运筹与优化

胡淑珂

目录

  • 1 运筹与优化课程介绍
    • 1.1 单元学习说明
    • 1.2 课程设计
      • 1.2.1 课程简介
      • 1.2.2 课程大纲
      • 1.2.3 学习活动
      • 1.2.4 考核要求
      • 1.2.5 教学进度安排(学时分配)
    • 1.3 先修知识与必备技能
      • 1.3.1 平台使用指南与技术支持
      • 1.3.2 学习支持
    • 1.4 人员及课程信息
    • 1.5 学习准则及标准
    • 1.6 绪论
  • 2 第一单元(线性规划及单纯形法)
    • 2.1 单元学习说明
    • 2.2 线性规划问题的数学模型
    • 2.3 图解法
    • 2.4 单纯形法的原理
    • 2.5 单纯形法的计算步骤
    • 2.6 单纯形法的进一步讨论
    • 2.7 章节测验与任务
  • 3 第二单元(线性规划的对偶理论)
    • 3.1 单元学习说明
    • 3.2 对偶问题的提出
    • 3.3 原问题与对偶问题
    • 3.4 对偶问题的基本性质
    • 3.5 影子价格与灵敏度分析
    • 3.6 对偶单纯形法
    • 3.7 章节测验与任务
  • 4 第三单元(运输问题)
    • 4.1 单元学习说明
    • 4.2 运输规划问题的数学模型
    • 4.3 表上作业法
    • 4.4 产销不平衡的运输问题及其应用
    • 4.5 章节测验与任务
  • 5 第四单元(整数规划与分配问题)
    • 5.1 单元学习说明
    • 5.2 整数规划的特点及应用
    • 5.3 分配问题与匈牙利算法
    • 5.4 分支定界法
    • 5.5 割平面法
    • 5.6 章节测验与任务
  • 6 第五单元(目标规划)
    • 6.1 单元学习说明
    • 6.2 目标规划问题及其数学模型
    • 6.3 目标规划的图解分析法
    • 6.4 目标规划应用
    • 6.5 章节测验与任务
  • 7 第六单元(图论与网络分析)
    • 7.1 单元学习说明
    • 7.2 图的基本概念与模型
    • 7.3 树与图的最小生成树
    • 7.4 最短路问题
    • 7.5 网络最大流问题
    • 7.6 最小费用最大流问题
    • 7.7 章节测验与任务
  • 8 第七单元(动态规划)
    • 8.1 单元学习说明
    • 8.2 多阶段的决策问题
    • 8.3 最优化原理和动态规划的数学模型
    • 8.4 动态规划的应用
    • 8.5 章节测验与任务
    • 8.6 结束语
  • 9 课程拓展
    • 9.1 课程实验具体任务与参考资料
    • 9.2 拓展知识(选学)
    • 9.3 高阶提升(选学)
绪论

1.6 绪论               

                                    1运筹与优化产生与发展

p学科的英文名称:

 Operations  Research and Optimization或者Operational  Research  and  Optimization

p学科的中文名称:

l国外和我国港澳台地区:运作研究、作业研究、作战研究

l我国大陆:运筹与优化、运筹学

              运筹帷幄之中,决胜千里之外

运筹与优化的发展沿革:

注:本视频来自于哔哩哔哩科技中国发布

朴素的运筹学思想在我国古代文献中就有不少记载,例如齐王赛马丁渭主持皇宫的修渠等事.

  齐王赛马的故事是说一次齐王和田忌赛马,规定双方出上、中、下三个等级的马各一匹.如果按同等级的马比赛,齐王可获全胜,但田忌采取的策略是以下马对齐王的上马,以上马对齐王的中马,以中马对齐王的下马,结果田忌反以二比一获胜.

  丁渭修皇宫的故事发生在北宋时代,皇宫因火焚毁,由丁渭主持修复工作,他让人在宫前大街取土烧砖,挖成大沟后灌水成渠,利用水渠运来各种建筑用材料,工程完毕后再以废砖乱瓦等填沟修复大街,做到减少和方便运输,加快了工程进度.


二战期间:

l英国海军部召集了一个专家小组,称为Operational  Research小组;

l美国军方也建立了一个类似的专家小组,称为:Operations  Research小组;

l从事军事方面的研究。


l英国在1948年成立了运筹学俱乐部,1954年改名为英国运筹学会,出版《运筹学季刊》。

l美国在1952年成立了美国运筹学会,出版《运筹学》杂志。

l1957年在英国牛津大学召开第一届国际运筹学会议,以后每隔3年举行一次。1959年成立国际运筹学联合会(IFORS)。 

l中国1956年在中科院成立我国第一个运筹学会小组,1980年成立运筹学会,1982年成为国际运筹学联合国会员国。


运筹与优化是数学的一个重要分支,它所研究的问题是:讨论在众多的方案中,什么方案最优,以及如何求出最优方案。

例如:资源分配中,如何分配有限资源,使得分配方案既能满足各方面的基本要求,又能获得好的经济效益;生产计划安排中,选择怎样的计划方案才能提高产值和利润;军事指挥中,怎样确定最佳作战方案才能有利于战争的全局。

运筹与优化问题至少有两个要素:第一个是可能的方案,第二个是寻求的目标。如果第一个要素与时间无关,则称为静态最优化问题,否则称为动态最优化问题。

凡是寻求最优目标的数学问题都属于运筹与优化问题。


2运筹与优化研究的基本特点和主要步骤

 基本特点: 考虑系统的整体优化、多学科的配合以及模型方法的应用。

 系统的整体优化.

所谓系统可以理解为由相互关联、相互制约、相互作用的一些部分组成的具有某种功能的有机整体.

运筹与优化不是对每一个决策行为孤立进行评价,而是把它同系统内所有其他重要的相互作用结合起来作出评价,把相互影响的各方面作为一个统一体,从总体利益的现点出发,寻找出一个优化协调的方案.

多学科的配合.

现实经济和管理问题的解决涉及很多方面,运筹学研究需吸收来自不同领域、具有不同经验和技能的专家。由于专家们来自不同的学科领域,具有不同的经历经验,增强了发挥小组集体智慧提出问题和解决回题的能力.这种多学科的协调配合在研究的初期,在分析和确定问题的主要方面,在选定和探索解决问题的途径时,显得特别重要.

模型方法的应用.

在各门学科的研究中广泛应用实验的方法,但运筹学研究的系统往往不能搬到实验室来,代替的方法是建立这个问题的数学或模拟模型,如果说辅助决策是运筹学应用的核心,建立模型则是运筹学方法的精髓围绕着模型的建立、修正与应用,运筹学的研究可划分为以下步骤:

1、分析与表达问题。

2、建立模型。

3、对问题求解。

4、对模型和模型导出的解进行检验。

5、建立起对解的有效控制。

6、方案的实施。


 Interface上发表的部分获奖项目(运筹与优化国际案例应用)                                             

 

组织

 
 

应用

 
 

效果

 

 

联合航空公司

 

 

在满足乘客需求的前提下,以最低成本进行订票及机场工作班次安排

 
 

每年节约成本600万美元

 

 

Citgo石油公司

 
 

优化炼油程序及产品供应、配送和营销

 
 

每年节约成本7000万

 
 

AT&T

 
 

优化商业用户的电话销售中心选址

 
 

每年节约成本4.06亿美元,销售额大幅增加

 
 

标准品牌公司

 
 

控制成本库存(制定最优再定购点和定购量确保安全库存)

 
 

每年节约成本380万美元

 
 

法国国家铁路公司

 
 

制定最优铁路时刻表并调整铁路日运营量

 
 

每年节约成本1500万美元,年收入大幅增加。

 
 

Taco Bell

 
 

优化员工安排,以最低成本服务客户

 
 

每年节约成本1300万美元

 
 

Delta航空公司

 
 

优化配置上千个国内航线航班来实现利润最大化

 
 

每年节约成本1亿美元

 


举出生活你所认为的运筹学案例


思政元素:了解祖先利用运筹学解决问题的历史,树立正确的价值观以及社会责任担当意识,感知中华文化的博大精神,体现劳动人民的智慧,增强文化自信和民族自豪感,发扬中华民族优秀传统文化,并能够深入全面的弘扬和践行社会主义核心价值观。