管理運(yùn)籌學(xué)--緒論

1、運(yùn)籌學(xué)是一門(mén)解決實(shí)際問(wèn)題的新興學(xué)科，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué) 技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它以人類(lèi)對(duì)各種資源的分配 和使用為研究對(duì)象，目的在于探索人類(lèi)對(duì)各種資分配和使用活 動(dòng)的基本規(guī)律，以便發(fā)揮有限資源的最大效益，來(lái)達(dá)到全局最 優(yōu)的目標(biāo)。它的基本特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)研究過(guò)程的完整性，強(qiáng)調(diào)理論 與實(shí)踐的緊密結(jié)合，強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)造。20世紀(jì)數(shù)學(xué)的五大指導(dǎo)理論five golden rules葉其孝、劉寶光 great theories of 20th century math 上海教育出版社，2000-and why they matter1. 線性規(guī)劃對(duì)偶定理2. 對(duì)策論極大極小定理3非線性規(guī)劃k-k-t定

2、理4.計(jì)算復(fù)雜性理論 停機(jī)定理，庫(kù)克定理拓?fù)鋵W(xué)不動(dòng)點(diǎn)定理奇點(diǎn)理論莫爾斯定理5組合最優(yōu)化算法設(shè)計(jì)技巧威廉詹姆士美國(guó)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家1842.1.11 b1910.8.26美國(guó)實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家威廉詹姆士說(shuō)過(guò):我們希望在當(dāng)代大學(xué)生的思維模式中 播下運(yùn)籌學(xué)的思想播下一種思想, 播下一種行為, 播下一種習(xí)慣, 播下一種性格,收獲一種行為; 收獲一種習(xí)慣; 收獲一種性格; 收獲一種命運(yùn)。在多年從事運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，許多大學(xué)生以 及從事規(guī)劃、投資、決策、管理等領(lǐng)域工作的各級(jí)行政管 理干部和公司企業(yè)管理者，對(duì)運(yùn)籌學(xué)既愛(ài)又怕，他們很多 人從千古名句“運(yùn)籌帷帳中，決勝千里外''知道運(yùn)籌學(xué)的名 稱

3、，喜愛(ài)運(yùn)籌學(xué)的巧妙思路，希望自己具有運(yùn)籌帷幄、決 勝千里的能力，但又畏懼運(yùn)籌學(xué)復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，這導(dǎo)致 他們無(wú)緣接受運(yùn)籌學(xué)的學(xué)習(xí).為了幫助學(xué)生掌握好運(yùn)籌學(xué)的思想和方法，提高分 析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，本課程以運(yùn)籌學(xué)的思想、 方法為主，表述通俗易懂，講清方法思路，使讀者理 解、掌握運(yùn)籌學(xué)的思想、方法的實(shí)質(zhì).教學(xué)中突出三個(gè)方面: 一是如何將一個(gè)實(shí)際問(wèn)題提煉成一個(gè)運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題;二是如何借助軟件求解，最后落實(shí)到一個(gè)“用字上,在講清楚概念、原理的基礎(chǔ)上，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，解 決復(fù)雜的數(shù)學(xué)推理過(guò)程;三是在授課過(guò)程中提供大量實(shí)際應(yīng)用案例，充分調(diào)動(dòng) 學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。教會(huì)學(xué)生運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的思維方法 看問(wèn)題、想問(wèn)題、做

4、出科學(xué)決策。課程理念價(jià)值學(xué)習(xí)運(yùn)籌學(xué)的關(guān)鍵是掌握使用運(yùn)籌學(xué)思想方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，善于優(yōu)化利用策時(shí):資源運(yùn)籌學(xué)的本質(zhì)，具體說(shuō)就是在做決首先要考慮做的事情是否有價(jià)值？其次要考慮自己是否有資源和能力完成這個(gè)計(jì)劃？如果資源或能力不足，從哪里可以獲得支持?善于發(fā)現(xiàn)資源和找到支持去完成有價(jià)值的決策，同時(shí)又能優(yōu)化利用資源，才能形成 競(jìng)爭(zhēng)力.運(yùn)籌學(xué)(opetational research)誕生于第二次世界大戰(zhàn)期間, 由于反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)的需要發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興學(xué)科.研究對(duì)象：人類(lèi)對(duì)各種資源的運(yùn)用及籌劃活動(dòng).研究目的：了解和發(fā)現(xiàn)這種運(yùn)用及籌劃活動(dòng)的基本規(guī)律，以 便發(fā)揮有限資源的最大效益，來(lái)達(dá)到全局最優(yōu)的目標(biāo).

5、 運(yùn)籌學(xué)研究的重要特點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)研究過(guò)程的完整性、強(qiáng)調(diào)理論 與實(shí)踐的結(jié)合，構(gòu)造數(shù)學(xué)模型是運(yùn)籌學(xué)中最重要的方法.應(yīng)用范圍：遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)管理、科學(xué)技術(shù)、國(guó)防事 業(yè)等各方面.1.運(yùn)籌學(xué)的軍事起源軍事是運(yùn)籌學(xué)的第一個(gè)起源運(yùn)籌 學(xué)思想方法的起源可追溯到古代.人 們發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)先秦時(shí)期的諸子著作 中，就存在許多樸素的運(yùn)籌思想.被孫武 后世稱為兵圣的我國(guó)春秋時(shí)期（公元前770年一公元前476 年）軍事家孫武，在他的著作孫子兵法一書(shū)中，體現(xiàn)了 豐富的運(yùn)籌思想，孫武首先將度、量、數(shù)等概念引人軍事 領(lǐng)域，通過(guò)必要的計(jì)算來(lái)預(yù)測(cè)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)并指導(dǎo)戰(zhàn)爭(zhēng)中的 有關(guān)彳丁為在國(guó)外，運(yùn)籌學(xué)思想方法也可追溯到很早以前阿基米 德

6、、達(dá)芬奇、伽利略都研究過(guò)作戰(zhàn)問(wèn)題.阿基米徳(約公元前287-212是古希臘物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家達(dá)芬奇(1452-1519)意大 利文藝復(fù)興時(shí)期最負(fù)盛名 的美術(shù)家、雕塑家、建筑 家、工程師、機(jī)械師、科 學(xué)巨匠和發(fā)明家伽利略(1564-1642)意大利文藝復(fù)興后期偉大的 天文學(xué)家、丈崖家、査學(xué) 家、物理學(xué)家,被譽(yù)為近 代科學(xué)之父現(xiàn)代進(jìn)行的運(yùn)籌學(xué)工作最早是以希爾(a.v.hill) 為首的英國(guó)國(guó)防部防空試驗(yàn)小組在第一次世界 大戰(zhàn)期間進(jìn)行的高射炮系統(tǒng)利用研究.英國(guó)人莫爾斯建立的分析美國(guó)海軍橫跨大西洋 護(hù)航隊(duì)損失的數(shù)學(xué)模型，也是運(yùn)籌學(xué)的早期工 作，這一工作在第二次世界大戰(zhàn)中有了深入而 全面的發(fā)展. 1916

7、年，英國(guó)的蘭徹斯特(f.w.lanchester,18681946)指出了軍隊(duì)的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)、火力和勝負(fù) 的動(dòng)態(tài)關(guān)系，這種動(dòng)態(tài)關(guān)系后來(lái)被人們稱為蘭徹 斯蔣方程.美國(guó)人愛(ài)迪生用數(shù)學(xué)中的博弈論和統(tǒng)計(jì)分析方法 研究出了商船避免德國(guó)潛艇襲擊的航行策略，雖 未被釆用，但卻對(duì)以后運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展有所影響.1935年，英國(guó)科學(xué)家沃森瓦特(r.watson wart)發(fā) 明了雷達(dá)當(dāng)時(shí)任英國(guó)海軍大臣的丘吉爾敏銳地認(rèn)識(shí)到雷達(dá)的重要意義，下令在英國(guó)東海岸的鮑得西(bawdsey)建立了 一個(gè)秘密的雷達(dá)站.次森-瓦特i r. a.watson-watt (18921973)英國(guó)物理學(xué)家和雷達(dá)技術(shù)專 家。1935年2月，他提岀

8、采用無(wú)線電方法探測(cè)飛機(jī) 的秘密備忘錄，并在當(dāng)年研制成功探測(cè)距離達(dá)到80公里 的米波防空雷達(dá)。1938年在沃森一瓦特主持下在英國(guó)東 海岸建成防空雷達(dá)網(wǎng)，以后又建立了第二個(gè)雷達(dá)網(wǎng)。雷 達(dá)網(wǎng)在1940年擊敗納粹德國(guó)的空襲中起了重要的作用。patrick m. s. blackett1939年，由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家、 英國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)司令部科學(xué)顧問(wèn)、戰(zhàn)后獲得諾 貝爾獎(jiǎng)的布萊凱特(pms blackett, 18971974)為首，組建了一個(gè)代號(hào)為 “blackett馬戲團(tuán)，啲研究小組，專門(mén)就改進(jìn) 防空系統(tǒng)進(jìn)行研究.第二次世界大戰(zhàn)中，運(yùn)籌學(xué)被廣泛應(yīng)用于軍事系統(tǒng)工程中 去，除英國(guó)外，美國(guó)、加拿大等國(guó)也相繼

9、成立了軍事運(yùn)籌研 究小組，解決戰(zhàn)爭(zhēng)中提出的運(yùn)籌學(xué)課題，其中最著名的工作 之一是改進(jìn)深水炸彈的起爆深度.當(dāng)時(shí)德國(guó)的潛水艇嚴(yán)重威脅盟軍的運(yùn)輸船，于是研究如何用 飛機(jī)投擲深水炸彈，有效摧毀敵軍潛艇就成為當(dāng)務(wù)之急.1942年，美國(guó)大西洋艦隊(duì)主持反潛戰(zhàn)的官員貝克(w.d. baker)請(qǐng)求成立反潛戰(zhàn)運(yùn)籌組，麻省理工學(xué)院的物理學(xué)家莫 爾斯(p.w. morse)被請(qǐng)來(lái)?yè)?dān)任計(jì)劃與監(jiān)督.莫爾斯最岀色 的工作之一是協(xié)助英國(guó)打破了德國(guó)對(duì)英吉利海峽的海上封鎖.莫爾斯領(lǐng)導(dǎo)的小組經(jīng)過(guò)多方實(shí)地調(diào)查，提出兩條重要建議：(1)將反潛攻擊由反潛艦艇投擲水雷改為由飛機(jī)投擲深水 炸彈；僅當(dāng)潛艇浮岀水面或剛下潛時(shí)，方投擲深水炸彈；深

10、 水炸彈的定深(指起爆深度)由100-200英尺，修正為20-50 英尺.】(2)改進(jìn)運(yùn)送物資的船隊(duì)及護(hù)航艦艇編隊(duì)的方式，由小規(guī) 模多批次，改進(jìn)為加大規(guī)模、減少批次，可使損失減少.軍方采用了上述建議，重創(chuàng)德國(guó)潛艇艦隊(duì)，最終成功地打 破了德國(guó)的海上封鎖.此外，在對(duì)潛艇的有效搜索、合理安排飛機(jī)維修、提高飛 機(jī)的利用率等許多問(wèn)題的解決，運(yùn)籌學(xué)發(fā)揮了重要作用.這些運(yùn)籌學(xué)成果對(duì)盟軍大西洋海戰(zhàn)的勝利起了十分重要的 作用，對(duì)許多戰(zhàn)斗的勝利也起了積極的作用.戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束時(shí)，英美及加拿大軍隊(duì)中工作的運(yùn)籌學(xué)工作者已超 過(guò)了 700人.籌學(xué)得到迅速發(fā)展.正是由于戰(zhàn)爭(zhēng)需要的促進(jìn)，以及大批著名科學(xué)家的參與，運(yùn) 第二次世界大

11、戰(zhàn)期間的軍事運(yùn)籌問(wèn)題及其解決方法，具有如 下的特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)是實(shí)踐中的真實(shí)數(shù)據(jù); (2)解決問(wèn)題的人員組成是多學(xué)科的; (3)處理問(wèn)題的方法滲透著物理學(xué)的思想.第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，英國(guó)軍方的一份總結(jié)報(bào)告曾 說(shuō)：“這種有資深科學(xué)家進(jìn)行的，改善海軍技術(shù)和物質(zhì)運(yùn) 作的科學(xué)方法，被稱為運(yùn)籌學(xué)”，“和以往的歷次戰(zhàn)爭(zhēng)相 比，這次戰(zhàn)爭(zhēng)更是新的技術(shù)策略和反策略的較量我們 在幾次關(guān)鍵戰(zhàn)役中加快了反應(yīng)速度，運(yùn)籌學(xué)使我們贏得了 勝利.”第二次世界大戰(zhàn)后，運(yùn)籌學(xué)從單純軍事和戰(zhàn)爭(zhēng)中的應(yīng)用研 究，擴(kuò)展到經(jīng)濟(jì)和管理領(lǐng)域，并形成了自己的理論與方法. 1948年，美國(guó)麻省理工學(xué)院率先開(kāi)設(shè)了運(yùn)籌學(xué)課程，許多 大學(xué)群起效法，內(nèi)

12、容也日益豐富.1950年，美國(guó)出版了第一份運(yùn)籌學(xué)雜志；philip m. morsegeorge e. kimball1951 年，莫爾斯(philip m.morse, 1903-1985)和金博爾(george e.kimball, 1906-1967)出版了 (1946年內(nèi)部出版，1951年公開(kāi)出版)第一 本運(yùn)籌學(xué)專著：運(yùn)籌學(xué)的方法(the methods of operationsresearch)。書(shū)中總結(jié)了第二次世界大戰(zhàn)中運(yùn)籌學(xué)的軍事應(yīng)用，并且給岀 了運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)著名定義：運(yùn)籌學(xué)是為執(zhí)行部門(mén)對(duì)它們控制下的“業(yè) 務(wù)”活動(dòng)采取決策提供定量依據(jù)的科學(xué)方法。frederick. w. t“

13、ylor 1856-1915iii2.運(yùn)籌學(xué)的管理起源 運(yùn)籌學(xué)的第二個(gè)起源是管理第一次 世界大戰(zhàn)前就已經(jīng)發(fā)展成熟的古典 管理學(xué)派，對(duì)運(yùn)籌學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 影響很大.1911年，泰勒（f.w.taylor,美國(guó)人，科學(xué)管理之父）出版 了著名的科學(xué)管理原理一書(shū)在這本書(shū)中，泰勒的管 理思想和理論，概括起來(lái)主要有以下三個(gè)觀點(diǎn)：(1) 科學(xué)管理的根本目的是謀求最高工作效率.(2) 達(dá)到最高工作效率的重要手段是科學(xué)的管理方法.(3) 實(shí)施科學(xué)管理要求精神上的徹底變革.根據(jù)以上觀點(diǎn)泰勒提出以下管理制度:(1)最佳動(dòng)作原理.(2)合理的日工作量或恰當(dāng)?shù)墓ぷ鞫~原理.(3) 第一流工人制.(4) 刺激性付酬制度.

14、(5) 職能管理原理或職能工長(zhǎng)制. (6)例外原理.與泰勒同時(shí)代的，對(duì)管理改革作出貢獻(xiàn)的還有一些學(xué)者，其 中具有代表性的人物有：亨利l甘特(henry l gantt, 1861-1919)frank gdbreth1868-1924lillian gilbreth 1878-1972henry l. gantl1861-1919弟蘭克杰爾布雷斯(frank ©3土 "人父-掃甘特曾是泰勒的親密合作者，科學(xué)管理運(yùn)動(dòng)的先驅(qū)之一.1902年至1919年期間,他作為一個(gè)獨(dú)立開(kāi)業(yè)的咨詢師進(jìn)行工作, 并在哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)等著名高校任教.甘特的貢獻(xiàn)主要有以下幾點(diǎn)：1.提

15、出了一種“工資任務(wù)加獎(jiǎng)金"的工資制度.21903年，發(fā)明了“甘特圖"（也稱黑道圖）至今還在實(shí)踐中使用，并發(fā)展為統(tǒng)籌方法. 3.強(qiáng)調(diào)管理民主和重視人的領(lǐng)導(dǎo)方式.弗蘭克杰爾布雷斯夫婦，他們以進(jìn)行動(dòng)作研究而著稱，比較 有影響的著作有：動(dòng)作研究（1911年）、科學(xué)管理入 門(mén)（1912年）以及疲勞研究（1916年）等.他們的研究 比泰勒的研究更為細(xì)致和廣泛，其重要貢獻(xiàn)在以下幾方面： 1.提出動(dòng)作研究和動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原理._2.疲勞研究. 3.注意到了工作、工人和環(huán)境之間的相互影響.美國(guó)的亨利福特(henry ford, 1863- 1947)在泰勒 的單工序動(dòng)作研究的基礎(chǔ)上，為了提高企業(yè)的

16、競(jìng)爭(zhēng) 能力，對(duì)如何提高整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)效率進(jìn)行了 研究.他充分考慮了大量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)定了各個(gè)工序的 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在時(shí)間上協(xié)調(diào)起來(lái)，創(chuàng) 造了第一條流水生產(chǎn)線_汽車(chē)流水線，從而提高 了整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)效率，使成本明顯降低.福特為了利于企業(yè)向大量生產(chǎn)發(fā)展，進(jìn)行了多 方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作，包括：產(chǎn)品系列化，零件 規(guī)格化，工廠專業(yè)化，機(jī)器及工具專用化，作 業(yè)專門(mén)化.泰勒及其他同期先行者的理論和實(shí)踐構(gòu)成了泰勒制泰 勒制的核心是用科學(xué)的方法提高生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率. 所以，人們把以泰勒為代表的這些學(xué)者所形成的學(xué)派稱 為科學(xué)管理學(xué)派管理實(shí)踐和管理科學(xué)的許多問(wèn)題，至今 仍然是運(yùn)籌學(xué)家關(guān)注的課題.qusn

17、ay學(xué)，特別是對(duì)線性規(guī)劃的影響可以從魁奈運(yùn)籌學(xué)的第三個(gè)來(lái)源是經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究. 經(jīng)濟(jì)學(xué)理論對(duì)運(yùn)籌學(xué)的影響是和數(shù)理經(jīng)濟(jì) 學(xué)學(xué)派緊密聯(lián)系的.數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)運(yùn)籌(qusnay) 1758年發(fā)表的經(jīng)濟(jì)表算起，當(dāng)時(shí)最著名的經(jīng) 濟(jì)學(xué)家沃爾拉斯(walras)研究了經(jīng)濟(jì) 平衡問(wèn)題，后來(lái)的經(jīng)濟(jì)學(xué)家對(duì)其數(shù)學(xué)形式繼續(xù)研究并得到深 入發(fā)展. 1928年，馮.諾伊曼（von neumann，john，19031957）以研究二人零和對(duì)策的一系列論文為“對(duì)策論，奠基,1932年，又提出了廣義經(jīng)濟(jì)平衡模型. 1939年，蘇聯(lián)的康托洛維奇發(fā)表生產(chǎn)組織和計(jì)劃中的 數(shù)學(xué)方法這些工作都可以看作是運(yùn)籌學(xué)的先驅(qū)工作.教學(xué)計(jì)劃與方法教學(xué)計(jì)劃數(shù)學(xué)規(guī)劃以線性規(guī)劃和整數(shù)規(guī)劃為教授重點(diǎn)，組合優(yōu)化部分主要講網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，