课程绪论要点课件.ppt

2023/4/3,-绪 论-,-1-,运筹学,任课教师：李明单位：信息工程学院,2023/4/3,-绪 论-,-2-,在美国有人把运筹学称之为管理科学。运筹学：“依照给定条件和目标，从众多方案中选择最佳方案”。故有人称之为最优化技术。运筹学 Operations ResearchO.R管理科学 Management Science M.S,管理涵义：对掌控的资源进行合理配置管理核心：正确决策决策分类：定性决策：方向性、战略性定量决策：数量上、战术上管理方法：科学性；艺术性,2023/4/3,-绪 论-,-3-,企业运行管理的Purdue模型,2023/4/3,-绪 论-,-4-,BPS/MES/PCS三层结构,BPS级聚焦于订货、交货、成本、顾客的关系等，对内是以财务为核心的ERP，对外连接供应链管理(SCM)和销售客户服务管理。MES要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物料流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等工作。PCS级聚焦于生产过程的设备，监控生产设备的运行状况，控制整个生产过程。,2023/4/3,-绪 论-,-5-,运筹数学,系统工程,管理与运筹学,问题与方法,方法与应用,核心算法与工具,基础理论,应用理论,应用技术,运筹学,运筹学的学科地位,2023/4/3,-绪 论-,-6-,1、市场销售；6、人事管理；2、生产管理；7、设备管理；3、库存管理；8、工程的优化设计；4、运输管理；9、计算机和信息管理；5、财会管理；10、城市管理。,运筹学的应用的主要方面,2023/4/3,-绪 论-,-7-,引例,例1：某工厂在生产过程中需要使用浓度为80%的硫酸100吨，而市面上只有浓度为30%，45%，73%，85%，92%的硫酸出售，每吨的价格分别为400、700、1400、1900和2500元。问：采用怎样的购买方案，才能使所需费用最小？,2023/4/3,-绪 论-,-8-,例2：,王经理花费12000元购买了一台微型车，年度维护费用取决于年初时汽车的役龄，如表示。为避免使用旧车会带来较高的维护费用，王经理可选择卖掉旧车而购买新车使用的策略，旧车的售价如表示。为简化计算，假定任何时刻购买新车都需花费12000元，王经理的目标是使净费用最小。（净费用=购置费+维护费-卖旧车收入）,费用单位：元,2023/4/3,-绪 论-,-9-,问题特点：,*实际管理中问题*决策内容*数量分析*优化目标,实际应用例子：炼油厂863调度软件,2023/4/3,-绪 论-,-10-,一、运筹学的学科性质,1.含义 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，为决策者提供最优决策的定量方法。概括：运筹学应用系统科学方法，经由模型的建立与测试，以得到最优决策。2.要点：（1）决策科学（2）方法理论（3）数量分析（4）模型手段（5）多学科结合（6）优化分析,2023/4/3,-绪 论-,-11-,二、运筹学的产生与发展,1.产生,第二次世界大战中，成立了“运作研究(Operational Research)小组”解决复杂的战略和战术问题。例如：如何合理运用雷达有效地对付德军德空袭；对商船如何进行编队护航，使船队遭受德国潜艇攻击时损失最少；在各种情况下如何调整反潜深水炸弹的爆炸深度，才能增加对德国潜艇的杀伤力等。,Operational Research Operations Research简写为O.R.,2023/4/3,-绪 论-,-12-,2.发展 经济上，学会，图书杂志，大学开课,3.我国的状况 田忌赛马、孙子兵法 夫运筹帷幄之中，决胜千里之外 50年代由钱学森教授引入，以华罗庚教授为代表的科学家们推广。1956年成立运筹学小组。大学开课，管理专业基础课，1980年成立运筹学会。,1947年美国数学家丹捷格(G.B.Dantzig）提出了求解线性规划的有效方法单纯形法。,2023/4/3,-绪 论-,-13-,发展历程,2023/4/3,-绪 论-,-14-,三、运筹学的主要内容,规划论：线性规划、整数规划、目标规划、非 线性规划、动态规划、随机规划等。,各分枝理论：图论、网络分析、排队论、库存 论、博弈论、决策论等。,模拟技术：模型模拟等。,世界500家强企业其中95%曾使用过线性规划，75%使用过运输模型，90%使用过网络计划技术，90%使用过存储模型，43%使用过动态规划。,2023/4/3,-绪 论-,-15-,Interface上发表的部分获奖项目,2023/4/3,-绪 论-,-16-,四、运筹学方法的解决问题思路,提出问题：从实际问题中提出需运作、决策的 问题。,建立模型：抽象归纳形成表达式。,求解：运用运筹学方法求出问题的解。,结果分析与调整：分析解是否合理，如果需要，修 改模型后再求解。,实施：按获取的方案组织实施。,学习本门课思路：认识模型，建立模型，掌握原理，使用软件求解。,2023/4/3,-绪 论-,-17-,运筹学的研究的主要步骤,2023/4/3,-绪 论-,-18-,五、关于运筹学模型,模型的概念：按一定规则完成的对现实的抽象。,模型的形式：（1）实物模型：以实体描述对象。（2）图像模型：以图示描述对象。（3）数学模型：以数学符号和表达式完成的对现 实的抽象。,模型的建立：实际问题抽象为数学表达式的过程 称为建模。,2023/4/3,-绪 论-,-19-,构建模型的方法和思路,直接分析法,类比分析法,数据分析法,试验分析法,想定（构思）法,机理清楚,机理不清楚,五种方法和思路,2023/4/3,-绪 论-,-20-,模型要素 变量可控因素 目标优化的动力和依据 约束内部条件和外部约束,max(或min)Z=f(x1,x2,xn)gk(x1,x2,xn)(,)0(k=1,2,m)hj(x1,x2,xn)=0(j=1,2,l),其中：Z 为目标函数；xi(i=1,2,n)为决策变量；,gk(x1,x2,xn)0 和 hj(x1,x2,xn)=0 为约束条件,2023/4/3,-绪 论-,-21-,例1：,2a,x,用一块边长为2a的正方形铁皮，四角剪去相等小正方形后将四边折起做一个铁盒，问：如何剪能使做成的盒子体积最大？,底,2023/4/3,-绪 论-,-22-,数学模型：,设 剪掉的小正方形的边长为x，则该问题等同于,求max V=(2a-2x)2 x在满足2x2a x0,V所做成的盒子的体积。,2023/4/3,-绪 论-,-23-,例2：,问题 某饲养场所用的混合饲料由n种配料组成，要求所使用的混合饲料必须含有m种不同的营养成分，且每一份混合饲料中第i种营养成分的含量不能低于bi 个单位.已知每单位的第j种配料中所含第i种营养成分的量为 aij，每单位的第j中配料的价格为cj.问在保证营养的条件下,应如何选择配方方案使混合饲料的费用最小?,2023/4/3,-绪 论-,-24-,分析,2023/4/3,-绪 论-,-25-,模型,2023/4/3,-绪 论-,-26-,运筹学模型的分类：,（1）按表达事物的数学特点：线性规划、整数规划、非线 性规划等；,（2）按特定专题用途：运输模型、分配模型、存储模型、投入产出模型等；,（3）按研究对象：能源模型、教育模型、人口模型、投资 模型、宏观经济模型。,2023/4/3,-绪 论-,-27-,运筹学软件：,（1）WinQSB：适用于教学；小规模问题,（2）Excel：加载规划求解宏工具,（3）Lingo：程序化建模语言；集成算法求解包求解求解；大规模问题。,（4）Matlab：程序化建模语言；集成算法求解包，命令调用；大规模问题。,2023/4/3,-绪 论-,-28-,六、教学要求：,认真听课，出勤，预习与复习；,及时完成作业；,考试成绩结构：笔试平时作业上机实验,2023/4/3,-绪 论-,-29-,2023/4/3,-绪 论-,-30-,如何学习运筹学课程,1.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.研究例题，帮助理解概念、理论。作业要独立完成，不要怕出错。3.每一节或一章学完后，学会用精炼的语言来概述该书所讲内容。,2023/4/3,-绪 论-,-31-,参考书目：1胡运权 等运筹学教程（第三版）清华大学出版社2罗荣桂 等运筹学习题详解与考研辅导清华大学出版社3Hamdy A Taha.Operations Research An Introduction（运筹学导论初级篇 第八版）人民邮电出版社,