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1、v重信诺、重诚意v讲义气、宽待人缪兴锋一位成功企业家的做人信条周易八字与人生命运观v 思想决定你的行为v 行为决定你的习惯v 习惯形成你的性格v 性格决定你的命运木水火土金至理名言v师不必贤于弟子，弟子不必不如师v青出于蓝而胜于蓝v三人行，必有我师焉。择其善者而从之，其不善者而改之。见贤思齐焉，见不贤而内自省也。）引导思考v为什么要学物流运筹技术与方法这门课？01.本课程特点及要求v目的：不仅掌握优化理论方法的专业知识，更重要的是提高分析问题和解决问题的能力。v方法：强调思路、观点及弄清概念，掌握一定的理论推导能力，但不搞纯数学公式。02.运筹学简述v名称由来vOperation Resear
2、chv运筹于帷幄之中，决胜于千里之外v发展历程数学游戏题v假如你是一个公司老板，你为让工人为你工作7天，报酬每天一付。v如果你现在只有一根金条，并且只能将这根金条切割两次。v问：你该如何切割才能满足每天必须付工人报酬的需要？该题曾是许多跨国公司、大型企业用过的一道面试题？一种可能的答案：v将金条两次切割成：1/7；2/7；4/7。第一天给工人： 1/7。第二天给工人： 2/7，让工人找回1/7。第三天再给工人： 1/7。第四天给工人： 4/7，让工人找回那两块1/7和2/7的金条。第五天再给工人： 1/7。第六天再给工人： 2/7，让工人找回1/7。第七天 给工人： 1/7。v假设有70艘油轮
3、向70个港口运货，已知每艘油轮驶向每个港口的费用，油轮公司需制订出最优运输方案。采用全枚举法（穷举法）需计算方案数为70!(大于10100 ）；vIBM公司当时生产的大计算机1秒种大约可算出109（即10亿）个方案。v若要逐个算出全部方案，则需调用占有空间为1050个地球一样大的IBM公司生产的众多大计算机同时计算几百亿年以上。而在这种大机器上用线性规划的单纯形法计算只需几秒钟（这是整数规划问题）。v可见，将运筹学与计算机科学及其它科学结合应用，将会产生更好的效果。 03.运筹学在科学技术体系中的地位Lets get on with it. I want to find out about t
4、his OR stuff right now!To the OR material第一章 物流运筹学认知 【学习目标】v知识目标v1.了解中国古代的运筹学思想。v2.了解运筹学的定义及学科的形成。v3.掌握运筹学的主要内容及研究分析问题步骤。v4.掌握物流运筹学基本理论及运筹学在物流管理中的应用。v5.掌握运筹学的 WinQSB软件的操作方法。能力目标v 1. 能够运用运筹学方法研究物流管理领域的问题。v 2. 能够应用运筹学方法研究如何选择物流操作最佳方案进行有效决策。 v3. 能够在工业生产和物流系统的设计和管理中采用科学决策理论与方法应用。【项目导入】 人生职业通路的运筹规划方向v 学习
5、我国古代的运筹思想，要系统地研究和整理我国古代丰富的文化遗产，用马克思主义的立场、观点、方法批判其糟粕，吸取其精华，引以为鉴，这就是“古为今用”。v 正如毛主席教导：“在中华民族的开化史上，有素称发达的农业和手工业，有许多伟大的思想家、科学家、发明家、政治家、军事家、文学家和艺术家，有丰富的文化典籍。”v当然，发展现代的运筹学主要是通过深入实际，在以满足社会物质需求为主体的生产活动中，总结他们的有关经验，并使之上升到理论。v对于我们每个人来说，人在成长的过程中，并非只有单一的职业规划，它将根据不同的成长阶段随之发生改变，它是一个人从学校踏入社会开始所经过的一系列岗位或职位的集合。对于每个人来说
6、，要实现人生价值的追求，就应为自己设计职业生涯发展通路。v职业通路设计有纵向职业通路、横向职业通路和沿着核心度Z方向的多种通路，并指明可能的发展方向和机会，v如图1所示。每个人在追求人生价值过程中至少可以有以下四种发展方向：v Z向发展在同一专业上向行政高度发展，成为行政专家。这是传统意义上的发展之路，它主要体现个人在社会组织内部职位（或头衔）的上升。v 随着扁平化观念的深入人心，组织内层级逐步减少，管理幅度相对增大。这意味着对于绝大多数人而言，Z向发展是一条淘汰率极高的发展路线，它不可能成为个人职业发展的主要通路。v X向发展在不同专业之间转换，成为项目专家。在这一维度上，组织会根据员工的特
7、长进行工作轮换，通过轮岗发展员工的多重职业技能。vX向发展是组织中有利于大部分人持续发展的一种通路。v Y向发展在同一专业上向纵深发展，成为技术专家。即从一般部门职员发展成为技术专家，这种发展又称为“职级”发展。比如，科研人员从研究实习员、助理研究员到副研究员，再到研究员；人力资源管理人员从人力资源管理员到人力资源管理师再到人力资源管理专家等等，技术水平的提升不断将员工推向职业发展的顶点。v ZX向发展在行政和项目两个维度上发展，成为项目行政专家。这种发展是个人经过多次轮岗以后，在掌握了多种职业技能的基础上，加深对项目运行方式的全面了解，在项目管理领域沿着行政高度继续发展。v善于应用运筹学的思
8、想，通过这种通路发展的人，既全面了解项目运行情况，又拥有一定的行政权力，是项目完成的有力保障。v作为在校的青年学子，面对未来激烈的竞争，你准备好了吗？【古代经典案例】 高超治河v 高超，宋朝人，河工。宋仁宗庆历年间(10411048)，黄河在北都(今太原)商胡地区决口，很长时间都没有堵上决口。v 朝廷派三司度支副使(官职名)郭申锡亲自前往监督工程进行，凡是堵决口将要合拢的时候，都要在决口中间压上一埽(用树枝、芦苇、石头等捆紧做成圆柱形)，叫做“合龙门”，这是成败的关键。v 当时好几次压埽都合不上，那时合龙门用的埽长六十步(步，古代的长度计量单位)。v有个叫做高超的水工献策说：“埽身太长，人力压
9、不住，埽到达不了水底，所以水流不断，应当把六十步的埽身分为三节，每节长二十步，中间用绳索连起来，先放下第一节，等它到了水底，再压第二节、第三节。”v老河工和他争论，认为不可行，说：“二十步的埽不能阻断水流，白白使用三节埽，浪费好几倍成本，而决口依然堵不上”。v高超对他说：“第一节河水确实没有被阻断，但是水势必然被削弱一半，压第二节时只用一半的力气，水就算没有被阻断，也不过是很少往外漏出，第三节就是在平地上施工，足以能够让人使出全部力气，压完第三节以后，上两节自来就被浊泥淤积，不用再麻烦人力来加固它们了”。v郭申锡遵照从前的方法，不采纳高超的建议，当时魏公(爵位名)贾将军镇守北门(地名)，只有他
10、认为高超的话是对的，暗地派遣几千人在下游收集漂下来的埽，而上游的埽压上以后，果然被水冲走了，黄河的决口更加大，郭申锡因此被贬官。最后还是采用了高超的建议，才堵上了商胡地区的决口。 v 这种分阶段作业优于一次作业的分析与论证，是古代运筹学思想的典型范例。任务一：运筹学概述v 运筹学是一门解决实际问题的新兴学科，它在国民经济和科学技术的各个领域有着广泛的应用;v特别是在企业经营管理、产品营销、资源分配、财政金融、优化服务等方面产生了巨大的经济效益，从而也极大地促进了学科的发展。v任何一门学科或理论都是为解决一些客观实际问题而出现并得以发展的，为了更好地理解和掌握今天的运筹学，有必要首先了解一下运筹
11、学发展的简史。一、中国古代的运筹学思想v中国史记中的“运筹策于帷幄之中，决胜于千里之外”表达了中国古代运筹学思想，在中国古代有许多运筹学思想的应用案例，如:丁谓修宫、田忌赛马、沈括运粮、李冰修堰、围魏救赵 等，v都蕴藏着神奇的运筹学思想，这些案例至今仍有很高的参考和借鉴价值。v我国古代劳动人民通过长期的实践，积累了许多宝贵经验这在一些政治家、军事家和科学家的著作中多有记载，其中不少颇富于运筹思想。1. 在军事方面的运筹思想公元前四世纪战国时期齐国的将军田忌与齐王赛马的故事。v双方各遣三马一对一比赛。孙膑发现田忌的马虽然不如齐王的，但相差不多。于是献策：v 以下马对齐王的上马，v 以上马对齐王中
12、马，v 以中马对齐王下马，v结果田忌以二比一获胜。今天来讲，这就是简单的对策论。 v另外，当时著名的“围魏救赵”与“减灶之法”也都充分体现了如何运用筹划兵力，选择最佳时间、地点，趋利避害，集中优势兵力以弱克强的运筹思想。沈括运粮v 沈括生于北宋时期，是我国历史上著名的科学家，曾率兵抗击过西夏军队的侵扰。v 在他为后世留下的梦溪笔谈这一鸿著中，记有他运用定量分析的方法研究军队的人数及其行军的天数与所需粮食数和运粮的民夫数之间关系的具体实例。v 沈括认为，自运军粮花费颇大且难以远行，因此夺取敌军的粮食至关重要，从而做出“因粮于敌”的决策。v 尽管沈括运用的定量分析方法与现代运筹学方法相差很大，但仅
13、就其成功运用该法于运筹实践因而较早体现了运筹学的这一显著特点而言，已堪为运筹史上率先垂范之举，况且其所作结论与一千多年前孙子兵法中“食敌一盅，当吾三十盅”的精辟论断一脉相承，彰显出我国古典军事运筹学的卓越思想和悠久历史。第二次世界大战中的案例q 1.巧妙避开德军潜艇q 2.准确判定日舰行驶路线q 3.理智撤回援法飞机q 4.算准深水炸弹爆炸深度2. 在生产方面的运筹思想v北魏时期的科学家贾思勰在公元533544年写成的齐民要术一书，不仅是我国古代农业科学一部杰出的学术著作，也是一部蕴含丰富运筹思想的宝贵文献。v它记载了我国古代如何根据天时、地利和生产条件去合理筹划农事的经验。它提出在考虑天时、
14、地利等条件筹划农事方面, 书中强调“顺天时、量地利, 则用力少而功多，任情返道, 劳而无获”；又指出“凡种高下田，不问春秋，必须燥湿得所为佳，若水早不调, 宁燥勿湿”。李冰修堰 都江堰v建于公元前256年，是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。v都江堰水利工程由创建时的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口引水口三大主体工程和百丈堤、人字堤等附属工程构成。科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题。 3. 在运输方面的运筹思想v 在明代著作增广智囊补中，也记有颇具运筹思想的物资合理运输问题。v 近代运筹学中早期研究的课题之一就是合理运输问题，后来又提出了选
15、址问题。而我国远在公元前，就考虑了粮食的运输和常平仓的设置，这很值得重视。v如明代嘉靖年间（公元15221567年），修建宫室时运送巨石，原先用民工拖运旱船，动用了2万民工，走了28天，耗银11万多两；后采用新方案，建造了16辆大车，用1800头骡子拖运，结果行程缩短为22天，用银不足7000两，不论从时间或运费来说，都较旧方案大为节省。 丁谓修宫 宋真宗时（公元1008-1017）宫廷失火，需要重建。 采取了如下方案：v先在通向宫殿的大道上就近取土，取土后大道形成深沟, 于是引入汴水, 成为人工小河。v 由此基建材料可由水路运入工地；v宫殿修成后，又将基建废料弃置沟中，重新建成大道。v这一方
16、案取土近、弃土近、运输便，是工程的优化。4. 在工程选址方面的运筹思想v西汉（公元前206一公元8年) 的首都长安的城市规划。v根据从1956年秋开始的大规模勘察和发掘的资料，可以看出, 西汉长安的规划和修建是从实际出发，结合地形等全面考虑进行整个城市的合理布局的，集合许多大小建筑组群的宫城未央宫位于城区西南的高地上，可以控制全城。v从未央宫北面宫门向北有全城的主干道，长安城主要的“九市”都分布在主干道的两侧，一般居民和手工业作坊所在地的西北区，地形较低，但比较接近渭水渡口，对外交通有一定的便利。v其设计原则就体现了我国古代最常用的，早在管子一书中，就已从原则上提出了“高毋近旱而水用足，下毋近
17、水而沟防省”的城市选址的一些运筹思想。二、运筹学的形成 v 虽然一定的运筹学思想和方法在很久以前已留下了被应用的痕迹，历代先驱所做的一些工作今天看来也具有一定的运筹学性质，但这些零散的活动还不足以标志作为系统知识体系的一门新学科的诞生。v真正作为一门新兴学科的系统研究并予以正式命名的运筹学这段辉煌的创业史，是在二次大战前后揭开的。v二次大战胜利后，美英各国运筹学的研究不但在军事部门继续予以保留，而且研究队伍还进一步得到扩大和发展，同时在政府和工业部门也开始推行运筹学方法，筹建运筹学小组。1运筹学的名称 v“运筹学”一词来源于英语名词operational research，在美国和加拿大等国称
18、为operations research，简称OR。v按这一名词的来历，直译应为“作战研究”，因为它最早于1938年由英国 波德塞 (Bawdesy) 科学小组负责人 罗韦(A.P.Rowe)提出，指的是该科学小组与皇家空军合作进行的关于防空预警演习中的战术研究工作。v罗韦被认为是OR一词的创始人，v英国的波德塞则是OR这一学科的发祥地。2. 运筹学定义v运筹学的先驱，英国曼彻斯特大学的物理教授，著名的诺贝尔奖获得者布莱克特（P.M.S.Blackett）曾于1941年在关于运筹学第一份备忘录中把运筹学称为“作战的科学分析”（scientific analysis of operations）
19、，这被认为是对运筹学所作的最早描述。v运筹学的另一位创始人定义运筹学是：“管理系统的人为了获得关于系统运行的最优解而必须使用的一种科学方法。”它使用许多数学工具（包括概率统计、数理分析、线性代数等）和逻辑判断方法，来研究系统中人、财、物的组织管理、筹划调度等问题，以期发挥最大效益。 v美国运筹学会的解释是：“运筹学是一种实验与应用的科学，用之于观察、理解和预测有目标的人机系统的行为”；“运筹学所研究的，通常是在要求分配有限资源的条件下，科学地决定如何最佳设计和运营人机系统。”v我国管理百科全书的解释是：“运筹学是应用分析、试验、量化的方法，对经济管理系统中人力、物力、财力等资源进行统筹安排，为
20、决策者提供有依据的最优方案，以实现最有效的管理。”v综合以上种种定义，本书从直观、明了的角度将运筹学定义为：“通过构建、求解数学模型，规划、优化有限资源的合理利用，为科学决策提供量化依据的系统知识体系。”3. 运筹学的模型v运筹学在解决问题时，按研究对象不同可构造各种不同的模型。模型有三种基本形式：v形象模型；v模拟模型；v符号或数学模型。v目前用得最多的是符号或数学模型。v模型是研究者对客观现实经过思维抽象后用文字、图表、符号、关系式以及实体模样描述所认识到的客观对象。v模型的有关参数和关系式是较容易改变，这样有助于问题的分析和研究，利用模型可以进行一定预测、灵敏度分析等。4. 运筹学模型的
21、一般数学形式v运筹学模型的一般数学形式可用下列表达式描述。v当G是等式时，即为平衡条件。v当模型中无随机因素时，称它为确定性模型，否则为随机模型。随机模型的评价准则可用期望值，也可用方差，还可以用某种概率分布表示。v当可控变量只取离散值时，称为离散模型，否则称为连续模型。也可按使用的数学工具将模型分为：代数方程模型、微分方程模型、概率统计模型、逻辑模型等。v若用求解方法来命名时，有直接最优化模型、数字模拟模型、启发式模型。v也有按用途来命名的：如分配模型、运输模型、更新模型、排队模型、存储模型等。还可用研究对象来命名：如能源模型、教育模型、军事对策模型、宏观经济模型等。5. 建立运筹学分析问题
22、模型方法v建造模型是一种创造性劳动，成功的模型往往是科学和艺术的结晶，建模的方法有以下5种：v(1) 直接分析法。按研究者对问题内在机理的认识直接建出模型。运筹学中已有不少现存的模型，如线性规划模型、投入产出模型、排队模型、存储模型、决策和对策模型等等。v(2) 类比法。有些问题可以用不同方法建出模型；而这些模型的结构性质是类同的，这就可以互相类比。 v(3) 数据分析法。对有些问题的机理尚未了解清楚，若能搜集到与此问题密切相关的大量数据，或通过某些试验获得大量数据，这就可以用统计分析法建模。v(4) 试验分析法。当有些问题的机理不清，又不能作大量试验来获取数据，这时只能通过局部试验的数据加上
23、分析来建模。v(5) 构想法。 6. 运筹学的特点v(1) 运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题，故其应用不受行业、部门之限制。v(2) 运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究，又涉及到组织的实际管理问题，它具有很强的实践性，最终应能向决策者提供建设性意见，并应收到实效。v(3) 它以整体最优为目标，从系统的观点出发，力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突。对所研究的问题求出最优解，寻求最佳的行动方案，所以它也可看成是一门优化技术，提供的是解决各类问题的优化方法。三、运筹学研究的具体内容v1. 运筹学研究的实际问题v (1) 生产计划问题
24、。 v (2) 市场营销问题。 v (3) 库存管理问题。 v (4)运输问题。 v (5)人事管理问题。 v (6) 财务与会计问题。 为什么？为什么呢？v运筹学在现代化建设应用中发挥重要作用的同时，运筹学本身也在不断发展。v运筹学现在已经是一个包括好几个分支的数学部门了，比如：数学规划（又包含线性规划；非线性规划；整数规划；组合规划等）、图论、网络流、决策分析、排队论、可靠性数学理论、库存论、对策论、搜索论、模拟等等。v运筹学的具体内容包括：规划论(包括线性规划、非线性规划、整数规划和动态规划)、图论、决策论、对策论、排队论、存储论、可靠性理论等。2. 运筹学研究问题分析步骤v运筹学在处理
25、千差万别的各种问题时，一般有以下几个步骤：确定目标、制定方案、建立模型、制定解法。 v运筹学研究问题分析步骤如图1-2。 v (1) 调研现实系统。用科学发展观“深入实际看问题，破解难题求实效”，看待现实物流系统中存在的问题。v (2) 提出和形成问题。即要了解问题的目标，可能的约束，问题的可控变量以及有关参数，搜集有关资料。v(3) 构造模型。运筹学模型是用一些数学关系（数学方程、逻辑关系等）来描述被研究对象的实际关系（技术关系、物理定律、外部环境等）。v通常分为确定型、随机型、决策型三种模型，v有直接分析、类比、数据分析、试验分析、构想等五种模型基本构造方法。v(4) 提出求解方案。用各种
26、手段(主要是数学方法)将模型求解。从可行方案中寻求系统的最优解法，一般来说，运筹学模型都有一个目标函数和一系列的约束条件，模型的目标是在满足约束条件的前提下使目标函数最大化或最小化。解可以是最优解、次优解、满意解。复杂模型的求解需要用计算机，解的精度要求可由决策者提出。v (5) 解的检验。首先检查求解步骤和程序是否有误，然后检查解是否反映现实问题。v 解的控制。通过控制解的变化过程决定对解是否要作一定的改变。v 组织实施与控制。 指将解用到实际中必须考虑到实施的问题，如向实际部门说明解的用法，在实施中可能产生的问题和修改。四、现代运筹学发展简史v1运筹学的早期研究v为运筹学发展作出贡献的早期
27、研究工作，可以追溯到1914年。v军事运筹学中兰彻斯特（Lanchester）战斗方程是1914年提出的；v1909年丹麦的电话工程师爱尔朗（A.K.Erlang）排队问题;v丹麦工程师爱尔朗（Erlang）并于1917年提出了排队论的一些著名公式；v存贮论的最优批量公式是20世纪20年代提出的;v在商业方面，列温逊在20世纪30年代以运用运筹学的思想分析商业广告、顾客心理等。 v图论的创始人是数学家欧拉。1736年他发表了图论方面的第一篇论文，解决了著名的哥尼斯堡七桥难题，v 世界近代三大数学难题:哥尼斯堡七桥问题 哥德巴赫猜想 四色猜想哥尼斯堡七桥问题v18世纪在哥尼斯堡城（今俄罗斯加里宁
28、格勒）的普莱格尔河上有7座桥，将河中的两个岛和河岸连结，如图1所示。v城中的居民经常沿河过桥散步，于是提出了一个问题：能否一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次，最后仍回到起始地点。v这就是七桥问题，一个著名的图论问题。欧拉解决问题v这个问题看起来似乎不难，但人们始终没有能找到答案，最后问题提到了大数学家欧拉那里。v欧拉以深邃的洞察力很快证明了这样的走法不存在。v欧拉是这样解决问题的：既然陆地是桥梁的连接地点，不妨把图中被河隔开的陆地看成A、B、C、D4个点，7座桥表示成7条连接这4个点的线，v如图2所示。 大数学家欧拉认为：既然陆地是桥梁的连接地点，不妨将图中被河隔开的陆地看成A、B、C、D4
29、个点，7座桥表示成7条连接这4个点的线，如图2所示。图2（A）（B）v于是“七桥问题”就等价于图2（B）中所画图形的一笔画问题了。v图的一笔画：从图的一点出发，笔不离纸，遍历每条边恰好一次，即每条边都只画一次，不准重复。 v欧拉注意到，每个点如果有进去的边就必须有出来的边，从而每个点连接的边数必须有偶数个才能完成一笔画。v图2（B）的每个点都连接着奇数条边，因此不可能一笔画出，这就说明不存在一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次的走法。欧拉定理v凡是由偶点组成的连通图，一定可以一笔画成；画时可以任一偶点为起点，最后一定能以这个点为终点画完此图。v凡是只有两个奇点（其余均为偶点）的连通图，一定可以
30、一笔画完；画时必须以一个奇点为起点，另一个奇点为终点。v其他情况的图，都不能一笔画出。拓扑学的研究v于是“七桥问题”就等价于 图3中 所画图形的一笔画问题了。v欧拉注意到，每个点如果有进去的边就必须有出来的边，从而每个点连接的边数必须有偶数个才能完成一笔画。v图3 的每个点都连接着奇数条边，因此不可能一笔画出，这就说明不存在一次走遍7座桥，而每座桥只许通过一次的走法。v欧拉对“七桥问题”的研究是图论研究的开始，同时也为拓扑学的研究提供了一个初等的例子。图3某展览厅的平面图由五个展室组成，任两展室之间都有门相通，整个展览厅还有一个进口和一个出口，问游人能否一次不重复地穿过所有的门，并且从入口进，
31、从出口出？ 应用案例五、中国运筹学研究状况q 中国大规模的运筹学活动起始于1958年，在为工农业生产服务的思想指导下，主要是数学家们走向工厂、农村，建立数学模型，解决生产中的实际问题。q 当时的运输问题的“图上作业法”和“打麦场设计”，就是运筹学应用的重要例子。 现代运筹学在中国的兴起v 现代运筹学被引入中国是在五十年代后期。v 中国第一个运筹学小组在钱学森、许国志先生的推动下在1956年于中国科学院力学研究所成立。v 钱学森先生在MIT取得硕士学位，在加州理工大学（California Institute of Technology）取得博士学位后成为该校的第一位Goddard讲座教授。v
32、许国志先生在堪萨斯大学取得博士学位后，在马里兰大学流体力学和应用数学研究所当研究员。他们两人是第一个运筹学小组的领导者。v 1959年，第二个运筹学部门在中国科学院数学研究所成立，这是大跃进中数学家们投身于国家建设的一个产物。v 力学所小组与数学所的小组于1960年合并成为数学研究所的一个研究室.v 当时的主要研究方向为排队论、非线性规划和图论，还有人专门研究运输理论、动态规划和经济分析（例如投入产出方法）。 1963年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研究室为中国科技大学应用数学系的第一届毕业生（58届）开设了较为系统的运筹学专业课，这是第一次在中国的大学里开设运筹学专业
33、和授课。q 五十年代后期，运筹学在中国的应用集中在运输问题上，其中一个广为流传容易明白的例子就是“图上作业法”和 “打麦场的选址问题”，目的在于解决当时手工收割为主的情况下如何节省人力和实践。q 国际上大家都知道的“中国邮路问题”（Chinese Postman Problem）模型也是在那个时期由管梅谷教授提出的。q 所以，现在非常热门的“物流学”，在当时就有一些雏形的研究，但可惜中国的大工业落后，又不是市场环境，使我们在相当长的时期中远离了当代“物流学”的发展主流。六、运筹学的发展方向问题 运筹学在中国的一些近期应用 （1）中国运筹学近期应用的亮点是由华罗庚教授点燃的。在文化大革命期间，身
34、为中国数学会理事长和中科院院士的他，亲自率领一个小组，大家称为“华罗庚小分队”，到农村、工厂讲解基本的优化技术和统筹方法（PERT），使用于日常的生产和生活中。 自1965年起的十年中，他到了约二十个省和无数个城市，受到各界人士的欢迎，他的工作得到了毛泽东主席的肯定和表扬。 华罗庚先生这一时期的推广工作播下了运筹学哲学思想的种子，大大推动了运筹学在中国的普及和发展。 直到今天，许多中国公民还记得“优选法”这个词汇，但不一定知道“运筹学”。粮食产量预测 （2）中科院陈锡康教授提出了系统综合因素方法预测粮食产量。关键技术包括投入占用产出分析、考虑边际收益率递减的非线性预测方程，以及最小绝对和方法。
35、自1980年始，在每年的四月底成功地预测中国全年的粮食产量，五月初报送给中国政府主要领导以及相关的政府职能部门。 三个突出的特点：v预测提前期在半年以上（一般预测方法提前期一般是2个月）；v平均预测误差为1.6%（一般预测方法的平均预测误差为5-10%）；v预报粮食产量丰、平、欠方向正确。1999年陈锡康研究员等在北京召开的第十五届IFORS大会上获得一等奖。 金融管理与经济发展方面的运筹学应用 （3）将优化及决策分析方法，应用于金融风险控制与管理、资产评估与定价分析模型等；例如陕西省运筹学会近年的一些运筹学应用:l证券投资：v 沪深股市股指波动的交互影响效应分析v 深圳股市内幕交易（例资产重
36、组）的实证分析l经济发展（预测、评价、优化）：v陕北果业发展决策的优化分析v系统结构模型在陕北果业开发中的应用v陕北水果生产基地战略方针多层次分析决策模型v陕西省经济、资源、环境协调发展的相对有效性评价v陕西工业可持续发展的评价及对策工程管理 基于多层次灰色决策模型的施工方案评价应用灰色理论、方法结合工程实例建立了多层次灰色决策模型对工程施工方案进行综合评价，得到了满意的结果。建设项目投资风险的仿真分析。结合赢利性民用建筑项目的特点，建立了经济模型及其投资回收期仿真模型，并对仿真模型进行了精度估计。 社会保障与服务业 v1、运用排队理论方法对超市收费系统进行分析，建立了在一定的顾客满意度条件下
37、超市的运营费用模型，按运营成本最小的目标进行了优化；v2、住院排队系统病床配置调整方法的分析研究。v3、还应用排队理论建立了门诊排队模型与住院排队模型，进行了某医院的住院排队系统计算机仿真，针对扩建、新建医院建立了线性规划决策模型。 现代物流与供应链管理 v供应链上库存协调的利益分享机制研究。应用库存理论及其整合模型建立并分析了竞争型与协商型库存协调的利益 分享模型，对其效率和特征进行了比较。v企业供应链模型和采购满意度评价研究。v与陕西省物资储运总公司合作的陕西省区域现代物流配送示范工程项目可行性分析与初步设计。 最近的一些理论研究方向 (1) 数学规划研究q开展对非线性规划信赖域方法的深入
38、和细致的研究； q开展对非线性共轭梯度法进行深入研究工作者；q 邓乃扬教授提出一类使用PCG技术的不精确牛顿法，大 型问题显示出其巨大潜在作用;q研究求解变分不等式问题的一类投影和收缩算法；q开展对求解变分不等式问题的非光滑算法研究，以及开展对求解变分不等式问题的非内点光滑化算法研究。 最近的一些理论研究方向(2) 不确定性决策研究q 供应链管理。主要研究基于信息更新下，供应链模型的优化和决策。q 随机存储模型。主要用博弈理论和随机比较理论来研究供应商和销售商之间的协调问题。q 在不确定性环境下实时供应链控制和应急管理q 具有多类顾客到达的随机排队网络优化与设计。主要研究优化与设计中最基本的两
39、个问题，即具有多类顾客到达随机排队网络的稳定性与扩散逼近。 最近的一些理论研究方向 (3)离散与组合优化研究v基于判定树计算模型的计算复杂性理论：Rivest-Vuillemin猜想。 v近似算法：NP-难解问题的近似算法设计和分析。vSteiner树问题：Steiner树问题的几何,网络和各种推广模型。v计算机和通讯网络：交换网络，光纤网络，无线网络和移动网络。 v排序问题：排序问题的在线，半在线和离线模型。v装箱问题：装箱问题的在线，离线和高维模型。 最近的一些理论研究方向(4)信息科学、生命科学中的运筹学研究 将全局最优化、图论、神经网络等运筹学理论及方法应用于分子生物信息学中的DNA与
40、蛋白质序列比较、芯片测试、生物进化分析、蛋白质结构预测等问题的研究；最近中科院数学与系统科学研究院成立了“生物信息研究中心”，主要成员是运筹学者和统计学家，由我担任主任。 任务二：物流与运筹学 v运筹学是运用系统化的方法，经由建立数学模型及其测试，协助达成最佳决策的一门科学。v它主要研究经济活动和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。v它根据问题的要求，通过数学的分析与运算，作出综合的合理安排，以达到较经济、有效地使用人力、物力、财力等资源。一、物流与运筹学v1. 物流的基本功能v一般认为物流有七大基本功能，即：运输功能、储存功能、包装功能、装卸搬运功能、配送功能、流通加
41、工功能和信息处理功能。v有的专家把物流基本功能概括为六种，把流通加工功能作为一种延伸功能。v在这些基本功能中，运输功能和储存功能为主要功能，其他为辅助性功能。2. 物流活动与物流技术v物流活动主要包括：运输、仓储、装卸搬运、包装、配送、流通加工等活动。v物流技术是指：人们在物流活动中所使用的各种物质手段、作业程序、劳动经验和工作方法等。v包括：在运输、仓储、装卸搬运、包装、配送和流通加工等物流活动中所使用的各种工具、设备、设施和其它物质手段，以及由科学知识和劳动经验发展而形成的各种方法、技能和作业程序等。3.物流与运筹学的关系v运筹学与物流具有紧密的联系，它们作为科学概念都是起源于20世纪40
42、年代的第二次世界大战，从一开始，两者就是互相渗透、交叉发展的。v查阅运筹学方面的著作可发现运筹学应用的典型案例大都是物流作业及其管理方面的内容，由此可见两者密不可分。 v物流运筹学是运用系统化方法，研究物流管理决策问题的定量分析学科。它以物流运筹的实践活动为研究对象，研究领域涉及物流规划、运输管理、库存管理、配送管理、需求预测、作业调度、结点选址、路线规划等各个方面。v然而，运筹学发展较快，已形成了比较完备的理论体系和多种专业学科，而物流科学发展比较迟缓，理论体系尚不完备，包含的专业学科也很少。二、物流运筹学基本理论v物流运筹学是研究物流领域中如何统筹规划，寻求优化管理和决策，实现人、财、物、
43、信息等各种资源合理利用的综合性学科。v物流管理方法的目标是将各种物流活动进行整合，从而实现其综合效益。v运用运筹学进行物流活动的管理和优化工作，是掌握实现物流活动的本质和达到物流管理目标的必要手段和唯一途径。1. 规划论 v规划论包括线性规划、整数规划、动态规划和目标规划等。规划论又称“数学规划”，是运筹学的一个重要分支，研究在所给定的条件下，如何最合理、有效地利用或调配有限的人力、物力、财力和时间，以更好地达到系统预期目标。v目前的主要应用为：厂址与物流节点布局、资源分配、物资调运、库存管理、配送、物流资源(人员和设备)指派、装载排序、生产调度、设备更新、投资及生产过程的最优控制等。规划论是
44、现代物流企业管理中的一种重要方法。2.存储论v存储论也称库存论(Inventory Theory)，是研究物资最优存储策略及存储控制的理论。物资的存储是工业生产和经济运转的必然现象。例如，军事部门将武器弹药存储起来，以备战时急用；在生产过程中，工厂为了保证正常生产，不可避免地要存储一些原材料和半成品，暂时不能销售时就会出现产品存储；又如商店存储的商品、人们存储的食品和日常用品等。v 任何工商企业，如果物资存储过多，不但积压流动资金，而且还占用仓储空间，增加保管成本。v如果存储的物资是过时的或陈旧的，更会给企业带来巨大经济损失。反之，若物资存储过少，企业就会失去销售机会而减少利润，或由于缺少原材
45、料而被迫停产，或由于缺货需要临时增加人力和成本。v寻求合理的存储量、订货量和订货时间是存储论研究的重要内容。3. 图论v图论是一门具有理论价值和实用性的数学分支，惯犯应用于物理学、化学、运筹学、信息论、控制论、网络理论、社会科学以及经济管理等各个领域。特别是随着计算机的发展，图论的理论及应用得到了快速的发展。v图论的方法已收到科学技术人员的普遍关注。v图论在物流中的应用也很显著，其中最明显的应用是物流网点间的物资调运和车辆调度时运输路线的选择、配送中心的送货、逆向物流中产品的回收等。v运用图论中的最小生成树、最短路、最大流、最小费用等知识，可求得运输所需时间最少或路线最短或费用最省的路线。另外
46、，工厂、仓库、配送中心等物流设施的选址问题。 4排队论 (也称随机服务系统理论)v排队论亦称随机服务系统理论，是运筹学的又一个分支。1909年丹麦的电话工程师爱尔朗(AKErlang)研究了排队问题，并在1930年，开始了更为一般情况的研究，取得了一些重要成果。v1949年前后，他又开始丁对机器管理、陆空交通等方面的研究，其理论工作在1951年以后有了新的进展，逐渐奠定了现代随机服务系统的理论基础。v排队论把它所要研究的对象形象地描述为顾客来到服务台前要求接待，一方面如果服务台已被其他顾客占用，那么就要排队，另一方面，服务台也时而空闲、时而忙碌，于是就有顾客等待时间、排队长度等问题。v排队论主
47、要研究各种系统的排队队长、排队的等待时间及所提供的服务等各种参数，以便求得更好的服务它是研究系统随机聚散现象的理论。5博弈论v在现实生活中，更多的是有利害冲突的诸方为了各自的利益需要在某种竞争场合下做出决策，各自的决策能互相影响，这种决策我们称之为博弈。竞争性质的活动是人类生活中常见的现象，如体育比赛、军事斗争中双方兵力的对抗、各公司企业之间的经济谈判以及为争夺市场而进行的竞争，等等。v在竞争过程中，各方为了达到自己的目标和利益，必须考虑对手的各种可能的行动方案，并力图选取对自己最为有利或最为合理的方案，也就是说要研究采取对抗其他竞争者的策略。博弈论就是研究博弈行为中竞争各方是否存在着最合理的
48、行动方案，以及如何找到这个合理的行动方案的数学理论和方法。6决策论v决策论研究决策问题。所谓决策就是根据客观可能性，借助一定的理论、方法和工具，科学地选择最优方案的过程。决策问题是由决策者和决策域构成的，而决策域又由决策空间状态空间和结果函数构成。v研究决策理论与方法的科学就是决策科学，决策所要解决的问题是多种多样的，其决策方法有不同的分类。决策一般分三大类。v第一类是确定型决策。即已经知道某种情况必然发生，企业决策者根据希望达到的目标（收益最大或损失最小）在两个或两个以上的方案中选择最佳的方案。v第二类是风险性决策。即不知道哪一种情况必然发生，但每一种情况发生的可能性（概率）是可以预先估计或
49、由其他方法得到的。决策方法一般是通过计算期望收益然后进行比较。v第三类是不确定型决策。即连情况发生的概率也不知道，因此往往不宜做出主观估计，一般采用乐观法（最大最大法）、悲观法（最小最小法）等可能法（拉普拉斯法）以及后悔值法等进行计算分析。三、运筹学在物流管理中应用v从功能来说，运筹学是用来解决最优资源配置，而物流系统的主要功能（目标）也正是追求一种快速、及时、节约、库存合理的物流服务，这一点正好不谋而合。v运筹学在物流管理中应用体现如下几方面：v1.物流作业计划问题v在总体计划方面，主要是从总体上确定生产、存储和劳动力的配合等计划以适应波动的需求计划，主要用线性规划和模拟方法等。v如巴基斯坦
50、某重型制造厂用线性规划安排生产作业计划，节省10的费用。v此外还可用于日程表的编排、合理下料、配料问题以及物料管理等方面的应用。v2. 物流运输问题v运输问题涉及空运、水运、公路运输、铁路运输、管道运输、场内运输，还由此设计到运输班次和参与人员工作时间安排等问题。v公路运输除了汽车调度计划外，还有公路网的设计和分析，行使路线选择和时刻表的安排等等问题，这些问题都可以运用运筹学模型一一解决。v3.物流库存管理问题v库存管理主要应用于多种物资库存量的管理，确定某些设备的能力或容量，如停车场的大小、新增库房的容量大小、计算机的内存量、合理的水库容量等。v如美国某机器制造公司应用存储论后，节省了18的
51、费用。v4. 配送中心的管理问题v利用运筹学可设计和运用配送中心各种基础设施分布点的位置，运输、引导、堆剁设备的运行路线和作业范围，中心的作业顺序等等。v5. 物流排队问题v排队现象在现实生活中普遍存在，物流领域中也很常见。v如工厂生产线上的产品等待加工，在制品、产成品排队等待出入库作业，运输场站车辆进出站的排队，客户服务中心顾客电话排队等待服务，商店顾客排队付款等；v如码头的泊位设计和装卸设备的购置问题，如何达到既能满足船舶到港的装卸要求，又不浪费港口资源；又如仓库保管员的聘用数量问题、物流机械维修人员的聘用数量问题，如何达到既能保证仓储保管业务和物流机械的正常运转，又不造成人力浪费等。v这
52、些问题都可以运用排队论方法加以解决。v6.物流成本管理问题v物流成本管理涉及到预算、借款、成本分析、定价、投资、票据管理、现金管理等。v用得比较多的方法是：统计分析、数学规划、决策分析等。此外还有盈亏点分析法、价值分析法等。v7.物流信息系统优化问题v物流信息系统优化可将运筹学运用于计算机的内存分配，研究不同排队规则对其工作性能的影响。v利用整数规划可满足一组需求文件的寻找次序，利用图论、数学规划等方法研究计算机信息系统的自动设计功能。v8.物流从业人员管理v物流从业人员管理涉及6个方面：首先是人员的获得和需求估计；再是人才的开发，即进行教育和训练；然后是人员的分配，主要是各种指派问题；第四是
53、各类人员的合理利用问题；第五是人才的绩效考核问题，包括如何科学地测定一个人对组织、社会的贡献；第六是工资和津贴问题。v9. 物流业务市场推广问题v运用于市场推广和广告预算和媒介的选择、业务活动的定价、新业务的开发、推广计划的制定等方面。v例如美国杜邦公司在五十年代起就非常重视将运筹学用于研究如何作好广告工作，产品的定价和新产品的引进等。v10. 物流系统规划问题v在物流系统的规划、运作的各个阶段以及物流管理过程中，往往会遇到各类或简单或复杂的决策问题。v例如，投资计划、生产计划、物资调运计划的制定；自建仓库或租赁公共仓库、自购车辆或租赁车辆方案的选择；配送中心规划方案的确定等。任务三： Win
54、QSB软件v一、WinQSB软件简介v QSB是Quantitative Systems for Business的缩写，早期的版本在DOS操作系统下运行 WinQSB在Windows操作系统下运行，本书以20版本讲解与演示。vWinQSB是一种教学软件，对于非大型的问题一般都能计算，较小的问题还能演示中间的计算过程，特别适合多媒体课堂教学。该软件可应用于管理科学、决策科学、运筹学及生产运作管理等领域的求解问题 表1-1 WinQSB软件分录二、WinQSB软件操作简介v【例题1.1】 利用 WinQSB软件求解线性规划（LP）问题 1. 启动线性规划与整数规划程序2. 建立新问题或打开磁盘中
55、已有的文件3. 输入数据 4.修改变量类型v图1-4给出了非负连续、非负整数、01型和无符号限制（无约束）四种变量类型选型，当选择了某一种类型后，系统默认所有变量都属于这种类型。在有些特殊案例要求中，某个变量如：X2有上下限的限制，可直接对X2列中的下界（Lower Bound） 或(Upper Bound)进行修改，双击改变约束符号，如图1-6所示。 5.修改变量名和约束名v系统默认变量名为X1，X2，Xn，约束名为C1C2，,Cm。可以通过点击“Edit”后，用下拉菜单中四个选项来修改标题名（Problem Name）、变量名（Variable Name）、约束名（Constraint N
56、ame）和目标函数准则(Max 和Min)。vWinQSB软件支持中文。 6. 求解结果v点击“Solve and Analyze”,下拉菜单有三个选项：求解不显示迭代过程（Solve the Problem）、求解显示单纯形法迭代过程（Solve and Display Steps）及图解法（Graphic Method，限两个决策变量）。v当选择“Solve the Problem”时，系统显示求解的综合报告表，如表1-3所示。从表1-3得本例的最优解：X1=4，X2=1，X3=9,最优值MaxZ=2。7.保存计算结果v本文件，然后复制到Office文档中。v关于WinQSB各个子程序的更
57、详细的功能与相应的操作请参阅软件自带的帮助系统。v运筹学是一种很好的分析工具，如果使用得当，可以取得理想的效果；v如果使用不当，也会造成很糟糕的结果。在复杂的政治经济生活中应用运筹学方法，切不可书生气十足，不要把数学中的“最优解”与现实生活中的最优解等同起来，必须全面考虑多种影响因素，综合分析，对数学“最优解”进行认真审查或修改，然后才能付诸实施。v如果不加分析（或修改）地把数学“最优解”应用于实践，往往会造成效果不佳甚至根本行不通的局面。v这样一来，不但会造成决策失误和损失，而且会使人们失去对运筹学的信任和兴趣，从而疏而远之。v三、运筹学应用中应注意的问题四、如何学习物流 运筹学v重点在结合实际的应用;v发挥自己管理实践经验丰富和理论联系实际的能力;v强化结合实际问题建立管理优化模型的能力;v强化解决问题的方案或模型的解的分析与应用能力;v充分借用运筹学教学软件。谢 谢
