運(yùn)籌學(xué)第四版·清華大學(xué)出版社·運(yùn)籌學(xué)教材組·1緒論

1、 Chapter1 運(yùn)籌學(xué)概論 運(yùn)籌學(xué)簡史運(yùn)籌學(xué)簡史 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”，簡稱，簡稱OR。 中文名稱：運(yùn)用學(xué)中文名稱：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、我國古代我國

2、古代運(yùn)籌運(yùn)籌思想的運(yùn)用思想的運(yùn)用 田忌賽馬田忌賽馬 一 運(yùn)籌學(xué)簡史 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 晉國公重建皇城晉國公重建皇城 晉國公重建皇城的施工方案，體現(xiàn)晉國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 程的各個工序程的各個工序, ,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)知識行列式的相關(guān)知識, ,進(jìn)行精確計(jì)算進(jìn)行精確計(jì)算. . 一 運(yùn)籌學(xué)簡史 約約10001000年前，開封一場大火，北宋皇城毀于一旦。年前，開封一場大火，北宋皇

3、城毀于一旦。 宋真宗命晉國公丁渭，主持重建皇城。宋真宗命晉國公丁渭，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)原來皇宮前的大道。挖街取土，磚石填入河道，修復(fù)原來皇宮前的大道。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

4、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之難，運(yùn)輸之難， 清場之難，可謂清場之難，可謂“一石三鳥一石三鳥”。 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)從行軍中各類人員可以背負(fù)糧食曾經(jīng)從行軍中各類人員可以背負(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

5、之間的利弊利弊,最后做出了最后做出了從敵國從敵國 就地征糧就地征糧,保障前方供應(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)一個民夫可以背六斗米假設(shè)一個民夫可以背六斗米, ,士兵自帶五天的干糧士兵自帶五天的干糧. . 如果一個民夫供應(yīng)一個士兵如果一個民夫供應(yīng)一個士兵, ,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* *). ). 如果兩個民夫供應(yīng)一個士兵如果兩個民夫供應(yīng)一個士兵, ,單程可進(jìn)軍二十六天單程可進(jìn)軍二十六天.( .(兩個

6、民夫背一兩個民夫背一 石二斗米石二斗米, ,三個人三個人 每天要吃六升每天要吃六升. .八天以后八天以后, ,其中一個民夫背的米其中一個民夫背的米 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,) ,) 如果三個民夫供應(yīng)一個士兵如果三個民夫供應(yīng)一個士兵, ,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，而三個民夫供應(yīng)一個士兵只可進(jìn)軍十六天，而三個民夫供應(yīng)一個士兵, ,已經(jīng)到極已經(jīng)到極 限了限了. . 如果要出動十萬軍隊(duì)如果要出動十萬軍隊(duì), ,輜重占

7、去三分之一兵源輜重占去三分之一兵源, ,還要用三十萬還要用三十萬 民夫運(yùn)糧民夫運(yùn)糧, ,再要擴(kuò)大規(guī)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, ,牲口就會瘦弱而死牲口就會瘦弱而死. .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

8、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：從敵國就地征糧從敵國就地征糧。這種。這種軍事后勤軍事后勤 問題問題的分析計(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。 1

9、909年丹麥工程師愛爾朗在哥本哈根電話公司研年丹麥工程師愛爾朗在哥本哈根電話公司研 究電話交換機(jī)的效率開始提出了排隊(duì)論的一些著名究電話交換機(jī)的效率開始提出了排隊(duì)論的一些著名 公式。公式。 1920年年Harris提出了庫存論的提出了庫存論的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)簡史 一一 運(yùn)籌學(xué)簡史運(yùn)籌學(xué)簡史 （2）產(chǎn)生）產(chǎn)生 運(yùn)籌學(xué)作為一門系統(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抗次世界大戰(zhàn)。主要用于解決如何在與德軍的對抗 中

10、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。 “運(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)問題。例如：的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)問題。例如： 1. 如何合理運(yùn)用雷達(dá)有效地對付德軍德空襲；如何合理運(yùn)用雷達(dá)有效地對付德軍德空襲； 2. 對商船如何進(jìn)行編隊(duì)護(hù)航，使船隊(duì)遭受德國潛艇對商船如何進(jìn)行編隊(duì)護(hù)航，使船隊(duì)遭受德國潛艇 攻擊時(shí)損失最少；攻擊時(shí)損失最少； 3. 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， 才能增加對德國潛艇的殺傷力等。才能增加對德國潛艇的殺傷力等。 1938年年7月，波得塞（

11、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)行整個防空作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)行的研究，）提出立即進(jìn)行整個防空作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)行的研究， 并用并用“Operational 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月英國成立了由物理學(xué)家布萊克特（月英國成立了由物理學(xué)家布萊克特（P.M.S. Blackett）領(lǐng)導(dǎo)的第一個運(yùn)籌學(xué)小組，）領(lǐng)導(dǎo)的第一個運(yùn)籌學(xué)小組，后來發(fā)展到每一個英軍后來發(fā)展到每一個英軍 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年美國和加拿

12、大也都相繼成立運(yùn)籌學(xué)小組。年美國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、開展反潛艇戰(zhàn)偵察和組織有效對敵轟在確定擴(kuò)建艦隊(duì)規(guī)模、開展反潛艇戰(zhàn)偵察和組織有效對敵轟 炸等方面作了大量研究，為取得反法西斯戰(zhàn)爭的勝利及運(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)簡史運(yùn)籌學(xué)簡史 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 令德國空軍輪番對英國進(jìn)行狂轟濫炸。當(dāng)時(shí)英國皇家空軍令德國空軍輪番對英國進(jìn)行狂轟濫炸。當(dāng)時(shí)英國皇家空軍 以一比

13、七的數(shù)量劣勢迎戰(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，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)量越來越少。這一決策的后果是在空中飛行的飛機(jī)數(shù)量越來越少。 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？

14、OROR 小組的專家紛紛研究這個問題，這個問題最后被生物學(xué)家小組的專家紛紛研究這個問題，這個問題最后被生物學(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)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 1944

15、1944年初，年初， 為幫助美國海軍為幫助美國海軍 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 陀海峽封鎖過往陀海峽封鎖過往 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 窄處劃出一個窄處劃出一個4 4英里長、英里長、 1 1英里寬的長方形，兩英里寬的長方形，兩 架飛機(jī)保持在長方形架飛機(jī)保持在長方形 兩邊線的對稱位置上，兩邊線的對稱位置上， 同時(shí)以同時(shí)以115115英里英里/ /小時(shí)小時(shí) 的速度繞長方形飛行。的速度繞

16、長方形飛行。 這樣，在長這樣，在長 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。潛分鐘就有一架飛機(jī)巡邏通過。潛 艇通過這個區(qū)域時(shí)，巡邏的飛機(jī)至少有兩次機(jī)會去發(fā)現(xiàn)它。艇通過這個區(qū)域時(shí)，巡邏的飛機(jī)至少有兩次機(jī)會去發(fā)現(xiàn)它。 就這樣，在就這樣，在2 2月月2424日到日到3 3月月1616日日短短三個星期內(nèi)，一個巡邏短短三個星期內(nèi)，一個巡邏 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，自己無一傷亡。艘，自己無一傷亡。 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）為首的部門著重研究戰(zhàn)略）為首的部門著重研究戰(zhàn)略 性問題，未來的武器

17、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和其可能合理運(yùn)用的方性問題，未來的武器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和其可能合理運(yùn)用的方 法。為美國空軍評價(jià)各種轟炸機(jī)系統(tǒng)，討論未來戰(zhàn)爭的法。為美國空軍評價(jià)各種轟炸機(jī)系統(tǒng)，討論未來戰(zhàn)爭的 策略。研究蘇聯(lián)政治局的行動原則和將來的行動預(yù)測。策略。研究蘇聯(lián)政治局的行動原則和將來的行動預(yù)測。 除了在軍事應(yīng)用研究以外，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)和社會問題等各領(lǐng)域的應(yīng)用。濟(jì)和社會問題等各領(lǐng)域的應(yīng)用。 （4 4）成熟期）成熟期 建立運(yùn)籌學(xué)會：英（建立運(yùn)籌學(xué)會：英（19481948）美（）美（19521952）、法（）、法（19561956）、）、 日本和印度（日本和印度（19

18、571957）、中（）、中（19801980） 一一 運(yùn)籌學(xué)簡史運(yùn)籌學(xué)簡史 Morse and Kimball:Morse and Kimball:為決策機(jī)構(gòu)在對其控制下業(yè)務(wù)活動為決策機(jī)構(gòu)在對其控制下業(yè)務(wù)活動 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)是一門應(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)是一門應(yīng)用科學(xué)，它廣泛應(yīng)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)知 識和數(shù)學(xué)方法，解決實(shí)際中提出的專門問題，為決策者識和數(shù)學(xué)方法，解決實(shí)際中提出的專門問題，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)。 英國運(yùn)籌學(xué)會：運(yùn)籌學(xué)是把科學(xué)方法應(yīng)用在指導(dǎo)人員、英國運(yùn)

19、籌學(xué)會：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)政法和國防方面解決發(fā)生的各種問題，其方法工商企業(yè)政法和國防方面解決發(fā)生的各種問題，其方法 是發(fā)展一個科學(xué)的系統(tǒng)模式，并運(yùn)用這種模式預(yù)測、比是發(fā)展一個科學(xué)的系統(tǒng)模式，并運(yùn)用這種模式預(yù)測、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)生的后果以幫助決策者科學(xué)地決定工作 方針和政策。方針和政策。 美國運(yùn)籌協(xié)會：運(yùn)籌學(xué)是在要求分配有限資源的條件下，美國運(yùn)籌協(xié)會：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)營人機(jī)系統(tǒng)?？茖W(xué)地決定如何最好地設(shè)計(jì)和運(yùn)營人機(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)際問題引入

20、數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問題 -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 -從全局考察問題從全局考察問題 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 開放性開放性 -不斷產(chǎn)生新的問題和學(xué)科分支不斷產(chǎn)生新的問題和學(xué)科分支 多分支多分支 -問題的復(fù)雜和多樣性問題的復(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 動態(tài)規(guī)劃動態(tài)規(guī)劃 運(yùn)運(yùn) 籌籌 學(xué)學(xué)

21、 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)問題最優(yōu)計(jì)數(shù)問題 圖論與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化圖論與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 排序問題排序問題 統(tǒng)籌圖統(tǒng)籌圖 隨隨 機(jī)機(jī) 優(yōu)優(yōu) 化化 對策論對策論 排隊(duì)論排隊(duì)論 庫存論庫存論 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)特性和規(guī)律的理論，使服務(wù)機(jī)構(gòu)對被現(xiàn)象的隨機(jī)特性和規(guī)律的理論，使服務(wù)機(jī)構(gòu)對被 服務(wù)對象得到某指標(biāo)最優(yōu)。于服務(wù)對象得到某指標(biāo)最優(yōu)。于1909年丹麥工程師年丹麥工程師 愛爾朗研究電話交換機(jī)的效率開始的。如一個港愛爾朗

22、研究電話交換機(jī)的效率開始的。如一個港 口應(yīng)該有多少個碼頭，銀行應(yīng)該開設(shè)多少個服務(wù)口應(yīng)該有多少個碼頭，銀行應(yīng)該開設(shè)多少個服務(wù) 窗口等。窗口等。 三 運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)容 1.1.囚徒困境問題 兩個小偷甲和乙聯(lián)手作案，因私入民宅被警方兩個小偷甲和乙聯(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 分開審訊，政策是若一人招供但另一人未招，則分開審訊，政策是若一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

23、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， 因而甲會選擇因而甲會選擇“招招”，乙也同樣會選擇，乙也同樣會選擇“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，即人人都會在約束條件下最大化自身的利益理性的，即人人都會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)果是不會出現(xiàn)的?；炯僭O(shè)下，這種結(jié)果是不會出現(xiàn)的。 甲和乙是參與博弈的人，稱為甲和乙是參與博弈的人，稱為“局中人

24、局中人”。上表中每。上表中每 一個小方格內(nèi)的數(shù)字被稱為局中一個小方格內(nèi)的數(shù)字被稱為局中 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 陣稱為博弈支付矩陣。陣稱為博弈支付矩陣。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）被稱為博弈均衡。（招，招）被稱為博弈均衡。這個組合中前后兩個策略分這個組合中前后兩個策略分 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） 對于一個博弈問題，如果在每一個局勢中，對于一個博弈問題，如果在每一個局勢中， 全體

25、局中人的得失全體局中人的得失相加都是零相加都是零，則稱此博弈為，則稱此博弈為 零和博弈（非合作博弈）零和博弈（非合作博弈），否則稱為，否則稱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，只能帶來收益或效用的減少。獨(dú)改變策略，只能帶來收益或效用的減少。 納什均衡納什均衡”首先對亞當(dāng)首先對亞當(dāng)斯密的斯密的“看不見的手看不見的手”的的 原理提出挑戰(zhàn)

26、：按照斯密的理論，在原理提出挑戰(zhàn)：按照斯密的理論，在市場經(jīng)濟(jì)市場經(jīng)濟(jì)中，中， 每一個人都從利己的目的出發(fā)，而最終全社會達(dá)每一個人都從利己的目的出發(fā)，而最終全社會達(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“看不見的手看不見的手”原理的一個原理的一個悖論悖論：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、庫存論、庫存論（又稱存儲論）：研究合理經(jīng)濟(jì)地進(jìn)（又稱存儲論）：研究合理經(jīng)濟(jì)地進(jìn) 行物資儲備的控制策略的理論。行物資儲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、

27、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)?；蜻x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)系問題與方法問題與方法 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)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)

28、 運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科地位 1.1.市場營銷市場營銷: : 廣告預(yù)算、媒介選擇、定價(jià)、產(chǎn)品開廣告預(yù)算、媒介選擇、定價(jià)、產(chǎn)品開 發(fā)與銷售計(jì)劃制定等發(fā)與銷售計(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、配料問題、物料管理等理下料、配料問題、物料管理等; ; 3.3.庫存管理庫存管理: : 多種物資庫存量的管理多種物資庫存量的管理, , 庫存方式、庫存方式、 庫存量等庫存量等; ; 4.4.運(yùn)輸問題運(yùn)輸問題: : 確定最小成本的運(yùn)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

29、調(diào)度以及建廠地址的選擇等; ; 5.5.財(cái)務(wù)和會計(jì)財(cái)務(wù)和會計(jì): : 預(yù)測、貸款、成本分析、定價(jià)、證預(yù)測、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: : 對人員的需求和使用的預(yù)測，確定對人員的需求和使用的預(yù)測，確定 人員編制、人員合理分配，建立人才評價(jià)體系等人員編制、人員合理分配，建立人才評價(jià)體系等; ; 7.7.財(cái)務(wù)和會計(jì)財(cái)務(wù)和會計(jì): : 預(yù)測、貸款、成本分析、定價(jià)、預(yù)測、貸款、成本分析、定價(jià)、 證券管理、現(xiàn)金管理等證券管理、現(xiàn)金管理等; ; 8.8.設(shè)備維修、更新和可靠性，項(xiàng)目選擇、評價(jià)設(shè)備維修、更新和可靠

30、性，項(xiàng)目選擇、評價(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 由國際運(yùn)籌與管理科學(xué)協(xié)會（由國際運(yùn)籌與管理科學(xué)協(xié)會（INFORMSINFORMS）主持評）主持評 獎的負(fù)有盛名的弗蘭茨獎的負(fù)有盛名的弗蘭茨埃德曼（埃德曼（Frany EdelmanFrany Edelman） 獎，就是為獎勵優(yōu)秀的運(yùn)籌學(xué)在管理中的應(yīng)用的成獎，就是為獎勵優(yōu)秀的運(yùn)籌學(xué)在管理中的應(yīng)用的成 就設(shè)立的，該獎每年舉行一次，在對大量富有競爭就設(shè)立的，該獎每年

31、舉行一次，在對大量富有競爭 力的入圍者進(jìn)行艱苦的評審后，一般有六位優(yōu)勝者力的入圍者進(jìn)行艱苦的評審后，一般有六位優(yōu)勝者 獲獎。關(guān)于這些獲獎項(xiàng)目的文章都在第二年發(fā)表在獲獎。關(guān)于這些獲獎項(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期刊的一些獲獎項(xiàng)目。期刊的一些獲獎項(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 滿足乘客需求前提下滿足乘客需求前提下,以最低成本進(jìn)行以最低成本進(jìn)行 訂票及安排

32、機(jī)場工作班次訂票及安排機(jī)場工作班次 1-2/1986600萬萬 Citgo石油石油 優(yōu)化煉油程序及產(chǎn)品供應(yīng)、配送及營優(yōu)化煉油程序及產(chǎn)品供應(yīng)、配送及營 銷銷 1-2/19877000萬萬 荷馬特發(fā)展公司荷馬特發(fā)展公司優(yōu)化商業(yè)區(qū)和辦公樓銷售程序優(yōu)化商業(yè)區(qū)和辦公樓銷售程序1-2/19874000萬萬 AT&T 優(yōu)化商業(yè)用戶的電話銷售中心選址優(yōu)化商業(yè)用戶的電話銷售中心選址1-2/19904.06億億,更多銷售更多銷售 標(biāo)準(zhǔn)品牌公司標(biāo)準(zhǔn)品牌公司 控制成品庫存（制定最優(yōu)再訂購點(diǎn)和控制成品庫存（制定最優(yōu)再訂購點(diǎn)和 訂購量，確保安全庫存）訂購量，確保安全庫存） 12/1981380萬萬 施樂公司施樂公司 通過戰(zhàn)略調(diào)整，縮短維修機(jī)器的反應(yīng)通過戰(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)和分銷系統(tǒng)以降低重新設(shè)計(jì)北美生產(chǎn)和分銷系統(tǒng)以降低 成本并加快了市場進(jìn)入速度成本并加快了市場進(jìn)入速度 1-2/19972億億 法國國家鐵路