6/26/2025第1章無處不在的運(yùn)籌學(xué)1CONTENTS目錄6/26/20251.1

運(yùn)籌學(xué)的起源和發(fā)展1.2

運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用場景1.3

運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)和研究分支1.4運(yùn)籌學(xué)解決問題的步驟1.5

運(yùn)籌學(xué)在中國的發(fā)展與實(shí)踐21.1運(yùn)籌學(xué)的起源和發(fā)展6/26/20251.1.1什么是運(yùn)籌學(xué)4它是一門研究優(yōu)化的學(xué)問。它尋找在滿足約束的條件下能夠最大化（或最小化）某一（或某些）目標(biāo)的最優(yōu)決策。兩個關(guān)鍵步驟——建模：將實(shí)際問題通過數(shù)學(xué)形式有效表達(dá)求解：設(shè)計(jì)算法獲得實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的決策方案運(yùn)籌學(xué)是接地氣的數(shù)學(xué)。6/26/20251.1.1什么是運(yùn)籌學(xué)5運(yùn)籌學(xué)界最大的專業(yè)協(xié)會是總部設(shè)在美國的“運(yùn)籌學(xué)與管理學(xué)協(xié)會”：TheInstituteforOperationsResearchandtheManagementSciencesOperationsResearch:TheScienceofBetterWhatOperationsResearchIsInanutshell,OperationsResearch(O.R.)isthedisciplineofapplyingadvancedanalyticalmethodstohelpmakebetterdecisions./古代：《孫子兵法》、《田忌賽馬》官渡之戰(zhàn)、淝水之戰(zhàn)、丁謂修復(fù)皇宮西方：歐拉“七橋問題”開創(chuàng)圖論埃爾朗研究電話排隊(duì)論6/26/20251.1.2運(yùn)籌學(xué)的思想萌芽6英國“Blackett馬戲團(tuán)”優(yōu)化空軍資源配置Morse教授提出反潛策略優(yōu)化模型戰(zhàn)后將運(yùn)籌學(xué)應(yīng)用擴(kuò)展到工業(yè)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域6/26/20251.1.3現(xiàn)代運(yùn)籌學(xué)的起源與軍事應(yīng)用71947年，丹齊格提出單純形法，奠定線性規(guī)劃基礎(chǔ)1950年代，運(yùn)籌學(xué)學(xué)會與國際聯(lián)合會成立20世紀(jì)末期，運(yùn)籌學(xué)融入大數(shù)據(jù)、AI等現(xiàn)代技術(shù)1950年代，錢學(xué)森、華羅庚等科學(xué)家推動運(yùn)籌學(xué)研究，華羅庚提出“優(yōu)選法”和“統(tǒng)籌法”，1980年中國運(yùn)籌學(xué)會成立，并加入國際聯(lián)合會。6/26/20251.1.4運(yùn)籌學(xué)的重要里程碑與引入81.2運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用場景幫助解決復(fù)雜問題資源的高效分配與優(yōu)化提升決策的科學(xué)性與可靠性關(guān)鍵詞：系統(tǒng)優(yōu)化、效率提升、科學(xué)決策6/26/20251.2.1運(yùn)籌學(xué)的核心價值10生產(chǎn)與制造生產(chǎn)排程優(yōu)化、生產(chǎn)線布局、設(shè)備維護(hù)物流與供應(yīng)鏈管理庫存管理、物流網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、調(diào)度算法交通管理交通流量優(yōu)化、智能信號燈、公共交通優(yōu)化6/26/20251.2.2不同行業(yè)的應(yīng)用11醫(yī)療健康管理醫(yī)院病床與手術(shù)排程優(yōu)化、疾病診斷、藥品管理金融與投資投資組合優(yōu)化、風(fēng)險管理能源管理能源供應(yīng)鏈優(yōu)化、電網(wǎng)調(diào)度6/26/20251.2.2不同行業(yè)的應(yīng)用121.3運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)與研究分支跨學(xué)科性：數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)的融合以模型為核心：用數(shù)學(xué)模型抽象復(fù)雜問題目標(biāo)驅(qū)動：系統(tǒng)優(yōu)化與科學(xué)決策應(yīng)用導(dǎo)向：面向?qū)嶋H問題解決6/26/20251.3.1運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)146/26/20251.3.1運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)15數(shù)據(jù)采集與管理大數(shù)據(jù)時代決策的硬件基礎(chǔ)，通常由計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)技術(shù)完成。規(guī)律性分析提取數(shù)據(jù)中的信息，了解事物背后的規(guī)律，通常由統(tǒng)計(jì)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)完成。但僅僅對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與規(guī)律性分析并不能釋放數(shù)據(jù)的巨大價值找到規(guī)律并不自然而然帶來決策方案，數(shù)據(jù)要產(chǎn)生實(shí)質(zhì)價值，必須真正提升決策質(zhì)量。Whathappened?Whydidithappen?Whatwillhappen?Howcanwemakeithappenideally?D2D:fromDatatoDecision6/26/20251.3.2運(yùn)籌學(xué)的主要研究分支16線性規(guī)劃LinearProgramming多目標(biāo)規(guī)劃Multi-objectiveProgramming整數(shù)規(guī)劃IntegerProgramming非線性規(guī)劃NonlinearProgramming動態(tài)規(guī)劃DynamicProgramming圖與網(wǎng)絡(luò)分析GraphandNetworkFlow庫存論InventoryControl排隊(duì)論QueueingTheory博弈論GameTheory決策論Decision隨機(jī)規(guī)劃StochasticProgramming……如何選擇合適的模型進(jìn)行決策？如何有效地求解模型（尋找最優(yōu)解）？如何采用合適的軟件工具進(jìn)行輔助求解？如何對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析？1.4運(yùn)籌學(xué)解決問題的步驟6/26/20251.4.1運(yùn)籌學(xué)問題解決的總體流程18問題定義明確問題背景、核心目標(biāo)和約束條件分析問題的基本要素及其相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)收集與處理確定與問題相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)清洗、轉(zhuǎn)換和分析，確保準(zhǔn)確性和可用性6/26/20251.4.2運(yùn)籌學(xué)問題解決的具體流程19方案評估與驗(yàn)證驗(yàn)證解的合理性與可行性，調(diào)整不符合實(shí)際的部分進(jìn)行靈敏度分析，評估參數(shù)變化對解的影響方案實(shí)施將解決方案應(yīng)用于實(shí)際場景監(jiān)控執(zhí)行效果，動態(tài)調(diào)整6/26/20251.4.2運(yùn)籌學(xué)問題解決的具體流程20模型構(gòu)建將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型（變量、約束、目標(biāo)函數(shù)）合理假設(shè)與相似，選擇適合的問題模型模型求解根據(jù)模型特點(diǎn)選擇算法（如線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、啟發(fā)式算法）分析解的性質(zhì)（最優(yōu)解、次優(yōu)解或滿意解）6/26/20251.4.2運(yùn)籌學(xué)問題解決的具體流程211.5運(yùn)籌學(xué)在中國的發(fā)展與實(shí)踐6/26/20251.5.1運(yùn)籌學(xué)的早期引入與發(fā)展23現(xiàn)代運(yùn)籌學(xué)被引入我國是在20世紀(jì)50年代后期:1956年——第一個運(yùn)籌學(xué)小組在錢學(xué)森、許國志先生的推動下，在中國科學(xué)院力學(xué)研究所成立。1959年——第二個運(yùn)籌學(xué)小組在中國科學(xué)院數(shù)學(xué)研究所成立，并于1960年與力學(xué)所小組合并成為數(shù)學(xué)研究所的一個研究室。錢學(xué)森許國志華羅庚6/26/20251.5.1運(yùn)籌學(xué)的早期引入與發(fā)展241965年——華羅庚教授親自率領(lǐng)小分隊(duì)到農(nóng)村、工廠講解基本的“優(yōu)選法”和“統(tǒng)籌法”。1980年——中國運(yùn)籌學(xué)會(ORSC)成立，華羅庚教授任第一屆理事長，1992年從中國數(shù)學(xué)會獨(dú)立出來，成為一級學(xué)會。2002年，于剛教授榮獲FranzEdelman獎2011年，中國工商銀行選址優(yōu)化入圍Finalist2013年，上海寶鋼生產(chǎn)流程優(yōu)化入圍Finalist2018年，是由天然氣運(yùn)輸管道優(yōu)化入圍Finalist2019年，滴滴出行成為首個榮獲瓦格納獎的中國企業(yè)2021年，阿里巴巴-VRP路徑規(guī)劃算法，京東集團(tuán)-無人倉調(diào)度算法，聯(lián)想-智能生產(chǎn)及調(diào)度系統(tǒng)入圍Finalist2022年，阿里巴巴數(shù)字供應(yīng)鏈再度入圍Finalist20