运筹学绪论2课时课件.ppt

1、 运筹学的定义运筹学的定义 本课程的教材及参考书本课程的教材及参考书 本课程的特点及考核方式本课程的特点及考核方式 运筹学的主要内容运筹学的主要内容 运筹学的发展简史运筹学的发展简史 运筹学在经济管理中的应用运筹学在经济管理中的应用OR11第一章第一章 绪绪 论论1 1、运筹学的定义、运筹学的定义 运筹学一词在英国称为运筹学一词在英国称为Operational Operational ResearchResearch，在美国称为，在美国称为 Operations Operations ResearchResearch，缩写为，缩写为OROR。最早由波得赛。最早由波得赛(Bawdsey)(Baw

2、dsey)雷达站的负责人罗伊提出。雷达站的负责人罗伊提出。OR12字面题解字面题解 Operations Operations 一词的意思是一词的意思是“运行、运行、操作、作战、手术、运算操作、作战、手术、运算”，所以，所以，Operations ResearchOperations Research是寻求运行操作是寻求运行操作方法的科学，可直译为方法的科学，可直译为“运用研究运用研究”或或“作业研究作业研究”。OR13OR14中国大陆中国大陆运筹学：运筹学：19561956年，运用学年，运用学 1957 1957年，改为运筹学年，改为运筹学 来源：来源：运筹帷幄之中，决胜千里之外运筹帷幄之中

3、，决胜千里之外各国不同的译法（之一）各国不同的译法（之一）OR15日本日本运用学运用学 港台港台作业研究作业研究 各国不同的译法（之二）各国不同的译法（之二）运筹学的定义运筹学的定义大英百科全书大英百科全书定义：定义：运筹学是一门应运筹学是一门应用于管理有组织系统的科学，运筹学为用于管理有组织系统的科学，运筹学为掌管这类系统的人提供决策目标和数量掌管这类系统的人提供决策目标和数量分析的工具。分析的工具。OR16 P.M.Morse&G.E.KimballP.M.Morse&G.E.Kimball定义定义：运筹学是：运筹学是一种为决策机构在对其控制下业务活动一种为决策机构在对其控制下业务活动进行

4、决策时，提供以数量化为基础的科进行决策时，提供以数量化为基础的科学方法。学方法。运筹学的定义运筹学的定义运筹学的定义运筹学的定义中国企业管理百科全书中国企业管理百科全书定义：定义：应用分析、试验、量化的方法，对经应用分析、试验、量化的方法，对经济管理系统中人力、物力、财力等资源济管理系统中人力、物力、财力等资源进行统筹安排，为决策者提供有依据的进行统筹安排，为决策者提供有依据的最优方案，以实现最有效的管理。最优方案，以实现最有效的管理。OR18运筹学的定义运筹学的定义 本书中定义：本书中定义：通过构建、求解数学模型，规划、优通过构建、求解数学模型，规划、优化有限资源的合理利用，为科学决策提化有

5、限资源的合理利用，为科学决策提供量化依据的系统知识体系。供量化依据的系统知识体系。OR192 2、本课程的教材及参考书、本课程的教材及参考书选用教材选用教材 运筹学运筹学李湘露、朱九龙主编李湘露、朱九龙主编 北京师范大学出版社北京师范大学出版社参考教材参考教材运筹学教程运筹学教程胡运权主编胡运权主编 清华出版社清华出版社管理运筹学管理运筹学韩伯棠主编韩伯棠主编 高等教育出版社高等教育出版社运筹学运筹学 钱颂迪主编钱颂迪主编 清华出版社清华出版社3 3、本课程的特点及考核方式、本课程的特点及考核方式先修课：先修课：高等数学、线性代数、高等数学、线性代数、基础概率基础概率特点：特点：系统整体优化；

6、多学科的配合；强系统整体优化；多学科的配合；强调实践性；与计算机工具的发展密切相关。调实践性；与计算机工具的发展密切相关。运筹学常用软件综述运筹学常用软件综述.pdf.pdf 本课程的基本要求：本课程的基本要求：（1 1）了解运筹学的发展；）了解运筹学的发展；（2 2）理解基本概念、基本原理；）理解基本概念、基本原理；（3 3）掌握模型方法的应用；）掌握模型方法的应用；（4 4）了解计算机处理方法。）了解计算机处理方法。运筹学研究的主要步骤：运筹学研究的主要步骤：真实系统真实系统系统分析系统分析问题描述问题描述模型建立模型建立与修改与修改模型求解模型求解与检验与检验结果分析与结果分析与实施实施

7、数据准备数据准备考核方式考核方式:OR114学科总成绩学科总成绩平时成绩平时成绩（3030）课堂考勤课堂考勤（1515）平时作业平时作业（1515）期末成绩期末成绩（7070）4 4、运筹学的主要内容、运筹学的主要内容数学规划（数学规划（线性规划、整数规划、目线性规划、整数规划、目标规划标规划、动态规划等）、动态规划等）图论图论存储论存储论排队论排队论对策论对策论排序与统筹方法排序与统筹方法决策分析决策分析5 5、运筹学的发展简史、运筹学的发展简史（1 1）早期运筹思想）早期运筹思想OR116中国古代的对策论-田忌赛马田忌赛马 OR117整体最优整体最优的运筹思想的运筹思想齐王齐王上上中中下下

8、田忌田忌上上中中下下齐王齐王上上中中下下田忌田忌下下上上中中0:32:1古代工程中的运筹思想-丁渭修皇宫 OR118 一举而三役济一举而三役济OR119哥尼堡七桥问题(图论)1818世纪德国的哥尼堡城中流过一条河。世纪德国的哥尼堡城中流过一条河。河上有七座桥连接着河的两岸和河中的两河上有七座桥连接着河的两岸和河中的两个小岛。那里的人们热衷于这样的游戏：个小岛。那里的人们热衷于这样的游戏：怎样才能一次连续走过这七座桥而每座桥怎样才能一次连续走过这七座桥而每座桥只走一次，回到原出发点？只走一次，回到原出发点？OR120CADB 17361736年年,29,29岁的欧拉（岁的欧拉（EulerEule

9、r）发表了图论的首）发表了图论的首篇论文篇论文,严格证明了严格证明了七桥问题无解七桥问题无解.欧拉把欧拉把A A岛、岛、B B岛、岛、南岸、北岸等四块陆地抽象成四个点南岸、北岸等四块陆地抽象成四个点A,B,C,D,A,B,C,D,连接连接两块陆地的桥为边两块陆地的桥为边(用直线段或曲线弧表示用直线段或曲线弧表示),),便形成便形成了以下数学中抽象的图。了以下数学中抽象的图。ABCD 1857 1857年，英国数学家哈密尔顿发明年，英国数学家哈密尔顿发明了一种游戏，他用一个实心正了一种游戏，他用一个实心正1212面体象面体象征地球，征地球，正正1212面体的面体的2020个顶点分别表示个顶点分别

10、表示世界上世界上2020座名城，要求游戏者从任一城座名城，要求游戏者从任一城市出发，寻找一条可经由每个城市一次市出发，寻找一条可经由每个城市一次且仅一次再回到原出发点的路，且仅一次再回到原出发点的路，这就是这就是“环球旅行环球旅行”问题。问题。OR122环球旅行问题(图论)环球旅行问题的六十种解法_Hamilton回路的初步探讨.pdf囚徒困境的例子(博弈论)A.W.TuckerA.W.Tucker的囚徒困境：的囚徒困境：OR123甲沉默甲沉默甲背叛甲背叛乙沉默乙沉默二人同服刑二人同服刑1 1年年乙服刑乙服刑1010年，年，甲即时获释甲即时获释乙背叛乙背叛甲服刑甲服刑1010年，年，乙即时获释

11、乙即时获释二人同服刑二人同服刑8 8年年OR124w19091909年年 丹麦电话公司工程师丹麦电话公司工程师A.K.Erlang A.K.Erlang 发表发表“概率与电话通话理论概率与电话通话理论”一文，开创一文，开创排队论排队论的研究先河。的研究先河。w19151915年年 Harris Harris 提出提出经济订货模型经济订货模型，属，属存储论研究的范畴存储论研究的范畴（物流管理）（物流管理）（2 2）早期运筹学研究）早期运筹学研究OR125w19161916年年LanchesterLanchester对战争问题进行研究，对战争问题进行研究，提出著名的提出著名的兰彻斯特兰彻斯特方程，

12、属军事运筹学方程，属军事运筹学的范畴的范畴w19391939年年 苏联的康托洛维奇出版了苏联的康托洛维奇出版了生产生产组织与计划中的数学方法组织与计划中的数学方法一书，属线性一书，属线性规划研究的范畴规划研究的范畴运筹学大事概览运筹学大事概览.doc.doc（3 3）运筹学的起源）运筹学的起源 一般认为，运筹学诞生于一般认为，运筹学诞生于2020世世纪纪3030年代末和年代末和4040年代初烽火硝烟的年代初烽火硝烟的二次世界大战二次世界大战之中。之中。OR126 运筹学的军事起源 军事是运筹学的第一个起源军事是运筹学的第一个起源.在我国古代，被称为兵圣的春秋时期军在我国古代，被称为兵圣的春秋时

13、期军事家事家孙武孙武,在他的著作在他的著作孙子兵法孙子兵法中中,体现了丰富的运筹思想体现了丰富的运筹思想,孙武首先将孙武首先将度、度、量、数量、数等概念引人军事领域等概念引人军事领域,通过必要的通过必要的计算来预测战争的胜负并指导战争中的计算来预测战争的胜负并指导战争中的有关行为有关行为.2022-12-1727 在国外，在国外，阿基米德、达芬奇、伽利略阿基米德、达芬奇、伽利略都研都研究过作战问题究过作战问题.2022-12-1728 阿基米德阿基米德(约公元前）约公元前）287212是是古希腊古希腊物理学物理学家、数学家家、数学家 达达芬奇芬奇(1452-1519)意大利文艺复兴时期最负意大

14、利文艺复兴时期最负盛名的美术家、雕塑家、盛名的美术家、雕塑家、建筑家、工程师、机械师、建筑家、工程师、机械师、科学巨匠和发明家科学巨匠和发明家伽利略伽利略(15641642)意大利文艺复兴后期伟大意大利文艺复兴后期伟大的的天文学天文学家、家、力学力学家、家、哲哲学学家、家、物理学物理学家，被誉为家，被誉为近代科学之父近代科学之父二战中著名的应用OR129 1、鲍得西雷达站 19351935年，英国科学家年，英国科学家沃森沃森瓦特瓦特（R.Watson WartR.Watson Wart）发明了雷达发明了雷达.当时任英国海军大臣的当时任英国海军大臣的丘吉尔丘吉尔敏锐地认敏锐地认识到雷达的重要意义

15、，下令在英国东海岸的鲍得西识到雷达的重要意义，下令在英国东海岸的鲍得西（BawdseyBawdsey）建立了一个秘密的雷达站）建立了一个秘密的雷达站.2022-12-1730Watson-Watt(1892Watson-Watt(18921973)1973)英国物理学家和雷达技术专英国物理学家和雷达技术专家。家。19381938年在沃森瓦特主持下在英国东海岸建成防空年在沃森瓦特主持下在英国东海岸建成防空雷达网。雷达网在雷达网。雷达网在19401940年击败纳粹德国的空袭中起了重年击败纳粹德国的空袭中起了重要的作用。要的作用。19391939年，由英国曼彻斯特大学物理学家、英国年，由英国曼彻斯特

16、大学物理学家、英国战斗机司令部科学顾问、战后获得诺贝尔奖的战斗机司令部科学顾问、战后获得诺贝尔奖的布莱凯特布莱凯特（P.M.S.BlackettP.M.S.Blackett，1897189719741974）为首，组建了一个代号为为首，组建了一个代号为“BlackettBlackett马戏团马戏团”的研究小组的研究小组,专门就改进防空系统进行研究专门就改进防空系统进行研究.2022-12-1731 2、改进深水炸弹的起爆深度 当时德国的潜水艇严重威胁盟军的运输船，当时德国的潜水艇严重威胁盟军的运输船，于是研究如何用飞机投掷深水炸弹，有效于是研究如何用飞机投掷深水炸弹，有效摧毁敌军潜艇就成为当务

17、之急。摧毁敌军潜艇就成为当务之急。19421942年，美国大西洋舰队主持反潜战的官年，美国大西洋舰队主持反潜战的官员员贝克贝克请求成立请求成立反潜战运筹组反潜战运筹组，麻省理工，麻省理工学院的物理学家学院的物理学家莫尔斯莫尔斯被请来担任计划与被请来担任计划与监督。监督。2022-12-1732 军方采用运筹组的建议，重创德国潜艇舰队，军方采用运筹组的建议，重创德国潜艇舰队，最终成功地打破了德国的海上封锁最终成功地打破了德国的海上封锁.此外，在对潜艇的有效搜索、合理安排飞机此外，在对潜艇的有效搜索、合理安排飞机维修、提高飞机的利用率等许多问题的解决，维修、提高飞机的利用率等许多问题的解决，运筹学

18、发挥了重要作用运筹学发挥了重要作用.这些运筹学成果对盟军大西洋海战的胜利起这些运筹学成果对盟军大西洋海战的胜利起了十分重要的作用，对许多战斗的胜利也起了十分重要的作用，对许多战斗的胜利也起了积极的作用了积极的作用.2022-12-1733 战争结束时，英美及加拿大军队中工作的战争结束时，英美及加拿大军队中工作的运筹学工作者已超过了运筹学工作者已超过了700700人人.运筹学得到运筹学得到迅速发展迅速发展.二战结束后，英国军方的一份二战结束后，英国军方的一份总结报告总结报告曾说：曾说：“运筹学使我们赢得了胜利！运筹学使我们赢得了胜利！”2022-12-1734 二战后，运筹学从单纯军事和战争中的

19、应用二战后，运筹学从单纯军事和战争中的应用研究，扩展到经济和管理领域，并形成了自研究，扩展到经济和管理领域，并形成了自己的理论与方法己的理论与方法.19481948年，美国麻省理工学院率先开设了运筹年，美国麻省理工学院率先开设了运筹学课程，许多大学群起效法，内容也日益丰学课程，许多大学群起效法，内容也日益丰富富.19501950年，美国出版了第一份运筹学杂志年，美国出版了第一份运筹学杂志.2022-12-173519511951年，莫尔斯（年，莫尔斯（Philip M.Morse,1903-1985Philip M.Morse,1903-1985）和金博尔）和金博尔(George(George

20、 E.Kimball,1906-1967)E.Kimball,1906-1967)出版了第一本运筹学专著：出版了第一本运筹学专著：运筹学的方法运筹学的方法。书中总结了二战中运筹学的军事应用，并给出了运筹学的一个著名定义。书中总结了二战中运筹学的军事应用，并给出了运筹学的一个著名定义。2022-12-1736教学中应注意的几个问题教学中应注意的几个问题 运筹学的管理起源 运筹学的第二个起源是管理运筹学的第二个起源是管理.第一次世界大第一次世界大战前就已经发展成熟的古典管理学派，对运战前就已经发展成熟的古典管理学派，对运筹学的产生和发展影响很大筹学的产生和发展影响很大.管理实践和管理科学的许多问题

21、管理实践和管理科学的许多问题,至今仍然是至今仍然是运筹学家关注的课题运筹学家关注的课题.2022-12-1737 19111911年，年，泰勒泰勒(F.W.Taylor(F.W.Taylor，美国人，科学管理之，美国人，科学管理之父父)出版了出版了科学管理原理科学管理原理.其管理思想和理论，其管理思想和理论，概括起来主要有以下三点：概括起来主要有以下三点：（1 1）科学管理的根本目的是谋求最高工作效率）科学管理的根本目的是谋求最高工作效率.（2 2）达到最高工作效率的重要手段是科学的管理方法）达到最高工作效率的重要手段是科学的管理方法.（3 3）实施科学管理要求精神上的彻底变革）实施科学管理要

22、求精神上的彻底变革.2022-12-1738与泰勒同时代的，对管理改革作出贡献的还有一些学者，与泰勒同时代的，对管理改革作出贡献的还有一些学者，其中具有代表性的人物有：其中具有代表性的人物有：亨利亨利L L甘特甘特 (1861-1919)(1861-1919)弗兰克弗兰克杰尔布雷斯杰尔布雷斯 (1868-1924)(1868-1924)夫妇夫妇.2022-12-1739教学中应注意的几个问题教学中应注意的几个问题 美国的美国的亨利亨利福特福特(Henry Ford(Henry Ford，1863-1863-1947)1947)在泰勒的单工序动作研究的基础上，为在泰勒的单工序动作研究的基础上，为

23、了提高企业的竞争能力，对如何提高整个生产了提高企业的竞争能力，对如何提高整个生产过程的生产效率进行了研究过程的生产效率进行了研究.2022-12-1740教学中应注意的几个问题教学中应注意的几个问题 运筹学的经济学起源 运筹学的第三个来源是经济学的研究运筹学的第三个来源是经济学的研究.经济学理论对运筹学的影响是和数理经济学学派紧密联系的经济学理论对运筹学的影响是和数理经济学学派紧密联系的.数理经济学对运筹学，特别是对线性规划的影响可以从数理经济学对运筹学，特别是对线性规划的影响可以从魁奈魁奈（QusnayQusnay）17581758年发表的年发表的经济表经济表算起，当时最著名的经算起，当时最

24、著名的经济学家济学家沃尔拉斯沃尔拉斯（WalrasWalras）研究了经济平衡问题，后来的经）研究了经济平衡问题，后来的经济学家对其数学形式继续研究并得到深入发展济学家对其数学形式继续研究并得到深入发展.2022-12-1741 19281928年，年，冯冯.诺伊曼诺伊曼（von Neumann,John,von Neumann,John,1903-19571903-1957）以研究二人零和对策的一系列论文）以研究二人零和对策的一系列论文为为“对策论对策论”奠基，奠基，19321932年，又提出了广义经济年，又提出了广义经济平衡模型平衡模型.19391939年，苏联的年，苏联的康托洛维奇康托洛

25、维奇发表发表生产组织和计生产组织和计划中的数学方法划中的数学方法.这些工作都可以看作是运筹这些工作都可以看作是运筹学的先驱工作学的先驱工作.2022-12-1742教学中应注意的几个问题教学中应注意的几个问题二战后运筹学的发展 理论发展，形成了众多分支。运筹学包理论发展，形成了众多分支。运筹学包括括线性规划线性规划(整数规划、目标规划、动态规划、整数规划、目标规划、动态规划、随机规划、非线性规划随机规划、非线性规划)、图论与网络模型、图论与网络模型、存储论、排队论、对策论、排序与统筹法、存储论、排队论、对策论、排序与统筹法、决策分析、预测等决策分析、预测等数十个分支。数十个分支。OR143二战

26、后运筹学的发展 上世纪上世纪5050年代是运筹学的成长时期。与计年代是运筹学的成长时期。与计算机技术相结合，开创了运筹学应用的新纪元。算机技术相结合，开创了运筹学应用的新纪元。计算机为运筹学提供解题工具，使得许多复杂计算机为运筹学提供解题工具，使得许多复杂的运筹学问题可以借助于现有的程序迅速地求的运筹学问题可以借助于现有的程序迅速地求得结果。得结果。OR144现代运筹学在中国的兴起 现代运筹学被引入中国是在五十年代后现代运筹学被引入中国是在五十年代后期。中国第一个运筹学小组在期。中国第一个运筹学小组在钱学森、许钱学森、许国志国志先生的推动下在先生的推动下在19561956年于中国科学院年于中国

27、科学院力学研究所成立。力学研究所成立。19581958年建立了运筹学研究室。年建立了运筹学研究室。19801980年年4 4月成立中国运筹学学会。月成立中国运筹学学会。OR145现代运筹学在中国的兴起 著名数学家著名数学家华罗庚教授华罗庚教授在在19651965年开始从年开始从事的统筹法和优选法的研究和推广工作，成事的统筹法和优选法的研究和推广工作，成为我国项目管理研究的先驱。为我国项目管理研究的先驱。中国数学家中国数学家管梅谷管梅谷提出的提出的“中国邮路问中国邮路问题题”。OR14619631963年年是中国运筹学教育史上值是中国运筹学教育史上值得一提的一年，数学研究所的运筹学得一提的一年，

28、数学研究所的运筹学研究室为中国科技大学应用数学系的研究室为中国科技大学应用数学系的第一届毕业生（第一届毕业生（5858届）开设了较为系届）开设了较为系统的运筹学专业课，这是第一次在中统的运筹学专业课，这是第一次在中国的大学里开设运筹学专业和授课。国的大学里开设运筹学专业和授课。OR1476 6、运筹学在经济管理中的应用、运筹学在经济管理中的应用 生产计划：生产计划：生产作业的计划、日程表的编排、生产作业的计划、日程表的编排、合理下料、配料问题、物料管理等。合理下料、配料问题、物料管理等。库存管理库存管理：多种物资库存量的管理，库存方多种物资库存量的管理，库存方式、库存量等。式、库存量等。运输问

29、题运输问题：确定最小成本的运输线路、物资确定最小成本的运输线路、物资的调拨、运输工具的调度以及建厂地址的选的调拨、运输工具的调度以及建厂地址的选择等。择等。OR148OR149人事管理：人事管理：对人员的需求和使用的预测，确定人员对人员的需求和使用的预测，确定人员编制、人员合理分配，建立人才评价体系等。编制、人员合理分配，建立人才评价体系等。市场营销：市场营销：广告预算、媒介选择、定价、产品开发广告预算、媒介选择、定价、产品开发与销售计划制定等。与销售计划制定等。财务和会计：财务和会计：包括预测、贷款、成本分析、定价、包括预测、贷款、成本分析、定价、证券管理、现金管理等。证券管理、现金管理等。

30、其他：其他：设备维修、更新，项目选择、评价，工程优设备维修、更新，项目选择、评价，工程优化设计与管理等。化设计与管理等。马克思曾经说过马克思曾经说过“一门科学只有成功地应用一门科学只有成功地应用数学时数学时,才算达到了完善的地步才算达到了完善的地步”。运筹学被看作是管理学的一个分支运筹学被看作是管理学的一个分支,即即数量数量学派学派.运筹学的诞生既是管理科学发展的需要运筹学的诞生既是管理科学发展的需要,也也是管理科学研究深化的标志。是管理科学研究深化的标志。运筹学涉及的主要领域是运筹学涉及的主要领域是管理问题管理问题，研究的，研究的基本手段是建立数学模型，并比较多地运用各种基本手段是建立数学模型，并比较多地运用各种数学工具。但运筹学不是数学。运筹学以数学工具。但运筹学不是数学。运筹学以实践为实践为本，面向应用本，面向应用。OR150