潘香林(湖北文理學(xué)院理工學(xué)院)
運(yùn)籌學(xué)是近幾十年形成的一門新興學(xué)科,廣泛應(yīng)用現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)知識和數(shù)學(xué)方法來研究各種最優(yōu)化問題,進(jìn)而為經(jīng)濟(jì)管理者做出科學(xué)決策提供提供依據(jù)。主要研究的問題是能用數(shù)量表示與系統(tǒng)各項(xiàng)活動(dòng)有關(guān)而帶有運(yùn)用、籌劃、使用、安排、控制和規(guī)劃等方面的問題。
在經(jīng)濟(jì)管理活動(dòng)中,我們經(jīng)常會遇到在既定的資源總量與條件約束下,如何使得系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果最優(yōu)的難題,而這些正是線性規(guī)劃方法所要解決的主要問題。
從實(shí)際問題出發(fā)我們建立線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型一般要經(jīng)過三個(gè)步驟:
(1)根據(jù)實(shí)際問題找到相應(yīng)的決策變量。
(2)根據(jù)要求確定決策變量所要滿足的約束條件,包括資源約束和非負(fù)約束,用一組線性等式或線性不等式來表示。
(3)根據(jù)所要達(dá)到的目標(biāo)確定目標(biāo)函數(shù),用決策變量構(gòu)成的線性函數(shù)來表示。
線性規(guī)劃模型的標(biāo)準(zhǔn)形式為
所有的線性規(guī)劃問題我們都可以通過以下幾種形式轉(zhuǎn)換然后用標(biāo)準(zhǔn)形式把它表示出來:
(1)目標(biāo)函數(shù)的轉(zhuǎn)換。如果目標(biāo)函數(shù)是求極小值,我們可以將目標(biāo)函數(shù)乘以(-1),化為求極大值問題。
(2)約束條件的轉(zhuǎn)換。如果某一約束條件是線性不等式,我們可以通過引入松弛變量將不等式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的等式。
(3)變量的轉(zhuǎn)化。
線性規(guī)劃最優(yōu)性判別可表述為:只要不含基變量的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式中有非基變量的系數(shù)為正,這個(gè)目標(biāo)函數(shù)值就還有改善的可能,直至所有的非基變量的系數(shù)均為正,即得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。
線性規(guī)劃問題的基本解題思路:
①按照基本可行解的定義,找到一個(gè)初始的基本可行解。
②根據(jù)最優(yōu)性判別判斷基本可行解是否最優(yōu),如果最優(yōu),就停止迭代,基本可行解就是最優(yōu)解,否則,轉(zhuǎn)下一步。
③通過進(jìn)基出基改善基本可行解,然后轉(zhuǎn)步驟2),直至找到最優(yōu)解。
不同于線性規(guī)劃問題有一個(gè)固定的模型和統(tǒng)一的模式,動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題則需要根據(jù)具體問題來具體分析,建立起相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,它是解決多階段決策過程的最優(yōu)化問題的一種.所謂多階段決策過程是指根據(jù)決策過程的特殊性,我們可以把它按時(shí)間或空間分為若干個(gè)階段,在每一個(gè)階段都需要作出決策,最后取得最佳的效益。對于一些本來與時(shí)間沒有關(guān)系的靜態(tài)模型,我們可以在靜態(tài)模型中人為地引進(jìn)“時(shí)間”因素,分成時(shí)段,就可以把它看做多階段的動(dòng)態(tài)模型用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法來解決。
需要說明的是,我們這里討論的動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題有一些共同點(diǎn):(1)都可以看成是一個(gè)多階段決策問題,并且各個(gè)階段的決策不是任意的,它不僅依賴于當(dāng)前的狀態(tài),又對以后的決策以影響。(2)無后效性,即某一階段以后過程的發(fā)展只與當(dāng)前的狀態(tài)有關(guān),與過程過去的狀態(tài)無關(guān)。這也正是我們后面要考慮的多階段決策問題必須滿足的兩個(gè)基本條件。
動(dòng)態(tài)規(guī)劃的最優(yōu)化原理一般表述為:只有每一個(gè)子策略都是最優(yōu)的,整個(gè)策略才是最優(yōu)的。
(1)劃分階段。
(2)確定狀態(tài)變量和狀態(tài)集合。
(3)建立決策變量及允許決策集合。
(4)建立狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程。
(5)建立動(dòng)態(tài)規(guī)劃的函數(shù)方程。
(6)確定邊界條件。
初步建立了模型后,根據(jù)最優(yōu)性原理進(jìn)行求解。
下面,我們舉一些運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的常見的應(yīng)用。
隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的提高,企業(yè)的發(fā)展迅速,伴隨而來的就是企業(yè)的選址問題,人力資源的調(diào)配問題等,一個(gè)公司要想成為同行業(yè)中的佼佼者,除了要有好的質(zhì)量、顧客滿意的服務(wù)外,還需要做好營銷策劃。運(yùn)籌學(xué)能對企業(yè)的人、財(cái)、物等有限資源進(jìn)行統(tǒng)籌安排,為決策提供科學(xué)的依據(jù)。
在公司生產(chǎn)產(chǎn)品之前,需要做好生產(chǎn)計(jì)劃。這時(shí)就面臨著產(chǎn)品類別、不同品種的投產(chǎn)比例、投產(chǎn)時(shí)機(jī)、下料等各方面的多種選擇,諸多因素之間就需要進(jìn)行某些優(yōu)化選擇。
經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的管理人員常常需要對采購時(shí)機(jī)、庫存能力、品種與總量控制進(jìn)行分析和選擇。做好采購與庫存管理可以減少資金的占壓,提高資金的利用率,這就要即保證產(chǎn)品不間斷地連續(xù)運(yùn)行,又要保證不占壓過量的資金和倉庫面積。
對于一些物流成本占總成本比例較高的行業(yè),倉庫地址選擇、生產(chǎn)企業(yè)地址選擇、運(yùn)輸方式選擇等顯得格外重要。我們需要認(rèn)真考慮優(yōu)化方案,以減少成本,提高利潤。
現(xiàn)如今,產(chǎn)品的經(jīng)營只是企業(yè)經(jīng)營的一半內(nèi)容,剩下的一半內(nèi)容便是資本與資產(chǎn)經(jīng)營,如何理財(cái),如何投資,已經(jīng)成為管理者每天的必修課。投資又是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn),高回報(bào)的業(yè)務(wù),運(yùn)行得當(dāng),收益頗豐,運(yùn)行失當(dāng),損失慘重,優(yōu)化理論在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著很大的作用。
此外,在人事管理、城市規(guī)劃、作戰(zhàn)規(guī)劃、行政管理、醫(yī)療衛(wèi)生、競技體育、經(jīng)融政策選擇等方面,運(yùn)籌學(xué)的理論和方法都可以發(fā)揮巨大的作用。
我們發(fā)現(xiàn),運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)管理中的應(yīng)用前景非常廣闊。對于不同類型的問題,運(yùn)籌學(xué)都有著不同的解決方案,因而形成了許多分支。它們雖然各有特性,但在運(yùn)用系統(tǒng)觀念分析問題和對問題建立模型求解這兩點(diǎn)上都是共同的。運(yùn)籌學(xué)運(yùn)用科學(xué)的數(shù)量方法,研究對有限的人、財(cái)、物、時(shí)、空等資源進(jìn)行合理籌劃和運(yùn)用,尋找管理及決策的最優(yōu)化,為管理者作出決策提供理論支持。