第一讲：导论ZY资料讲解

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1、管理运筹学,大连海事大学 交通运输管理学院 张燕 2012.3,绪 论,1 什么是运筹学 2 运筹学简史 2 运筹学方法,1 什么是运筹学,特 点,相关学科,内 容,典 故 名 称 定 义,田 忌 赛 马,孙膑,1千金,1千金,1千金,丁 谓 挖 沟,丁 谓 挖 沟,取土 运材 除圾,与汴水沟通,丁 谓 挖 沟,沈 括 运 粮,梦溪笔谈鸿篇巨著 研究士兵数、行军天数、粮食需求数、民夫数 这四个变量之间的关系，得出结论：十万大军行军 一个月，至少需要三十万民夫运粮。 结论：夺取敌军粮草至关重要。 与孙子兵法一脉相承： “ 食敌一盅，当吾三十盅。”,“因粮于敌”,运筹学：名称来源,Operatio

2、nal Research Operations Research,O R,名 称,中译名称来源,汉书高帝记： “上曰：夫运筹帷幄之中， 决胜于千里之外，吾不如子房。” 子房即张良，高帝刘邦视为肱股,其 他 译 名,港台：作业研究 日本：运用学,Operations Research,我国管理百科全书 “运筹学是应用分析、实验、 量化的方法，对经济管理系统中 人力、物力、财力等资源进行 统筹安排，为决策者提供有依据 的最优方案，以实现最有效的 管理。”,1. 边缘学科 2. 研究与实践紧密联系 3. 科学与艺术结合 4. 利用模型 5. 数量方法,特 点,6. 实验方法 7. 有赖电子计算机 8

3、. 全局优化 9. 科学决策的依据 10. 适用面广,特 点,内 容,确定型：线性规划，整数规划，目标规划， 非线性规划，几何规划，不可微规划， 参数规划，多目标规划，大型规划， 网络规划，图论等等。 随机型：随机规划，价值论，决策分析， 对策论，多属性决策，随机过程，排队论, 搜索论，可靠性理论，质量控制等等。,内 容,混合型：动态规划，组合规划，存贮论， 汰置论，模拟论，最优控制理论等等。 模糊型： 1965年，美国人查德( L . A . Zadeh ) 创立模糊数学; 运筹学与之结合, 形成模糊型。,相 关 学 科 数学科学 系统科学 管理科学 计算机科学,经济系统最优运营问题,投入,

4、产出,管理,投入既定，如何实现最大产出？ 产出既定，如何实现最小投入？,多快好省,多好,快省,田忌赛马,丁谓挖沟,OR,经济系统最优运营问题,资源,效益,教材： 管理运筹学，靳志宏主编，大连海事大学出版社 管理运筹学，韩大卫，大连理工大学出版社，2010年（第6版） 运筹学导论，胡运权等译，弗雷德里克，杰拉尔德著，清华大学出版社，2007（第8版） Introduction to Operations Research, Frederick ,Gerald 著，清华大学出版社，2010（9th Edition）（英文版） 考试方式及成绩组成： 闭卷考试 平时成绩（30%）+期末成绩（70%）,

5、课程说明,第2章 单纯形法,21,课程说明,课程要求： 课堂出勤、平时作业、软件操作、实践运用 课程主讲： 张燕 ，毕业于西安交通大学管理学院 现任大连海事大学交通运输管理学院物流系讲师 办公室：管理楼314 个人邮箱： 课程交流: 邮箱：lm_ pw: spring2012,2 运筹学简史,混沌时期 朦胧时期 初创时期 确立时期 扩展时期,混沌时期(古代),军事运筹 孙子兵法、 孙膑兵法 公元前353年，围魏救赵，桂陵战役 公元前342年，逐日减灶，马陵战役 公元前212年，古希腊，阿基米德，策划 粉碎罗马海军舰队对叙拉库斯城的围攻。,混沌时期(古代),工程运筹 金字塔 古埃及 都江堰 秦朝

6、李冰父子,第一次工业革命，泰勒(F .W .Taylor)倡导“科学 管理”以来，在生产经营中开始尝试运用数量方法； 1905年，丹麦电话工程师爱尔朗( A . K . Erlang ) 开始研究电话自动拨号设备服务频数波动现象，至 1917年创立排队论； 1915年，美国学者哈里斯( F .W .Harris )提出 经典经济批量公式，开创存贮论先河；,朦胧时期(近代及现代初叶),一战中，美国发明家爱迪生(T . A .Edison) 研究商船队避敌攻击最适当航行策略； 1921年，法国数学家波雷尔( Emile Borel) 研究国际象棋，首提博弈策略的概念； 1922年，劳滕施特劳赫(W

7、 . Rautenstrauch) 首创损益平衡图，用以表述量本利分析法；,朦胧时期(近代及现代初叶),1924年，休哈特 ( Walter Shewhart )， 1931年，列昂节夫( W .W . Leontief )， 国民经济计划 投入产出平衡模型。,朦胧时期(近代及现代初叶),初创时期(二战中),英国 1935年，雷达预警； 1938年，作战研究； 1939年，威廉斯 (E .C . Williams)； 1940年，“布莱克特马戏团” ；,初创时期(二战中),1942年，OR小组普及全军。 典例 雷达部署 深水炸弹定深规范 空军巡航比率 空军基地机种配置与远航轰炸最佳编队 海运舰

8、船最佳编队,初创时期,深水炸弹定深规范,命中率仅 2% 左右,威廉斯: 数理学家,40% 情况属于: 还能看到潜艇 刚下潜15秒,20 30呎,原定深规范: 100200呎,5倍以上,定深规范改为,初创时期,空军巡航最高比率,总量劣势： 英德空军飞机数量 17,为求局部极大化解总量劣势： 最初规定全部飞机升空巡航比率70% 但很快就难以为继,巡航最高比率 = ?,最终由OR小组成员生物学家康顿解决,问题核心：飞机平均寿命,35%,可以持续,初创时期,海运舰船最佳编队,英国护航军舰数,击沉德国潜艇数,击沉英国舰船数,交换系数,编队45艘,以上: 1.7% 以下: 2.6%,损失率,大规模编队,

9、大量增加护航军舰,北大西洋海上运输线 英国的生命线,初创时期,初创时期(二战中),美国 1940年，美国国防研究委员会主席康南特 ( J .B .Conant )访英归来，建议美军进行类似 研究，促成美英两军OR合作 1942年，美军成立两个OR小组 海军OR小组：摩尔斯( P .W .Morse )教授 陆军OR小组：利茨( W .B . Leach )律师,初创时期,典例 日本新加坡间海上布雷方案 对付日本空军神风队的作战策略 B-25轰炸机夜袭日本本土的作战策略 海陆军联合作战策略 诺曼底半岛登陆战 直布罗陀水域巡航策略,初创时期(二战中),初创时期,对付日本空军神风队,调查477舰次遭

10、袭记录,损失率 47%,29%,发挥对空火力,做 z 字型摆动,做 z 字型摆动,发挥对空火力,横 向 迎 击,纵 向 迎 击,初创时期,诺曼底半岛登陆战,英国,法国,布隆涅-加莱 -敦刻尔克,摩尔斯: 1943,D日计划,心理战,气象战,情报战,初创时期,直布罗陀水域巡航策略,1944 : 哈金斯少校 海军VP 63巡逻机中队,约翰 佩芝姆博士: 屏障巡逻 战术,1哩,4 哩,2月24日3月16日三周: 击沉3艘,115 哩 / 时, 3分钟,初创时期,其他国家 加拿大：1942年，空军OR小组 澳大利亚、法国(戴高乐) 苏联：1939年，列宁格勒大学， 康托洛维奇( . . ) “生产组织

11、与计划中的数学方法”,初创时期(二战中),英国 1948年4月，英国运筹学俱乐部 1950年，运筹学季刊 1953年，更名英国运筹学会,确立时期(1945 1955),确立时期,确立时期,美国 1949年，美国运筹学委员会 1952年5月，美国运筹学会(ORSA) 美国运筹学会会刊 1956年更名为运筹学 1953年，美国管理科学研究会(TIMS),确立时期(1945 1955),确立时期,著作、教育、研究、应用 1955年，美英筹备国际运筹学会 1955年，摩尔斯总结、展望,确立时期(1945 1955),扩展时期,我国现代运筹学概况,1970年，华罗庚教授推广“优选法” 1972年，钱令希

12、教授开发“计算力学”,钱令希大连理工大学名誉校长、教授，中国科学院 资深院士，我国最高层次的学术刊物 运筹学杂志 5名特约顾问编委中唯一的中国人,掌握“三基”,基本概念 基本模型 基本方法,树 立 优 化 观 念,当前系统是否已经优化？ 否则，如何实现优化运行？ 未来的真实系统如何实现优化设计？,为经济管理决策,运筹学,提供定量分析方法,以及科学依据,和优化方案,运筹学研究方法,运筹学研究的一般过程： 定义问题和收集数据 构建问题的数学模型 借助计算机求解模型 检验审核和调整模型 准备模型的后续应用 实施应用模型和系统,设有n个客户，第j个客户的地理位置坐标为 ，该客户对某种货物的需求量为 。

13、现规划设立m 个配送网点，第i 个网点的容量为 ，试确定网点的地理位置，合理规划物流网络的结构与布局，使物流成本最低。,现代管理实践中遇到的众多决策问题最终都可以归结为优化问题，在物流工程与管理以及交通运输规划与管理等领域,第一节：管理实践中的决策问题,一、设施选址问题,设第i 个网点的地理位置坐标为 ， 第i 个网点为第j 个客户配送货物量为 。 则该问题用数学模型表示为：,Min.,s.t.,某物流网络系统由多个批发商向多个零售商提供多种货物所组成。各批发商的供货能力及其地理位置、各零售商的需求量及其地理位置已知，试确定各批发商每种货物的供货范围和相应的供货量，使整个物流网络运输成本最低。

14、,二、运输规划问题,设第i 个供货商，其第k 种货物的供应能力为 ， 第 j个零售商，其对第 k种货物的需求量为 第 i个供货商到第 j个零售商的单位运输成本为 决策变量为第i 个供货商向第 j个零售商供应第k 种货物数量为 则该决策问题可以用数学模型表示为：,Min.,s.t.,三、背包问题,Max.,s.t.,四、旅行商问题,Min.,s.t.,决策变量,第二节：决策问题与管理技术,一、决策问题的构成要素,目标函数,约束条件,一般表示为,s.t.,Opt.(min. or max),启发式规则 定性分析 定量分析,二、决策问题的解决途径,二、管理运筹学的定位,三、管理运筹学的工作程序,问题

15、分析,数据处理,数学建模,约束处理,算法设计,程序设计,结果分析,辅助实施,建模准备 建模假设 建模分析 建模检验,精确解算法 近似解算法,第四节：管理运筹学的内容体系及其内在联系,运筹学的应用,市场销售 生产计划 资本运营 库存管理 运输问题 财政和会计 人事管理,设备维修和更新 项目评价和选择 工程优化设计 计算机信息系统 城市管理 发展战略,教学计划与方法,先修课：高等数学，基础概率、线性代数 教学计划 数学规划以线性规划、整数规划、目标规划、运输问题为讲授重点； 图与网络部分主要讲网络优化； 随机优化讲授服务系统规划和管理决策。 教学方法 以授课为主，讲课中主要培养用最优化方法解决实际问题的能力。,学习运筹学要把重点放在分析、理解有关的概念、思路上。在自学过程中，应该多向自己提问，如一个方法的实质是什么，为什么这样做，怎么做等。 自学时要掌握三个重要环节： 1、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，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。 2、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你理解概念、