运筹学(绪论)

运筹帷幄之中运筹帷幄之中, ,决胜千里之外决胜千里之外 运运 筹筹 学学Operations ResearchOperations Research管理科学与工程学院管理科学与工程学院主讲：王永成主讲：王永成E-mail：wyczzia.edu.cn运筹学是一门应用学科，它广泛应用现有的科学运筹学是一门应用学科，它广泛应用现有的科学 技术知识和数学方法，解决实际中提出的专门问题技术知识和数学方法，解决实际中提出的专门问题 ，为决策者选择最优决策提供定量的依据。随着计，为决策者选择最优决策提供定量的依据。随着计 算机技术与信息技术的发展，运筹学的方法已广泛算机技术与信息技术的发展，运筹学的方法已广泛 应用于工农业、国防、交通、金融、能源和通信等应用于工农业、国防、交通、金融、能源和通信等 领域，诸如市场销售、生产计划、库存管理、运输领域，诸如市场销售、生产计划、库存管理、运输 问题、财政和会计、人事管理、设备维修更新和可问题、财政和会计、人事管理、设备维修更新和可 靠性项目选择和评价、工程优化设计、计算机和信靠性项目选择和评价、工程优化设计、计算机和信 息系统、城市管理等领域。息系统、城市管理等领域。运筹学是一门研究如何有效组织和管理人机系统运筹学是一门研究如何有效组织和管理人机系统 的科学的科学. .运筹学能够对经济管理系统中的人力、物 力、财力等资源进行统筹安排，为决策者提 供有依据的最优方案，以实现最有效的管理 。通常以最优、最佳等作为决策目标，避开 最劣的方案。 预备知识：高等数学、概率统计、线性代数预备知识：高等数学、概率统计、线性代数 教材：教材：胡运权主编：胡运权主编：运筹学教程运筹学教程（第三版）（第三版） ，清华大学出版社，清华大学出版社，20082008年年 教学参考书教学参考书 运筹学教材编写组：运筹学教材编写组：运筹学运筹学（修订（修订 版），清华大版），清华大 学出版社，学出版社，19901990年年 胡运权等著：胡运权等著：运筹学基础及应用运筹学基础及应用（第三版），哈（第三版），哈 尔滨工业大学出版社，尔滨工业大学出版社，19981998年年 胡运权编写：胡运权编写：运筹学习题集运筹学习题集（第三版），清华大（第三版），清华大 学出版社，学出版社，20022002年年教学内容教学内容 绪论绪论 第一章第一章 线性规划及单纯形法线性规划及单纯形法 第二章第二章 线性规划的对偶理论与灵敏度分析线性规划的对偶理论与灵敏度分析 第三章第三章 运输问题运输问题 第四章第四章 目标规划目标规划 第五章第五章 整数规划整数规划 第六章第六章 图与网络分析图与网络分析 绪绪 论论运筹学（Operations Research， Operational Research） 其含义： 由一支综合性的队伍 ，采用科学的方法，为一些涉及到有机 系统（人-机）的控制系统问题提供解答，为该系统的总目标服 务的学科。 钱学森等事有常规，物有定理。事物的活动也有其规律可事有常规，物有定理。事物的活动也有其规律可 进行研究，这些规律统称为进行研究，这些规律统称为“事理事理”；OROR就是研就是研 究事物活动规律的科学，亦称究事物活动规律的科学，亦称“事理学事理学”。 许国志许国志运用科学方法来解决工业、商业、政府、国防等运用科学方法来解决工业、商业、政府、国防等 部门里有关人力、机器、物资、金钱等大型系统部门里有关人力、机器、物资、金钱等大型系统 的指挥或管理中所出现的复杂问题的一门学科。的指挥或管理中所出现的复杂问题的一门学科。 其目的是其目的是“帮助管理者以科学方法确定其方针和帮助管理者以科学方法确定其方针和 行动行动”。 英国运筹学会英国运筹学会( (世界上最早的运筹学会）世界上最早的运筹学会）运筹学是应用系统的、科学的、数学分析的方法运筹学是应用系统的、科学的、数学分析的方法 ，通过建模、检验和求解数学模型而获得最优决策，通过建模、检验和求解数学模型而获得最优决策 的科学。的科学。 近代一些运筹学工作者近代一些运筹学工作者二十世纪四十年代开始形成的一门学科，主要研二十世纪四十年代开始形成的一门学科，主要研 究经济活动与军事活动中能用数量来表达的有关运究经济活动与军事活动中能用数量来表达的有关运 用、筹划与管理等方面的问题。它根据问题的要求用、筹划与管理等方面的问题。它根据问题的要求 ，通过数学分析和运算，作出综合性的合理安排，通过数学分析和运算，作出综合性的合理安排， 以达到较经济、较有效地使用人力、物力。近年来以达到较经济、较有效地使用人力、物力。近年来 ，它在理论与应用方面都有较大的发展。运筹学的，它在理论与应用方面都有较大的发展。运筹学的 分支有规划论、对策论、排队论及质量控制等。分支有规划论、对策论、排队论及质量控制等。辞海辞海发展简史发展简史：1 1、萌芽期：萌芽期：早在早在19301930年代以前，朴素的运筹学思想已经存在年代以前，朴素的运筹学思想已经存在 。2 2、初创期：初创期：2020世纪的第二次世界大战，是运筹学成长发展的世纪的第二次世界大战，是运筹学成长发展的 标志时期。由于战争的需要，运筹学作为一门科学在标志时期。由于战争的需要，运筹学作为一门科学在2020世纪世纪 3030年代末正式出现。年代末正式出现。3 3、成长期：成长期：第二次世界大战结束到第二次世界大战结束到19501950年代末是运筹学快速年代末是运筹学快速 成长的时期。其特点是，运筹学从军事转为民用。成长的时期。其特点是，运筹学从军事转为民用。4 4、发展、成熟期：发展、成熟期：19601960年代以来是运筹学发展、成熟的黄金年代以来是运筹学发展、成熟的黄金 时期，各种刊物、书籍、学术团体在全世界迅速增多，尤其是时期，各种刊物、书籍、学术团体在全世界迅速增多，尤其是 电子计算机的出现，使运筹学在更广泛的领域得到了应用和发电子计算机的出现，使运筹学在更广泛的领域得到了应用和发 展，如交通、国民经济计划安排等。展，如交通、国民经济计划安排等。5 5、衰退、更新期：衰退、更新期：偏离理论与实践结合的主流方向形成偏离理论与实践结合的主流方向形成“ “运筹运筹 学危机学危机” ”黄 河黄 汴 水护 城 河御 街皇城船舶 理论成果理论成果 19471947年年DantzigDantzig提出单纯形法提出单纯形法 50-5650-56年线性规划对偶理论诞生年线性规划对偶理论诞生 19511951年年Kuhn-TuckerKuhn-Tucker定理奠定非线性规划理定理奠定非线性规划理 论基础论基础 19541954年网络流理论建立年网络流理论建立 19551955年创立随机规划年创立随机规划 19581958年创立整数规划及割平面解法年创立整数规划及割平面解法 19581958年求解动态规划的年求解动态规划的BellmanBellman原理发表原理发表 19601960年年Dantzig-WolfeDantzig-Wolfe建立大建立大LPLP分解算法分解算法运筹学研究的基本特征运筹学研究的基本特征 整体观念整体观念 多学科的综合多学科的综合 模型方法的应用模型方法的应用 运筹学的工作程序和步骤运筹学的工作程序和步骤 1 1、分析和表述问题、分析和表述问题 2 2、建立模型、建立模型 3 3、求解模型和优化方案、求解模型和优化方案 4 4、对模型导出的解进行检验、对模型导出的解进行检验 5 5、建立对解的有效控制、建立对解的有效控制 6 6、方案的实施、方案的实施运筹学主要分支运筹学主要分支 确定性模型确定性模型 数学规划：线性规划、非线性规划数学规划：线性规划、非线性规划 、整数规划、动态规划、几何规划、参数规划、整数规划、动态规划、几何规划、参数规划、 多目标规划、图论与网络分析、组合优化等多目标规划、图论与网络分析、组合优化等 随机性模型随机性模型、决策分析、排队论（随机服务系决策分析、排队论（随机服务系 统）、可靠性理论、库存论、对策论、搜索论、统）、可靠性理论、库存论、对策论、搜索论、 计算机随机模拟等计算机随机模拟等前沿与热点前沿与热点 在在“ “数字地球数字地球” ”的关键技术中寻求的关键技术中寻求OROR的切入点的切入点 （大规模科学计算，海量存储，高精度卫星图（大规模科学计算，海量存储，高精度卫星图 象，宽带网，交互操作）象，宽带网，交互操作） 复杂巨系统与计算机模拟复杂巨系统与计算机模拟 生物信息学中的生物信息学中的OROR方法方法 DPDP引入生物分子序列比较，预测外显子和内引入生物分子序列比较，预测外显子和内 含子含子 寻找基因、启动子和序列对齐等隐藏统计规寻找基因、启动子和序列对齐等隐藏统计规 律的隐马氏过程方法律的隐马氏过程方法 DNADNA分子生物计算机分子生物计算机前沿与热点前沿与热点 经济博弈论与宏观金融博弈分析经济博弈论与宏观金融博弈分析 供应链管理供应链管理 现代优化算法现代优化算法 禁忌搜索禁忌搜索 模拟退火模拟退火 遗传算法遗传算法 人工神经网络人工神经网络 模糊模糊OROR与随机与随机OROR 现代军事现代军事OROR运筹学方法在中国使用情况(随机抽样) 如何学习运筹学课程如何学习运筹学课程 学习运筹学要把学习运筹学要把重点重点放在分析、理解有关的概念放在分析、理解有关的概念 、思路上。在自学过程中，应该多向自己提问，、思路上。在自学过程中，应该多向自己提问， 例如一个方法的实质是什么，为什么这样进行，例如一个方法的实质是什么，为什么这样进行， 怎么进行等。怎么进行等。 自学时要掌握三个自学时要掌握三个重要环节重要环节：1. 1.认真阅读教材和参考资料，以指定教材为主认真阅读教材和参考资料，以指定教材为主 ，同时参考其他有关书籍。一般每一本运筹学教，同时参考其他有关书籍。一般每一本运筹学教 材都有自己的特点，但是基本原理、概念都是一材都有自己的特点，但是基本原理、概念都是一 致的。注意主从，参考资料会帮助你开阔思路，致的。注意主从，参考资料会帮助你开阔思路， 使学习深入。但是，把时间过多放在参考资料上使学习深入。但是，把时间过多放在参考资料上 ，会导致思路分散，不利于学好。，会导致思路分散，不利于学好。 2. 2.要在理解了基本概念和理论的基础上研究例题要在理解了基本概念和理论的基础上研究例题 ，注意例题是为了帮助理解概念、理论的。作业，注意例题是为了帮助理解概念、理论的。作业 练习的主要作用也是这样，它同时还有让你自己练习的主要作用也是这样，它同时还有让你自己 检查自己学习的作用。因此，做题要有信心，要检查自己学习的作用。因此，做题要有信心，要 独立完成，不要怕出错。因为，整个课程是一个独立完成，不要怕出错。因为，整个课程是一个 整体，各节内容有内在联系，只要学到一定程度整体，各节内容有内在联系，只要学到一定程度 ，知识融会贯通起来，你自己就能够对所做题目，知识融会贯通起来，你自己就能够对所做题目 的正确性作出判断。的正确性作出判断。 3 3、要学会做学习小结。每一节或一章学完后，必、要学会做学习小结。每一节或一章学完后，必 须学会用精炼的语言来概述该书所讲内容。这样须学会用精炼的语言来概述该书