馮恩民

馮恩民，1939年生，博士生導師。1964年畢業於大連工學院數理力學系，留校任教至今。現任中國工業與套用數學學會常務理事，東北工業與套用數學學會常務理事，兼副理事長。1994年獲義大利政府基金資助，在義大利Bergamo大學合作研究。近30年來一直從事運籌學與控制論方面的理論、算法、套用及計算軟體方面的研究。

基本介紹

• 中文名：馮恩民
• 出生日期：1939年
• 畢業院校：大連工學院數理力學系
• 代表作品：《現代工程數學手冊》

主要工作

拓樸布局最佳化

針對衛星儀器艙布局問題，套用集值映射與凸集分離定理等凸分析的基本理論，建立了具有多種性能約束的布局最佳化模型。依據圖論、對稱群對集合的作用、軌道及不可微最佳化理論，論述了一類約束布局最佳化問題（屬NP困難問題）有最優性條件，並獲得了全局收斂的最佳化算法。該工作得到航天部五0一所的支持和國家自然科學基金的三次資助，且被評為優秀基金項目和國家教委科技進步一等獎。

經濟決策

依據油氣藏勘探規劃與開發方案的可行性研究，首次建立了同於經濟分析的一類隱式、非線性多目標的隨機規劃模型，其中包括企業經濟評價、國民經濟評價、合作分成模式、風險分析及其最佳化決策。給出了此類規劃問題的最佳化算法、收斂性及相應的計算機軟體，並用於鶯歌海岸13-1氣田及遼河油田的勘探與開發中。作為主要完成人，該項工作於1985年獲國家教委科技進步一等獎。

控制系統辨識

對分片光滑拋物型微分方程為主的系統辨識問題，論述了該系統在Sobolev空間的可辯識性及達到最優解的必要條件，提出了回剝正演法及不可微系統的區域分解法，將其用於高凝油油藏開發方案的數值模擬及最佳化決策（該工作獲遼寧省科技進步三等獎），以及油藏勘探的盆地數值模擬（包括地史、熱史及生烴史等）中，研製了相應軟體，多次用於遼河油田及新疆塔里木盆地的勘探與開發中，其結果得到工程單位的稱讚。

算法最佳化

中心設計算法

為解決有界閉域內嵌入最大的Minkowski凸體求其半徑和中心問題。用於提高大規模積體電路生產的成品率，得到此類問題的數學模型，算法及最優性條件。

專用碼頭設計與科學管理

對專用碼頭設計與管理建立了隨機規劃模型，依Monte Carlo method（蒙特卡羅法）及中心極限定理研製計算機軟體，用於大連散糧碼頭和秦皇島煤碼頭的各種笥能指標的最佳化設計中，受到國際著名的荷蘭諮詢公司的讚揚。

換熱網路的最佳化設計在化工換熱網路最佳化設計中，為節約能源，降低成本，建立了含有整變數與連續型變數的雙層非線性約束規劃模型，構造了改進的遺傳模擬退火算法及軟體解決了這個有12000多個最佳化變數18000多個約束的實際問題，通過多種考題與實例考核了該算法與軟體的實用和有效性。

作為主要完成人或負責人先後完成國家面上基金六項，“七五”與“八五”國家重大科技攻關課題各一項，完成各種橫向課題近20項。國內外發表論文近70篇、合作編著與譯著各四部，作為主要完成人或負責人，獲國家教委科技進步一等到獎兩項、二等獎兩項，遼寧省科技進步二、三等獎各一項，並獲98年度寶鋼教學成果優秀獎。

出版著作論文

《現代工程數學手冊》，華中工學院出版社，1986年；

（i） 群及其表示；

（ii） 幾何規劃；

（iii） 單目標與多目標線性規劃（1999年出版）。

? 《數學模型引論》，大連理工大學出版社，1991年；

? 《數學模型》高等教育出版社，2001年。

? 《不可微最最佳化》（譯），大連理工大學出版社，1991年；

? 《最佳化中的ABS方法引論》大連理工大學出版社，1999年。

? 矩陣特徵植問題的計算方法（譯），上海科學技術出版社，1980年。

? 線性與非線性規劃引論（譯），北京科學出版社，1980年。

? 實用數學規劃（譯），北京科學出版社，1981年。

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工作成果

作為主要完成人或負責人先後完成國家面上基金九項， 國家重大科技攻關課題七項，完成各種橫向課題20多項。國內外發表論文260多篇、合作編著與譯著八本。作為主要完成人或負責人，獲國家教委科技進步一等獎兩項、二等獎兩項，遼寧省科技進步二、三等獎各一項。獲98年度寶鋼教學成果優秀獎。2001年獲遼寧省教學成果獎一、二等各一項。作為負責人或主要參加者，正在承擔國家面上基金, 國家“973”課題與“863”課題各一項。

? 多級伸縮油缸多箇中間支承位置最佳化設計，1982年獲遼寧省科協自然科學二等獎；

? 鶯歌海崖13-1 天然氣開發利用可行性研究，1986年獲國家教委科技進步一等獎；

? 最佳化方法及其在工程中的套用，1989年獲國家教委科技進步二等獎；

? 瀋陽油田高凝油開發方案數值模擬及最佳化，1991年獲遼寧省科技進步三等獎；

? 不可微最最佳化理論、算法及套用，1993年獲國家教委科技進步二等獎；

? 人造衛星艙布局最佳化（乙類），1994年獲國家教委科技進步一等獎；

? 獲國務院政府特殊津貼(1995年).

? 數學研究生跨學科培養的研究與實踐，2000年獲遼寧省教學成果二等獎；

? 關於數學套用型人才培養模式的研究與實踐，2000年獲遼寧省教學成果一等獎。

? 寶鋼教學成果優秀獎（1998年）

科研工作

1 拓撲最佳化的理論與方法

1.1 套用點到集的映射、集值映射、凸集的分離定理等凸分析基本理論，針對各種工程拓撲最佳化問題，建立了具有相應性能約束的不可微最佳化模型，並將其中幾何形式與空間位置等隱式約束（如相容性與不干涉性約束）轉化成等價的代數形式約束（即顯式線性約束或不可微約束）。在這些理論基礎上給出了可在計算機上實現的拓撲最佳化的數值計算方法。

1.2．套用圖論、對稱群對圖集作用與軌道，把拓撲最佳化問題分解成有限多個子問題，在每個子問題中克服了長期困擾拓撲最佳化的時斷時續性質，使最佳化變數在子問題中可連續變化。

1.3．針對衛星艙布局最佳化、離散變數的結構拓撲最佳化、近海污染源的合理布局等問題構造了不干涉遺傳算法、改進的模擬退火遺傳算法及定界組合算法等。上述成果已套用於航天部五零一所，吉林化學公司、北京燕山石化公司、大連雙島灣、錦州市第一開關廠等單位，均收到良好效果。

1.4 化工換熱網路綜合最佳化設計

在化工換熱網路最佳化設計中，為節約能源，降低成本，建立了含有整變數與連續型變數的雙層非線性約束規劃模型，構造了改進的遺傳模擬退火算法及軟體，用於具有12000多個最佳化變數，18000多個約束的化工換熱網路最佳化實際問題，通過各種考題與實例考核了該算法與軟體的實用和有效性。使在國內外只能解決50個冷熱流股換熱問題推廣到可解決110個冷熱流股的換熱網路綜合最佳化問題。

2 經濟分析與最佳化決策

依據油汽藏勘探規劃與開發方案的可行性研究，首次建立了用於經濟分析的一類隱式、非

線性多目標的隨機規劃模型，其中包括企業經濟評價、國民經濟評價、合作分成模式、風險

分析及其最佳化決策。給出了此類規劃問題的最佳化算法、收斂性及相應的計算機軟體，並用於

鶯歌海崖13-1汽田勘探的經濟分析與最佳化決策（作為主要完成人，該項工作於1985年獲國

家教委科技進步一等獎) 及遼河油田的勘探與開發中 (例如：油田開發方案經濟評價——分

析方法、指標體系及軟體研製 ；油田開發方案經濟分析的計算方法及軟體；油氣田勘探規

劃及經濟評價)。

3 最優控制與系統辨識

3.1 非線性集中參數系統

3.1．1 關於非線性集中參數系統的最優控制與參數辨識問題，建立最優控制的必要條件，論證了可辨識性，構造了最佳化算法，給出了收斂性分析。

3.1．2 用於遼河油田與新疆油田等測鑽水平井井眼軌跡的最優控制。

3.1．3 生物發酵生產1，3-丙二醇的最優控制：

（1）針對微生物發酵的不同過程和不同階段建立了多種非線性、非光滑多階段動力系統，以及依實驗數據或生產強度等建立了參數辨識或最優控制模型。證明了它們的主要數學性質、構造最佳化算法及軟體實現，數值結果表明了正確與有效性；

（2）套用Banach空間的Gateaux微分、Frechet微分、廣義方嚮導數等，證明了上述辨識與最優控制問題的最優性必要條件、平衡點的存在性及漸近穩定的條件；

（3）套用Lyapunov多種函式與比較定理證明了多種類型脈衝系統的穩定性與可控性；

（4）建立了蛋白質結構預測、單體型與基因型、加權網路的最佳化模型，構造了最佳化算法。經數值計算考核了模型與算法的正確性、提高了精度。

3．2. 分片光滑非線性分布參數系統

（1） 針對分片光滑非線性分布參數系統的一種最優控制問題，套用區域分解，不可最佳化理論，集值映射等，使分解後的子系統具有充分光滑性，克服了原系統的不可微性，為提高數值計算的精度和減小計算量打下理論基礎. .

（2）論證了原問題與分解後各子問題之間的等價性，對應最優控制問題的可辨識性和最優性條件。給出了相應的數值計算方法及最優控制問題的最佳化算法。

（3）對一類非線性、非光滑分布參數系統證明了弱解的存在性、弱解關於參數的連續性。套用於大型油浸自冷變壓器溫度場計算與參數辨識等；

（4）將上述理論成果已成功的套用於針對北極雪、冰、海水多層溫度分布研究

套用2003年實測數據，建立多種區域耦合的非線性非光滑動力系統及參數辨識模型，論述系統弱解的存在唯一性、解關於參量的連續性、最優解的存在性、最優性條件等。 研製相應軟體，實現以實測數據為考核標準的對北極溫度場的數值模擬。

4 科學與工程中的最佳化算法及軟體

4．1 中心設計算法

提高大規模積體電路生產的成品率問題，等價於在有界閉域內嵌入最大Minkowski凸體，求其半徑與中心的問題。研究該問題的最優性條件，構造了最佳化算法，給出了算法的收斂性分析等。

4。2 專用碼頭設計與科學管理

對專用碼頭設計與管理建立了隨機規劃模型，依Monte Carlo method（蒙特卡羅法）及中心極限定理研製計算機軟體，用於大連散糧碼頭和秦皇島煤碼頭的各種性能指標的最佳化設計中，受到國際著名的荷蘭諮詢公司的讚揚。

4。3 多級伸縮油缸多箇中間支承位置的最優設計與多級伸縮液壓缸的穩定性計算.。

4.4 深盆氣藏分布範圍預測與聚氣量的研究 (這部分工作是國家“十五”科技攻關課題的一部分)。

4.5 大型超高塔架強度與剛度的數值計算

1976年元寶山電站是我國重點工程。電站建設急需一台起重機，起升高

度96米，起重量80噸的起重機。東電一公司與大連工學院聯合設計，製造

與安裝了我國第一台大型超高塔式起重機，該機起升高度122米，起重力矩

2400噸米，最大起重量120噸。該機是一種高層塔架式結構，是個多次超

靜定的空間剛架與空間桁架的混合結構。套用結構矩陣分析的位移法進行數

值計算，並用電阻應變儀進行應力測試，測試結果與數值計算結果基本一致。

其結論是該塔架強度與剛度符合工程要求。該數值計算軟體還可用於其他類

型起重機的空間剛架或混合結構的數值計算。

科研項目

1 國家自然科學基金項目

1.1 中心設計算法(主要完成人) 時間：1984.1~1986.12；

1.2 三維約束空間中體群的布局與最佳化(主要完成人) 編號：68273009

時間：1988.1~1990.12；

1.3 不動點算法與最佳化計算(主要完成人) 編號：1880498 時間：1989.1~1991.12；

1.4 最最佳化算法與算法基礎(主要完成人) 編號：19171013 時間：1992.1~1994.12；

1.5 動力三維布局最佳化及其組合爆炸的研究 (主要完成人) 編號：69273036

時間：1993.1~1995.12；

1.6 約束最佳化與非線性整數規劃的有效算法及軟體(主要完成人) 編號：19571015

時間：1996.1~1998.12；

1.7 拓撲最佳化的理論與方法(負責人) 編號：19871009 時間：1999.1~2001.12。

1.8 非線性分段光滑動力系統的最佳化理論(負責人) 編號：10471014

時間：2005.1~2007.12

1.9 生存性與穩定性中的非光滑最佳化理論與方法(主要完成人) 編號：10671126

時間：2007.1~2009.12

1.10 一類複雜網路上非光滑動力系統的最佳化理論與方法(負責人) 編號：10871033 時間：2009.1~2011.12

2 遼寧省基金項目

ABS 算法與最佳化在油藏勘探與開發中的套用(負責人) 編號：962112

時間：1997.1~1999.12。

3 國家科技攻關課題

3.1 .鶯歌海崖 13-1 天然氣開發利用可行性研究（子問題負責人）時間：1984.4~1985.12；

3.2 遼河盆地複式氣藏形成條件及分布（七五科技攻關課題，子問題負責人）

編號：54-01-08-03 時間：1987~1989；

3.3 遼河——遼東灣地區天然氣勘探目標評價（國家“八五”科技攻關課題，子課題負責 人）編號：85-102-4-3 時間：1990~1992；

3.4 中國典型疊合盆地油氣形成富集與分布預測（國家973課題，子問題負責人）

編號：G1999043308 時間：1999.10~2004.10；（973課題）。

3.5 微生物法生產1,3-丙二醇的研究（國家“十五”科技攻關課題, 子問題負責人）

編號：2001BA708B01-04 時間：2001~2005 。

3.6 工業生物技術的過程科學基礎研究（子課題：工業生物過程的系統控制與最佳化）。

課題編號：2007CB71430C, 時間：2007.7—2012.7（973課題）。

3.7 生物柴油與1,3—丙二醇聯產工藝最佳化, 課題編號:2007AA02Z208,

時間 :2007.6—2012.7 （863課題）

4 橫向課題

a) 秦皇島煤碼頭泊位數堆場及各種設備指標的最佳化；

b) 秦皇島煤碼頭（二期）運行過程的Monte Corlo 法數值模擬及設備指標設計 ；

c) 大連散糧碼頭泊位、筒倉、各種設備指標設計及運行過程的Monte Corlo 法數值模擬；

d) 油田開發方案經濟評價——分析方法、指標體系及軟體研製 （1985~1986）；

遼河油田研究院；

e) 油田開發方案經濟分析的計算方法及軟體 (1989~1990)；遼河油田研究院

f) 油氣田勘探規劃及經濟評價 (1991~1992)；遼河油田研究院；

g) 油田開發方案的最佳化決策 (1986~1988)；遼河油田研究院

h) 瀋陽油田高凝油開發方案數值模擬及最佳化 （1990~1991）；遼河油田研究院

i) 科技管理信息系統 （1991.9~1992.3）；遼河油田研究院

j) 天然氣勘探的決策分析 （1987.11~1989.5）；遼河油田研究院；

k) 側鑽水平井軌跡控制技術研究（1998.5~1998.11），遼河油田鑽采院；

l) 大位移井井壁岩石力學穩定性研究（1998.8~1998.12）遼河油田鑽采院；

m) 側鑽（水平）井軌道控制系統（2001.4~2001.12），遼河油田鑽采院；

n) 微生物法生產1，3丙二醇過程的最優控制研究(2003.11~2004.12)，校內生命+x專項資助；

o) 生物系統最優控制的理論、方法及套用, (2007.7-2009.7)校內數學+x專項資助

p) 多級伸縮油缸多箇中間支承位置的最優設計 （1980~1981）；

q) 大民屯高凝油開發方案的數值模擬及最佳化 （1986.10~1989.7）遼河油田研究院；

r) 油藏開發中各種參數之間關係及界限 （1989.10~1989.12）遼河油田研究院；

s) 瀋陽油田高凝油開發方案數值模擬及最佳化，遼河油田研究院 ；

t) 瀋陽高凝油注水井井筒地層帶溫度場數值模擬及軟體研製 （1990.12~1992.12）遼河油田研究院；

u) 西部凹陷沉積埋藏史的數值模擬研究 （1990.11~1992.12）遼河油田研究院；

v) 西部凹陷古地溫及排液初探 , 遼河油田研究院；

w) 西部凹陷熱史模擬研究 （1994.4~1995.12）遼河油田研究院；

x) 矩形工件下料軟體的研製 （1998.1~1998.5），錦州第一開關廠；

y) 油浸自冷三相變壓器非穩態油度場數值模擬 （2001.1~2002.7） 瀋陽變壓器研究所；

z) 中國石油市場供需預測軟體系統的改進與擴充，2008.10—2009.12, 中國石油經濟技術研究院 。