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从华罗庚教授的统筹法优选法谈起---纪念华老诞辰100周年
发布时间:2017-10-12 17:16:40
作者简介:
陈德泉,1965年中国科技大学运筹学专业毕业。先后在中国科技大学和中国科学院数学所、应用数学所工作。曾任中国科学院科技政策与管理科学研究所研究员、副所长和学术委员会主任。1965-1985年为华罗庚教授的主要助手。
计雷 ,1965年中国科技大学应用数学专业毕业。 中国科学院科技政策与管理科学研究所研究员,中国优选法统筹法与经济数学研究会副理事长,中国优选法统筹法与经济数学研究会应急管理专业委员会主任委员。1965-1985年为华罗庚教授在应用研究方面的主要助手。
 
        华罗庚教授是一代数学大师和国际著名的教育家,被誉为中国应用数学和管理科学的开拓者,项目管理创始人。他是我国科学界的骄傲,是中华民族的骄傲。他的研究成果、奋力拼搏自强不息的意志、治学精神和热爱祖国崇高品质鼓舞了一代又一代的中国人。他在应用数学和管理科学方面的贡献得到中国各级领导、广大群众和国内外专家的赞赏。谈到他在应用数学和管理科学的贡献总离不开他的统筹法和优选法(双法)的工作。华老在我国发展应用数学的思想、研究和实践,并不是始于双法,也不是止于双法。但是,华老二十多年的在双法理论研究、实践试点、不断扩大应用领域、应用推广普及和所取得的丰硕成果的全过程,最能反映华罗庚的应用数学和管理科学思想,也是华老开拓和实践在我国开展应用数学和管理科学路径的过程。这些基于他从事一辈子理论数学与应用数学研究与实践的积累,同时在这二十年里也丰富了和完善了华老的应用数学和管理科学的思想。
 
       华老生前曾任是中国科学技术大学副校长,兼数学系主任,我俩1965年本科毕业于中国科学技术大学,毕业后有幸成为华老的学生和助手,跟随他从事统筹法、优选法和其他数学方法的研究、应用与推广工作,亲身经历了华老将数学理论与生产实践紧密结合、为国民经济建设服务的历史过程,也见证了他在实现这一目标的过程中遇到的种种艰辛和付出的巨大努力。跟随华老的20年(1965-1985),是不平凡的20年,是难忘的20年,这段尘封的岁月又被唤醒,至今回想,仍然历历在目。
 
        华老强调应用数学不应该只停留在从书本和期刊上找课题,还应该到“到生产实践中去找课题”,“要从我国的经济和生产实际情况出发”,应该重视解决实践提出课题的方法选择,同时也强调应用数学理论研究的重要性:“对实际的深入,不是一味削弱理论,而是显示理论的重要性”,没有理论研究分析就不会鉴别,不能找出或创造的符合国情的先进的有效方法,“没有理论上的深入,是不会有方法的浅出的“,也无法让应用领域的人掌握,而他们的掌握和认知对方法的应用往往起着关键作用。
 
        华老在50年代和60年代初与生产实际的接触,“在生产实践中我们发现有两大类课题,一类是管理工作课题,一类是提高质量、降低成本、降低消耗这类课题”。
 
        对于第一类问题即管理问题,华老一是研究对比分析国外很多种方法,选择了CPM和PERT类网络计划的方向,这些方法对项目管理很有帮助。二是华老不但自己研究分析,还的建议国家科委科技情报所搜集了网络计划方法有关的国际几百篇相关的文献,并出版了两本文献目录的汇编。包括CPM、PERT、PET、TOPS、LOES、RAMPS、MAP、PACA、LESS、CRAM、COMET、COMET、PROMPT、SCANNS、MCZ、UNETICS、AN、DAN、PAN、GAN、GERT、BKN、MPM、PPBS、VERT、等等,华老组织我们对这些文献进行了深入的阅读和讨论,为后来试点工作的开展打下了坚实的基础。三是华老透彻地分析了这些方法,并结合中国实际、深入浅出的形成了通俗易懂的平话,并结合毛主席“统筹兼顾”、“抓主要矛盾”的思想,取名为:“统筹方法”。
 
        对于第二类问题,除了一般的了解的情况外,他还曾多次提到为什么搞优选法,那是在1965年在西南三线试点统筹方法时,亲身经历了由于雷管不合格,对施工影响,甚至导致施工人员的牺牲,促使华老考虑仔细第二类的问题。华老在分析对比了有关的数学方法的基础上,选择了优选法的方向,写出了优选学一书。
       1966-1969年华老带领他的学生查阅资料,开办讨论,作优选法的理论研究和双法应用推广的的准备工作。1969年华老以《优选方法平话》手抄本作为向国庆二十周年的献礼。优选法试点取得成功,并有了一些成功案例之后 1971年《优选方法平话》和《优选方法平话及其补充》出版。待探索优选法在不同领域应用并推广之后,1981年华老同意出版反映他在优选法理论研究成果的的《优选学》。
 
        华老一直主张应用数学要为我国的经济和生产服务,理论研究“不是写完文章就交卷了”,要“深入浅出”,而且“要经得起实践的检验”,要为我国的经济和生产服务。那就要在实践上下功夫,通过试点掌握应用的经验和要点,不断扩大应用领域,再在进一步推广应普及。
 
        第一个统筹方法的试点选择在北京774厂(北京电子管厂)。在华老的带领下,有中国科技大学、人民大学和北京航天航空大学老师和我们运筹专业的18个学生参加了这一开创性的试点任务工作。其中的一个试点单位是模具车间,该车间是一个多品种小批量加工车间。我们当时主要考虑的问题是在模具正常加工过程当中,如何采用统筹方法解决其中的关键问题。统筹方法一般采用关键线路法来合理安排项目并辅助缩短工期。我们在对现有流程进行具体分析的基础上,考虑对流程进行再改造,并通过项目网络计划来辅助改善和提高现有组织流程的有效性。由于这是我们第一次进行统筹方法的试点工作,还处于探索阶段,期间我们遇到了一些这样或那样的困难,总的来说,这个试点我们搞得不很理想,从对象上来讲,当时搞得有点偏差,没有获得预期的效果,但是在一步步克服困难后我们还是解决了一些实际问题,并获得了宝贵的经验教训,特别是使我们了解到统筹方法更适用于一次性的项目,这为我们以后统筹方法的试点应用工作起到了很好的借鉴作用。
 
        一个偶然的机会给我们试点工作的开展带来了新的曙光。华老在这过程中结识了西南三线的副总指挥长郭维诚。交谈中,统筹法引起了郭维诚的极大兴趣。于是华老就在北京饭店用报纸当黑板把统筹方法的相关理论和方法,用通俗易懂的方式给他认真地讲解了一番。郭维诚听后很受启发,觉得这对三线建设,包括隧道、桥梁、工程建设很有裨益。于是华老应郭维诚的邀请到西南三线,也是当时国内最大的工程去做试点。这样,我们在电子管厂开展试点的同时,华老决定在西南三线再开一个试点。但是当时有些关心华老身体的人却因华老年龄大、腿脚又不好、学数学出身,对一些专业知识不太懂为由劝华老不要去西南试点。华老婉拒了他们的好意,风趣的反驳道,他明年一定比今年大一岁,随着时间的推移,会越来越老,因岁数大不让他去实际上是叫他早点去;腿脚不好是老问题,是几十年的老毛病了,随着年龄增长,只会更加行动不便,所以说腿脚不好其实是催他早点去,要他越早去越好;而且对于搞数学出身的不懂三线工程建设,正是学习的好机会,可以虚心踏实的向人家学习,“弄斧必到班门”,只有不断学习积累,才能做出真正有价值的东西。总而言之,不让他去的三点理由,其实是催他快点去,越晚去了越不好!
 
        华老就怀着这样的意念带着我们中的几个学生前后两次到西南三线推广统筹法,取得了很好的成果。后来他给毛主席写了封信,并寄送了一本《统筹方法平话》,汇报他在西南三线的试点工作。毛主席在1965年7月21日给他回了封信,信的内容是这样的:
华罗庚同志,
    来信及《平话》,早在外地收到。你现在奋发有为,不为个人而为人民服务,十分欢迎。听说你到西南视察,并讲学,大有收获,极为庆幸。专此奉复,敬颂教安!     
                                                  毛泽东                                                                
                                                  1965年7月21日
 
        统筹法试点工作得到了毛主席的肯定,这对华老坚定不移地研究、应用与推广统筹法和应对艰难险阻是一个极大的鼓励。全国也一时掀起了“统筹法热”,统筹法试点在中国多个城市犹如雨后春笋般地开展了起来,包括江苏南京长江大桥的施工计划、河北十五化学工业公司化肥厂试点工程、长春第一汽车制造厂红旗牌轿车的试制工程、天津的建筑行业等等。
 
        十年动乱,华老也逃脱不掉被批判的命运,统筹法研究、应用与推广普及工作刚刚见到成效,便因为政治运动停顿了几年。如前所述1966年-1969年华老带领他的学生查阅资料,开办讨论班,在理论研究上做准备。1970 年3月4日,周恩来总理给国务院直属党的核心小组负责人刘西尧批示,让华罗庚继续试验他所主张的统筹方法。
        4月18号,华老通知我们俩,他两天后将给国务院7个部委领导介绍统筹法。第二天,我们在华老指导下做了一天时间的准备工作。4月20日,华老给在座领导做了一场精彩的统筹法报告。稍后,有人提议要华老再讲讲他的优选法(华老在69年写过一个优选法平话作为20周年国庆献礼)。于是华老又给在座领导作了一个生动的优选法报告,这是华老第一次公开讲优选法。华老讲解问题非常注意方式方法,善于用通俗易懂的语言给一个问题剖析清楚。这次他用“泡茶”作比讲解统筹、“折纸”作比讲解优选,使得在座各位领导听得津津有味,引起了广泛的反响,并在会后纷纷邀请华老到各单位开展试点工作。
 
         这次报告后,复旦大学数学系来信邀请华老到上海讲演统筹法。在国务院批准后,我们俩在华老的指示下带着中国科学院的介绍信到上海打前站,谁知到上海后,复旦大学正以“反学术权威”为由批判苏步青,大家不敢以顾。这时通过上海科教组介绍,我俩来到上海炼油厂办公室,接待我们的是办公室主任,于是我们把统筹法试点开展的相关情况以及毛主席的批示在他面前细致地描述了一番。他听后为之一振,说刚好有个项目需要解决,就是“酚精炼扩建改建工程”,上级要求该工程一个月内必须完成,他们排来排去怎么都排不出来,希望我们的统筹法可以帮上忙。
 
        1970 年 6月 9日,华老抵上海后,径直去了上海炼油厂,开展“酚精炼扩建改建工程”的工期优化试点工作。华老和我们被安排在一个铁皮作屋顶、木板作围墙的临时仓库为工作地点,和工人师傅们同吃同住同劳动。当时正值上海盛夏,天气闷热、房间简陋,华老浑身长满了痱子。但是华老浑然不顾这种艰苦条件,精心指导我们采用统筹法对工期进行优化,通过对关键工序的逐步调整,实现了一月内完成“酚精炼扩建改建工程”的既定目标。可是随后由于形势要求,工期需要缩短到15天。考虑到要想把计划工期再缩短,需要把“工具”交给大家,发动工人师傅们共同来完成这项工作,华老决定给广大技术人员和工人师傅们做一个统筹法的报告。报告被安排在食堂举行。当天上海下着瓢泼大雨,雨水打落在瓦砾上发出“咚咚”的响声,但这依旧阻挡不住工人师傅们对统筹法的渴求,整个食堂被挤得满满的,还有许多人或穿着雨衣、或打着雨伞站在窗外听完了报告,这个报告伴着上海雨特有的气息显得异常精彩。会后,暴雨依旧如初,工人师傅们打着伞,把华老抬上了汽车,华老非常感动。
        这次报告后,工人师傅们和我们一起,在华老的指导下,对“酚精炼扩建改建工程”进行了反复琢磨,多次讨论,将计划工期成功缩短到15天。参加工程的技术人员和工人师傅灵活应用了统筹方法,进一步缩短了工期,只用了7天时间便成功完成了“酚精炼扩建改建工程”,创造经济价值约280 万元。
        此间,上海炼油厂在降低某型号降凝剂的凝固温度上遇到了问题,并求教于华老。一天晚上,华老“咚咚”的敲开我们的房门,当时我们俩正在下围棋。一听见是华老来了,赶紧用毛毯把棋盘掩住,但是华老一下就看出我俩正在下围棋,然后就以围棋当道具,棋盘为坐标平面,棋子为点,讨论降凝剂凝固温度方案的问题。华老针对下围棋有句名言:观棋不语非君子,举手有悔大丈夫!就这样,我们在华老的带领下,运用优选法,成功使上海炼油厂某型号降凝剂的凝固温度降到实际要求,当时流传华老“神来之笔一点,就点出了一个好方案”,这在上海引起了极大的轰动。这是我国优选法试点的第一个成果。因此,上海市科教组亲自出面邀请华老办一个统筹法、优选法的培训班,并作统筹法和优选法的报告。报告也非常成功,大大扩大了统筹法和优选法的影响。
 
       回北京后,北京市安排我们在化工系统和电子系统进行优选法的试点,仅仅一年的时间,就获得了130多项成果。1971 年 7 月 28日,国务院召集17个部委组织了一个大规模的成果汇报会,北京电子办、化工局等部门的相关负责人分别向大会介绍了他们试点“优选法”的经验和取得的成果,当时优选法的应用可以概括为三方面:配比配方,工艺条件和仪器仪表调试。成果汇报会后,“双法”名声鹊起,不少地方与部门纷纷邀请华老去普及“双法”,“双法”由此从试点走向了全国研究、应用与推广的高潮时期。
 
        在全国研究、应用与推广阶段,在原来试点的基础上组成了“双法小分队”(双法,即优选法和统筹法),由掌握优选法和统筹法、并且在领域上应用取得了丰富经验的专家和工人组成,队伍和应用领域在不断扩大,先后到过中国的绝大多数的省市和自治区,在华老指导下“在工艺上搞优选,在管理上搞统筹”。华老和小分队介绍双法时,同时介绍大量有启发性的成功案例,成功的关键因素和组织管理经验。然后深入实际与不同领域的领导、专家、工程技术人员和工人、农民一起研究应用双法解决实际问题,这样应用领域不断扩大,从化工和电子发展到能源、冶金、纺织、机械、轻工、粮食加工、林业、交通等领域。应用推广工作获得了成功,并形成了系统的经验,在建筑工程、化工、电子、刀具、林业、粮食加工等领域都出版了相应的应用专辑。全国各地印刷出版了《统筹方法平话》和《优选法平话》几百万册,有的省一个省就印发了100多万册。那时候,全国听过华老及其小分队讲演统筹方法和优选法的人超过1000万。统筹方法和优选法被国外学术界称为“为百万人的数学”。
 
        1978年优选法和“双法小分队”分别获得全国科技大会的科技成果和科技集体奖。1984年,国家经委下达正式文件:向全国推荐统筹方法和优选法作为效果显著、应用面广的现代管理方法中的两种方法。
 
        进入80年代,中国经济形势发生了很大变化,根据国家经济和生产发展的需要,双法的工作也发生了很大的变化。80年以后有三个明显的特点。
   
         一是:在过去工厂和车间推广双法的基础上。华老受国务院领导委托,带领我们开始把统筹方法、优选法和其他应用数学方法应用到大型项目和发展规划方面。82年国家面临经济翻两番和人民生活水平提高的需求,能源非常紧张。当时煤炭部高扬文部长写信给华老,希望华老应用“华氏双法”帮忙“规划出一个经济、合理开发兩淮煤炭基地方案”,在华老带领下,我们和由7个学会和煤炭部、水电部、铁道部、交通部、邮电部等派出的专家组成团队,经过多次实地考察和周密思考,仔细研究,充分讨论各种各样的意见,完成了方案报告。后经国家计委、经委、科学院、科协、煤炭、电力、铁道、交通等相关工业部、安徽省人民政府领导和专家论证,认为方案报告调查缜密,论证科学,技术上可行,经济上合理。国务院批准此方案。
 
        82年 7月24日国务院万里副总理接见华老,要华老积极参加国家长远规划和重大项目的研究特别是国际合作项目,万里副总理谈到他那里经常收到很多规划和项目,希望华老组织专家对用科学方法,用“双法”对这些方案进行研究论证,为国家决策提供依据,还谈到咨询工作的重要。此后,华老在为国家重大项目和规划方面和决策方面做了大量工作,除 “两淮煤炭基地发展规划”,还有“大庆油田开发与地面工程规划方案优选的研究”、“攀钢雾化提钒工艺参数的系统优化”、“准葛尔露天矿煤电应用发展规划”、区域和行业发展规划等项目。这些项目先后获得了国家科技进步一等奖一项、二等奖两项、三等奖一项,以及科学院和省部级奖项10多项。同时,在实践中提出了一些新的应用数学与管理科学问题。
 
         第二个特点,随着计算机的普及应用,统筹方法和优选法与之结合,能针对重大复杂的问题建立相应的模型,进一步促进了统筹法优选法的研究和应用。80年代分别接受科学院“统筹方法和优选法研究”重点课题和国家科委“数学在能源、农业等方面的应用”的重点课题,90年代先后承担了自然科学基金会的有关课题如:工程项目管理、生产整体管理优化研究以及资本市场与项目管理相结合的课题等。在实际应用中也包括大系统的规划优选和统筹、包括理数据、建系统等内容,复杂工程和产品的优化设计等。
 
        第三个特点,是在新的大环境下,双法研究、应用、推广普及的工作形式更加适合新的经济形势。78年在科学院有了办公室,81年正式成立了中国统筹法、优选法和经济数学研究会,解决了小分队的业务联系,也加强了双法与管理科学等相关学科的交叉研究和国际交流与接轨。同年我们一起参加了国际管理科学大会组织的第一届项目管理研讨会,在会上介绍了我国双法,特别是统筹方法的开展情况。84年华老创办了《优选与管理科学》杂志(后改为中国管理科学)。94年研究会在统筹方法的基础上成立了项目管理专业委员会,并与国际项目管理学会建立了联系。统筹方法与国际的项目管理接轨,以一种新的形式在我国得到了进一步推广应用和进一步提高,在这方面许多大学教授、企业家、专家和领导都作出了很大贡献,到现在为止,有二百所大学在本科生目录中开设了项目管理课程,国家教育部还把项目管理列入到专业硕士目录,有上百所大学设有项目管理工程硕士学位。具有国内外职业认证资格的高级项目经理和项目经理有几万人。我国也开发出的统筹方法、项目管理的软件完全可以与国际上流行软件相比。
 
        华老不断思考数学如何为国民经济服务的问题。在优选法统筹法研究、应用与推广的基础上,总结他多年来普及数学方法的实践与经验,进一步筛选出10个行之有效的方法,可以概括为36个字:“大统筹,广优选,联运输,精统计,抓质量,理数据,建系统,策发展,利工具,巧计算,重实践,明真理。”准备应用推广,前面30个字包括了10个方向,后面6个字是评价标准,这为我国应用数学和管理科学拓展了下一步的研究方向和推广领域。
 
        华老作为一个伟大的科学家,在纯数学、应用数学和管理科学的工作中都渗透他对我们伟大祖国的无限热爱和期望。华老的一生不断思索创新,开拓进取,为科学事业和我国国民经济的发展做出了不朽的功绩,我们纪念他,就是要以他为榜样,继续沿着他开创的道路不断前进!