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运筹学在系统工程理论中的地位及应用

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  [摘 要] 运筹学在系统工程理论中的地位非常重要,作为定量分析的主要手段。它在实际应用时却存在一定局限性,本文列举了主要运筹学理论的应用局限性,并在文中介绍了“软运筹学”概念,希望用定性和定量分析相结合的方法,解决实际问题。
  [关键词] 运筹学 系统工程 局限性 软运筹学
  
  一、引言
  目前,有些人把运筹学和系统工程混淆起来,甚至认为二者是一个内容。国外的运筹学与国内系统工程有相似的内容,因此被称为“狭义系统工程”;而按钱学森教授所建立的系统科学体系,系统工程的基础理论是运筹学、控制论和信息论等组成的一类技术科学,其基本工具是计算机以及为其提供计算方法的计算科学。
  二、运筹学和系统工程理论的联系、区别
  1.运筹学是从系统工程中提炼出来的基础理论,属于技术科学;系统工程是运筹学的实践内容属工程技术。
  2.运筹学解决具体的“战术问题”;而系统工程侧重于研究战略性的“全局问题”。
  3.运筹学只对已有系统进行优化;系统工程从系统规划设计开始就运用优化的思想,是研究整个过程的理论。
  4.运筹学是系统工程的数学理论,是实现系统工程实践的计算手段,是为系统工程服务的;系统工程是方法论,着重于概念、原则、方法的研究,只把运筹学作为手段和工具使用。
  三、常用运筹学方法应用时的局限问题
  1.数学规划
  不论哪种数学规划问题,在实际应用中都有其局限性。首先,数学规划理论所要求的“系统”比较难以确定范围;其次,理论中的约束条件要用数学表达式表示出来,实际问题中有些问题很难用定量的数学形式表达出来;再次,理论模型有限,很难将各种问题都加以解决。
  2.动态规划
  动态规划应用的局限在于,阶段的划分导致动态转移方程比较难以确定,阶段间的联系难以形成量化的数学形式。常见的类型如资源分配问题、生产库存问题和机器负荷等,一旦问题中的某些条件随实际情况改变,则模型可能失灵,这些现实问题是很可能出现,但数学形式的求解方式却很难快速“应变”。
  3.库存论
  常见模型可分确定型不允许缺货和允许缺货、进货方式分为一次进货和持续进货,不管是哪种分法,在实际应用中很难符合实际情况要求。比如除非对市场需求的预测非常准确,更多的实际情况是不确定型;还有为了形成“零库存”状态,我们需要随时观察出货情况,再决定合理进货时间和进货量。
  4.排队论
  排队问题要求对顾客到达、服务情况等做定量分析,将各种情况概括成各种分布模型。但实际应用时,随机情况很多,系统的大小也未必会达到仿真的要求,造成结果的误差。
  5.网络分析和网络计划
  应用过程中要求对整个“项目”的情况了如指掌,各个环节的衔接关系非常明确,网络图的绘制就显得非常重要,而工期的确定由于各个工作的随机性存在,工作时间也有所变动,项目越大则工期变化越大。
  6.决策论
  决策的准则通常采用期望值的方式,由于采用“期望”的方式,所以它不是决策最后的实际益损值,故而与实际情况发生时有一定出入,这就要求决策人还要有一定“主观判断”的能力。
  7.对策论
  这种方法要求首先确定对策问题的赢得矩阵,这是一个定量化过程,本身就比较主观,而且有限的模型同样不能概括所以可能的对策类型。
  鉴于运筹学存在的片面性,国内外学者提出了运筹学软化的思想。软运筹学研究的议题,本身存在争议的问题,除了使用理性工具中的数学模型还包括为理请思路引入的概念模型,追求的是满意解或可行且满意的行动方案。
  参考文献:
  [1]董肇君:系统工程与运筹学[M].第2版.北京L国防工业出版社,2007.28~30
  [2]梁 迪:系统工程[M].北京:机械工业出版社,2005
  [3]周德群:系统工程概论[M].北京:科学出版社,2004
  [4]运筹学教材编写组:运筹学[M].第3版.北京:清华大学出版社,2005
  [5]徐九平等:运筹学——数据、模型、决策[M].北京:科学出版社,2006
  
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