0.2物流与运筹学的关系

如前所述，物流与运筹学都起源于20世纪40年代的第二次世界大战，两者一开始就互相渗透、交叉发展。它们具有紧密的联系：一方面，物流业的发展离不了运筹学的技术支持；另一方面，运筹学的应用研究也大都是围绕物流管理展开的。

“Operation Research”原意是操作研究、作业研究、运用研究、作战研究，译为运筹学，是借用了《史记》“运筹策于帷幄之中，决胜于千里之外”一语中“运筹”二字，既显示其军事的起源，也表明它在我国已早有萌芽。

运筹学作为一门现代科学，有的学者把运筹学描述为就组织系统的各种经营做出决策的科学手段。P.M.Morse与G.E.Kimball在他们的奠基作中给运筹学下的定义是：“运筹学是在实行管理的领域，运用数学方法，对需要进行管理的问题统筹规划，做出决策的一门应用科学。”运筹学的另一位创始人定义运筹学为：“管理系统的人为了获得关于系统运行的最优解而必须使用的一种科学方法。”运筹学使用许多数学工具（包括概率统计、数理分析、线性代数等）和逻辑判断方法，研究系统中人、财、物的组织管理、筹划调度等问题，以期系统发挥最大效益。

0.2.1 运筹学是物流现代化的技术支持

物流现代化不仅仅是物流工具的现代化。物流运筹学的发展体现了泰勒所提出的“科学管理”的内涵，强调运用数学和统计学手段解决生产、运输、仓储等过程中的运筹问题。事实上，现代物流管理所表现出的复杂性已经不是简单的算术所能解决的。以电子计算机为手段，应用运筹学、数理统计等方法和系统理论，已经成为支撑现代物流管理的有效途径。物流现代化管理必须具有运筹学的技术支撑。

1.运筹学的特点

运筹学主要具有以下3个特点。

（1）运筹学已被广泛应用于工商企业、军事部门、民政事业等研究组织内的统筹协调问题，故其应用不受行业、部门的限制。

（2）运筹学既可对各种经营活动进行创造性的科学研究，又涉及组织的实际管理问题，因此它具有很强的实践性，最终能向决策者提供建设性意见，并收到实效。

（3）运筹学以整体最优为目标，从系统的观点出发，力图以整个系统最佳的方式来解决该系统各部门之间的利害冲突；对所研究的问题求出最优解，寻求最佳的行动方案，所以它也可看成是一门优化技术，提供的是解决各类问题的优化方法。

2.运筹学的研究方法

运筹学主要有以下三种研究方法。

（1）从现实生活场合抽出本质的要素来构造数学模型，因而可寻求一个跟决策者的目标有关的解。

（2）探索求解的结构并导出系统的求解过程。

（3）从可行方案中寻求系统的最优解。

0.2.2 运筹学的主要研究方向

运筹学（operation research）也称为作业研究，是运用系统化的方法，通过建立数学模型及其测试，协助达成最佳决策的一门学科。它主要研究经济活动和军事活动中能用数量来表达的有关运用、筹划与管理等方面的问题。它根据问题的要求，通过数学的分析与运算，做出综合性的合理安排，以达到更加经济、有效地配置人力、物力、财力等资源。

运筹学的主要分支有规划论、图论、网络分析、存储论、对策论等，它们在物流管理中得到了广泛的应用。许多关于运筹学的著作把排队论也作为运筹学的一个分支。

1.规划论

在生产和经营管理工作中，经常要研究计划管理工作中有关安排和估计的问题，特别是如何有效地利用有限的人力、财力和物力来取得最优的经济效果。这类问题一般可以归纳为在满足既定的要求下，按某一衡量指标来寻求最优方案的问题。这类问题其实就是规划问题。

如果问题的目标函数和约束条件的数学表达式都是线性的，则称为“线性规划（linear programming）”问题。“线性规划”问题只有一个目标函数，其建模相对简单，有通用的算法和计算机软件。用线性规划可以解决的典型问题有生产计划问题、混合配料问题、下料问题和运输问题等。

如果问题的目标函数和约束条件的数学表达式不都是线性的，则称为“非线性规划（nonlinear programming）”问题。非线性规划在很多工程问题的优化设计中具有重要作用，是优化设计的有力工具。

如果所考虑的规划问题可划分为几个阶段求解，则称为“动态规划（dynamic programming）”问题。动态规划问题也有目标函数和约束条件。该方法根据多阶段决策问题的特点，提出了多阶段决策问题的最优性原理，可以解决生产管理和工程技术等领域中的许多实际问题，如最优路径问题、资源分配问题、生产计划问题和库存问题等。

2.图论和网络分析（graph theory and network anaIysis）

图论是运筹学的一个古老但又十分活跃的分支，它是网络技术的基础。图论的创始人是数学家欧拉。1736年他发表了图论方面的第一篇论文，解决了著名的哥尼斯堡七桥难题。相隔100年后，1847年基尔霍夫第一次应用图论的原理分析电网，从而把图论引入工程技术领域。20世纪50年代以来，图论的理论得到了进一步发展，用图描述复杂、庞大的工程系统和管理问题，可以解决很多工程设计和管理决策的最优化问题，如完成工程任务的时间最少、距离最短、费用最省，等等，因此，图论受到数学、工程技术和经营管理等方面越来越广泛的重视。

生产管理中经常会遇到线路的合理衔接搭配、管道线路的通过能力、仓储设施的布局等问题。在运筹学中，可将这些问题抽象为结点、边（弧）所组成的图形问题。网络分析就是根据所研究的网络对象，赋予图中各边某个具体参数，如时间、流量、费用、距离等，规定图中结点为流动的起点、中转点和终点，然后进行网络流量的分析和优化。

3.存储论（inventory theory）

存储论是一种研究最优存储策略的理论和方法。在实际生产实践过程中，企业希望尽可能减少原材料和产成品的存储以减少流动资金和仓储费用。但是，过少的原材料仓储可能导致企业原材料供应不上，从而导致生产不能正常进行；过少的产成品存储则可能导致客户不能得到足够的商品，从而导致客户忠诚度的下降。存储策略就是研究在不同需求、供货及到达方式等情况下，确定在什么时间点及一次提出多大批量的订货，使用于订购、存储和可能发生短缺的费用的总和最少。

4.排队论（queueing theory）

排队论又称为随机服务系统理论。1909年丹麦的电话工程师爱尔朗（A.K.Erlang）提出了排队问题；1930年以后，开始了更为一般的研究，取得了一些重要成果；1949年前后，开始了对机器管理、陆空交通等方面的研究；1951年以后，理论研究工作有了新的进展，逐渐奠定了现代随机服务系统的理论基础。排队论主要研究各种系统的排队队长、排队的等待时间及所提供的服务等各种参数，以便获得更好的服务。排队论是研究系统随机聚散现象的理论。

5.对策论（game theory）

对策论研究有关决策的问题。所谓决策就是根据客观可能性，借助一定的理论、方法和工具，科学地选择最优方案的过程。决策问题由决策者和决策域构成，而决策域又由决策空间、状态空间和结果函数构成。研究决策理论与方法的科学就是决策科学。决策所要解决的问题是多种多样的，从不同角度有不同的分类方法。按决策者所面临的自然状态的确定与否可分为：确定型决策、风险型决策和不确定型决策；按决策所依据的目标个数可分为：单目标决策与多目标决策；按决策问题的性质可分为：战略决策与策略决策，以及按不同准则划分成的其他决策问题类型。

不同类型的决策问题应采用不同的决策方法，决策的基本步骤如下。

（1）确定问题，提出决策的目标。

（2）发现、探索和拟定各种可行方案。

（3）从多种可行方案中，选出最满意的方案。

（4）决策的执行与反馈，以寻求决策的动态最优。

如果决策者的对方也是人（一个人或一群人），双方都希望取胜，这类具有竞争性的决策称为对策或博弈型决策。构成对策问题的三个基本要素是：局中人、策略与一局对策的得失。目前对策问题一般可分为两人有限零和对策、阵地对策、连续对策、多人对策与微分对策等。