管理运筹学 运筹学管理科学的渊源



运筹学ㄍ管理科学的萌芽,来自于人们对数学的敬仰。从上古开始,人类就在苦苦探索着“数字化生存”的道路。中国古代的八卦,实际上就是来自于当时的数学。中国传统中对三、五、九等数字的迷信,“九五之尊”的至高无上等等,就反映了人类对数学的一种崇拜。西方也不乏用数学来解释世界的探索者。到了近代,这种对数学的推崇发展到高峰。17世纪的笛卡尔认为,世界上的一切客观存在都可以用数学描绘出来,包括人脑的思维活动也可以用数学加以解释。牛顿对数学和力学的贡献,运动定律和万有引力定律的发现,进一步使人们对世界的数学性确信无疑。马克思确信世界的数学性和数学的完美性,据拉法格回忆,马克思曾断言道:一门科学,当它只有能够用数学方法表达的时候,它才是完美的。

运筹学/管理科学萌芽已久。有人认为,公元前212年,叙拉古请阿基米德设计的用以打破罗马人海上封锁的计划,就可以看做是运筹学的开端。在中国,也有不少人认为,战国李冰父子在四川修建的都江堰,就是古代的系统工程。但是,多数人认为,由于数学手段的局限性,特别是过去一直缺乏对不确定的模糊概念进行数学求解的方法,加之没有大型计算工具,所以,到19世纪为止,运筹学尚未能诞生。

管理学界公认的运筹学初创时间,几乎同科学管理运动同时。1909年,丹麦数学家厄兰(A. K. Erlang),帮助电话公司解决了哥本哈根街道上的电话线继线问题,发表论文《概率论与电话会话》,成为创立现代排队论概念的先驱。1924年,贝尔实验室的道奇、罗米格、休哈特创造了统计抽样表,用于取样检验和质量控制,这是概率论用于管理的先声,但当时并未被人们所接受。到1928年,贝尔实验室的另一成员弗莱(T. C. Fry),出版了《概率及其工程应用》,对排队论的统计基础理论做出了贡献。在这一方面成果较多的要数费希尔(R.A. Fisher),他在1925年集中研究统计理论,提出了X平方测验、贝斯统计、抽样理论、试验设计等一系列统计方法。另外,1916年,英国的兰彻斯特(F. W. Lanchester)曾提出过军事行为中双方人力、火力数量与战争结果关系的计算公式,这是现代军事运筹最早提出的战争模型。同年,美国的爱迪生(Thomas A. Edison)也曾设计过一个海军作战程序,分析了商船在海战中走Z形路线的优缺点。但是,在当时的社会环境条件下,无论是在军事方面,还是在工商企业的管理方面,都对这些成果不屑一顾。数学方法和管理实践,在当时并未能够结合起来。

运筹学/管理科学的真正诞生并投入实际应用,是在第二次世界大战期间。英国人在战争中最早采用运筹方法。当时,为了对付德国的空袭,解决英伦三岛的防空协同作战问题,英国成立了第一批运筹学小组(Operational Research,本意为作战研究,至今中国台港澳地区还把这一名词翻译为“作业研究”,大陆翻译为“运筹学”)。最有名的一个小组是由雷达的发明者、物理学家、诺贝尔奖获得者布莱克特(P. M. S. Blakett)领导的。这个小组的成员,包括三位生理学家,两位数量物理学家,一位天文物理学家,一位军官,一位大地测量学家,一位普通物理学家,两位数学家。他们成功地解决了伦敦的防空问题。美国也很快发现了运筹学的潜力,国防研究委员会主席科南特(James B. Conant)和参谋长联席会议新武器装备委员会主席布什(Vannevar Bush),在美国海军和第八轰炸机司令部建立了运筹学小组,进行护航和反潜作战、轰炸德国、轰炸日本的方案设计,并取得了相应成果。

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二战期间的盟军,运用数学方法解决作战问题,几乎到了着迷的程度。最有名的一次,就是轰炸鲁尔水坝。这是一次号称“不可能的使命”,却通过精确的数学计算实现了辉煌的战绩。鲁尔是德国工业区,三座大水坝提供着当地的电力资源和生活用水,盟军想对此施展摧毁性打击却无从下手。因为那些钢骨水泥坝身太牢固了,而且德国人设置了两道防雷网,水面鱼雷攻击连门儿都没有,只有空中轰炸才是惟一的方法。但按照数学方法计算,轰炸需要在空中密集投掷上百颗30吨重的超级炸弹,而且其中要有炸弹恰好落在库容一侧的坝基处起爆,才有可能摧毁水坝。当时英军最大最先进的兰卡斯特轰炸机,载弹量不过10吨。要靠它来炸掉大坝,有点像寄希望于用爆竹定向爆破大楼。所以,德国人坚信,大坝是不可摧毁的。但英国人不信这个邪,他们凭借数学工具,找到了摧毁大坝的方法。科学家巴恩斯8226;沃利斯(Barnes Wallis)运用一台1935年剑桥大学制造的微分分析仪(Differential Analyzer),实际上就是早期的计算机,经过严密计算,找出了令人神往的解决方案。说简单点,这个方案的具体要求是:兰卡斯特轰炸机保持370公里的稳定飞行速度,在垂直距水面18米的高度,水平距坝面90米的地点,准确投出特制的炸弹。这种特制炸弹也很有意思,它的外形是椭圆的,重4吨,投放前在炸弹架上要以每分钟500转的速度旋转起来,然后凭借飞机速度赋予的惯性在水面上打水漂,以跳弹的方式躲过防雷网,第一次跳跃确定位置和力道,第二次跳跃必须落到两道防雷网中间,第三次跳跃形成优美的入水角度,靠自身的旋转在水下9米深处的大坝支撑点炸出大洞,然后靠强大的水压摧毁坝身。数学方法对鲁尔水坝轰炸方案的设计,几乎印证了一句名言:“没有什么是不可能的!”英军彻底摧毁德国鲁尔工业区的辉煌战果,反过来又极大地增进了人们在管理活动中运用数学方法的热忱。

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战后,运筹学并未随着战争的结束而消失,美国军方在战争中尝到了运筹学的甜头,在陆军中成立了运筹处,在海军中成立了运筹评价小组,在新组建的战略空军中成立了运筹分析科。 更重要的是, 运筹学很快被推广到了非军事领域,一家私人咨询公司—亚瑟8226;D8226;利特尔公司首先把运筹学推广于工商企业,相当多的公司开始应用运筹分析,形成了运筹学用于管理的第一个高潮。1952年,美国成立了运筹学协会并创办了《运筹学》杂志,标志着运筹学在社会上的普及。

随着运筹学的普及,运筹理论研究也在向纵深发展。1944年,冯8226;诺依曼(J. von Neumann)与摩根斯坦(O. Morgenstern)的《对策论与经济行为》一书出版,标志着系统化与公理化的对策论分支的形成,为决策分析中的效用函数奠定了公理基础。1946年,纽曼又在计算机上模拟中子连锁反应研究随机现象问题,命名为蒙特卡罗法(Monte-Carlo)。1947年,但泽(G. B. Dantzig)创立了线性规划求解的单纯形法,使线性规划得以迅速推广。对运筹学的理论研究,美国人把它称之为“管理科学”(Management Science)。1953年,美国成立了管理科学学会,并创办了《管理科学》杂志,其基本内容是关于运筹学的理论研究。

就在这一背景下,伯法出现了。他从生产管理入手,把管理科学的研究向前推进了一大步。伯法以前的运筹学研究,基本上是具体数学方法的孤军奋进,缺乏整体的、综合的概括。伯法则以宏观的整体性和系统性眼光,对运筹学在生产管理中的运用进行了全方位探讨。如果说,管理科学是庞杂的管理学家族中的一个分支学派,那么,从伯法开始,这个学派正式诞生。

  

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