《管理运筹学理论与实践》课程教学大纲

 

《管理运筹学理论与实践》课程教学大纲

一、课程基本信息

1．课程编码：U12M81001

2．课程名称（中/英文）：管理运筹学理论与实践/ Theory and practice of management and operations research

3．理论学时/学分：40学时/2.5学分

4．实践学时/学分：40学时/2.5学分

5．先修课程：高等数学、线性代数、大学计算机基础

6．开课单位：管理学院

7．开课学期：春秋季

8．课程类别：专业方向课程

9．面向大类/专业：管理大类

10．课程简介：本课程通过将运筹学理论教学、运筹学上机实验与运筹学综合设计进行有机地融合，让学生不仅学习到运筹学相关基本理论知识，了解包括线性规划、整数规划、目标规划、图与网络、网络计划技术在内的主要研究领域，还能够学习到数学建模和编程求解等实用运筹学技术，通过实验课程和课程大作业的方式，使得学生在“做中学”的过程中扎实掌握运筹学基本理论知识，并能够将运筹学知识应用于解决实际管理问题的能力。

二、教学目标

运筹学是管理大类本科生的专业基础课程之一，本课程旨在使学生正确、全面地掌握各级管理工作中已被广泛应用、发展比较成熟的最优化理论与方法，并能运用所学理论和方法解决管理工作出现的各种优化问题。学生学完本课程后，应达到下列要求：1、正确理解运筹学方法论，掌握运筹学整体优化思想。2、掌握线性规划、动态规划、网络模型、库存模型、排队模型等基本模型的功能和特点，熟悉其建模条件、步骤及相应的技巧，能根据实际背景抽象出适当的运筹学模型。3、熟练掌握各种模型特别是确定性模型的求解方法，并能对求解结果作简单分析。4、掌握与基本模型有关的基本概念及基本原理，做到思路清晰、概念明确。5、具有初步运用运筹学思想和方法分析、解决实际问题的能力和创新思维与应用的识。

 

三、教学内容及教学要求

1. 运筹学理论教学环节包括40学时，主要教学内容及教学要求如下：

第一章 绪论（2学时）

(1)．运筹学的简史

(2)．运筹学的性质与特点

(3)．运筹学的模型与应用

(4)．运筹学的展望

要求：了解运筹学的形成与发展历程；掌握运筹学解决管理问题的一般过程，模型的基本概念及建立系统模型应遵循的原则；理解运筹学区别于其他方法的特点。

第二章 线性规划与单纯形法（8学时）

(1)．线性规划模型

(2)．线性规划求解

(3)．一般线性规划问题的求解

(4)．修正单纯形法

(5)．经济管理领域中典型的线性规划模型

要求：掌握线性规划的概念及其数学模型，熟悉线性规划的单纯形法求解原理、单纯形法的迭代步骤；了解单纯形法的矩阵形式、线性规划问题的分解、线性规划模型的应用。熟练掌握单纯形法求解线性规划问题的迭代步骤；熟练掌握几种典型LP问题的建模。

第三章 对偶理论和灵敏度分析（6学时）

(1)．单纯形法的矩阵描述

(2)．改进单纯形法与对偶问题的提出

(3)．线性规划的对偶理论

(4)．对偶问题的经济解释——影子价格

要求：理解单纯形法的矩阵描述形式，熟悉在单纯形表中的位置；熟练掌握线性规划的对偶问题、对偶问题的基本性质。重点是对偶性质以及影子价格的原理、方法的理解和掌握，其难点是对偶问题的概念、基本性质理解和掌握。

第四章 运输问题（6学时）

(1)．运输问题的数学模型

(2)．表上作业法

(3)．产销不平衡的运输问题及其求解方法

(4)．应用举例

要求：熟练掌握运输问题及其数学模型，能够利用表上作业法求解运输问题，对运输问题的进一步讨论较为了解，能够解决简单的运输问题。重点在于对表上作业法的理解和掌握，而难点是对运输问题数学模型及其特征的理解的掌握。

第五章 整数规划（6学时）

(1)．整数规划问题的提出

(2)．分支定界法

(3)．割平面法

(4)．“0－1”型整数规划

(5)．指派问题

要求：掌握整数规划的数学模型及其解的特点，了解求解整数规划的割平面法和分枝定界法，能够掌握常见“0-1型”整数规划问题的求解方法，能熟练掌握指派问题。重点是对分枝定界法、割平面法、隐枚举法和匈牙利法的理解和掌握，本章的难点在于对分枝定界法、割平面法、隐枚举法和匈牙利法的理解和掌握。

第六章 动态规划（6学时）

(1)．多阶段决策过程及实例

(2)．动态规划的基本概念和基本方程

(3)．动态规划的最优性原理和最优性定理

(4)．动态规划应用举例

要求：了解多阶段决策过程的最优化，能熟练掌握动态规划的基本概念和基本原理；掌握动态规划模型的建立与求解，了解动态规划在经济管理中的应用。本章重点是对各类动态规划问题求解方法的理解和掌握，难点：对动态规划基本原理的理解。

第七章 图与网络优化（6学时）

(1)．图的基本概念

(2)．网络最大流问题

(3)．网络计划图

(4)．网络计划的优化 

要求：理解图与网络的基本概念，理解最小生成树问题，熟练掌握最大流问题，熟练掌握网络计划技术，了解网络图的优化。本章重点在于对各类网络问题的求解方法和步骤的理解和掌握。

2. 运筹学上机实验教学环节包括20学时，主要教学内容及教学要求如下：

第1部分 实验软件介绍（4学时）

(1)．LINGO软件介绍

(2)．WINQSB软件介绍

(3)．运筹学优化软件基本操作思路

(4)．应用举例

要求：了解LINGO、WINQSB等运筹学优化软件的安装步骤、操作界面、基本步骤；了解LINGO、WINQSB等运筹学优化软件基本建模求解思路；通过应用举例操作熟悉运筹学优化软件基本操作。

第2部分 线性规划（2学时）

(1)．线性规划的数学模型和单纯性算法

(2)．线性规划的基本建模思路

(3)．运用Lingo实现单纯型解法

(4)．线性规划的管理案例举例及应用

要求：掌握线性规划的基本建模思路；运用LINGO、WINQSB等优化软件实现单纯型法求解线性规划问题；掌握运用软件求解各类以管理问题为背景的线性规划问题的建模和求解方法。

第3部分 灵敏度分析（2学时）

(1)．灵敏度分析的数学模型和经济学解释

(2)．运用Lingo等软件实现灵敏度分析

(3)．灵敏度分析的管理案例举例及应用

要求：掌握灵敏度分析的数学意义和经济学意义；运用LINGO、WINQSB等优化软件实现线性规划问题的灵敏度分析；掌握运用软件进行灵敏度分析的建模求解方法和分析解释管理经济案例的思路技巧。

第4部分 运输问题（2学时）

(1)．运输问题的建模思路和位势求解算法

(2)．运用Lingo等软件实现运输问题建模

(3)．运输问题的管理案例举例及应用

要求：掌握运输问题的建模和求解思路；运用LINGO、WINQSB等优化软件实现运输问题建模和求解；掌握运用软件实现运输问题的建模求解方法，运用运输问题方法解决现实运输配送管理问题。

第5部分 动态规划（3学时）

(1)．动态规划的建模思路和递推模型

(2)．运用Lingo等软件实现动态规划建模

(3)．动态规划的管理案例举例及应用

要求：掌握动态规划的建模和求解思路；运用LINGO、WINQSB等优化软件实现动态规划建模和求解；运用动态规划模型思路解决现实运管理运筹问题。

第6部分 图与网络模型（3学时）

(1)．图与网络模型的基本概念

(2)．最小树和最短路算法

(3)．运用Lingo等软件实现图与网络建模

(4)．图与网络模型的管理案例举例及应用

要求：了解图与网络模型的基本概念；掌握最短路、最大流算法的建模求解方法；运用LINGO、WINQSB等优化软件实现图与网络模型，对现实管理问题进行建模研究和优化求解。

第7部分 实验作业（4学时）

(1)．设计布置小组实验作业

(2)．撰写实验报告

要求：基于实际管理问题设计小组大作业内容，由2-3人为一组选择作业案例；小组运用运筹学知识和LINGO、WINQSB等优化软件建立数学模型并求解分析、撰写报告。

3. 运筹学上机实验教学环节包括20学时，主要教学内容及教学要求如下：

第1部分 运筹学实际应用举例介绍（10学时）

(1)．分支定界算法的应用举例

(2)．混合整数规划模型的应用举例

(4)．元启发式算法应用举例

要求：了解论文的研究背景和研究目的；了解从实际背景中抽象具体科学问题的思路；掌握论文中所采用的分析方法和建模方式；理解结合问题结构设计求解算法的思路。

第3部分 建模语言与优化软件介绍（6学时）

(1)．AMPL软件介绍及基本操作

(2)．CPLEX软件介绍及基本操作

要求：了解AMPL数学规划建模语言和CPLEX优化软件的安装步骤、操作界面、基本步骤；了解AMPL处理数学规划模型的逻辑，了解CPLEX优化软件基本建模应用思路；通过实例操作熟悉上述软件的基本操作。

第3部分 实践大作业（4学时）

(1)．基于实际管理问题设计布置小组大作业

(2)．小组撰写报告并通过答辩展示

要求：基于实际管理问题设计小组大作业内容，由2-3人为一组选择作业案例；小组运用所学运筹学知识和和上机实验技能完成问题分析、数学模型构建、求解算法开发以及计算测试等内容，并撰写报告和进行现场答辩；答辩现场演示软件求解步骤并接受教师质询点评。

四、  思政育人

1．目标：针对运筹学教学的特点，探索其所蕴含的思政教育思想，将价值塑造、能力培养和知识传授有机融合，贯穿于教学的各个环节，培养学生的爱国荣誉感与民族使命感，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

2．教学内容：挖掘和提炼教学过程中所蕴含的思想政治教育元素，包括爱国情怀、创新意识、科学素养等，强化学生政治方向和思想引领。例如，在运筹学发展历程的教学过程中，介绍运筹学的中国萌芽时期和早期运用，并介绍运筹学在当代中国的发展和推广应用，培养学生的爱国主义精神；在精确算法教学过程中，指出局部最优解和全局最优解的关系，培养学生通盘全局考虑的全局意识等等。

3．教学方法：从教材、教师、教学、实验等入手，优化传统教学方法，将思政元素更好与专业知识相结合。在教学过程中，在传授运筹学知识的同时潜移默化开展德育教育，使学生得到社会主义核心价值观熏陶，培养与塑造其正确的世界观、人生观和价值观。增进教师的育德意识和育德能力，主动关注道德教育资源，把握道德教育时机，针对青年成长特点，聚焦青年思想关切，加强正面引导、深入解疑释惑。教学方式上，通过第二课堂、翻转课堂等互动式型教学方法让学生运用运筹学知识解决实际管理问题，利用小组大作业和答辩的考察形式，提升学生动手实践能力、学术写作能力和团队协作能力。

五、各教学环节学时分配

六、实践安全事项

该课程包含教室授课和实验室上机实验，无特殊危险因素。

七、主要教材及教学参考书（包括实验指导书）

序号	名称	作者	译者	出版社	出版时间
1	运筹学（第4版）	运筹学教材编写组	无	清华大学出版社	2012
2	运筹学教程(第5版)	胡运权，郭耀煌	无	清华大学出版社	2018
3	运筹学导论	Hamdy   A. Taha	无	中国人民大学出版社	2014
4	运筹学导论	Fredrick   S.Hillier,Garald J. Lieberman	无	清华大学出版社	2015
5	运筹学原理与实验教程	贾贞	无	华中师范大学出版社	2016
6	实用运筹学上机实验指导与解题指导（第2版）	叶向	无	中国人民大学出版社	2013
7	运筹学实验教程	赵立新，崔友志	无	清华大学出版社	2019

 

学术文献列表：

1.    Chen, H., Chu, C.,   & Proth, J.-M. (1998). Cyclic scheduling of a hoist with time window   constraints. IEEE Transactions on Robotics and Automation, 14(1), 144-152. 2.    Che, A., Zhang, Y.,   & Feng, J. (2017). Bi-objective optimization for multi-floor facility   layout problem with fixed inner configuration and room adjacency constraints.   Computers & Industrial Engineering, 105, 265-276. 3.    Wu, X., and Che, A.   (2019). A memetic differential evolution algorithm for energy-efficient   parallel machine scheduling. Omega, 82, 155-165.

八、实践报告要求

1．上机实验报告：根据实验目的和实验内容完成相关实验，记录实验过程中的主要操作步骤，包括但不限于问题分析、数学建模、模型求解和实验结果分析，同时，需要在报告中记录实验中遇到的主要问题及解决方法。

2．实践环节报告：各个小组（每个小组4人为宜）针对一个实际的问题（自选或任课教师指定）完成并提交完整的书面报告，包括运用运筹学知识进行数学建模、求解的过程，以及最终给出优化方案。研究报告应包含但不限于以下内容：题目、作者、摘要、关键词、概述、问题提出、解决方案、实验结果、讨论、结论、参考文献、附录。报告宜提交PDF文档，并同时提交对应的可编辑文档（doc、docx或tex等）与可执行的程序代码等。报告应由各小组独立完成，其中：（a）“作者”须按各组员的作业贡献从大到小排序；(b)“问题提出”与“解决方案”等部分可自定章节的详细名称；(c)“解决方案”或“附录”宜说明各解题步骤对应的代码模块的名称（不宜直接粘贴代码）;（d）“附录”中须说明所有参与研究工作的人员及具体的工作内容。

九、使用的主要仪器设备说明

序号	仪器设备名称	用途
1	计算机	学生完成运筹学上机实验

十、主要消耗材料

无。

十一、考核方式及成绩评定

课程最终考核成绩由三部分组成：理论考核环节采用传统闭卷考试方式，占总成绩的50%，上机实验环节采用提交书面实验报告的方式，占总成绩20%；应用考核环节采用课程团队综合书面报告和小组答辩形式，每个小组4人为宜，针对一个实际的问题（自选或任课教师指定），运用运筹学知识进行数学建模，并最终给出优化方案，占20%，平时课程环节采用考勤和平时作业方式，占10%。

十二、其他说明和注意事项

无。

 

 

 

 

 

 

课程负责人签名：

 

专家组评审意见：            

专家组组长签名：

审核日期：

 

开课单位教学委员会审核意见：               

 

教学委员会负责人签名：

                                           审核日期：