物流运筹学教案

《物流运筹学》教案课程名称：物流运筹学适用专业：物流管理规定学时：32学时，2学分开课学期：三年级上学期任课教师：王金红2《物流运筹学》教案一、课程说明《物流运筹学》运筹学是经管类专业本、专科生的主干课、学位课。通过本书学习要求学生掌握线性规划、整数规划、目标规划、图与网络分析、动态规划、存储论、排队论、决策论、博弈论的基本理论及方法，通过案例分析，要求学生学会建模的方法，能用各类模型的建立解决在经济管理中出现的各类问题。二、教学内容《物流运筹学》是物流管理专业的专业方向课程，教材涵盖了线性规划、整数规划、目标规划、图与网络分析、动态规划、存储论、排队论、决策论、博弈论的基本理论及方法，讨论了目标规划、图与网络分析在物流中的主要应用领域，探讨了利用线性规划、整数规划、目标规划、图与网络分析、动态规划、存储论、排队论、决策论、博弈论的基本理论及方法解决物流活动中的问题，并对物流运输路线安排、物资调配等专题进行了剖析。三、本课程的教案主要包括下列教学活动形式1、本章的教学目标及基本要求2、本章各节教学内容3、教学重点与难点4、本章教学内容的深化和拓宽5、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题6、本章的主要参考书目7、本章的思考题和习题8、教学进程四、课程教学的基本要求本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课外作业。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的学习能力、分析问题解决问题的能力。（一）课堂讲授主要教学方法：主要采用教师课堂讲授为主，增加讨论课和习题课，调动学生学习的主观能动性。（二）习题习题是本课程的重要教学环节，通过习题巩固讲授过的基本理论知识，培养学生自学能力和分析问题解决问题的能力。习题课：安排每章后。（三）考试环节学生成绩评定：平时成绩20%+期末考试80%平时成绩包括：学习态度、小测验、作业等。期末考试主要采用笔试闭卷形式，题型主要分为：判断题、选择题、计算分析题、简述题和案例分析题等。3五、建议使用教材及教学参考书《运筹学》：运筹学教材编写组主编，清华大学出版社，2012年01出版。《运筹学教程》：胡运权主编，清华大学出版社，2012年02月出版。4第一章线性规划及单纯形法本章的教学目标及基本要求了解运筹学的概念掌握线性规划问题的数学模型掌握图解法和单纯形法的计算学会用单纯形法解决现实问题本章各节教学内容本章共分四节，4学时第1章线性规划及单纯形法第一节一般线性规划问题的教学模型第二节图解法第三节单纯形法原理第四节单纯形法的计算步骤习题一教学重点与难点掌握线性规划问题的数学模型掌握图解法和单纯形法的计算本章教学内容的深化和拓宽线性规划在日常中的应用本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题本章以课堂讲解为主，并采用对比和案例教学的分析方法。每次课课前用5分钟提问，对提问内容精心设计。讲授结束时用3分钟总结，包括本节课需要掌握的知识点，重点和难点等。本章的主要参考书目《运筹学》：运筹学教材编写组主编，清华大学出版社，2012年01出版。《运筹学教程》：胡运权主编，清华大学出版社，2012年02月出版。本章的思考题和习题课后习题一教学进程：（具体每次课的教学内容设计）第一次课2课时（90分钟）章节第一章的第一、二节5教学内容安排第一章线性规划及单纯形法1、问题的提出：从两个生产与经济问题的实例出发，引导学生认识实际问题同数学模型之间的联系，认识规划模型同一般的数学方程、数学函数之间的区别，认识用数学方法解决实际问题的基本思维模式和方法途径。（15分钟）第一节线性规划的一般数学模型1、线性规划的构成形式及要素：决策变量、约束条件、目标函数。（10分钟）线性规划的一般模型为：目标函数：nnxcxcxcz2211max(min)约束条件：s.t.11212111),(bxaxaxann22222121),(bxaxaxannmnmnmmbxaxaxa),(22110,,,21nxxx第二节线性规划图解法一、用图解的方法解上一节提出的线性规划模型。通过图解，使学生较直观地看到线性规划模型的求解过程及其意义，掌握图解法的基本方法和技巧，清楚地认识到线性规划有解的条件和最优解可能存在的位置。（15分钟）二、通过图解法直观地认识线性规划解的集中特殊情况：当目标方程直线与某一约束直线平行时，最优值不唯一；有可行域，但无最优解，即目标函数的值z无可行解；当约束条件出现相互矛盾时，则没有可行域。三、线性规划的求解基础（15分钟）1.线性规划的标准式：nnxcxcxcz2211maxs.t.11212111bxaxaxann22222121bxaxaxannmnmnmmbxaxaxa22110,,21nxxx2.化一般模型为标准模型：分成三种情况：若问题的目标函数为最小化CXZmin；若约束条件为不等式；若某一决策变量kx无非负约束。3.从解线性方程组引申到解线性规划模型四、分成人力资源问题、生产计划问题、套裁下料问题、配料生产问题、投资问题等6若干方面进行实例分析，主要引导学生学习怎样从实际问题列出其规划模型。（25分钟）教学重点难点教学重点与难点掌握线性规划问题的数学模型掌握图解法的计算教学方式讲授和练习相结合师生活动设计课前利用5分钟时间进行自我介绍，对学生提出上课要求和注意事项。第一次课是学生新学期的开始，所以本次课的重点是让学生对本门课程有个大概的了解，并激发他们学习的积极性。本次课主要以教师讲授，学生练习为主。案例1：举出工厂生产案例，让学生思考怎样安排两种产品的产量（10分钟）提问2：在我们的物流活动中有哪些是类似案例1的需要计算决策的问题（5分钟）教学内容的深化和拓宽课后习题一案例分析，利用图解法和单纯形法解决日常问题。作业布置习题一第二次课2课时（90分钟）章节第一章的第三、四节第三节单纯形法原理一、线性规划求解理论：凸集、凸组合、顶点、三个定理（10分钟）二、线性规划解的概念：可行解——满足所有约束条件包括非负条件的解；最优解——使目标函数①达到最大值的可行解；基；基本解——非零分量的数目不大于方程数m，则称X为基本解；基本可行解——满足非负条件的基本解；可行基——对应于基本可行解的基。（5分钟）第四节单纯形法的计算步骤一、单纯形法及其计算步骤（45分钟）7教学内容安排1.单纯形表的形式及其构成：在单纯形表中不仅反映增广系数矩阵，而且反映检验数、规则判定值，以及目标函数的取值。2.计算步骤：1)找出初始可行基，建立初始单纯形表，确定初始基本可行解。2)检查对应于非基变量的检验数j，若所有的)~1(,0nmjj，则当前解为最优解，停止迭代；否则转入下一步。3)在所有0j的列中，若有一个k所对应变量kx的系数列向量中的各分量均小于等于零，即0),,,(''2'1Tmkkkkaaap，则此问题无最优解，停止迭代；否则转下一步。4)根据kj)0max(，确定kx为进基变量；根据规则ikiilab(min│lklikaba)0，确定lx为出基变量。于是得到迭代主元素lka，转入下一步。5)以lka为主元素进行迭代运算（高斯消元法迭代），即把lka变为1，而把同列的其它元素变为零，得到新的基本可行解所对应的新的单纯形表。转入2。二、案例分析（30分钟）教学重点难点掌握单纯形法的计算教学方式讲授、练习为主师生活动设计课前利用5分钟时间对上一次布置的作业进行抽查，并对上次的重点内容进行简单回顾。请学生上台演示图解法的计算（10分钟）教学内容的深化和拓宽课后习题一案例分析介绍用Excel求解线性规划的方法、步骤和注意事项作业布置课后习题一8第三章运输问题本章的教学目标及基本要求熟悉运输问题的典例和数学模型掌握表上作业法掌握产销不平衡的运输问题及其应用本章各节教学内容本章共分三节，4学时第一节运输问题的典例和数学模型第二节表上作业法第三节产销不平衡的运输问题及应用习题三教学重点与难点表上作业法产销不平衡的运输问题及应用本章教学内容的深化和拓宽适当补充各种国内的运输现状，使学生掌握表上作业法。本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题本章以课堂讲解为主，并采用对比和案例教学的分析方法。每次课课前用5分钟提问，对提问内容精心设计。讲授结束时用3分钟总结，包括本节课需要掌握的知识点，重点和难点等。本章的主要参考书目《运筹学》：运筹学教材编写组主编，清华大学出版社，2012年01出版。《运筹学教程》：胡运权主编，清华大学出版社，2012年02月出版。本章的思考题和习题课后习题三教学进程：（具体每次课的教学内容设计）第一次课2课时（90分钟）章节第三章的第一、二节9教学内容安排第一节运输问题的典例和数学模型（30分钟）一、运输问题提出与建模（30分钟）运输是社会经济生活中必不可少的一个环节，也是我们身边司空见惯的现象，例如，煤炭、粮食、木材等物资在全国各地的调运；企业生产所需原材料及产成品的运进运出；商业部门对销售网点的货物配送等等。若用ijx表示从产地iA运往销地jB的运输量，那么在产销平衡条件下，要求总运费最省的运输方案可表示为：miijnjijxcMinZ11满足条件：injijax1（i=1，…,m）jmiijbx1（j=1，…,n）0ijx解运输问题通常采用表上作业法，这一过程通常分为三个阶段：（1）给出初始可行方案；（2）判断是否最优方案；（3）调整方案。第二节表上作业法（60分钟）一、表上作业法步骤（一）初始解的确定方法1最小元素法：最小元素法的基本思想就是就近供应。即从单位运价表中最小运价开始确定产销关系，依次类推，一直到给出初始方案为止。2伏格尔法（Vogel）伏格尔法（Vogel）是对最小元素法的改进，但相对要复杂些。（具体略）Vogel法是对最小元素法的改进，由Vogel法得到的初始方案一般更接近于最优方案。需注意的是用Vogel法所求得初始方案的过程中也可能遇到最小元素法所遇到的问题，以可以用同样的方法去解决。（二）运输问题解的最优性判定1.闭回路法：在给出的初始方案计算表上，除了m+n-1个有数字格外，还有m×n-（m+n-1）个空格。从每一空格出发，沿水平或垂直方向前进，当遇到有数字格时可以任意转90度继续前进，也可以串过有数字格继续前进，直到回到起始点。这样总可以找到一个且只有一个闭回路。在这个闭回路中，除了起始点为空格外，其余角点都是有数字点。如果检验数为正，表明沿此闭回路的调整会使总费用增加；如果检验数为负，表明沿此闭回路的调整会使总费用减少。如果求得所有空格点的检验数都大于等于零，则当前运输方案为最优方案；如果还有空格的检验数小于零，则还要进一步调整当前运输方案。102.位势法：用闭回路法求检验数，思路很清晰简单，但当产销点较多时是十分麻烦的，而位势法是比较简单易行的。（1）在表5-13的右端增加一列，记为ui,i=1~m。在下面增加一行，记为vj，j=1~n。使其满足cij=ui+vj。（2）求出所有的空格的位势ui+vj，并将其填入表5-15中。（任一格的位势等于其行位势加列位势）（3）在表5-13的右端增加一列，记为ui,i=1~m。在下面增加一行，记为vj，j=1~n。使其满足cij=ui+vj。（4）由单位运价表中的每一数据cij减去位势表中对应格的位势，得到每个变量的检验数（如本例的表5-16所示）（注：对应基变量的检验数必为0，可以不写）。（5）判定：若所有检验数均大于等于零，则当前解为最优解；若有一个或一个以上的格为负数，则当前解为非最优解，还需进一步调整改进。（三）案的调整：无论是用最小元素法还是用Vogel法给出的初始方案，也不论是用闭回路法还是用位势法进行最优性判定。当解为非最优解时，也就是存在负的检验数时，都要用闭回路法进行调整。教学重点难点教学重点与难点表上作业法教学方式讲授和练习相结合师生活动设计请学生演示表上作业法步骤教学内容的深化和拓宽课后习题三案例分析作业布置