7、《运筹学》课程教学大纲——成明.docx

运筹学课程教学大纲一、课程基本信息英文名称OperationsResearch课程代码TRTR3002课程性质专业必修课程授课对象交通运输专业学分3学时共54,其中讲课50,实验4。主讲教师成明修订日期指定教材运筹学教材编写组，运筹学第4版，清华大学出版社，2012年。二、课程目标(-)总体目标：运筹学课程是交通运输等相关专业的一门重要课程。它作为专业必修课或选修课,内容几乎涵盖了整个专业所涉及的全方位知识,在建模,优化等过程中起着举足轻重的作用。学生通过学习该课程，应了解运筹学对优化决策问题进行定量研究的特点，理解线性规划、整数规划、图与网络、排队论和多目标规划等分支的基本优化原理，掌握其中常用的模型和算法，具备一定的建模能力。(二)课程目标：课程目标1：熟练掌握规划问题建模，线性规划与单纯形法，对偶理论和灵敏度分析,运输问题，线性目标规划和整数线性规划等基本理论知识，针对具体的交通运输工程问题建立数学模型并求解。课程目标2：能够将数学建模、仿真等方法用于推演、分析运输问题、最短路问题等交通运输工程问题。课程目标3：能基于数学建模、自然科学和工程科学的科学原理和数学模型方法正确表达交通运输匏杂工程问题。课程目标4：通过典型案例分析，理解系统优化思想，在设计开发交通运输工程解决方案的过程中，运用工程管理与经济决策方法。(H)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求1、毕业要求2和毕业要求11：毕业要求观测点1-2.能针对具体的交通运输工程问题建立数学模型并求解。毕业要求观测点1-3.能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析交通运输工程问题。毕业要求观测点2-2.能基于数学、自然科学和工程科学的科学原理和数学模型方法正确表达交通运输复杂工程问题。毕业要求观测点11-3.能在多学科环境下，在设计开发交通运输工程解决方案的过程中,运用工程管理与经济决策方法。表1:课程目标与毕业要求的对应关系表业要求课程目标毕业要求观测点1-2毕业要求观测点1-3毕业要求观测点2-2毕业要求观测点11-3课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4表2：课程目标与课程内容的对应关系表课程目标对应课程内容课程目标1第一章、第二章、第三章、第四章、第五章、第六章课程目标2第一早、第一早、第二早、第四早、第五早、第八早、第十一章课程目标3第一章、第二章、第三章、第四章、第五章、第六章、第十一章、第十三章、第十四章课程目标4第二章、第三章、第四章、第五章、第六章三、教学内容3.1 讲授内容第一章运筹学概论1 .教学目标(1) 了解运筹学的释义与发展。(2) 了解运筹学的分支与应用。(3) 了解运筹学的研究方法。(1)运筹学的分支和方法。(2)运筹学的释义。3 .教学内容(1)运筹学的释义。(2)运筹学的发展。(3)运筹学的分支。(4)运筹学的研究方法。(5)运筹学的应用与前景。4 .教学方法课堂授课、课后复习。5 .教学评价了解运筹学的释义与发展。了解运筹学的分支与应用。了解运筹学的研究方法。对应课程目标1、课程目标2和课程目标3,毕业要求观测点1-2、1-3和2-2。第二章线性规划与单纯形法6 .教学目标(1) 了解线性规划问题及其数学模型。(2)掌握线性规划问题解的概念以及图解法。(3)掌握单纯形表的计算步骤和计算方法并判断解的类型。7 .教学重难点(1)线性规划问题的解的概念、图解法、线性规划的标准型。(2)性规划问题的单纯形计算方法。(3)线性规划问题的几何意义、将线性规划的非标准型标准化。(4)线性规划问题的单纯形原理、将线性规划的单纯形计算方法。8 .教学内容(1)线性规划问题及其数学模型。(2)线性规划问题的几何意义。(3)单纯形法。(4)单纯形法计算步骤。(5)单纯形法的进一步讨论。课堂授课、课后复习。9 .教学评价了解线性规划问题及其数学模型。能阐述线性规划问题解的概念以及图解法。能完成单纯形表的计算步骤和计算方法并判断解的类型。对应课程目标1、课程目标2、课程目标3和课程目标4,毕业要求观测点1-2、1-3.2-2和11-3o第三章对偶理论和灵敏度分析10 教学目标(1) 了解对偶问题的提出。(2)掌握对偶问题的性质。(3)掌握对偶单纯形的计算步骤和计算方法。4 4)了解系数的变化对线性规划的影响。5 .教学重难点(1)对偶问题与原问题的转换、对偶问题的性质、对偶单纯形法。(2)系数的变化对线性规划的影响。(3)对偶理论、对偶单纯形法、灵敏度分析。6 .教学内容(1)对偶问题的提出。(2)原问题与对偶问题的转化。(3)对偶的性质。(4)对偶单纯形法。(5)灵敏度分析。7 .教学方法课堂授课、课后更习。8 .教学评价了解对偶问题的提出。熟练掌握对偶问题的性质。熟练掌握对偶单纯形的计算步骤和计算方法。了解系数的变化对线性规划的影响。对应课程目标1、课程目标2、课程目标3和课程目标4,毕业要求观测点1-2、1-3、2-2和11-3»第四章运输问题1教学目标(1) 了解运输问题的数学模型。(2)掌握表上作业法。(3)了解运输模型的扩展。2 .教学重难点(1)表上作业法。(2)运输模型的扩展。3 .教学内容(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)运输问题举例。4 .教学方法课堂授课、课后复习。5 .教学评价能完成建立运输问题的数学模型。能运用表上作业法。了解运输模型的扩展。对应课程目标1、课程目标2、课程目标3和课程目标4,毕业要求观测点1-2、1-3、2-2和11-3o第五章线性目标规划1 .教学目标(1)解目标规划的数学模型。(2)掌握图解法解目标规划问题。(3) 了解单纯形法解目标规划问题。2 .教学重难点(1)目标规划问题的基本概念及数学模型、图解法、单纯形法。(2)图解法求解目标规划问题、单纯形法求解目标规划问题。3 .教学内容(1)目标规划的数学模型。(2)解目标规划的图解法。(3)解目标规划的单纯形法。(4)应用举例。4 .教学方法课堂授课、课后复习。5 .教学评价熟练掌握目标规划的数学模型。熟练运用图解法解目标规划问题。熟练运用单纯形法解目标规划问题。对应课程目标1、课程目标2、课程目标3和课程目标4,毕业要求观测点1-2、1-3、2-2和11-3o第六章整数线性规划1教学目标(1)掌握整数线性规划问题数学模型的建立。(2) 了解分支定界法。(3)掌握匈牙利法求解指派问题。2 .教学重难点(1)掌握整数线性规划问题数学模型的建立，特别是OT型整数规划问题建模。(2)分支定界法求解般的整数线性规划问题。(3)匈牙利法求解指派问题。3 .教学内容(1)整数线性规划问题的提出。(2)分支定界解法。(3) 0-1型整数线性规划。(4)指派问题。4 .教学方法课堂授课、课后复习、实验练习。5 .教学评价熟练掌握整数线性规划问题数学模型的建立。能运用分支定界法解决问题。能熟练运用匈牙利法求解指派问题。对应课程目标1、课程目标2、课程目标3和课程目标4,毕业要求观测点1-2、1-3、2-2和11-3o第十一章图与网络优化1教学目标（1）了解图的基本概念。（2）掌握最短路问题的模型及求解。（3）掌握网络最大流问题的模型及求解。6 .教学重难点（1）最短路问题的模型及求解。（2）网络最大流问题的模型及求解。7 .教学内容（1）图的基本概念。（2）最短路问题。（3）网络最大流问题。8 .教学方法课堂授课、课后复习。9 .教学评价能阐述图的基本概念。熟练掌握最短路问题的模型及求解。熟练掌握网络最大流问题的模型及求解。对应课程目标2和课程目标3,毕业要求观测点1-3和2-2。第十三章排队论10 教学目标（1） 了解排队论基本概念。（2） 了解到达间隔的分布和服务时间的分布。（3）掌握单服务台负指数分布排队系统的分析。（4） 了解多服务台负指数分布排队系统的分析。2 .教学重难点（1）排队论基本概念和原理。（2）单服务台负指数分布排队系统的分析。（3）多服务台负指数分布排队系统的分析。3 .教学内容（1）排队论基本概念。（2）到达间隔的分布和服务时间的分布。（3）单服务台负指数分布排队系统的分析。（4）多服务台负指数分布排队系统的分析。4 .教学方法课堂授课、课后复习。5 .教学评价能阐述排队论基本概念。熟练掌握到达间隔的分布和服务时间的分布。熟练掌握单服务台负指数分布排队系统的分析。了解多服务台负指数分布排队系统的分析。对应课程目标3,毕业要求观测点2-2。第十四章存储论6 .教学目标（1）了解存储论基本概念和原理。（2）掌握确定性存储系统的分析。7 .教学重难点（1）存储论基本概念。（2）确定性存储模型。8 .教学内容（1）存储论基本概念。（2）确定性存储模型（不允许缺货，备货时间很短）。（3）确定性存储模型（不允许缺货，生产需一定时间）。（4）确定性存储模型（允许缺货，备货时间很短）。9 .教学方法课堂授课、课后复习。10 教学评价了解存储论基本概念和原理。熟练掌握确定性存储系统的分析。对应课程目标3,毕业要求观测点2-2。3.2实践项目表3,本课程开设的实践项目编号实践项目名称学时类型要求备注1整数规划建模与应用4综合性必做计算说明书注：1.类型指验证性、综合性、设计性等。2.要求指必做、选做。实验一、车站设备日常操作和简单故障处理1、知识点和能力.1）掌握整数规划模型建模，特别是OT变量的处理。2）掌握EXCE1规划求解器求解整数线性规划模型。2、实践主要内容1）考虑一条公交线路上公交车的调度问题，数据来自我国一座特大城市某条公交线路的客流调查和运营资料。2）在考虑运营成本，公交车每公里费用，乘客满意度等数据的基础上（数据自行收集和假设），为该线路设计一个便于操作的全天（工作日）的公交车调度方案，包括两个起点站的发车时刻表；每种车辆各需要多少辆等。3）根据实际问题的要求，如果要设计更好的调度方案，应如何采集运营数据和建模。3、重难点1）缺少参数的假设。2）模型的建立。4、教学模式安排4课堂学时对学生对整数规划模型，特别是OT变量的处理的掌握情况进行考核。注：本课程授课对象为大二学生，实验类型为设计性实验，需要提交计算说明书报告，报告主要包括实验目的，要求，设计步骤和内容，设计结果分析等。实验评价内容和评分细则参见表9。四、学时分配表4：各章节的具体内容和学时分配表章节章节名称学时分配第一章运筹学概论3（讲授）第二章线性规划与单纯形法8（讲授）第三章对偶理论和灵敏度分析6（讲授）第四章运输问题3（讲