主講常相全濟南大學管理學院概要

1、,,主講:常相全濟南大學管理學院,運 籌 學,《運籌學教程》胡運權(quán)主編,緒 論,運籌學釋義運籌學的來源運籌學的發(fā)展運籌學研究的基本特征運籌學研究的基本步驟運籌學主要分支簡介,,,,,,,《大英百科全書》 《中國大百科全書 》《辭海》(1979年版) 《中國企業(yè)管理百科全書》,一、運籌學釋義,緒 論,《大英百科全書》,“運籌學是一門應用于管理有組織系統(tǒng)的科學”，“運籌學為掌

2、管這類系統(tǒng)的人提供決策目標和數(shù)量分析的工具 ”,一、運籌學釋義,緒 論,《中國大百科全書 》,“用數(shù)學方法研究經(jīng)濟、民政和國防等部門在內(nèi)外環(huán)境的約束條件下合理分配人力、物力、財力等資源，使實際系統(tǒng)有效運行的技術(shù)科學。它可以用來預測發(fā)展趨勢、制定行動規(guī)劃或優(yōu)選可行方案”,一、運籌學釋義,緒 論,《辭 ?！?“主要研究經(jīng)濟活動與軍事活動中能用數(shù)量來表達的有關(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

3、運算，作出綜合性的合理安排．以達到較經(jīng)濟較有效地使用人力物力?！?一、運籌學釋義,緒 論,《中國企業(yè)管理百科全書》,“應用分析、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)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。”,一、運籌學釋義,緒 論,名稱來源運籌學一詞在英國稱為Operationa1 research，在美國稱為operations research(縮寫為O．R．)，可直譯為“運用

4、研究”或“作業(yè)研究”。 1957年我國從“夫運籌帷幄之中，決勝千里之外”（見《史記·高祖本紀》)這句古語中抽取“運籌”二字，將O．R．正式譯作運籌學，包含運用籌劃．以策略取勝等意義，比較恰當?shù)胤从沉诉@門學科的性質(zhì)和內(nèi)涵?！胺蜻\籌帷幄之中，決勝千里之外，吾不如子房；鎮(zhèn)國家，撫百姓，給饋餉，不絕糧道，吾不如蕭何；連百萬之軍，戰(zhàn)必勝，攻必取，吾不如韓信?！?二、運籌學的來源,緒 論,思想體現(xiàn) 齊王賽馬,緒

5、 論,二、運籌學的來源,丁渭修皇宮,宋代真宗年間，一場大火燒掉皇宮。真宗皇帝命令大臣丁渭修復皇宮，他面臨燒磚無土、大型建筑材料無法運輸，清墟無處排放等重重困難。丁渭第一件事是將皇宮周圍的大街小巷挖成河道，與河流相通。挖出來的土燒磚制瓦，解決了取土問題，這是短期目標，為修皇宮服務(wù)。全國各地建筑材料水運到京城，由開挖的河道直接運到工地，省去二次運輸，節(jié)約了一大筆資金，解決了運輸問題。幾年以后，皇宮修復了，建筑垃圾成山，他又叫人將垃圾填

6、到挖的河道中去，恢復了原來的大街小巷，結(jié)果，皇宮修成了，街道恢復了，資金節(jié)省了，可謂“一石三鳥”。這是一個典型的長短聯(lián)系的好決策，這種綜合解決問題的思想便是出色的系統(tǒng)工程思想。,緒 論,丁渭修皇宮,正式使用：二十世紀三十年代后期的二戰(zhàn)期間 英美---“運作研究” (operational Reserch)小組。通過科學方法的運用成功地解決了許多非常復雜的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)問題。例如如何合理運用雷達有效地對付德國空襲；對商

7、船隊如何進行編隊護航，在船隊遭受德國潛艇攻擊時使船隊損失最少；反潛深水炸彈在各種情況下 如何調(diào)整其爆炸深度，才能增加對德國潛潛艇的殺傷力等。,緒 論,二、運籌學的來源,英國第一個運籌小組：領(lǐng)導人，著名的物理學家M．s．Blackett （后來因在宇宙射線方面的研究成果而獲得諾貝爾物理學獎） 。組員：2位數(shù)學家，2位普通物理學家，1位理論物理學家，1位天體物理學家，l位測量員，3位生理學家，1位軍官）。--------“Blac

8、kett雜技團”。美國也成立一個運籌小組：領(lǐng)導人，物理學家Philip W．Morse（美國運籌學會第一屆主席） 。組員與英國相仿，大多為自然科學家，包括數(shù)學家、物理學家，其中還有一位象棋大師。,緒 論,二、運籌學的來源,運籌學在軍事領(lǐng)域中的應用取得了顯著效果。例如，在第二次世界大戰(zhàn)中，德國潛艇嚴重威脅盟軍運輸船隊。反潛戰(zhàn)的一個重要問題是：當偵察飛機發(fā)現(xiàn)潛艇后，飛機投擲深水炸彈的最佳時間以及炸彈引爆的最佳深度應是多少?運籌工

9、作者對大量統(tǒng)計數(shù)字進行認真分析后，提出：(1) 應在潛艇浮出水面或剛下沉時，投擲深水炸彈；(2)炸彈起爆的最佳深度為離水面25英尺(當時深水炸彈所容許的最低起爆點)。空軍采用上述建議后，使德國潛艇被摧毀數(shù)增加到400%。船只受敵機攻擊時中彈數(shù)由47%降到29%。,緒 論,二、運籌學的來源,值得注意的是：當時許多實際問題的解決，僅應用了初等概率和統(tǒng)計。第二次世界大戰(zhàn)以后，運籌學得到了很大的發(fā)展。一方面，運籌學得到了廣泛應用。

10、它幾乎涉及經(jīng)濟管理的所有領(lǐng)域；另一方面，在理論方面發(fā)展了一些數(shù)學分支，例如數(shù)學規(guī)劃、應用概率、應用組合論、博弈論、數(shù)理經(jīng)濟學、系統(tǒng)科學等。大體可分為以下三個階段：,緒 論,三、運籌學的發(fā)展,一、從l945年到50年代初，被稱為創(chuàng)建時期。 第一本運籌學雜志《運籌學季刊》(O．R．Quarterly) 1950年于英國創(chuàng)刊。 第一個運籌學會英國運籌學會于1948年成立。 主要研究倫敦周圍高炮的布置問題。當

11、然高炮越多打掉敵機越多，漏掉越少，但高炮多到一定程度以后，打掉的敵機數(shù)增加甚微。所以選擇多少高炮數(shù)為最優(yōu)和怎樣布置是他們要解決的問題。,緒 論,三、運籌學的發(fā)展,三、運籌學的發(fā)展,二、50年代初期到50年代末期，運籌學的成長時期 最早建立運籌學會的國家是英國（1948），接著是美國（1952），法國（1956），日本和印度（1957）。我國的運籌學會建立在1980年。,緒 論,三、自60年代以來，運籌學迅速發(fā)展和普及

12、時期 運籌學進一步細分為各個分支，專業(yè)學術(shù)團體迅速增多，更多期刊創(chuàng)辦，運籌學書籍大量出版，更多學校將運籌學課程納入教學計劃。 目前國際上著名的運籌學刊物有：Management Science（管理科學），Operations Research (運籌學)，Interfaces（相互關(guān)系），Journal of Operational Reseach Society （英國運籌學研究學會期刊 ） ，European Jo

13、urnal of Operations Research（歐洲運籌學雜志 ）。 國內(nèi)比較著名的運籌學刊物：運籌學學報、管理科學學報、中國管理科學、運籌與管理、系統(tǒng)工程等。,,緒 論,三、運籌學的發(fā)展,運籌學在中國的發(fā)展引入：中國第一個運籌學小組在錢學森、許國志先生的推動下在1956年于中國科學院力學研究所成立。1959年，第二個運籌學部門在中國科學院數(shù)學研究所成立。力學所小組與數(shù)學所的小組于1960年合并成為數(shù)學研究所的

14、一個研究室，當時的主要研究方向為排隊論、非線性規(guī)劃和圖論。五十年代后期，運籌學在中國的應用集中在運輸問題上。“打麥場選址問題”；“中國郵路問題”（管梅谷）。 中國運籌學早期應用的亮點由華羅庚教授點燃的。,緒 論,三、運籌學的發(fā)展,中國運籌學會于1980年成立，作為中國數(shù)學會的一個分會。1982年成為國際運籌學聯(lián)合會（IFORS）的成員。1992年中國運籌學會從中國數(shù)學會獨立出來成為國家一級學會是學會發(fā)展史上的一個重要事件。

15、近二十年來，中國運籌學工作者在信息科學、生命科學等現(xiàn)代高科技都作出了突出的貢獻。例如，將全局最優(yōu)化、圖論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等運籌學理論及方法應用于分子生物信息學中的DNA與蛋白質(zhì)序列比較、芯片測試、生物進化分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預測等問題的研究；在金融管理方面，將優(yōu)化及決策分析方法，應用于金融風險控制與管理、資產(chǎn)評估與定價分析模型等；在網(wǎng)絡(luò)管理上，利用隨機過程方法，研究排隊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量指標分析；在供應鏈管理問題中，利用隨機動態(tài)規(guī)劃模型，研究多重

16、決策最優(yōu)策略的計算方法。,緒 論,三、運籌學的發(fā)展,四、運籌學研究的基本特征,系統(tǒng)的整體觀念多學科的綜合模型方法的應用 ----制定決策是運籌學應用的核心，而建立模型則是運籌學方法的精髓。,緒 論,五、運籌學研究的基本步驟,一、分析和表述問題二、建立模型三、求解模型和優(yōu)化方案四、對模型和由模型導出的解進行檢驗五、建立起對解的有效控制六、方案的實施,緒 論,,六、運籌學主要分支簡介,一、線

17、性規(guī)劃(Linear programming)二、非線性規(guī)劃(nonlinear programming)三、動態(tài)規(guī)劃(dynamic programming)四、圖與網(wǎng)絡(luò)分析(graph theory and network analysis)五、存貯論(inventory theory)六、排隊論(queueing theory, or waiting line)七、對策論(game theory)八、決策論(deci

18、sion theory),緒 論,線性規(guī)劃問題,某醫(yī)院護士值班班次、每班工作時間及各班所需護士數(shù)如表所示。每班護士值班開始時向病房報到，并連續(xù)工作8小時。試決定該醫(yī)院最少需多少名護士，以滿足輪班需要？,動態(tài)規(guī)劃問題,某公司打算在3個不同地區(qū)設(shè)置4個銷售點，根據(jù)市場預測部門估計，在不同地區(qū)設(shè)備不同數(shù)量的銷售站，每月可得利潤如表所示，試問應如何在各地區(qū)設(shè)置銷售站，可使每月總利潤最大？,圖與圖絡(luò)分析,求解如圖8—55所示的中國郵路問題，

19、A點是郵局。,A,哥尼斯堡（Konigsberg）七橋問題。,圖與圖絡(luò)分析,存貯論,對某種電子元件每月需求量為4000件，每件成本為150元，每年的存貯費為成本的10％，每次訂購費為500元。求：(1)不允許缺貨條件下的最優(yōu)存貯策略；(2)允許缺貨(缺貨費為每件每年100元)條件下的最優(yōu)存貯策略。,排隊論,某店僅有一個修理工人，顧客到達過程為Poisson流，平均每小時3人，修理時間服從負指數(shù)分布，平均需10分鐘。求：(1)店內(nèi)空

20、閑的概率；(2)有4個顧客的概率；(3)至少有1個顧客的概率；(4)店內(nèi)顧客的平均數(shù)；(5)等待服務(wù)的顧客的平均數(shù)(6)平均等待修理時間；,對策論,“二指莫拉問題”，甲、乙二人游戲，每人出一個或兩個手指，同時又把猜測對方所出的指數(shù)叫出來。如果只有一個人猜測正確，則他的贏得分數(shù)為二人所出指數(shù)之和、否則重新開始。試寫出該對策中各局中人的策略集及甲的贏得矩陣，并說明是否存在某一種策略比其它策略更有利。再如“囚徒困境”,決策論,根據(jù)

21、以往的資料，一家面包店每天所需面包數(shù)(當天市場需求量)可能是下列當中的某一個，100，150，200，250，300，但其概率分布不知道。如果一個面包當天沒有賣掉，則可在當天結(jié)束時每個0.15元處理掉。新鮮面包每個售價為o．49元，成本為0．25元，假設(shè)進貨量限制在需求量中的某一個，要求：(1)做出面包進貨問題的決策矩陣；(2) 用處理不確定性決策問題的方法確定最優(yōu)進貨量。,運籌學在科技體系中的地位,緒 論,一門科學只有成功地

22、應用數(shù)學時，才算達到了完善的地步。 -----馬克思,錢學森,錢學森（1911.12.11～今）。中國著名物理學家，世界著名火箭專家。被譽為“中國導彈之父”。1934年畢業(yè)于交通大學（西安交），1934年在美國麻省理工學院和加利福尼亞理工大學學習。1938年獲博士學位，后留任美國并從事火箭研究。　　1950年開始爭取回歸祖國，當時一位美國海軍的一位高級將領(lǐng)金布

23、爾說：“錢學森無論走到哪里，都抵得上5個師的兵力，我寧可把他擊斃在美國也不能讓他離開。”因此錢學森受到美國政府迫害，失去自由，歷經(jīng)5年于1955年才回到祖國。1991年10月，國務(wù)院、中央軍委授予錢學森“國家杰出貢獻科學家”榮譽稱號和一級英雄模范獎?wù)隆?007年感動中國組委會授予錢學森的頒獎詞：在他心里，國為重，家為輕，科學最重，名利最輕。5年歸國路，10年兩彈成。他是知識的寶藏，是科學的旗幟，是中華民族知識分子的典范。,,華羅庚--

24、“燒水泡茶”的算法,1964年寫《統(tǒng)籌方法平話》，“燒水泡茶”有五道工序： 1、燒開水；2、洗茶壺；3、洗茶杯；4、拿茶葉5、泡茶。 燒開水、洗茶壺、茶杯，拿茶葉是泡茶的前提。   各道工序用時表：燒開水 15分，洗茶壺 2分，洗茶杯 1分，拿茶葉1分，泡茶1分 方法比較：①工序安排不同 甲：燒開水 同時 ，洗茶壺，洗茶杯，拿茶葉 乙：燒開水 之前 ，洗