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.

http://www.uuubuy.com/.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1 7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.1 93

8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

( operational research [英] , operationsre search [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

( von Neumann , J.)和摩根施特恩( Morgenste n , 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

( Interna2tional Federation of Operational Research Societies ,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 2007-06-15 P86

3.2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“operations re2search”

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.

http://baike.baidu.com运筹学

4.2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的客观对象，成功的模型对问题的解决有关键

作用.③最优化.确定与模型有关的各种参数，选择求解方法，求出最优解.④解的

评价.通过灵敏度分析等方法，对所求解进行分析和评价，并据此提出修正方案.

⑤决策.向决策者提出决策所需的数据、信息和方案，帮助决策者决定处理问题

的方案.

http://wenku.baidu.com运筹学研究的特点

6运筹学的发展

运筹学发展到现在，虽然只有五十多年的历史，但其内容已相当丰富，所涉

及的领域也十分广泛.以《运筹学国际文摘》收集的各国运筹学论文的内容为例，

按技术分类就有50多种.现在这门新兴学科的应用已深入到国民经济的各个领

域，成为促进国民经济多快好省，健康协调发展的有效方法.

6.1运筹学国内外发展

运筹学这个名词的正式使用是在1938年，当时英国为解决空袭的早期预警，

做好反侵略战争准备，积极进行“”雷达的研究.但随着雷达性能的改善和配置数

量的增多，出现了来自不同雷达站的信息以及雷达站同整个防空作战系统的协调

配合问题.1938年7月，波德赛雷达站的负责人罗伊提出立即进行整个防空作战

系统运行的研究，并用“Operational Research”一词作为这方面研究的描述，这

就是O.R.（运筹学）这个名词的起源.运筹学小组的活动，开始局限于对空军战

术的研究，以后扩展到海军和陆军，并参与战略决策的研究.这种研究在美国，

加拿大等国很快得到效法.第二次世界大战中，各国的运筹学小组广泛进行了如

何提高轰炸效果或侦查效果，如何用水雷有效封锁敌方海面和其他战略战术方面

的分析，为取得反法西斯战争的胜利作出了贡献.1939年苏联学者康托洛维奇出

版了《生产组织与计划中的数学方法》一书，对彼得格勒胶合板厂的计划任务建

立了一个线性规划的模型，并提出了“解乗数法”的求解方法，为数学与管理科学

的结合作出了开创性的工作.

战后，运筹学的活动扩展到工业和政府等部门，它的发展大致可分三个阶段:

1、从1945年到20世纪50年代初，被称为创建时期.此阶段的特点是人数

不多，范围较小，出版物、学会等寥寥无几.最早英国一些战时从事运筹学研究

的人积极讨论如何将运筹学方法应用于民用部门，于1948年成立“运筹学俱乐

部”，在煤炭、电力等部门推广应用运筹学取得一些进展.1948年美国麻省理工

学院把运筹学作为一门课程介绍，1950年英国伯明翰大学正式开设运筹学课程，

1952年在美国喀斯工业大学设立了运筹学的硕士和博士学位.第一本运筹学杂

志《运筹学季刊》（）O.R.Quarterly1950年于英国创刊，第一个运筹学会于1952

年成立，并于同年出版运筹学学报（Journal of ORSA）.

2、20世纪50年代初期到20世纪50年代末期，被认为是运筹学的成长时

期.此阶段的一个特点是电子计算机技术的迅速发展，使得运筹学中一些方法如

单纯形法、动态规划方法等，得以用来解决实际管理系统中的优化问题，促进了

运筹学的推广应用.20世纪50年代末，美国大约有半数的大公司在自己的经营管理中应用运筹学.另一个特点是有更多的刊物、学会出现.从1956年到1959年就有法国、印度、日本、荷兰、比利时等十个国家成立运筹学会，并又有6种运筹学刊物问世.1957年在英国牛津大学召开了第一次国际运筹学会议，1959年成立国际运筹学会（International Federation of Operations Research Societies,IFORS）.

3、自20世纪60年代以来，被认为是运筹学迅速发展和开始普及的时期.此阶段的特点是运筹学进一步细分为各个分支，专业学术团体迅速增多，更多期刊的创办，运筹学书籍的大量出版以及更多学校将运筹学课程纳入教学计划之中.第三代电子数字计算机的出现，促使运筹学得以用来研究一些大的复杂的系统，如城市交通、环境污染、国民经济计划等.

我国第一个运筹学小组于1956年在中国科学院力学研究所成立，1958年建立了运筹学研究室.1960年在山东济南召开全国应用运筹学的经验交流和推广会议，1980年4月成立中国运筹学会.在农林、交通运输、建筑、机械、冶金、石油化工、水利、邮电、纺织等部门，运筹学的方法已开始得到应用推广.除中国运筹学会外，中国系统工程学会以及与国民经济各部门有关的专业学会，也都把运筹学应用作为重要的研究领域.我国各高等院校，特别是各经济管理类专业中已普遍把运筹学作为一门专业的主干课程列入教学计划之中.

目前国际上著名的运筹学刊物有:Management Science,Operations Research,Interfaces,Journal of Operationel Research Society,European Journal of Operations Research等，国内运筹学的专门刊物或较多刊登运筹学理论和应用的刊物主要有:运筹学学报，运筹与管理，系统工程学报，系统工程理论与实践，系统工程理论方法应用，数量经济技术经济研究，预测，系统工程，系统科学与数学等.

6.2运筹学发张的动力

在20世纪40年代以后，大规模新兴工业的出现,同行业间的竞争加剧,迫切需要对大型工业的复杂的生产结构和管理关系进行研究,作出科学的分析和设计；产品更新换代的加速使得生产者必须密切注意市场情况和消费者的心理分

析；快速计算机的出现,一些复杂的问题能得到及时解决而使运筹学具有现实意义.

6.3运筹学的发展态势

社会进步的需要就是学科发展的泉源.从数学几千年来发展的历程来看，从埃及因土地测量而引发的关于初等几何图形的考虑、直至欧几里德的《几何原本》的完成，以及随之而来的亚历山大城的博物馆的衰落，可以视为农业时期的数学；而再从刻画连续变化状态而产生的微积分学的出现到19世纪中叶，经典数学趋于完善，可以看成是工业革命时期的数学；上个世纪随着计算机的诞生及信息科技的飞速发展，逐渐形成以离散结构为对象的信息时代的数学.

越民义.关于数学发展之我见.中国数学会通讯2011

本世纪随着生物科技的日新月异的发展，经济发展的全球化，可以预测在探索生命和社会发展规律的过程中将形成崭新的数学.而运筹学将在这一过程中，起到重要作用，并形成新的交叉领域与学科增长点.

6.3.1运筹学与生命科学的交叉

运筹学已经逐步应用到生物信息学和系统生物学等诸多新兴的生命科学研究领域，发挥着重要的作用.目前在生命科学中得到广泛应用的运筹学分支有：图论与组合数学、动态规划、人工神经网络、线性规划、非线性规划、整数规划等.例如，基于动态规划的序列比对算法是目前最重要的生物信息学基本工具之

一.线性规划、非线性规划和整数规划在蛋白质结构比对和结构预测中作为重要工具经常使用.另一方面，现代生命科学对运筹学理论和方法提出了新的需求和巨大的挑战.例如基因组学和蛋白质组学中的数学模型大多涉及求解总体极值和大规模变量的问题，促进了启发式算法和近似算法的研究.生命科学的迅猛发展和对运筹学理论与方法的巨大需求，吸引了大量的运筹学家加入了运筹学与生命科学交叉领域的研究.运筹学理论和方法在生命科学的研究中越来越普遍和重要，而运筹学本身也从中得到了发展的动力.

中国科学院院刊 2012年第27卷第2期

6.3.2运筹学与网络科学的交叉研究

网络科学是本世纪刚刚兴起的一个新的交叉学科.它以复杂网络为主要研究

对象，通过对复杂网络特性的提取和刻画，探究其所反应的复杂系统的普遍规律.网络科学是将运筹学的思想和方法应用于生命科学（特别是系统生物学）的主要桥梁之一.网络科学在过去的10余年间飞速发展，在计算机、社会学、生物学等领域都产生了重大影响，已经成为研究复杂系统、解决复杂性问题的重要理论和方法.例如大量基于复杂网络社团结构（模块）的分析方法已经成为系统生物学中研究生物功能的基本工具.运筹学的各个分支，特别是最优化方法和图论已经在网络科学中发挥了重要作用.今后几十年内网络科学预期将有重大的突破，并成为应用科学的主流性分支.运筹学同网络理论有着天然的联系：运筹学有可能给出网络的表达方式和描述理论以及分析方法.

7、结论

本文是对运筹学的发展历程、现状和态势的一个概要性的介绍.它不太可能对运筹学发展的各个时期、每一个相关研究方向都有所涉及.我们只是希望能引起从事运筹学及相关领域研究、应用和教学的科研人员和教师对运筹学的发展有进一步的思考，为运筹学的发展做出自己的贡献；让对运筹学及相关学科感兴趣的师生对这个学科有比较全面的了解，引导他们学习、应用和研究运筹学的问题.