二战期间英美运筹学研究的几个侧面.docx

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1、二战期间英美运筹学喉的几个侧面目录目录11 .背景概述12 .英国的运筹学研究23 .美国反潜战运筹学研究小组64 .飞机与潜艇的对决85 .比斯开湾的空中反潜战106 .结论137 .附：二战期间英美运筹学领域的几位关键人物13【后记】168 .诺曼底登陆战役的胜利，给我们提供了哪些经验和启示？168.1. “霸王行动”战前谋略178.1.1. 伐交为先178.1.2. 佯动造势188.1.3. 假戏真唱，暗渡陈仓198.1.4. 苦肉计208.1.5. 宣传瓦解218.2. 诺曼底登陆218.2.1. 美英盟军218.2.2. 德军方面228.3. 诺曼底登陆战役成功给我们的启示248.4

2、. 总结251 .背景概述所谓“运筹学研究(OperationResearch,OR)是一种针对作业过程的优化研究，通常用来提高效率。该学科大体上可归入工程学的范畴，其重要性在第二次世界大战中得以凸显：它先是被英国，之后又被美国用于反潜战。随着战争的进行，运筹学的使用领域后来又扩大到了空战和地面战争中，甚至在后勤和军工生产等领域也得到了广泛的运用，并为战争的胜利做出了不可磨灭的贡献。图1二战期间的运筹学研究人员合影在今天，许多工程师仍然将运筹分析视为解决工程问题的有力工具。这门学科使用统计学、概率论、排列论、博弈论、决策分析和数学模型来假设和预测可能发生的工业问题，并在其真正发生时予以解决。一

3、般来说，对某个给定的过程，运筹学专家会首先确定哪种方法最适合，然后通过引入成本和时间方面的约束条件来对最终手段进行一步步的优化。运筹学研究的一大目标是辅助当前的决策者，而不是取代他们做出决定。运筹学本身并不解决具体的技术细节问题，归根结底，它只是让人们认识到问题的所在，并向相关领域的专家寻求帮助以寻找解决方案，最终解决问题的还是其他人和机器。运筹学专家在遇到问题时，采取的分析过程一般如下：(1)确定问题，并找到适当的切入点。构建数学模型，并开展数据搜集工作。推导出最佳解决方案，完善数学模型。(4)对数学模型进行测试，以查看它是否与解决方案相符合。(5)实现对解决方案的有效控制，形成文档。具体实

4、施。第二次世界大战是正义力量和法西斯反动势力的殊死搏斗，在无数场战役中，运筹学在背后发挥了难以估量的作用。下面，就让我们看看二战期间运筹学研究运用的一些历史史实和例子吧！2 .英国的运筹学研究早在第二次世界大战爆发之前，运筹学就被用来协助规划英联邦武装部队的后勤和训练工作。随着法国在1940年6月沦陷于纳粹的铁蹄之下，英国人对运筹学相关领域的研究提出了新的紧迫性需第3页共25页求。这一时期，英国的运筹学专家首次对跨大西洋的船运护航系统进行了测试。由剑桥大学的帕特里克布莱克特（PatrickBlackett,此人是反物质物理学的先驱）博士领衔组建了一个团队，他们被安排了研究护航船队的工作，看看如

5、何使航运和反潜最有效。在第一次世界大战期间，英国海军部在开展护航船队的作业优化工作时表现得较为迟缓。不过，在第二次世界大战爆发之初，英国皇家海军很快就开展了这一工作。最初，护航船队的指挥官们针对如何最有效地组织他们的船只进行了辩论，问题集中在这一点上：究竟是派出一支较大的船队还是派出几支较小的船队更合适。大型船队在每次航渡过程中可以由更多的军舰提供掩护。然而，英国海军部反对这种做法，因为军舰的总数是有限的，军方不希望把太多的军舰“捆绑”到护航任务上，而要求把这些军舰“释放”出来以参加海上进攻作战。此外，对任何一支船队而言，其航速将由最慢的那艘船决定，而越大的船队越容易包含各种航速的船；相反，较

6、小的船队可以把航速差不多的船集中在一起，因此可以以更快的速度行驶，从而更好地避开德军的U型潜艇和水面突袭舰艇。最终，布莱克特的团队通过研究发现，船队的规模与其生存能力关系不大，而船队中军舰的数量越多，船队的损失相对就越小。基于这一结论，布莱克特团队建议的标准做法是，编成更大的船队，并配备更多的护航军舰。事物都是两面的，对采用大型船队自然也不乏批评的声音，其中一条主要的理由是这样做会为德军的U型潜艇提供更多的射击目标。不过，面对批评，布莱克特通过统计分析确定，由于敌方潜艇很难一次就击中所有的舰艇，因此只要敌人攻击的命中概率不变，那么在大型船队中，将有更多的船只幸存下来，前提是敌人对每支船队发动攻

7、击的潜艇数量保持不变。除了对船队大小的研究外，英国人还开展了其他研究，其中一项研究就提出，护航战术的核心是阻止潜艇发动攻击。在战争初期，英国海军的护航任务是击沉德军的潜艇，并基于这一目的设计了深水炸弹的引爆深度。然而，运筹学科学家通过研究确定，因为船队的最终目标是向英国运送物资，而不是摧毁德军的潜艇，因此从统计意义上来说，最好的策略是让敌人的潜艇在仓促发起的攻击中浪费鱼雷，或者完全阻止它们发起攻击，而不是试图击沉潜艇。图3遭受盟军深水炸弹攻击的德军U-625号潜艇在明确了这一原则之后，运筹学科学家们确定，当前深水炸弹设定的引爆深度并不是最优解，也无法有效攻击、威慑德军的潜艇。当时，英国海军深水

8、炸弹的引爆深度是针对让炸弹最能将爆炸威力传递到水下区域而设定的。但事实上，英国军舰只要发现德军的U型潜艇在水面航行或在较浅的深度潜航就会发起攻击，并迫使后者下潜，而深水炸弹下沉的速度快于潜艇，因此深水炸弹在最合适的深度引爆时，潜艇还未下潜到这一深度。通过重置深水炸弹的引爆深度(在较浅的深度引爆)，英国海军的反潜成功率翻了一番。“交换率”(exchangerate)和“有效率”(effectivenessratios)这两个术语也是来自运筹学，它们被用来定义为了达成既定目标而对时间的最大化有效使用。这两个概念的核心用途之一是研究飞机对船队的掩护。运筹学研究人员计算了盟军飞机的飞行小时数，并将其与

9、特定区域的德军U型潜艇目击数进行了比较。通过研究这些数字，可以重新分配飞机，以便更有效地覆盖更大的海域，并且能够将兵力集中于U型潜艇活动频率较高的海域。布莱克特的团队还与英国皇家空军轰炸机司令部合作，研究了从德国执行任务返回的受损轰炸机的情况。英国皇家空军之前曾研究了机身上遭受敌人火力伤害最严重的部分，并认为他们应该在这些部位上加装更多的装甲，可惜这对降低飞机的战损率没有帮助。经过一番研究后，运筹学小组提出了一个反直觉的解决方案，他们建议将装甲加在没有被敌人击中的机体部分上。布莱克特团队的推断是,这些部位才是真正重要的部位，一旦这些部位被击中，飞机就会被击落并坠毁在敌人的领土上(因此不会返回英

10、国)。英国皇家空军最初研究的缺陷是，只考虑了返航飞机的情况，却忽视了实际损失的飞机。图4一场战斗结束后，地勤人员正在检查这架轰炸机的受损情况第6页共25页运筹学科学家们还致力于研究轰炸机大编队战术，其目的是压倒纳粹德国的“卡姆胡贝尔防线”，这是德军用雷达和受地面机构引导的夜间战斗机组成的防空系统，该系统曾给英国皇家空军的轰炸机编队造成过沉重的打击。英国运筹学研究团队确定了轰炸机编队飞行时的精确间隔距离，这样既可以最大限度地避免飞机之间发生碰撞，也降低了遭到敌人夜间战斗机拦截的概率。1944年，在诺曼底登陆战役期间，一些专门组建的运筹学研究团队也跟随加拿大和英国军队一同踏上了西欧的土地。这些陆军

11、运筹学研究小组(ArmyOperationResearchGroup,缩写为AORG)是由英国供应部派出的，他们直接从前线获取和积累数据。AORG团队跟随盟军部队一同向前推进，一路上分析和汇编有关炮击、空中轰炸和反坦克战术有效性的情报。他们将数据发给身在英国的同事，后者仔细研究了这些数据，以便提出最优的改进和训练方法。3 .美国反潜战运筹学研究小组美国海军的运筹学团队很早就组建并开始工作了，不过他们与其英国同行的任务略有差异。总的来说，美国海军指挥高层强烈支持集中兵力寻歼敌人的潜艇，因此他们在已有的科学研究和发展办公室内成立了反潜战运筹学研究小组”(Anti-SubmarineWarfareO

12、perationsResearchGroup,缩写为ASWORG)o该小组由普林斯顿大学的菲利普麦考德莫尔斯(PhilipMcCordMorse)博士组建，其任务是确定在船队遭受攻击之前摧毁德军U型潜艇的最佳方法。最初，反潜战运筹学研窕小组的调查人员试图通过详细的分析来解决这个问题。然而，他们很快就发现，由于他们的研究过于局限在现有情报上，因此在很大程度上是无效的。也就是说，他们的主要数据来源是攻击过U型潜艇的每艘军舰在战斗结束后提交的行动报告。参与战斗的每艘军舰都被要求提交一份“事故报告”，并对其中的数据进行分析。在评估每次反潜作战的战术有效性时，报告撰写者对给敌人潜艇造成的损害分类如下：A

13、：确认击沉；B：可能击沉；C：可能击沉或击伤；D：可能击伤；E：可能略有损坏；F：给敌人潜艇造成损坏的证据不足；G：没有造成损坏；H：不确定攻击时是否有潜艇存在；I：攻击的目标不是潜艇；J：评估证据不足。基于分析的目的，上述评估分类通常乂会进行如表1所示的分级：表1对给敌人潜艇造成的损害的分级击沉“A,B,击伤，C,D,E.未击伤”F,Gp攻击的目标不是潜艇。H,I,L沦敢学N美纳粹德国投降后，曾向同盟国提供了一份U型潜艇的战损清单，其中包括艇长的名字以及沉没的日期和位置。如表2所示，评估结果“A”和“B”的总数确实与第二次世界大战期间敌方潜艇的总损失数相当吻合。“A”和“B”类评估结果与德国

14、清单中显示的战损情况比较如下：表2盟军的评估结果与德国提交的清单的对比阶段日期类（确认击沉）类（可能击沉）共计德国清单中的数量第I阶段1939年9月至1940年6月2402424第n阶段1940年7月至1941年3月1372013第in阶段1941年4月至1941年12月2612727第IV阶段1942年1月至1942年9月27235050第V阶段1942年10月至1943年6月7949128144第VI阶段1943年7月至1944年5月11779196206第卯阶段1944年6月至1945年5月10554159179注：这些方1939年9月至1945年5月攵据是基于1945年5月9日彳391

15、卷国投降时提供的情报。3213且军和德国的情报都是才604643然而，在当时，运筹学研究人员必须在分析中引入若干其他因素。其中，最值得注意的是，由于那个年代舰载声呐远不像今天的那么精密，因此出现了许多错误的目击报告，导致几乎所有的“H”“I”和“J”类报告被剔除而不予考虑。这是一个很大的问题，因为在这些类别的报告中，无疑有不少实际发生的与潜艇的战斗，但只是没有得到确认而已，仅仅因为这样便不得不放弃对这些数据的研究显然太遗憾了。美国海军给U型潜艇造成的损害程度也很难确定，因为在船队航渡时，各艘舰船不会停留在战斗海域附近，必须尽可能快地保持机动，因此很难对战果进行确认。总之，对反潜战运筹学研窕小组来说，可用于研窕如何攻击敌方潜艇的数据不足，以至于他们无法可靠地重