性規(guī)劃數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)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(dòng)態(tài)規(guī)劃動(dòng)態(tài)規(guī)劃運(yùn)運(yùn)籌籌學(xué)學(xué)多目標(biāo)規(guī)劃多目標(biāo)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(jì)數(shù)問(wèn)題最優(yōu)計(jì)數(shù)問(wèn)題圖論與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化圖論與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化排序問(wèn)題排序問(wèn)題統(tǒng)籌圖統(tǒng)籌圖隨隨機(jī)機(jī)優(yōu)優(yōu)化化對(duì)策論對(duì)策論排隊(duì)論排隊(duì)論庫(kù)存論庫(kù)存論決策論決策論可靠性分析可靠性分析三 運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)容系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真1、排隊(duì)論:研究關(guān)于公用服務(wù)系統(tǒng)的排隊(duì)和擁擠、排隊(duì)論:研究關(guān)于公用服務(wù)系統(tǒng)的排隊(duì)和擁擠現(xiàn)象的隨機(jī)特性和
21、規(guī)律的理論,使服務(wù)機(jī)構(gòu)對(duì)被現(xiàn)象的隨機(jī)特性和規(guī)律的理論,使服務(wù)機(jī)構(gòu)對(duì)被服務(wù)對(duì)象得到某指標(biāo)最優(yōu)。于服務(wù)對(duì)象得到某指標(biāo)最優(yōu)。于1909年丹麥工程師年丹麥工程師愛(ài)爾朗研究電話交換機(jī)的效率開(kāi)始的。如一個(gè)港愛(ài)爾朗研究電話交換機(jī)的效率開(kāi)始的。如一個(gè)港口應(yīng)該有多少個(gè)碼頭,銀行應(yīng)該開(kāi)設(shè)多少個(gè)服務(wù)口應(yīng)該有多少個(gè)碼頭,銀行應(yīng)該開(kāi)設(shè)多少個(gè)服務(wù)窗口等。窗口等。三 運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)容1.1.囚徒困境問(wèn)題 兩個(gè)小偷甲和乙聯(lián)手作案,因私入民宅被警方兩個(gè)小偷甲和乙聯(lián)手作案,因私入民宅被警方抓住但未獲證據(jù)。警方將兩人分別置于兩間房間抓住但未獲證據(jù)。警方將兩人分別置于兩間房間分開(kāi)審訊,政策是若一人招供但另一人未招,則分開(kāi)審訊,政策是若一
22、人招供但另一人未招,則招者立即被釋放,未招者判入獄招者立即被釋放,未招者判入獄1010年;若二人都年;若二人都招,則兩人各判刑招,則兩人各判刑8 8年;若兩人都不招,則未獲證年;若兩人都不招,則未獲證據(jù)但因私入民宅各拘留據(jù)但因私入民宅各拘留1 1年。年。 盡管甲不知道乙是否招供,但他認(rèn)為自己選盡管甲不知道乙是否招供,但他認(rèn)為自己選“招招”最好,最好,因而甲會(huì)選擇因而甲會(huì)選擇“招招”,乙也同樣會(huì)選擇,乙也同樣會(huì)選擇“招招”,結(jié)果各判,結(jié)果各判8年;但若兩人都不招,結(jié)果是每人只被判年;但若兩人都不招,結(jié)果是每人只被判1年,但在年,但在“人是人是理性的,即人人都會(huì)在約束條件下最大化自身的利益理性的,
23、即人人都會(huì)在約束條件下最大化自身的利益”的的基本假設(shè)下,這種結(jié)果是不會(huì)出現(xiàn)的?;炯僭O(shè)下,這種結(jié)果是不會(huì)出現(xiàn)的。 甲和乙是參與博弈的人,稱(chēng)為甲和乙是參與博弈的人,稱(chēng)為“局中人局中人”。上表中每。上表中每一個(gè)小方格內(nèi)的數(shù)字被稱(chēng)為局中一個(gè)小方格內(nèi)的數(shù)字被稱(chēng)為局中 人的支付,其中左邊的數(shù)人的支付,其中左邊的數(shù)字代表甲的支付,右邊的是乙的支付。表上中的雙變量矩字代表甲的支付,右邊的是乙的支付。表上中的雙變量矩陣稱(chēng)為博弈支付矩陣。陣稱(chēng)為博弈支付矩陣。局中人所選擇的策略構(gòu)成的組合局中人所選擇的策略構(gòu)成的組合(招,招)被稱(chēng)為博弈均衡。(招,招)被稱(chēng)為博弈均衡。這個(gè)組合中前后兩個(gè)策略分這個(gè)組合中前后兩個(gè)策略分
24、別表示甲和乙所選擇的策略。別表示甲和乙所選擇的策略。 納什均衡(非合作博弈均衡) 對(duì)于一個(gè)博弈問(wèn)題,如果在每一個(gè)局勢(shì)中,對(duì)于一個(gè)博弈問(wèn)題,如果在每一個(gè)局勢(shì)中,全體局中人的得失全體局中人的得失相加都是零相加都是零,則稱(chēng)此博弈為,則稱(chēng)此博弈為零和博弈(非合作博弈)零和博弈(非合作博弈),否則稱(chēng)為,否則稱(chēng)為非零和博非零和博弈(合作博弈)弈(合作博弈)。 在二人零和博弈中,雙方局中人尋求的最在二人零和博弈中,雙方局中人尋求的最優(yōu)解是一種優(yōu)解是一種納什均衡;達(dá)到這種均衡時(shí),只要納什均衡;達(dá)到這種均衡時(shí),只要其他局中人不改變自己的策略,則任何一方單其他局中人不改變自己的策略,則任何一方單獨(dú)改變策略,只能帶
25、來(lái)收益或效用的減少。獨(dú)改變策略,只能帶來(lái)收益或效用的減少。 納什均衡納什均衡”首先對(duì)亞當(dāng)首先對(duì)亞當(dāng)斯密的斯密的“看不見(jiàn)的手看不見(jiàn)的手”的的原理提出挑戰(zhàn):按照斯密的理論,在原理提出挑戰(zhàn):按照斯密的理論,在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中,中,每一個(gè)人都從利己的目的出發(fā),而最終全社會(huì)達(dá)每一個(gè)人都從利己的目的出發(fā),而最終全社會(huì)達(dá)到利他的效果。但是我們可以從到利他的效果。但是我們可以從“納什均衡納什均衡”中中引出引出“看不見(jiàn)的手看不見(jiàn)的手”原理的一個(gè)原理的一個(gè)悖論悖論:從利己目:從利己目的出發(fā),結(jié)果損人不利己,既不利己也不利他。的出發(fā),結(jié)果損人不利己,既不利己也不利他。 3、庫(kù)存論、庫(kù)存論(又稱(chēng)存儲(chǔ)論):研究合理經(jīng)
26、濟(jì)地進(jìn)(又稱(chēng)存儲(chǔ)論):研究合理經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行物資儲(chǔ)備的控制策略的理論。行物資儲(chǔ)備的控制策略的理論。 4、決策論:研究決策者如何有效進(jìn)行決策的理、決策論:研究決策者如何有效進(jìn)行決策的理論與方法,根據(jù)信息和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用數(shù)量方法尋找論與方法,根據(jù)信息和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用數(shù)量方法尋找或選取最優(yōu)決策方案的科學(xué)。或選取最優(yōu)決策方案的科學(xué)。1在數(shù)學(xué)學(xué)科中的地位在數(shù)學(xué)學(xué)科中的地位運(yùn)籌數(shù)學(xué)運(yùn)籌數(shù)學(xué)1在系統(tǒng)科學(xué)中的地位在系統(tǒng)科學(xué)中的地位系統(tǒng)工程系統(tǒng)工程1在管理科學(xué)中的地位在管理科學(xué)中的地位管理與運(yùn)籌學(xué)管理與運(yùn)籌學(xué)1與經(jīng)濟(jì)學(xué)的關(guān)系與經(jīng)濟(jì)學(xué)的關(guān)系問(wèn)題與方法問(wèn)題與方法1與工程科學(xué)的關(guān)系與工程科學(xué)的關(guān)系方法與應(yīng)用方法與應(yīng)用1 與計(jì)算機(jī)
27、科學(xué)的關(guān)系與計(jì)算機(jī)科學(xué)的關(guān)系核心算法與工具核心算法與工具基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)理論應(yīng)用理論應(yīng)用理論應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科地位1.1.市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo): : 廣告預(yù)算、媒介選擇、定價(jià)、產(chǎn)品開(kāi)廣告預(yù)算、媒介選擇、定價(jià)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與銷(xiāo)售計(jì)劃制定等發(fā)與銷(xiāo)售計(jì)劃制定等; ; 2.2.生產(chǎn)計(jì)劃生產(chǎn)計(jì)劃: : 生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃、日程表的編排、合生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃、日程表的編排、合理下料、配料問(wèn)題、物料管理等理下料、配料問(wèn)題、物料管理等; ;3.3.庫(kù)存管理庫(kù)存管理: : 多種物資庫(kù)存量的管理多種物資庫(kù)存量的管理, , 庫(kù)存方式、庫(kù)存方式、庫(kù)存量等庫(kù)存量等; ;4.4.運(yùn)輸問(wèn)題運(yùn)輸問(wèn)題: : 確定最小成本的運(yùn)
28、輸線路、物資的調(diào)確定最小成本的運(yùn)輸線路、物資的調(diào)撥、運(yùn)輸工具的調(diào)度以及建廠地址的選擇等撥、運(yùn)輸工具的調(diào)度以及建廠地址的選擇等; ;5.5.財(cái)務(wù)和會(huì)計(jì)財(cái)務(wù)和會(huì)計(jì): : 預(yù)測(cè)、貸款、成本分析、定價(jià)、證預(yù)測(cè)、貸款、成本分析、定價(jià)、證券管理、現(xiàn)金管理等券管理、現(xiàn)金管理等; ;四四 運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用6.6.人事管理人事管理: : 對(duì)人員的需求和使用的預(yù)測(cè),確定對(duì)人員的需求和使用的預(yù)測(cè),確定人員編制、人員合理分配,建立人才評(píng)價(jià)體系等人員編制、人員合理分配,建立人才評(píng)價(jià)體系等; ; 7.7.財(cái)務(wù)和會(huì)計(jì)財(cái)務(wù)和會(huì)計(jì): : 預(yù)測(cè)、貸款、成本分析、定價(jià)、預(yù)測(cè)、貸款、成本分析、定價(jià)、證券管理、現(xiàn)金管理等證券管
29、理、現(xiàn)金管理等; ;8.8.設(shè)備維修、更新和可靠性,項(xiàng)目選擇、評(píng)價(jià)設(shè)備維修、更新和可靠性,項(xiàng)目選擇、評(píng)價(jià);9.9.工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與管理工程優(yōu)化設(shè)計(jì)與管理:10.10.城市管理:城市管理:緊急服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用,供水緊急服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用,供水和污水處理系統(tǒng)的規(guī)劃等和污水處理系統(tǒng)的規(guī)劃等四四 運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用 由國(guó)際運(yùn)籌與管理科學(xué)協(xié)會(huì)(由國(guó)際運(yùn)籌與管理科學(xué)協(xié)會(huì)(INFORMSINFORMS)主持評(píng))主持評(píng)獎(jiǎng)的負(fù)有盛名的弗蘭茨獎(jiǎng)的負(fù)有盛名的弗蘭茨埃德曼(埃德曼(Frany EdelmanFrany Edelman)獎(jiǎng),就是為獎(jiǎng)勵(lì)優(yōu)秀的運(yùn)籌學(xué)在管理中的應(yīng)用的成獎(jiǎng),就是為獎(jiǎng)勵(lì)優(yōu)秀的運(yùn)籌學(xué)在管理中
30、的應(yīng)用的成就設(shè)立的,該獎(jiǎng)每年舉行一次,在對(duì)大量富有競(jìng)爭(zhēng)就設(shè)立的,該獎(jiǎng)每年舉行一次,在對(duì)大量富有競(jìng)爭(zhēng)力的入圍者進(jìn)行艱苦的評(píng)審后,一般有六位優(yōu)勝者力的入圍者進(jìn)行艱苦的評(píng)審后,一般有六位優(yōu)勝者獲獎(jiǎng)。關(guān)于這些獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的文章都在第二年發(fā)表在獲獎(jiǎng)。關(guān)于這些獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的文章都在第二年發(fā)表在著名刊物著名刊物InterfaceInterface的第一期上,下面列表就是發(fā)表的第一期上,下面列表就是發(fā)表在在InterfaceInterface期刊的一些獲獎(jiǎng)項(xiàng)目。期刊的一些獲獎(jiǎng)項(xiàng)目。四四 運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用組織組織應(yīng)用應(yīng)用Interface每年節(jié)支每年節(jié)支(美元美元)聯(lián)合航空公司聯(lián)合航空公司滿(mǎn)足乘客需求前提下滿(mǎn)足
31、乘客需求前提下,以最低成本進(jìn)行以最低成本進(jìn)行訂票及安排機(jī)場(chǎng)工作班次訂票及安排機(jī)場(chǎng)工作班次1-2/1986600萬(wàn)萬(wàn)Citgo石油石油優(yōu)化煉油程序及產(chǎn)品供應(yīng)、配送及營(yíng)優(yōu)化煉油程序及產(chǎn)品供應(yīng)、配送及營(yíng)銷(xiāo)銷(xiāo)1-2/19877000萬(wàn)萬(wàn)荷馬特發(fā)展公司荷馬特發(fā)展公司優(yōu)化商業(yè)區(qū)和辦公樓銷(xiāo)售程序優(yōu)化商業(yè)區(qū)和辦公樓銷(xiāo)售程序1-2/19874000萬(wàn)萬(wàn)AT&T 優(yōu)化商業(yè)用戶(hù)的電話銷(xiāo)售中心選址優(yōu)化商業(yè)用戶(hù)的電話銷(xiāo)售中心選址1-2/19904.06億億,更多銷(xiāo)售更多銷(xiāo)售標(biāo)準(zhǔn)品牌公司標(biāo)準(zhǔn)品牌公司控制成品庫(kù)存(制定最優(yōu)再訂購(gòu)點(diǎn)和控制成品庫(kù)存(制定最優(yōu)再訂購(gòu)點(diǎn)和訂購(gòu)量,確保安全庫(kù)存)訂購(gòu)量,確保安全庫(kù)存)12/1981380萬(wàn)萬(wàn)施樂(lè)公司施樂(lè)公司通過(guò)戰(zhàn)略調(diào)整,縮短維修機(jī)器的反應(yīng)通過(guò)戰(zhàn)略調(diào)整,縮短維修機(jī)器的反應(yīng)時(shí)間時(shí)間,改進(jìn)維修人員的生產(chǎn)率改進(jìn)維修人員的生產(chǎn)率11/1975第二部分第二部分生產(chǎn)率提高生產(chǎn)率提高50%以以上上寶潔公司寶潔公司重新設(shè)計(jì)北美生產(chǎn)和分銷(xiāo)系統(tǒng)以降低重新設(shè)計(jì)北美生產(chǎn)和分銷(xiāo)系統(tǒng)以降低成本并加快了市場(chǎng)進(jìn)入速度成本并加快了市場(chǎng)進(jìn)入速度1-2/19972億億法國(guó)國(guó)家鐵路法
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