運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析0緒論

1、運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析Operational Research and Systems Analysis主講：楊振剛信息工程系課 程 說(shuō) 明運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析由兩部分內(nèi)容構(gòu)成： （1）運(yùn)籌學(xué) 40學(xué)時(shí) （2）系統(tǒng)工程 24學(xué)時(shí) 運(yùn)籌學(xué)是系統(tǒng)工程的基礎(chǔ)，兩部分內(nèi)容相輔相成，有交叉內(nèi)容。運(yùn)籌學(xué)主要內(nèi)容（1）線性規(guī)劃（2）整數(shù)規(guī)劃（3）動(dòng)態(tài)規(guī)劃（4）圖與網(wǎng)絡(luò)分析（5）網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（6）運(yùn)輸問(wèn)題（7）目標(biāo)規(guī)劃（8）非線性規(guī)劃（9）排隊(duì)論（10）存儲(chǔ)論（11）對(duì)策論重點(diǎn)講解非重點(diǎn)講解系統(tǒng)工程主要內(nèi)容（1）系統(tǒng)工程方法論（2）系統(tǒng)模型與模型化（3）系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法（4）決策分析方法（5）系統(tǒng)仿真與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（6）系統(tǒng)預(yù)測(cè)

2、（7）系統(tǒng)工程應(yīng)用實(shí)例重點(diǎn)講解非重點(diǎn)講解課 程 考 核1.平時(shí)考勤占10%2.課堂討論占10%3.課堂作業(yè)占30%4.期末考試占50%即平時(shí)成績(jī)占50%，期末成績(jī)占50%2022/8/286運(yùn)籌學(xué)緒論運(yùn)籌學(xué)名稱：英國(guó)：Operational Research美國(guó)：Operations Research / Management Science中國(guó)：運(yùn)籌學(xué)史記.高祖本記：“夫運(yùn)籌策帷幄之中，決勝千里之外”孫武：運(yùn)籌為計(jì)，知人善用，應(yīng)敵為變臺(tái)灣：作業(yè)研究2022/8/2871.1 運(yùn)籌學(xué)的定義大英百科全書：運(yùn)籌學(xué)是一門應(yīng)用于管理有組織系統(tǒng)的科學(xué)。1.運(yùn)籌學(xué)釋義與發(fā)展簡(jiǎn)史中國(guó)企業(yè)管理百科全書：運(yùn)籌學(xué)

3、是應(yīng)用分析、試驗(yàn)、量化的方法，對(duì)經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)中人、財(cái)、物等有限資源進(jìn)行統(tǒng)籌安排，為決策者提供有依據(jù)的最優(yōu)方案，以實(shí)現(xiàn)最有效的管理。2022/8/288我國(guó)古代樸素的運(yùn)籌學(xué)思想（1）齊王與田忌賽馬： 比賽雙方各出上、中、下等級(jí)馬各1匹。田忌以下馬對(duì)齊王上馬，中馬對(duì)下馬，上馬對(duì)中馬而獲勝。（2）丁渭（北宋）修復(fù)宮殿： 宮前大街挖土燒磚，挖成大溝灌水成渠，用船運(yùn)輸建筑材料，修完后廢磚瓦填渠修復(fù)大街，加快進(jìn)度。1.2 運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展20世紀(jì)30年代：“雷達(dá)研究”1935年，英國(guó)為防御德國(guó)戰(zhàn)機(jī)襲擊，在英國(guó)東海岸的Orfordness裝備了雷達(dá)。使用中發(fā)現(xiàn)各雷達(dá)站信號(hào)時(shí)常相互矛盾，需要解決協(xié)調(diào)配合問(wèn)題。 1

4、938年在波德塞(Bowdsey)，由羅伊(A.P.Rowe)負(fù)責(zé)組建了一個(gè)研究機(jī)構(gòu)，進(jìn)行整個(gè)防空作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)行的研究，并將之命名為Operational Research。波德塞因此成為運(yùn)籌學(xué)的誕生地。 2022/8/2810運(yùn)籌學(xué)發(fā)展的三個(gè)階段：（1）創(chuàng)建時(shí)期（19451950） 運(yùn)籌學(xué)俱樂(lè)部（1948）:煤炭、電力部門推廣應(yīng)用 第一門運(yùn)籌學(xué)課程（1948）：麻省理工學(xué)院 第一本運(yùn)籌學(xué)雜志（1950）：O.R. Quarterly 英國(guó) （2）成長(zhǎng)時(shí)期（1950s） 運(yùn)籌學(xué)方法用計(jì)算機(jī)方法輔助應(yīng)用 過(guò)半美國(guó)大公司用運(yùn)籌學(xué)制訂生產(chǎn)計(jì)劃、資源分配 成立國(guó)際運(yùn)籌學(xué)聯(lián)合會(huì)，許多國(guó)家成立運(yùn)籌學(xué)學(xué)會(huì)（3

5、）普及發(fā)展時(shí)期（1960今） 第三代計(jì)算機(jī)解決復(fù)雜問(wèn)題如城市交通、經(jīng)濟(jì)計(jì)劃 在軍事、農(nóng)林、交通、建筑、水利等多領(lǐng)域應(yīng)用2.運(yùn)籌學(xué)研究的基本特征與方法基本特征：（1）系統(tǒng)的整體概念（2）多學(xué)科的綜合（3）模型方法的應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)方法應(yīng)用的一般程序明確 選擇 確定 計(jì)算 結(jié)果問(wèn)題 模型 參數(shù) 求解 分析 3. 運(yùn)籌學(xué)主要內(nèi)容簡(jiǎn)介一、線性規(guī)劃 經(jīng)營(yíng)管理中，如何利用現(xiàn)有人力、物力完成更多的任務(wù)，或在給定的任務(wù)中，如何用最少的人力、物力去實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。 根據(jù)問(wèn)題目標(biāo)選取變量，問(wèn)題的目標(biāo)用這些變量的函數(shù)表示，問(wèn)題的約束條件用這些變量的等式或不等式表示。 當(dāng)變量連續(xù)取值，目標(biāo)函數(shù)和約束條件都為線性函數(shù)時(shí)，稱為線性規(guī)

6、劃模型。二、整數(shù)規(guī)劃 當(dāng)線性規(guī)劃模型或非線性規(guī)劃模型中的變量必須取整數(shù)時(shí)，稱為整數(shù)規(guī)劃。三、動(dòng)態(tài)規(guī)劃 有些經(jīng)營(yíng)活動(dòng)由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的階段構(gòu)成，每個(gè)階段依次進(jìn)行決策，上一階段的輸出是下一階段的輸入，從而構(gòu)成多階段決策過(guò)程。 動(dòng)態(tài)規(guī)劃研究多階段決策過(guò)程的總體優(yōu)化，要求各階段的決策序列，使目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)。四、圖論與網(wǎng)絡(luò)分析 管理、設(shè)計(jì)中經(jīng)常研究各種管道、線路的通過(guò)能力，以及倉(cāng)庫(kù)、設(shè)施的布局問(wèn)題。 把研究對(duì)象用節(jié)點(diǎn)表示，對(duì)象間聯(lián)系用邊表示，節(jié)點(diǎn)和邊構(gòu)成圖。 圖論是研究節(jié)點(diǎn)和邊所構(gòu)成的圖的數(shù)學(xué)理論和方法，網(wǎng)絡(luò)分析就是利用圖論方法來(lái)研究各類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和流量的優(yōu)化分析。五、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 管理中將任務(wù)分解為若干作業(yè)，將

7、這些作業(yè)根據(jù)相互關(guān)系用網(wǎng)絡(luò)圖表示。 如何以最少的資源完成該任務(wù)？如何以一定的資源最快完成該任務(wù)？ 這些問(wèn)題都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)圖和相應(yīng)的方法（如CPM或PERT）來(lái)分析求解。運(yùn)籌學(xué)誕生的三個(gè)來(lái)源：（1）軍事（2）管理 （主要的孕育土壤）（3）經(jīng)濟(jì)4. 運(yùn)籌學(xué)與管理科學(xué) 運(yùn)籌學(xué)既是管理科學(xué)發(fā)展的需要，也是管理科學(xué)研究深化的標(biāo)志。 運(yùn)籌學(xué)研究的目標(biāo)是追求整體的效率和效益。2022/8/2818運(yùn)籌學(xué)也稱為“管理數(shù)學(xué)”運(yùn)籌學(xué)主要研究領(lǐng)域：管理問(wèn)題運(yùn)籌學(xué)基本研究手段：建立數(shù)學(xué)模型運(yùn)籌學(xué)方法求解工具：數(shù)學(xué)軟件工具總結(jié)：運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)管理中應(yīng)用的主要課題（1） 市場(chǎng)營(yíng)銷：廣告預(yù)算、競(jìng)爭(zhēng)性定價(jià)、新產(chǎn)品開發(fā)、銷售方案

8、等。（2） 生產(chǎn)計(jì)劃：生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、配料、物料管理等。（3） 庫(kù)存管理：合適的庫(kù)存水平、進(jìn)貨方案等。（4） 運(yùn)輸管理：運(yùn)輸方式的組合、運(yùn)輸計(jì)劃等。（5）財(cái)務(wù)管理：預(yù)算、籌資、成本分析等。（6）人事管理：人員需求、人力資源開發(fā)、人員的合理利用、人才評(píng)價(jià)、工資標(biāo)準(zhǔn)等。（7）設(shè)備維修與更新 （8）可靠性分析（9）質(zhì)量控制 （10）項(xiàng)目評(píng)估（11）城市公用事業(yè)和服務(wù)5.運(yùn)籌學(xué)算法與應(yīng)用軟件求解運(yùn)籌學(xué)模型的主要軟件（1）Excel（2）LINDO 求解線性規(guī)劃問(wèn)題（3）LINGO 求解大型復(fù)雜數(shù)學(xué)模型（4）WinQSB 教學(xué)軟件，求解非大型問(wèn)題實(shí)際問(wèn)題的運(yùn)籌學(xué)模型存在 模糊性 動(dòng)態(tài)性 非線性 多目標(biāo) 概率不確定性，等 多種這些因素同時(shí)存在會(huì)對(duì)優(yōu)化計(jì)算帶來(lái)復(fù)雜性，尋找問(wèn)題有效算法顯得非常重要。 啟發(fā)式方法（軟計(jì)算方法）： 遺傳算法 模擬退火算法 禁忌搜索算法 蟻群算法 粒子群算法，等。 借助生物學(xué)、物理學(xué)及其它自然現(xiàn)象的運(yùn)行機(jī)制，建立迭代算法，對(duì)待解問(wèn)題尋找非常好的可行解但不必是最優(yōu)解。運(yùn)籌學(xué)參考教材1 錢頌迪等.運(yùn)籌學(xué)(第四版).清華大學(xué)出版社.201