运筹学的产生历史和发展现状

运筹学的产生历史和发展现状摘要运筹学是包含多种学科的综合性学科，是最早形成的一门软科学。它把科学的方法、技术和工具应用到包括一个系统管理在内的各种问题上，以便为那些掌管系统的人们提供最佳的解决问题的办法。它用科学的方法研究与某一系统的最优管理有关的问题。它能帮助决策人解决那些可以用定量方法和有关理论来处理的问题。本文首先对运筹学做了简单介绍，并回顾了运筹学的产生和历史，同时介绍了运筹学研究对象、定义和特点，以及运筹学的内容和研究方法，深入探讨了运筹学自形成以后在国内外的发展情况，并且分析了运筹学这些年发展下来的动力，最后对现在运筹学界最为关注的问题——运筹学的未来发展态势作了分析。关键词：运筹学，历史，特点，内容和方法，发展1、引言人们排队等待某种服务是一个很普遍的现象.在商店、旅馆、食堂、医院、售票处、甚至政府机关的办事部门都有排队问题.对这样的服务系统有两方面的要求:一方面要求提供优质的服务，尽量减少顾客排队等待的时间，另一方面又要有一定的经济效益.这是相互矛盾的两个方面.因为提供优质服务就意味着服务系统的服务员要多、工作效率要高，其结果是服务费用增加，造成经济效益变小；而减少服务费用，又必然造成服务效率的下降，增加顾客排队等待的时间（）这意味着某种社会性的经济损失，甚至失去顾客，减少服务系统赢利的机会.因此，如何设计和运行一个服务系统，使其对顾客来说达到满意的服务效果，而对服务机构来说又能取得最好的经济效益，就是一个很有实际意义的优化问题.运筹学正是研究排队现象，解决排队服务系统优化问题的理论工具.2、运筹学的简介运筹学是包含多种学科的综合性学科，是最早形成的一门软科学.它把科学的方法、技术和工具应用到包括一个系统管理在内的各种问题上，以便为那些掌管系统的人们提供最佳的解决问题的办法.它用科学的方法研究与某一系统的最优管理有关的问题.它能帮助决策人解决那些可以用定量方法和有关理论来处理的问题.输电网络优化规划研究综述.现在普遍认为，运筹学是近代应用数学的一个分支，主要是将生产、管理等事件中出现的一些带有普遍性的运筹问题加以提炼，然后利用数学方法进行解决.前者提供模型，后者提供理论和方法.运筹学主要研究经济活动和军事活动中能用数量来表达的有关策划、管理方面的问题.当然，随着客观实际的发展，运筹学的许多内容不但研究经济和军事活动，有些已经深入到日常生活当中去了.运筹学可以根据问题的要求，通过数学上的分析、运算，得出各种各样的结果，最后提出综合性的合理安排，以达到最好的效果.虽然不大可能存在能处理及其广泛对象的运筹学，但是在运筹学的发展过程中还是形成了某些抽象模型，并能应用解决较广泛的实际问题.随着科学技术和生产的发展，运筹学已渗入很多领域里，发挥了越来越重要的作用.运筹学本身也在不断发展，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.运筹学有广阔的应用领域,它已渗透到诸如服务、库存、搜索、人口、对抗、控制、时间表、资源分配、厂址定位、能源、设计、生产、可靠性、设备维修和更换、检验、决策、规划、管理、行政、组织、信息处理及恢复、投资、交通市场分析、区域规划、预测、教育、医疗卫生各个方面.3、运筹学的历史3.1运筹学的起源人们一般认为,运筹学起源于第二次世界大战初期.当时,英国(随即是美国)军事部门迫切需要研究如何将非常有限的物资以及人力和物力,分配与使用到各种军事活动的运行中,以达到最好的作战效果.在第二次世界大战期间,德国已拥有一支强大的空军,飞机从德国起飞17分钟即到达英国本土.在如此短的时间内,如何预警和拦截成为一大难题.1935年,为了对付德国空中力量的严重威胁,英国在东海岸的鲍德西(Bawdsey)成立了关于作战控制技术的研究机构.1938年,鲍德西科学小组负责人(Rowe,A.P)把他们从事的工作称为运筹学(operationalresearch[英],operationsresearch[美],直译为“作战研究”).因此,人们把鲍德西作为运筹学的诞生地,将1935—1938年这一时间段作为运筹学产生的酝酿时期.但是,关于运筹学的思想和方法的产生,还可以追溯到更早.例如,丹麦电气工程师埃尔朗(Erlang,A.K)关于用概率论理论来研究电话服务的论文(运筹学中排队论的早期论文)发表于1909年;美国数学家冯·诺伊曼(vonNeumann,J.)和摩根施特恩(Morgensten,O.)所著《对策论与经济行为》一书(运筹学中对策论的创始作)成书前的一系列论文,在1928年就开始刊出;原苏联数学家康托洛维奇(Канторовйч,Д.В.)的《生产组织与计划中的数学方法》一书出版于1939年.二战结束时,世界各国的运筹学工作者已超过700人,这些人主要来自英国、美国和加拿大,其中一部分人力图将他们在战争中进行运筹研究取得的经验和知识转到民用生产中去.在英国,首先出现了一个“运筹学俱乐部”,1950年出版了第一份运筹学杂志,并于1953年成立了英国运筹学学会.在美国,则于1952年即成立了美国运筹学学会.此后,于1959年成立了国际运筹学联盟(Interna2tionalFederationofOperationalResearchSocieties,简称IFORS).该联盟现有会员国45个.王建功陕西广播电视大学学报第九卷第二期2007-06-15P863.2中国运筹学的历史在中国,1956年中国科学院即组织开展运筹学研究.1964年,借鉴《史记·汉高祖本记》中“夫运筹帷幄之中,决胜千里之外”一语,把“operationsre2search”译名为“运筹学”.中国运筹学学会成立于1980年,1982年加入IFORS,并于该年创办了《运筹学杂志》,1997年改名为《运筹学学报》.胡运权等运筹学基础及运用（第五版）高等教育出版社4、运筹学的研究对象、定义和特点4.1运筹学的研究对象运筹学主要研究经济活动和军事活动中能用数量来表达的有关策划、管理方面的问题.当然，随着客观实际的发展，运筹学的许多内容不但研究经济和军事活动，有些已经深入到日常生活当中去了.运筹学可以根据问题的要求，通过数学上的分析、运算，得出各种各样的结果，最后提出综合性的合理安排，以达到最好的效果.运筹学有广阔的应用领域，它已渗透到诸如服务、经济、库存、搜索、人口、对抗、控制、时间表、资源分配、厂址定位、能源、设计、生产、可靠性等各个方面.运筹学已被应用到各种管理工程中，在现代化建设中发挥着重要作用.运筹学的定义什么是运筹学？回答这个问题一般采用定义的方法.根据不同的学术组织从不同的角度给出的定义，可以对运筹学有一个比较全面的认识.大不列颠运筹学会给出的定义是：“运筹学是运用科学的方法，解决工业、商业、政府和国防事业中，由人、机器、材料、资金等构成的大型系统管理中所出现的复杂问题的一门学科.它的一显著特点是科学的建立系统模型和对机会与风险的评价体系去预测和比较不同的决策策略与控制方法的结果.其目的是帮助管理者科学地确定他的策略和行动.”美国运筹学会给出的定义更简单，但含义基本相同：“运筹学是一门在紧缺资源的情况下，如何设计与运行一个人——机系统的决策科学.”莫斯和金博尔曾对运筹学下过这样的定义：“为决策机构在对其控制下的业务活动进行决策时，提供以数量化为基础的科学方法.”在其他教科书中还有下面一些定义：如“运筹学是一门应用科学，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，为决策者选择最优决策提供定量依据.”等等.不管怎样定义运筹学，但可以肯定地说，运筹学是一门跨学科的应用科学.宁宣熙运筹学实用教程（第二版）科学出版社4.3运筹学的特点从运筹学的定义不难看出，运筹学具有下面几个明显的特点：（1）它是以研究事物内在规律，探究把事情办得更好的一门事理科学.（2）它是在有限资源条件下，研究人——机系统各种资源利用最优化的一种科学方法.（3）它是通过建立所研究系统的数学模型，进行定量分析的一种分析方法.（4）它是多学科交叉的解决系统总体优化的系统方法.（5）它是解决复杂系统活动与组织管理中出现的实际问题的一种应用理论与方法.（6）它是评价比较决策方案优势的一种数量化决策方法.总之，科学性、综合性、系统性和实践性是运筹学这门学科的四大特点.宁宣熙运筹学实用教程（第二版）科学出版社结合运筹学的特点，为了有效运用运筹学前英国运筹学学会会长托姆林森提出的六条原则：（1）合伙原则：是指运筹学工作者要和各方面人、尤其是同实际部门工作者合作；（2）催化原则：在多学科共同解决某问题时，要引导人们改变一些常规的看法；（3）互相渗透原则：要求多部门彼此渗透地考虑问题，而不是只局限于本部门；（4）独立原则：在研究问题时，不应受某人或某部门的特殊政策所左右，应独立从事工作；（5）宽容原则：解决问题的思路要宽，方法要多，而不是局限于某种特定的方法；（6）平衡原则：要考虑各种矛盾的平衡、关系的平衡.钱颂迪等运筹学清华大学出版社5、运筹学的分支和研究方法5.1运筹学的主要分支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、排队论、对策论、存储论、可靠性理论等.5.1.1规划论：是运筹学的一个重要分支，它包括线性规划、非线性规划、整体规划、目标规划、动态规划等.它是在满足给定约束要求下，按一个或多个目标来寻找最优方案的数学方法.它的适用领域十分广泛，在工业、农业、商业、交通运输业、军事、经济规划和管理决策中都可以发挥作用.路正南张怀胜编著运筹学——规划论、存贮轮及网络东南大学出版社5.1.2图论与网络分析：图是研究离散事物之间关系的一种分析模型，它具有形象化的特点.因此，比单用数学模型更容易为人们理解.由于求解网络模型已有成熟的特殊解法，它在解决交通网、管道网、通讯网等的优化问题上具有明显的优势，因此，其应用领域也不断扩大.最小生成树问题、最短路问题、最大流、最小费用流问题、中国邮递员问题、旅行推销员问题、网络计划都是网络分析中的重要组成部分，而且应用也很广泛.5.1.3排队论：是一种研究公共服务系统的运行与优化的数学理论与方法.它通过对随机服务现象的统计研究，找出反映这些随机现象的平均特性，从而研究提高服务系统水平和工作效率的方法.兰州铁道学院焦永兰管理运筹学中国铁道出版社（2000）5.1.4决策论：是为了科学地解决带有不确定性和风险性决策问题所发展的一套系统分析方法，其目的是为了提高科学决策的水平，减少决策失误的风险.它广泛地应用在经营管理工作的高中层决策中.5.1.5存储论：又称库存论，是研究经营生产中各种物资应当在什么时间，以多少数量来补充库存，才能使库存和采购的总费用最小的一门学科.它在提高系统工作效率、降低产品成本上有重要的作用.5.1.6对策论，又称博弈论，是一种研究在竞争环境下决策者行为的数学方法.在社会政治、经济、军事活动中，以及日常生活中都有很多竞争或斗争性质的场合与现象.在这中形势下，竞争双方为了达到自己的利益和目标，都必须考虑对方可能采取的各种可能行动方案，然后选择一种对自己最有利的行动方案.对策论就是研究双方是否都有最合乎理性的行动方案，以及如何确定合理行动方案的理论与方法.5.2运筹学的研究方法1从现实生活常和抽出本质的要素来构造数学模型.因而可寻求一个跟决策着的目标有关的解；2探索求解的结构并到处系统的求解过程；3从可行方案中寻求系统的最优解法.5.3运筹学处理问题的步骤应用运筹学处理问题的步骤可以概括如下：①提出和形成问题.提出需要解决的问题，确定目标；分析问题所处的环境和约束条件.②建立模型.把问题中的决策变量、参数与目标函数和约束条件之间的关系用一定的模型表示出来.模型是研究者经过研究后用文字、图表、符号、关系式以及实体模样描述所认识到