我國科學研究與工程領域研究和實踐的回顧與展望

0國內學者研究現(xiàn)狀簡介近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和國家財政收入的增加，政府加強了基礎研究的投資?？茖W研究的快速發(fā)展極大地促進了中國科學事業(yè)的發(fā)展。作為一個重要的科學學科，管理體系和工程是國防部推動的，并在全球化科學家的支持下，這些中國科學家（尤其是青年科學家）通過自己的辛勤工作和勤奮，積極挑戰(zhàn)了前沿交通管理的領先地位，取得了許多創(chuàng)造性的成果。使用該文件，收集2010年完工報告中獲得的信息，并對中國科學家發(fā)表在科學與工程學科（自然科學部之一）的論文。未經(jīng)批準，中國科學家發(fā)表在《科學與工程》雜志上。1生產(chǎn)運作管理領域取得的一些重要突破生產(chǎn)運作管理盡管是管理科學中的傳統(tǒng)研究領域,但是,隨著經(jīng)濟全球化與技術的進步,生產(chǎn)運作管理領域不斷涌現(xiàn)新問題、新挑戰(zhàn),它們仍吸引了大量管理學者的研究興趣.我國學者針對這些問題開展了大量工作,已取得一些重要突破.1.1協(xié)同控制研究多現(xiàn)實中廣泛存在級裝配系統(tǒng),并迫切需要提升其性能,關于該類系統(tǒng)在長期運行狀況下的最優(yōu)控制策略研究仍待深入.迄今,只有少數(shù)文獻研究了特定裝配系統(tǒng)的最優(yōu)控制策略,如組件加工提前期為確定變量的多級裝配系統(tǒng),當組件加工提前期具有不確定性時,多級裝配系統(tǒng)的協(xié)同控制將變得尤其困難.此外,多級裝配系統(tǒng)的管理者往往還面臨著各種不同類型的隨機需求,這對多級裝配系統(tǒng)的最優(yōu)控制帶來了全新挑戰(zhàn).管理者必須綜合考慮生產(chǎn)因素以及需求因素,制定合理的產(chǎn)品分配策略.針對多級裝配系統(tǒng)最優(yōu)控制領域存在的科學問題,浙江大學周偉華將單級裝配系統(tǒng)以及組件加工提前期為確定變量的多級裝配系統(tǒng)研究拓展到多級裝配系統(tǒng)在協(xié)調各個組件生產(chǎn)所采用的最優(yōu)控制策略研究,并將多級裝配系統(tǒng)的生產(chǎn)控制和產(chǎn)品分配這兩類重要決策有機地結合起來,重點探索了針對各組件的最優(yōu)生產(chǎn)策略以及組件之間的相互影響關系,揭示了當組件生產(chǎn)提前期為隨機變量時,裝配系統(tǒng)中各組件的生產(chǎn)策略和相互協(xié)同機制,使得系統(tǒng)模型更具通用性和實用性.1.2銷售渠道與廣告決策的協(xié)調在商業(yè)實踐中,市場營銷和供應鏈管理的協(xié)調被視為競爭優(yōu)勢的主要來源,現(xiàn)有的學術理論基本上是從營銷和供應鏈管理兩個方面獨立地討論公司的策略.學術界已經(jīng)注意到,只有充分考慮兩者之間存在的緊密聯(lián)系,從公司層面協(xié)調兩者、優(yōu)化相關決策,公司的競爭力才能得到綜合提升.復旦大學的戴悅以銷售渠道和廣告促銷作為切入點,在明確二者之間聯(lián)系的基礎上,研究了銷售渠道和廣告決策與供應鏈管理決策的協(xié)調,其中包括兩競爭公司在銷售渠道選擇中的博弈,單一銷售渠道對產(chǎn)品定價的影響,廣告對產(chǎn)品需求的延續(xù)效應及不同的廣告策略與供應鏈生產(chǎn)、庫存和定價的交互決策等,并據(jù)此建立了通用模型,研究促銷行為的實施者、努力程度、時機決策與供應鏈的生產(chǎn)、庫存、定價決策的協(xié)調問題,其中包括促銷時機對消費者的策略行為及供應鏈生產(chǎn)、訂貨時機的影響,供應鏈以什么樣的順序決策,促銷行為由誰實施可以優(yōu)化供應鏈整體的績效及顧客得到的產(chǎn)品/服務質量,降低成本等.1.3均衡補貨模式現(xiàn)實中廣泛應用的分銷系統(tǒng)一直是管理學界的重要研究課題.已有研究大多是基于分銷點需求同質且獨立假設,考察上下游只交流訂單信息的分銷系統(tǒng).而企業(yè)實踐表明,分銷點需求通常是異質且相關的.如何調整庫存管理策略以充分利用實時信息,是企業(yè)信息化發(fā)展中必須回答的問題.通過采用更貼近企業(yè)現(xiàn)實的假設條件和引入信息共享與訂單信息預先通知(advanceorderinformation)兩種信息機制,西安交通大學的張盛浩研究了訂單信息預先通知的均衡補貨模式,將補貨操作有意滯后于發(fā)布訂單操作,使分銷系統(tǒng)能夠以提高部分分銷點庫存風險為代價降低分銷中心的庫存風險,為企業(yè)運營確定了分銷系統(tǒng)內庫存風險轉移產(chǎn)生整體凈收益的運行環(huán)境特征,并設計了最優(yōu)庫存管理策略.研究發(fā)現(xiàn),訂單信息預知機制下的庫存系統(tǒng)與傳統(tǒng)訂單信息機制下的庫存系統(tǒng)存在嚴格的一一映射關系.基于這一重要結論,他的研究團隊在理論上建立了這一信息機制下的庫存控制最優(yōu)策略,刻畫了該信息機制對供應鏈各參與主體的影響程度,拓展了原有對信息共享機制應用的范圍.他們的研究工作還揭示了在均衡補貨模式下,供應鏈庫存系統(tǒng)可以通過合理犧牲部分成員利益達到提升整體績效的效果,并給出了如何實現(xiàn)這一提升的具體實現(xiàn)辦法.1.4企業(yè)和顧客雙重驅動在傳統(tǒng)的可替代產(chǎn)品的研究中,學者們把產(chǎn)品替代分為企業(yè)驅動(firm-driven)和客戶驅動(customer-driven)兩種方式.遺憾的是,現(xiàn)階段的研究往往獨立地分析企業(yè)驅動或顧客驅動兩種系統(tǒng),并且集中在單周期、兩產(chǎn)品系統(tǒng)的補貨和替代策略.而實際上很多產(chǎn)品的替代是企業(yè)和顧客互動的結果,且企業(yè)往往面臨多產(chǎn)品、多銷售周期的管理問題.華中科技大學的徐和針對目前這一研究領域存在的問題,研究了隨機環(huán)境下基于企業(yè)和顧客雙重驅動的可替代產(chǎn)品系統(tǒng)的動態(tài)最優(yōu)管理(補貨、替代和定價)策略;提出獲取系統(tǒng)管理必要參數(shù)(需求和替代概率)的統(tǒng)計方法,為企業(yè)在隨機需求環(huán)境下進行多產(chǎn)品管理提供了具有參考價值的管理方法和工具.1.5雙源供應按訂單裝配系統(tǒng)近年來按訂單裝配系統(tǒng)(assemble-to-order)在世界上得到越來越廣泛的應用.由于各種復雜因素的存在,如何高效地管理ATO系統(tǒng)的庫存與生產(chǎn)成為當前運營管理的挑戰(zhàn),而其研究與實用價值愈顯重要.加快補貨的方式在ATO系統(tǒng)中很常見,本質上則屬于雙源或多源的供應鏈管理問題,具有較大的難度.中山大學的傅科主要研究具有多產(chǎn)品、多配件、有限產(chǎn)能的雙源供應按訂單裝配系統(tǒng).ATO制造商面臨隨機的市場需求,制造商可以在需求確認之前以較低的價格購買一定數(shù)量的配件,當需求確定之后如果有配件缺貨,制造商可以用一種加快的方式補充缺少的配件,但加快的方式需要付出更高的價格.傅科建立了成本最小化模型,經(jīng)過一系列的推理得到高效的多項式時間算法來解決問題.其基本原理是把原來較為復雜的優(yōu)化問題通過一定的技巧分解為一系列的子問題,通過求解這些子問題進而求解出原問題的最優(yōu)解.清華大學的肖勇波則深入研究了不確定性需求下存在通用配件的雙產(chǎn)品ATO系統(tǒng).根據(jù)現(xiàn)實調研發(fā)現(xiàn),這種系統(tǒng)具有一種獨特的特征:兩種顧客先后確認其實際訂貨規(guī)模,而制造商則須承諾收到每位顧客訂單時立即發(fā)貨量.在這種情況下,制造商將在即刻收益和未來期望收益間權衡,進而作出恰當?shù)臎Q策.2運作管理研究現(xiàn)狀20世紀80年代以來,隨著生產(chǎn)型經(jīng)濟的高度成熟以及技術的飛速發(fā)展,全球產(chǎn)業(yè)結構明顯表現(xiàn)出加速向后工業(yè)化服務經(jīng)濟轉型的趨勢,這已成為21世紀全球經(jīng)濟的典型特征.在發(fā)達世界,以服務為主導的產(chǎn)業(yè)結構正在形成.新型產(chǎn)業(yè)格局的形成推動了運作管理研究從傳統(tǒng)有形產(chǎn)品生產(chǎn)領域向無形服務運作領域的自然延伸.在長期生產(chǎn)運作管理的研究范式和方法論積累基礎上,眾多管理學者對服務運作中的新問題表現(xiàn)出極大興趣,并開始用科學的方法開展研究.與傳統(tǒng)生產(chǎn)運作管理研究的發(fā)展所不同的是,國內針對服務運作管理的研究基本上與國際保持同步.近年來國內學者做出了許多卓有成效的工作,典型的如復旦大學尚蔚鑫和中國人民大學王曉芳的研究成果均以論文形式發(fā)表于國際上公認的管理類頂級學術期刊ManagementScience上.2.1供應商客戶的參與即具有時間競爭優(yōu)勢近年來,大量的服務企業(yè)把承諾服務完成時間作為重要的營銷指標,并通過承諾比較短的服務完成時間來吸引顧客.國際學術界已經(jīng)討論了承諾服務完成時間和服務按時完成率在服務業(yè)營銷中的重要性,并定性地研究了這些指標如何影響顧客的購買行為.但是,這些研究還沒有深入到在競爭環(huán)境中具體如何科學地投入資源和制定基于時間的營銷決策.復旦大學尚蔚鑫對此問題開展了深入研究,發(fā)現(xiàn):剩余服務能力、單位收益與單位服務能力成本的比值,是在營銷層面和戰(zhàn)略層面上刻畫廠家競爭優(yōu)勢的重要指標;這項指標和先動優(yōu)勢決定了廠家在競爭中的狀況;基于時間的競爭可能導致廠家過多地進行服務能力的投資,同時卻沒有廠家獲得競爭優(yōu)勢;當廠家同時提高效率時,這種提高的效率有可能導致全體廠家都變差;提供差異化的服務水平有兩個重要作用—或者直接的被采用來更好的發(fā)揮競爭優(yōu)勢,或者潛在的被采用來威脅競爭對手、保護自己的競爭優(yōu)勢地位.2.2基于策略批量論的醫(yī)療呼喚中心運營優(yōu)化醫(yī)療呼叫中心是種特殊的服務系統(tǒng),具有重要的理論價值和實踐意義.然而對呼叫中心的研究雖有數(shù)十年的歷史,但深入的研究還寥寥無幾,這主要是因為一些醫(yī)療呼叫中心所特有的屬性用傳統(tǒng)的理論和模型是無法解釋和分析的.中國人民大學的王曉芳為應對這一領域研究存在的不足,將研究工作緊緊圍繞醫(yī)療呼叫中心這個典型的服務系統(tǒng)和該系統(tǒng)所涉及的投資方、病人和接聽電話的醫(yī)務人員及由此產(chǎn)生的科學問題而展開,創(chuàng)新性地基于策略排隊論對醫(yī)療呼叫中心進行建模和分析,重點研究顧客選擇對服務設計和優(yōu)化的影響,將復雜的顧客行為和服務系統(tǒng)的運營很好地結合起來.她的研究論證了呼叫中心在優(yōu)化醫(yī)療資源分配、應對突發(fā)疫情、提高醫(yī)療質量方面的價值,闡明了顧客參與和體驗對醫(yī)療服務系統(tǒng)的影響,并有助于此類服務系統(tǒng)實現(xiàn)提高基于診斷準確性的服務質量和提高基于等待時間的服務效率的雙重目標,同時也回答了醫(yī)療呼叫中心的服務水平(包括診斷準確性和等待時間)如何影響病人的選擇,如何將顧客選擇模型納入服務設計與管理中,以及不同的醫(yī)療報銷比例如何影響顧客對呼叫中心的使用,相關機構的投資動機等問題.從運營管理方面為中國的醫(yī)療改革這一焦點問題提供了新的思路.3風險管理研究金融是經(jīng)濟的核心,金融系統(tǒng)是個復雜系統(tǒng).金融資產(chǎn)定價、金融投資組合與風險管理一直是金融工程研究領域中尤為復雜的前沿熱點問題.我國學者針對這些問題積極探索,近年來取得了以清華大學王小群和復旦大學朱書尚分別發(fā)表于OperationsResearch的論文為代表的眾多原創(chuàng)性成果.3.1仿真與金融計算中“維數(shù)災難”金融模型由于其多因素性、非線性性和不確定性而顯得尤其復雜.金融模型所涉及到的問題是高維問題,大部分金融模型無法求出解析解,傳統(tǒng)的計算方法亦難以應付,這是由于維數(shù)災難的緣故(即計算復雜度隨維數(shù)的增加呈指數(shù)增長).有效地克服“維數(shù)災難”是金融計算中迫切需要解決的問題,也是極具挑戰(zhàn)性的前沿課題.清華大學的王小群針對定價模型中所涉及到的“維數(shù)災難”問題給予了創(chuàng)造性的解決.論文揭示了確定性模擬方法(deterministicsimulation),或稱擬蒙特卡羅方法(quasi-montecarlo,QMC)與金融計算中函數(shù)結構及計算復雜性的內在關系,給出了顯示公式;提出了“兩步降維策略”(two-stageprocedures)、“最優(yōu)布朗橋方法”(optimalbrownianbridge),從而建立了多資產(chǎn)定價一般理論框架,可以衍生出多種適合于各種不同問題的具體降維方法,對多資產(chǎn)金融衍生證券的定價(比如對多資產(chǎn)期權multi-assetoptions的定價)和風險值VaR的計算極為有效.3.2穩(wěn)健投資組合模型投資組合研究一直是國內外學者非?；钴S的研究領域,盡管其理論已經(jīng)相當豐富,但理論與投資管理實踐的巨大差距成為學者們在這一領域不斷研究與探索的動力.復旦大學朱書尚的研究從分布信息不確定條件下的投資組合管理與風險預算約束下的投資組合管理兩方面展開,分別對投資退出時間的不確定性問題、多階段投資決策的情景生成等問題給予了創(chuàng)造性的解答,并構建了穩(wěn)健投資組合優(yōu)化模型、多階段均值-方差模型,以及邊際風險約束下的投資組合優(yōu)化模型.此外,針對數(shù)據(jù)短缺、不完整導致的隨機因素分布和統(tǒng)計參數(shù)的不確定性,進而導致收益-風險評估的不確定性,他的研究團隊給出了穩(wěn)健CVaR和穩(wěn)健LPM兩個風險測度,并利用錐對偶理論等數(shù)學工具為穩(wěn)健投資組合優(yōu)化模型求解,為分布信息不完全條件下的投資組合管理問題提供了全新解決方案.4技術學習不確定性影響技術發(fā)展戰(zhàn)略技術管理在學術界是年輕的研究領域.其研究對象,在宏觀領域包括技術戰(zhàn)略、技術政策等,為國家制定科技規(guī)劃、科技政策提供支持;在微觀領域則包括技術研發(fā)、技術引進或轉讓、技術演化等,為企業(yè)在經(jīng)濟全球化背景下制訂有效的優(yōu)化策略提供借鑒.傳統(tǒng)的技術變化優(yōu)化模型通常假設一個全局計劃者,技術學習是確定的.而現(xiàn)實中不太可能存在全局計劃者,而且技術學習有很大的不確定性,政府在制定和實施跟技術變化相關的政策上也有很大的不確定性.為了深入分析“技術學習及其不確定性會怎樣影響技術發(fā)展戰(zhàn)略”這一問題,華東理工大學馬鐵駒用高度形式化的能源政策模型來探索和比較3種處理技術學習不確定性的隨機優(yōu)化方法,得出了兩個獨創(chuàng)性的新觀點:(1)考慮技術學習的情況下,兩種完全不同的技術路徑可能要付出的成本是很相似的.而這兩條不同的技術路徑可能產(chǎn)生完全不同的排放場景.這就意味著,如果有較早的干預,一個經(jīng)濟系統(tǒng)可以被導向到低碳經(jīng)濟,而不用付出太多額外的成本;(2)技術發(fā)展的“路徑依賴”,傳統(tǒng)上用演化模型來解釋和說明,而馬鐵駒認為“路徑依賴”也可以從優(yōu)化模型的角度來解釋:存在技術學習的情況下,存在著總成本相似的、超過一個的最優(yōu)解,系統(tǒng)有可能被引導到其中某個解上.馬鐵駒的新觀