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论军事统筹与军事运筹
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[内容提要] 本论文通过对统筹学以及运筹学涵义的阐述,进而对我国军事统筹和军事运筹的关系及在军事部队建设中的作用进行了初步的探讨。
[关键词] 统筹学 运筹学 军事运筹 军事统筹
统筹学是“研究如何在实现整体目标的全过程中实施统筹管理的有关理论、模型、方法和手段,是数学与社会科学科学交叉的一个学科分支。它通过对整体目标的分析,选择适当的模型来描述整体的各部分、各部分之间、各部分与整体之间以及它们与外部的关系和相应的评审指标体系,进而综合成一个整体模型,用以进行分析并求出全局的最优决策以及与之协调的各部分的目标和决策。”运筹一词,本指运用算筹,后引伸为谋略之意。“运筹”最早出自于刘邦对张良的评价:“运筹帷幄之中,决胜千里之外”。二次大战时,英军首次邀请科学家参与军事行动研究,战后这些研究结果用于其他用途,这是现代“运筹学”的起源。
军事统筹学这门新型学科的创立,经历了一个相当长的孕育阶段。它是依据统筹学的基本原理与军事门类中的各相关学科互相交叉的综合性学科。从华罗庚教授提出“大统筹、理数据、建系统、策发展”的统筹学科总体框架开始,经过对“统筹法”的推广和应用,对统筹思路的梳理与扩展,以及在作战指挥、组织管理、科技装备、后勤支援、教育训练等实践活动中的广泛应用和检验,使统筹理论在军事实践中得以深化和升华。如果说“系统”概念经历了整整20年的研究与探索才科学地确立下来,形成了“系统工程”学科,那么对于“军事统筹学”这个内涵丰富、外延宽阔的学科的研究与探索,至今才历经十余年的时间,虽然已初步形成了具有自身特色的学科体系,但仍然处于发展的起始阶段,仍然需要在今后的军事实践中逐步加以深化、完善与提高。虽然军事运筹是运筹学的一个具体应用领域,但现代意义上的运筹学实际上就是从军事领域开始的,可以说,军事运筹已经是一个应用比较广泛的方法,运筹学的各种方法在军事领域中已经得到广泛而深入的应用,比如规划论、排队论、存贮论、决策论等等。本文从对统筹学和运筹学的阐述出发,对军事统筹学和军事运筹学的异同和交叉应用作一探讨。运筹学
运筹学的思想在古代就已经产生了。敌我双方交战,要克敌制胜就要在了解双方情况的基础上,做出最优的对付敌人的方法,这就是“运筹帷幄之中,决胜千里之外”的说法。但是运筹学作为一门数学学科,作为一门现代科学,用纯数学的方法来解决最优方法的选择安排,是在第二次世界大战期间首先在英美两国发展起来的,当时迫切需要把各项稀少的资源以有效的方式分配给各种不同的军事经营及在每一经营内的各项活动,所以美国及随后美国的军事管理当局都号召大批科学家运用科学手段来处理战略与战术问题,实际上这便是要求他们对种种(军事)经营进行研究,这些科学家小组正是最早的运筹小组。第二次世界大战期间,“OR”成功地解决了许多重要作战问题,显示了科学的巨大物质威力,为“OR”后来的发展铺平了道路。
当战后的工业恢复繁荣时,由于组织内与日俱增的复杂性和专门化所产生的问题,使人们认识到这些问题基本上与战争中所曾面临的问题类似,只是具有不同的现实环境而已,运筹学就这样潜入工商企业和其它部门,在50年代以后得到了广泛的应用。对于系统配置、聚散、竞争的运用机理深入的研究和应用,形成了比较完备的一套理论,如规划论、排队论、存贮论、决策论等等,由于其理论上的成熟,电子计算机的问世,又大大促进了运筹学的发展。
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。运筹学作为一门用来解决实际问题的学科,在处理千差万别的各种问题时,一般有以下几个步骤:确定目标、制定方案、建立数学模型、制定解法。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。
运筹学有如下特点:首先,运筹学的应用虽起源于军事,但已被广泛应用于工商企业、民政事业等非军事研究组织内的统筹协调问题,故其应用不受行业、部门之限制;其次,运筹学既对各种经营进行创造性的科学研究,又涉及到组织的实际管理问题,它具有很强的实践性,最终应能向决策者提供建设性意见,并应收到实效;再次,它以整体最优为目标,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。
运筹学的研究方法有: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法。
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、对策论、排队论、存储论、可靠性理论等。详细叙述如下:
规划论。数学规划即谓规划论,是运筹学的一个重要分支,从解决技术问题的最优化,到工业、农业、商业、交通运输业以及决策分析部门都可以发挥作用。从范围来看,小到一个班组的计划安排,大至整个部门,以至国民经济计划的最优化方案分析,它都有用武之地,具有适应性强,应用面广,计算技术比较简便的特点。数学规划无论是在理论上和方法上,还是在应用的深度和广度上都得到了进一步的发展。
数学规划的研究对象是计划管理工作中有关安排和估值的问题,解决的主要问题是在给定条件下,按某一衡量指标来寻找安排的最优方案。它可以表示成求函数在满足约束条件下的极大极小值问题。
数学规划和古典的求极值的问题有本质上的不同,古典方法只能处理具有简单表达式,和简单约束条件的情况。而现代的数学规划中的问题目标函数和约束条件都很复杂,而且要求给出某种精确度的数字解答,因此算法的研究特别受到重视。
这里最简单的一种问题就是线性规划。如果约束条件和目标函数都是呈线性关系的就叫线性规划。要解决线性规划问题,从理论上讲都要解线性方程组,因此解线性方程组的方法,以及关于行列式、矩阵的知识,就是线性规划中非常必要的工具。
线性规划及其解法—单纯形法的出现,对运筹学的发展起了重大的推动作用。许多实际问题都可以化成线性规划来解决,而单纯形法有是一个行之有效的算法,加上计算机的出现,使一些大型复杂的实际问题的解决成为现实。
非线性规划是线性规划的进一步发展和继续。许多实际问题如设计问题、经济平衡问题都属于非线性规划的范畴。非线性规划扩大了数学规划的应用范围,同时也给数学工作者提出了许多基本理论问题,使数学中的如凸分析、数值分析等也得到了发展。还有一种规划问题和时间有关,叫做“动态规划”。近年来在工程控制、技术物理和通讯中的最佳控制问题中,已经成为经常使用的重要工具。
图论。图论它是网络技术的基础。1847年基尔霍夫第一次应用图论的原理分析电网,从而把图论引进到工程技术领域。20世纪50年代以来,图论的理论得到了进一步发展,将复杂庞大的工程系统和管理问题用图描述,可以解决很多工程设计和管理决策的最优化问题,例如,完成工程任务的时间最少,距离最短,费用最省等等。图论受到数学、工程技术及经营管理等各方面越来越广泛的重视。
排队论。最初是在二十世纪初由丹麦工程师艾尔郎关于电话交换机的效率研究开始的,在第二次世界大战中为了对飞机场跑道的容纳量进行估算,它得到了进一步的发展,其相应的学科更新论、可靠性理论等也都发展起来。排队论又叫做随机服务系统理论。它的研究目的是要回答如何改进服务机构或组织被服务的对象,使得某种指标达到最优的问题。比如一个港口应该有多少个码头,一个工厂应该有多少维修人员等。
1909年丹麦的电话工程师爱尔朗研究排队问题,1930年以后,开始了更为一般情况的研究,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,以便求得更好的服务。它是研究系统随机聚散现象的理论。
因为排队现象是一个随机现象,因此在研究排队现象的时候,主要采用的是研究随机现象的概率论作为主要工具。此外,还有微分和微分方程。排队论把它所要研究的对象形象的描述为顾客来到服务台前要求接待。如果服务台以被其它顾客占用,那么就要排队。另一方面,服务台也时而空闲、时而忙碌。就需要通过数学方法求得顾客的等待时间、排队长度等的概率分布。
排队论在日常生活中的应用是相当广泛的,比如水库水量的调节、生产流水线的安排,铁路分成场的调度、电网的设计等等。
可靠性理论。可靠性理论是研究系统故障、以提高系统可靠性问题的理论。可靠性理论研究的系统一般分为两类:(1)不可修系统:如导弹等,这种系统的参数是寿命、可靠度等,(2)可修复系统:如一般的机电设备等,这种系统的重要参数是有效度,其值为系统的正常工作时间与正常工作时间加上事故修理时间之比。
对策论。对策论也叫博弈论,田忌赛马就是典型的博弈论问题。最初用数学方法研究博弈论是在国际象棋中开始的——如何确定取胜的着法。由于是研究双方冲突、制胜对策的问题,所以这门学科在军事方面有着十分重要的应用。近年来,数学家还对水雷和舰艇、歼击机和轰炸机之间的作战、追踪等问题进行了研究,提出了追逃双方都能自主决策的数学理论。近年来,随着人工智能研究的进一步发展,对博弈论提出了更多新的要求。
决策论研究决策问题。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。决策问题是由决策者和决策域构成的,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种种决策问题类型。不同类型的决策问题应采用不同的决策方法。决策的基本步骤为:(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根本要素是:局中人、策略与一局对策的得失。目前对策问题一般可分为有限零和两人对策、阵地对策、连续对策、多人对策与微分对策等。
搜索论。搜索论是由于第二次世界大战中战争的需要而出现的运筹学分支。主要研究在资源和探测手段受到限制的情况下,如何设计寻找某种目标的最优方案,并加以实施的理论和方法。在第二次世界大战中,同盟国的空军和海军在研究如何针对轴心国的潜艇活动、舰队运输和兵力部署等进行甄别的过程中产生的。搜索论在实际应用中也取得了不少成效,例如二十世纪六十年代,美国寻找在大西洋失踪的核潜艇“打谷者号”和“蝎子号”,以及在地中海寻找丢失的氢弹,都是依据搜索论获得成功的。统筹学
统筹学是专门研究其对象得以切实成为具有强盛生命力的统一体而展开统一筹划所需的本质、观念、关系、规律、思路、方法、手段和归缩评价的学科。它是由其概念体系、操作体系、评价体系三个基本部分组成的知识体系。它也是数学与社会科学交叉的一个学科分支,是研究如何在实现整体目标的全过程中施行统筹管理的有关理论、模型、方法和手段。通过对整体目标的分析,选择适当的模型来描述整体的各部分之间,各部分与整体之间及它们与外部之间的关系和相应的评审指标体系,然后综合成一个整体模型,用以进行分析并求出全局的最优决策以及与之协调的各部分的目标和决策。统筹学的理论与方法渗透到管理的许多领域。在军事管理中也有着重要应用。
统筹方法中的基本模型是统筹图(或网络图),它是用节点、箭头和与之相应的数来记述整体和各部分之间的以及它们与外界间的关系。从基本模型出发,根据不同的目标,可选取与之相适应的其他模型。
常用的统筹模型:
(1)时间—成本优化模型。整体目标涉及时间与成本时,在统筹图中与箭头相应的数字表示时间与成本的关系。
(2)时间—资源优化模型。整体目标涉及时间与资源时,则可在工期一定的条件下,均衡不同时期资源需要量和相应各部分的有关参数。
(3)决策型模型。在决策阶段面临各部分多种方案的选择,从整体出发,选择其中之一方案。此时统筹图上含有若干决策点。
(4)控制模型。在计划实施阶段,用以对财务、进度、资源等的控制。
(5)搭接网络模型(MPM方法)。两部分之间的关系是用其中一部分的开始与结束时间与另一部分的开始和结束时间的间隔来描述的,这种关系允许两部分工作有重合搭接,便于描述联结型作业与交叉平行作业。(6)非肯定型统筹模型。与各部分相应的“给定数”是随机向量。
用节点和箭头组成的统筹图称为决策型统筹图,是进行多阶段决策的有力工具。为找出总体最优解和与之相协调的各部分的指标和参数组,可按以下步骤分析广义统筹图。
进行调查研究,画出广义统筹图。②计算整体指标,计算方法有代数分析法、流图计算法,矩母函数与W函数法;③评审与优化。根据综合的整体指标,进行评审,找出现存整体的最优解,或对整体进行设计,以取得最优效果。④确定与整体协调的各项决策、各部分的指标与有关参数。⑤控制、调整与整理。
① 统筹学是管理科学中较为活跃的分支,它的应用范围与效果随计算机的发展而不断扩大,并与数学的有关分支和社会经济学结合产生一些新的有生命力的管理科学分支,进一步推动了统筹学的发展。
军事统筹与军事运筹
可以看出,运筹的在军事领域的应用及其多,很多成功的案例都是军事运筹比如上文提到的战机作战决策、失事潜艇搜索、丢失氢弹搜索等等,相对统筹来说,运筹是分析方法的集大成者;而统筹学则是典型的综合方法,军事统筹也概莫能外,许多关于统筹的概念,严格意义上来说应属于运筹学的概念。所以可以说,统筹与运筹之间有着千丝万缕的关系;但是,两者之间也有着显著的区别,如我们可以看出军事统筹是一纵向过程,研究各个时间节点的筹划安排,而军事运筹则可以看作一个横向过程,如何在各种约束条件下,考虑各方面的因素,实现整体综合军事效能的最优化。从下面的角度作对比归纳。
第一,军事统筹是方法论中的综合方法,军事运筹是方法论中的分析方法。两者有着不同的范畴,却互为纲目,密不可分,但其发展和运用程度却有着很大的差异。在军事领域对于分析方法的研究即军事运筹的研究已经取得了显著的成效,产生了许多的方法、模型、公式、原理等等,成功的案例不胜枚举。但是相对来说,至今对综合方法即军事统筹的研究非常落后,成果微不足道。虽然我军有军事统筹学的课程和理论研究,但其在实际工作的效果尚未显现。随着军事技术的产生,对于军事分析的需求和提供的分析技术越来越多,促进了分析方法的研究发展。而对于综合的需求和提供的技术是逐渐发展起来。但军事统筹中综合技术要有综合理论的指导,若缺少综合理论指导,综合技术也难以产生。
第二,军事统筹是一种综合思想,与其它军事综合思想的区别在于它有时间方向性。它所面对的是:①在解决某个问题的过程中(不管是一天还是一年甚至更久),解决对象会发生变化,解决问题的环境和条件会发生变化,解决问题的手段和方法会发生变化,以及由此产生的解决问题的目的或者要求也会发生变化。②特别是解决问题的对象、环境条件、工具方法、目的要求会同时变化,产生不确定性,它们变化的方向、速度、性质都不统一,产生离散性。在复杂的实践过程中,如军事作战中,四个方面的变化的不确定性和离散性常常同时出现,而且大多时候信息不全、不清、不明、不准,只有从实践整体的统一去认识和判断,即用军事统筹的思想和方法去指导,从人时、人空、时空的人时空统一中把握,作出规划、策略和决策,就可以突破障碍,协调平衡,取得预期的军事成效。而军事运筹本质上可以看作一种先分化后再综合的方法,它主要面对各个对象的权重等等,通过规划、筹划,使整体系统的军事效益达到最优化。
第三,军事统筹及其军事统筹科学对于辩证法应用的方向、应用的范围、应用的途径、应用的成效等等,都给出了明确的要求,从而使应用辩证法的成功,有了科学的保证。比如毛泽东的军事思想的发展正是把辩证法应用于不同革命战争的主体、客体、环境的整体统筹安排,从而掌握战争的主动权,取得革命战争的胜利。军事统筹的整体统一的本质特点,使之与辩证法在实践中直接的结合,可以说这是毛泽东成就伟大事业的思想核心。任何实践,不管成功还是失败,都是辩证法应用的实现。任何现象、规律、方法之间都有一定的联系,这些联系都表现为辩证的本质。军事统筹是一种辩证法实践,既是辩证法应用的条件,也是辩证法的一种应用形式。而军事运筹则是辩证法的具体应用形式,对于一个系统,在有限的客观条件下,辩证的运用技术手段实现军事目的。结论
在军事现代化的今天,军事统筹和军事运筹是两门极具发展潜力的学科。军事运筹在军事领域中已经获得了广泛而成功的应用,但它注重分析方法而往往对综合方法不太注重,业已造成一些国外研究人员对其功效及发展的思考。而统筹尤其是军事统筹作为一个中国色彩浓厚的学科,注重宏观上考虑问题,但其目前发展比较薄弱,我们如加大对军事统筹的研究应用力度,把军事统筹和军事运筹结合,以军事统筹把握宏观,以军事运筹分析处理各类事务、资源等等。那么它们必将成为我军事力量发展的倍增器,使我们在信息化建设路上事半功倍,实现我军军事综合实力的腾飞。[参考文献] 1. 朱国林主编:《军事统筹学》[M],北京:解放军出版社,2004年版
2. 张最良主编:《军事战略运筹分析方法》[M],北京:军事科学出版社 2009年版 3. 许德培主编:《军事运筹学基础第2版》[M],北京:国防科技大学出版社 2009年版 4. 李长生主编:《军事运筹新方法研究与应用》[M],北京:军事科学出版社2002年版