運籌學(xué)-第一講概論.ppt

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運籌學(xué)主講：朱曉寧,第一章緒論,1.1運籌學(xué)的歷史,1.2運籌學(xué)的定義、分支、發(fā)展史,“運籌”一詞出自《漢書高帝紀》中的一段話，“夫運籌帷幄之中，決勝于千里之外，吾不如子房’（子房是劉邦的得力輔佐大臣張良的字）?！边\籌這個詞具有運用籌劃、運謀籌策、規(guī)劃調(diào)度、運營研究等內(nèi)涵。,1.1運籌學(xué)的歷史,運籌學(xué)，顧名思義，即運用、籌劃的學(xué)問。其某些思想可以說在我國由來已久，從“田忌賽馬”、“丁謂挖溝”、“沈括運糧”三個典故中已見端倪。但是作為一門現(xiàn)代科學(xué)的運籌學(xué)，則是20世紀40年代前后誕生于英國，英語名詞operationalresearch，直譯為“作戰(zhàn)研究”。在以后的歷程中，它發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，成效卓著，已經(jīng)成為現(xiàn)代化科學(xué)管理不可或缺的強有力工具。,齊王要與大臣田忌賽馬，雙方各出上、中、下馬各一匹，對局三次，每次勝負1000金。田忌在好友、著名的軍事謀略家孫臏的指導(dǎo)下，做以下安排：,齊王上中下田忌下上中最終凈勝一局，贏得千金。,田忌賽馬,丁謂挖溝,,北宋年間，丁謂負責(zé)修復(fù)火毀的開封皇宮。他的施工方案是：取土、運材、除圾,1、取土先將工程皇宮前的一條大街挖成一條大溝，將大溝與汴水相通。使用挖出的土就地制磚；,2、運材令與汴水相連形成的河道承擔(dān)繁重的運輸任務(wù)；,3、除圾修復(fù)工程完成后，實施大溝排水，并將原廢墟物回填，修復(fù)成原來的大街。,丁謂將取材、運輸及廢墟物的處理用“一溝三用”巧妙地解決了。,都江堰水利工程戰(zhàn)國時期（大約公元前250年）川西太守李冰父子主持修建。其目標是：利用岷江上游的水資源灌溉川西平原。追求的效益還有防洪與航運。其總體構(gòu)思是系統(tǒng)思想的杰出運用。,都江堰由三大工程及120多項配套工程組成：1.“魚嘴”岷江分水工程：將岷江水有控制地引入內(nèi)江。2.“飛沙堰”分洪排沙工程：將泥沙排入外江。3.“寶瓶口”引水工程：除沙后的江水引入水網(wǎng)干道。它們巧妙結(jié)合，完整而嚴密，相得益彰。兩千多年來，這項工程一直發(fā)揮著巨大的效益，是我國最成功的水利工程。,運籌學(xué)定義（OperationResearchOR）由于運籌學(xué)研究的廣泛性和復(fù)雜性，人們至今沒有形成一個統(tǒng)一的定義。以下給出幾種定義：運籌學(xué)是一種科學(xué)決策的方法運籌學(xué)是依據(jù)給定目標和條件從眾多方案中選擇最優(yōu)方案的最優(yōu)化技術(shù),運籌學(xué)是一門尋求在給定資源條件下，如何設(shè)計和運行一個系統(tǒng)的科學(xué)決策的方法,1.2運籌學(xué)的定義、分支、發(fā)展史,運籌學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系,運籌學(xué)是一門邊緣學(xué)科，它與許多學(xué)科交叉或密切相關(guān)，其中主要相關(guān)學(xué)科有：數(shù)學(xué)科學(xué)、管理科學(xué)、經(jīng)濟科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科。,在我國，管理科學(xué)（managementscience)的含義更加廣泛，以致無法確切定義。在很大程度上可以說，管理就是決策，因此管理科學(xué)是一門決策科學(xué)，即幫助人們正確地決定應(yīng)付各種復(fù)雜情況及解決各種復(fù)雜問題的方針和行動，以便有效地管理各種復(fù)雜系統(tǒng)使之有序運行的一門科學(xué)。而運籌學(xué)的首要特點就是能提供科學(xué)決策的依據(jù)，因此運籌學(xué)是管理科學(xué)的重要基礎(chǔ)，是實行科學(xué)管理的強有力工具。,側(cè)重于管理中常見的運籌學(xué)問題及其適用的運籌學(xué)模型與方法，尤其關(guān)注經(jīng)濟系統(tǒng)管理中一些常見問題。一個經(jīng)濟系統(tǒng)的運行過程可以歸結(jié)為投入產(chǎn)出的過程，即投入資源（人力、物力、財力、信息、時間）、產(chǎn)出效益（實物和勞務(wù)的數(shù)量、質(zhì)量、價值、效率）的過程。人們自然希望以較少的投入實現(xiàn)較大的產(chǎn)出，這就產(chǎn)生了經(jīng)濟系統(tǒng)如何運營的問題。對此，運籌學(xué)主要從以下兩個方面進行研究：①投入既定，如何實現(xiàn)最大產(chǎn)出？②產(chǎn)出既定，如何實現(xiàn)最小投入？這是運籌學(xué)在經(jīng)濟管理中研究的兩類基本問題，即所謂經(jīng)濟系統(tǒng)最優(yōu)化問題。,目前用得最多的是符號與數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型：對某一特定問題，用數(shù)學(xué)語言（字母、符號、圖表、圖形等）描述而得到的一個結(jié)構(gòu)。,運籌學(xué)模型的一個顯著特點是它們大部分為最優(yōu)化模型。一般來說，運籌學(xué)模型都有一個目標函數(shù)和一系列的約束條件，模型的目標是在滿足約束條件的前提下使目標函數(shù)最大化或最小化。,運籌學(xué)分析的主要步驟包括：發(fā)現(xiàn)和定義待研究的問題；構(gòu)造數(shù)學(xué)模型；尋找經(jīng)過模型優(yōu)化的結(jié)果，并通過應(yīng)用這些結(jié)果來改善系統(tǒng)的運行效率。,真實系統(tǒng),系統(tǒng)分析問題描述,模型建立與修改,模型求解與檢驗,結(jié)果分析與實施,數(shù)據(jù)準備,,,,,,,,,運籌學(xué)分析的步驟,,,,運籌學(xué)包含的主要分支數(shù)學(xué)規(guī)劃（線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、目標規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃）圖論與網(wǎng)絡(luò)流決策分析,排隊論庫存論對策論搜索論,運籌學(xué)形成于20世紀30年代（第二次世界大戰(zhàn)期間）,戰(zhàn)斗機搜索潛艇（40年代）,軍用物質(zhì)運輸（40年代）,蘇聯(lián)著名數(shù)學(xué)家康托洛維奇：“生產(chǎn)組織與計劃中的數(shù)學(xué)方法”中提出合理調(diào)配和使用資源以便充分發(fā)揮其效用的研究中所提出的新的數(shù)學(xué)方法和理論。,國際上五大智囊團：蘭德（RAND）公司（美國）國際應(yīng)用系統(tǒng)分析研究所（美國）野村研究中心（日本）德國工業(yè)企業(yè)設(shè)備公司（德國）斯坦福咨詢公司（美國）,蘭德（RAND）公司（美國）的一項研究：RAND（ResearchAndDevelopmentCompany）1950年6月朝鮮戰(zhàn)爭爆發(fā)。不久，麥克阿素指揮的以美國為首的“聯(lián)合國軍”在仁川登陸，攔腰切斷朝鮮人民軍的后路，包圍并重挫了朝鮮人民軍的主力。然后，美國軍隊長驅(qū)北上，逼近鴨綠江邊。,建國近一年的新中國的最高領(lǐng)導(dǎo)人對這場在國門口的戰(zhàn)火持什么態(tài)度？在這種情況下，美國政府出資要求蘭德（RAND）公司做一項緊急研究，并將成果呈報美國總統(tǒng)。,由戰(zhàn)爭過后解密后的報道，該項研究成果的結(jié)論極其明晰：中國將派軍隊入朝參戰(zhàn)！與歷史的實際完全一致。蘭德（RAND）公司認為：盡管新中國當時的經(jīng)濟實力、軍隊的裝備與效能遠底于美國，并且相當多的高級將領(lǐng)對出兵持懷疑的態(tài)度，但由蘇聯(lián)、中國、朝鮮的政治格局，中朝兩國領(lǐng)導(dǎo)人的歷史源源和中國軍隊的士氣，中國人民的民心、,中國共產(chǎn)黨的威望及在鄰國作戰(zhàn)的有利條件等分析，中國絕不會袖手旁觀，而且在當時的危急關(guān)頭，除派兵入朝參戰(zhàn)外，很難有別的選擇。,有趣的是，在其透徹的分析中，還包含了對毛澤東主席的性格及心理學(xué)分析，毛澤東性格剛強，從不畏強敵，面對挑戰(zhàn)絕不退縮，因此，可以斷定毛澤東會最終做出參戰(zhàn)的重大決策。,系統(tǒng)工程應(yīng)用領(lǐng)域：宏觀經(jīng)濟：能源：能源總體規(guī)劃、運輸、產(chǎn)供銷：石油如何分配、水電、核電發(fā)展規(guī)劃。軍事：武器論證、反坦克系統(tǒng)、高炮系統(tǒng)、坦克系統(tǒng)、作戰(zhàn)模擬、陸?？哲娮鲬?zhàn)。農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)規(guī)劃、農(nóng)業(yè)施肥。,交通：全國交通網(wǎng)、城市交通網(wǎng)、出租車、公交路線規(guī)劃、港口選址、駁運、河運（航道堵塞）、空運（空中交通管制ATC）、物流工業(yè)企業(yè)：企業(yè)發(fā)展規(guī)劃、生產(chǎn)計劃、庫存問題、新設(shè)備可行性、下料問題、全面質(zhì)量管理、投入產(chǎn)出、生產(chǎn)調(diào)度問題、投資問題。,管理信息系統(tǒng)：決策支持系統(tǒng)（企業(yè)計劃、財務(wù)、人事、材料、銀行……）區(qū)域發(fā)展規(guī)劃：教育：人才預(yù)測、人才結(jié)構(gòu)、師資、設(shè)備、職稱提升、成人教育、畢業(yè)生考核……,人口：人口預(yù)測……大型項目可行性論證：寶鋼、三峽工程……醫(yī)療：體育：運動會組織……,