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运筹学

运筹学是数学与应用数学专业的重要课程,研究在有限资源条件下进行最优决策的理论和方法。

课程概述

本课程介绍运筹学的基本理论和方法,包括线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、排队论、决策分析等内容,培养优化决策和系统分析能力。

主要内容

运筹学基础

  • 运筹学的概念与发展
  • 运筹学的研究对象
  • 运筹学的基本方法
  • 运筹学在管理中的应用

线性规划

  • 线性规划模型
  • 图解法
  • 单纯形法
  • 对偶理论
  • 灵敏度分析

运输问题

  • 运输问题模型
  • 表上作业法
  • 产销不平衡问题
  • 转运问题

整数规划

  • 整数规划模型
  • 分支定界法
  • 割平面法
  • 0-1规划

非线性规划

  • 非线性规划模型
  • 无约束优化
  • 约束优化
  • 拉格朗日乘子法

动态规划

  • 动态规划原理
  • 最优性原理
  • 多阶段决策
  • 资源分配问题

图与网络优化

  • 图的基本概念
  • 最短路径问题
  • 最小生成树
  • 最大流问题
  • 最小费用流

排队论

  • 排队系统基本概念
  • 泊松到达过程
  • 排队模型分类
  • 排队系统性能分析

存储论

  • 存储论基本概念
  • 确定性存储模型
  • 随机性存储模型
  • 多阶段存储

决策分析

  • 决策问题分类
  • 风险型决策
  • 不确定型决策
  • 多目标决策
  • 层次分析法

博弈论

  • 博弈论基本概念
  • 纳什均衡
  • 合作博弈
  • 非合作博弈

预测技术

  • 时间序列分析
  • 回归分析预测
  • 指数平滑法
  • 马尔可夫预测

模拟技术

  • 系统模拟概念
  • 蒙特卡洛模拟
  • 离散事件模拟
  • 模拟结果分析

多目标规划

  • 多目标规划模型
  • 有效解概念
  • 权重法
  • 约束法

现代优化算法

  • 遗传算法
  • 模拟退火算法
  • 禁忌搜索
  • 粒子群优化

学习目标

  1. 掌握运筹学的基本理论和方法
  2. 能够建立实际问题的数学模型
  3. 掌握各种优化算法的原理和应用
  4. 能够进行系统分析和决策支持
  5. 培养解决复杂管理问题的能力

实践项目

基础项目

  • 简单线性规划问题求解
  • 运输问题建模

进阶项目

  • 复杂整数规划问题
  • 网络优化问题

综合项目

  • 实际管理问题的运筹学建模
  • 多目标决策分析

实验内容

实验一:线性规划

  • 单纯形法实现
  • 灵敏度分析

实验二:整数规划

  • 分支定界算法
  • 0-1规划求解

实验三:网络优化

  • 最短路径算法
  • 最大流算法

实验四:排队论

  • 排队系统模拟
  • 性能指标计算

实验五:决策分析

  • 多目标决策
  • 层次分析法应用

学习资源

推荐教材

  • 《运筹学》
  • 《管理运筹学》
  • 《运筹学教程》

在线资源

  • 运筹学案例库
  • 优化算法教程
  • 决策分析工具

开发工具

  • MATLAB Optimization Toolbox
  • Python SciPy/PuLP
  • LINGO
  • Gurobi

实践平台

  • 运筹学软件
  • 在线优化工具
  • 决策支持系统

考核方式

平时成绩(30%)

  • 作业完成情况
  • 实验报告质量
  • 建模项目

期中考试(30%)

  • 基础理论考核
  • 算法应用题
  • 模型建立题

期末考试(40%)

  • 综合知识考核
  • 复杂问题求解
  • 案例分析题

就业方向

运筹学相关职位

  • 运筹分析师
  • 数据科学家
  • 供应链优化师
  • 决策支持工程师

技能要求

  • 数学建模能力
  • 优化算法知识
  • 数据分析技能
  • 系统思维

发展趋势

技术演进

  • 大数据优化
  • 人工智能优化
  • 实时优化算法
  • 分布式优化

行业应用

  • 智能制造
  • 智慧物流
  • 金融风控
  • 资源调度

运筹学是连接数学理论与管理实践的桥梁,掌握这门课程将为从事优化决策和系统分析工作提供重要支撑!