運(yùn)籌學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)

運(yùn)籌學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)馮勛省二0一三年六月目錄1、西南交通大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱..........................................32、實(shí)驗(yàn)一：線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解...................................73、實(shí)驗(yàn)二：運(yùn)輸問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解..........................................124、實(shí)驗(yàn)三：整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解..................................165實(shí)驗(yàn)四：指派問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解...........................................216、實(shí)驗(yàn)五：最短路問(wèn)題的建模與計(jì)算機(jī)求解.........................257、實(shí)驗(yàn)六：最大流問(wèn)題的建模與計(jì)算機(jī)求解.........................28《西南交通大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱》課程名稱(chēng)：運(yùn)籌學(xué)英文名稱(chēng)：OperationsResearch課程代碼：2871009課程類(lèi)別：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)大綱主筆人：馮勛省課程介紹“運(yùn)籌學(xué)”是物流類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課和從事本專(zhuān)業(yè)的科研與工作的必備理論基礎(chǔ)和技術(shù)辦法。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)?zāi)芾斫膺\(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域中慣用數(shù)學(xué)模型的建立、算法求解和成果分析。為該專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)其它有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程提供有關(guān)系統(tǒng)決策和最優(yōu)化的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)也為學(xué)生此后從事工程實(shí)踐和科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)學(xué)分與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)分實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)必開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)選開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)11660實(shí)驗(yàn)的作用和目的充足發(fā)揮Excel軟件這一先進(jìn)的計(jì)算機(jī)工具的強(qiáng)大功效，變化傳統(tǒng)的教學(xué)手段和教學(xué)辦法，將軟件的應(yīng)用引入到課堂教學(xué)，理論與應(yīng)用相結(jié)合。豐富教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)愛(ài)好。能用Excel軟件中的規(guī)劃求解功效求解運(yùn)籌學(xué)中常見(jiàn)的數(shù)學(xué)模型。實(shí)驗(yàn)的基本規(guī)定1．實(shí)驗(yàn)理論方面：實(shí)驗(yàn)之前熟悉實(shí)驗(yàn)程序；2．實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面：會(huì)使用教學(xué)模擬系統(tǒng)。3．對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的規(guī)定：①掌握多種運(yùn)籌學(xué)模型的共性和特性，掌握不同運(yùn)籌學(xué)模型的求解環(huán)節(jié)和計(jì)算辦法，在工程實(shí)踐中對(duì)的地運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的理論和辦法解決實(shí)際問(wèn)題；②掌握教學(xué)模擬系統(tǒng)的操作實(shí)驗(yàn)辦法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生一定的科學(xué)研究能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度?？己伺c實(shí)驗(yàn)報(bào)告由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生的出勤率、課堂體現(xiàn)、軟件操作的掌握程度進(jìn)行打分，其中出勤率和課堂體現(xiàn)占40%、軟件操作的掌握程度占60%。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備配備序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)數(shù)量1計(jì)算機(jī)302安裝MicrosoftOffice軟件1實(shí)驗(yàn)教材/講義教材/講義名稱(chēng)編者出版社出版（編寫(xiě)）時(shí)間教材/講義運(yùn)籌學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書(shū)馮勛省、張揚(yáng)------講義實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與內(nèi)容提綱項(xiàng)目代碼項(xiàng)目名稱(chēng)內(nèi)容提綱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)每組人數(shù)項(xiàng)目類(lèi)型必開(kāi)/選開(kāi)2871009-01線(xiàn)性規(guī)劃安裝Excel軟件“規(guī)劃求解”加載宏，用Excel軟件求解線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題。240基礎(chǔ)型必修2871009-02線(xiàn)性規(guī)劃敏捷度分析掌握使用Excel軟件進(jìn)行敏捷度分析的操作辦法。240基礎(chǔ)型必修2871009-03運(yùn)輸問(wèn)題和指派問(wèn)題熟悉運(yùn)用Excel軟件求解運(yùn)輸問(wèn)題和指派問(wèn)題，掌握其求解辦法。240基礎(chǔ)型必修2871009-04整數(shù)規(guī)劃用Excel軟件求解整數(shù)規(guī)劃（純整數(shù)、混合整數(shù)）、0-1規(guī)劃。240基礎(chǔ)型必修2871009-05網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化問(wèn)題熟悉運(yùn)用Excel軟件求解多種網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化問(wèn)題，掌握其求解辦法。240基礎(chǔ)型必修2871009-06動(dòng)態(tài)規(guī)劃用Excel軟件求解動(dòng)態(tài)規(guī)劃中的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)問(wèn)題、資金管理問(wèn)題240基礎(chǔ)型必修2871009-07圖論模型熟悉基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的圖論分析及其實(shí)際應(yīng)用240基礎(chǔ)型必修2871009-08存儲(chǔ)論用Excel軟件求解存儲(chǔ)論中的EOQ問(wèn)題題240基礎(chǔ)型選修注：1.項(xiàng)目代碼為：6666666-01，前半段為課程代碼，后半段為序號(hào)；項(xiàng)目類(lèi)型為：基礎(chǔ)型/綜合設(shè)計(jì)型/研究探索型。實(shí)驗(yàn)一：線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c規(guī)定：1.會(huì)在Excel中建立線(xiàn)性規(guī)劃模型；2.純熟使用Excel求出線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題的解。3.會(huì)填“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中各項(xiàng)參數(shù)內(nèi)容，并進(jìn)行對(duì)的求解；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與辦法：1、在Excel中加載規(guī)劃求解工具。2、在Excel中建立線(xiàn)性規(guī)劃模型數(shù)據(jù)表。3、擬定需要做出的決策，并指定可變單元格和目的單元格，作好標(biāo)記。4、指出約束條件，并將以數(shù)據(jù)和決策表達(dá)的被限制成果放入輸出單元格。5、在“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“選項(xiàng)”按鈕，選“采用線(xiàn)性模型和假定非負(fù)”。6、最后回到“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“求解”按鈕。三、教學(xué)案例：例、建立規(guī)劃求解方案與求解的的環(huán)節(jié)以下：1、在Excel工作表中選定B7單元格中的數(shù)據(jù)作為X1，B8單元格中的數(shù)據(jù)作為X2，B9單元格中的數(shù)據(jù)作為X3,在單元格B2:D5分別輸入目的函數(shù)和約束條件的系數(shù)，在單元格E3中輸入“=B3*$B$7+C3*$B$8+D3*$B$9”，并用填充柄拉至E5，在B10單元格中輸入目的函數(shù)公式“=B2*B7+C2*B8+D2*B9見(jiàn)圖1.圖一2、選中B10,然后進(jìn)入菜單欄上的“工具”,“規(guī)劃求解…”,在對(duì)話(huà)框中輸入以下內(nèi)容(見(jiàn)圖二):將“設(shè)立目的單元格”設(shè)立成“$B$10”，并設(shè)立成最大值；可變單元格設(shè)立成“$B$7:$B$9”；添加約束條件圖二3、得出以下內(nèi)容（見(jiàn)圖三）：?jiǎn)卧?B$10的值為1.5，單元格$B$7的值為0，單元格$B$8的值為2.5，單元格$B$9的值為1.5,因此當(dāng)X1=0,X2=2.5,X3=1.5時(shí),Zmax=1.5。圖三4、運(yùn)算結(jié)束后，顯示圖四對(duì)話(huà)框求解成果，點(diǎn)擊運(yùn)算成果報(bào)告，見(jiàn)圖五。圖四圖五四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用電子表格求解下面線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題實(shí)驗(yàn)二：運(yùn)輸問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c規(guī)定：1.能在Excel表格中建立產(chǎn)銷(xiāo)平衡問(wèn)題的模型；2.會(huì)填“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中各項(xiàng)參數(shù)內(nèi)容，并進(jìn)行對(duì)的求解；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與辦法：1、在Excel中加載規(guī)劃求解工具。2、在Excel中建立運(yùn)輸問(wèn)題數(shù)據(jù)表。3、擬定需要做出的決策，并指定可變單元格和目的單元格，作好標(biāo)記。4、指出約束條件，并將以數(shù)據(jù)和決策表達(dá)的被限制成果放入輸出單元格。5、在“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“選項(xiàng)”按鈕，選“采用線(xiàn)性模型和假定非負(fù)”。6、最后回到“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“求解”按鈕。三、教學(xué)案例：例、某食品公司下設(shè)三個(gè)加工廠和各廠產(chǎn)量分別為A1——7t，A2——4t，A3——9t，將這些產(chǎn)品運(yùn)往4個(gè)銷(xiāo)售地區(qū)及每天的銷(xiāo)售量分別為B1——3t，B2——6t，B3——5t，B4——6t，問(wèn)如何調(diào)運(yùn)，使在滿(mǎn)足各銷(xiāo)售地區(qū)銷(xiāo)售量的狀況下，總運(yùn)費(fèi)最小？運(yùn)價(jià)表見(jiàn)圖1。圖1建立規(guī)劃求解方案與求解的的環(huán)節(jié)以下：F1:F3填產(chǎn)量表，A5:D5填售量表，A7:D9填運(yùn)價(jià)表。見(jiàn)圖2。圖2E1填=SUM(A1:D1)，并復(fù)制到E3；A4=SUM(A1:A3)，并復(fù)制到D4；A6=SUMPRODUCT(A1:D3,A7:D9)。見(jiàn)圖3。圖33、啟動(dòng)規(guī)劃求解：設(shè)立目的單元格：$A$6等于：最小值可變單元格：$A$1:$D$3，約束：A4=A5,B4=B5,C4=C5,D4=D5,E1<=F1,E2<=F2,E3<=F3在選項(xiàng)中選中：采用線(xiàn)性模型，假定非負(fù)。見(jiàn)圖4.圖4求解。得到答案：總運(yùn)價(jià)為85，調(diào)運(yùn)方案為：A1給B3調(diào)運(yùn)5t，B4調(diào)運(yùn)2t,A2給B1調(diào)運(yùn)3t，B4調(diào)運(yùn)1tA3給B2調(diào)運(yùn)6t，B4調(diào)運(yùn)3t。見(jiàn)圖5。圖5甲乙丙丁A29107B1342C8425D3846四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。用電子表格求解下屬運(yùn)輸問(wèn)題：某公司設(shè)有A,B,C三個(gè)加工廠，產(chǎn)量分別為：9噸、5噸、7噸；有甲，乙，丙，丁四個(gè)銷(xiāo)售點(diǎn)，銷(xiāo)量分別為：3噸、8噸、4噸、6噸；從各工廠到銷(xiāo)售點(diǎn)的單位產(chǎn)品的運(yùn)價(jià)為左表所示，問(wèn)該公司應(yīng)當(dāng)如何調(diào)運(yùn)產(chǎn)品使總運(yùn)費(fèi)最少？實(shí)驗(yàn)三：整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c規(guī)定：1.能在Excel表格中建立整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題的模型；2.會(huì)填“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中各項(xiàng)參數(shù)內(nèi)容，并進(jìn)行對(duì)的求解；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與辦法：1、在Excel中加載規(guī)劃求解工具。2、在Excel中建立整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題數(shù)據(jù)表。3、擬定需要做出的決策，并指定可變單元格和目的單元格，作好標(biāo)記。4、指出約束條件，并將以數(shù)據(jù)和決策表達(dá)的被限制成果放入輸出單元格。5、在“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“選項(xiàng)”按鈕，選“采用線(xiàn)性模型和假定非負(fù)”。6、最后回到“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“求解”按鈕。三、教學(xué)案例：例建立規(guī)劃求解方案與求解的的環(huán)節(jié)以下：打開(kāi)Excel表，在Excel工作表中選定B1單元格作為X1，C1單元格作為X2，在單元格B2:C4分別輸入目的函數(shù)和約束條件的系數(shù)，在單元格D2中輸入“=SUMPRODUCT(B1:C1,B2:C2)”，并用填充柄拉至D4。見(jiàn)圖1。圖12、進(jìn)入菜單欄“工具”,“規(guī)劃求解…”,在對(duì)話(huà)框中輸入以下內(nèi)容(以下圖):將“設(shè)立目的單元格”設(shè)立成“$D$2”，并設(shè)立成最大值；可變單元格設(shè)立成“$B$1:$C$1”；添加約束條件圖23、在“規(guī)劃求解選項(xiàng)”對(duì)話(huà)框中選擇“采用線(xiàn)性模型”、“假定非負(fù)”，單擊擬定；然后單擊求解；見(jiàn)圖3。圖34、得出以下內(nèi)容，見(jiàn)圖4：?jiǎn)卧?D$2的值為10，單元格B值為1，單元格C1值為2，因此當(dāng)X1=1,X2=2時(shí),Zmax=10。圖45、運(yùn)算結(jié)束，顯示圖5對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊運(yùn)算成果報(bào)告，得圖6：圖5圖6四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。用電子表格求解下述整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)四：指派問(wèn)題的計(jì)算機(jī)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c規(guī)定：1.能在Excel表格中建立指派問(wèn)題的模型；2.會(huì)填“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中各項(xiàng)參數(shù)內(nèi)容，并進(jìn)行對(duì)的求解；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與辦法：1、在Excel中加載規(guī)劃求解工具。2、在Excel中建立指派問(wèn)題數(shù)據(jù)表。3、擬定需要做出的決策，并指定可變單元格和目的單元格，作好標(biāo)記。4、指出約束條件，并將以數(shù)據(jù)和決策表達(dá)的被限制成果放入輸出單元格。5、在“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“選項(xiàng)”按鈕，選“采用線(xiàn)性模型和假定非負(fù)”。6、最后回到“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“求解”按鈕。三、教學(xué)案例：例、某公司購(gòu)置了三個(gè)不同類(lèi)型的設(shè)備，車(chē)間里有5個(gè)位置可安裝，設(shè)備位置不同，解決原料的物流作業(yè)也不同，其解決成本也不同，具體狀況見(jiàn)下表。如何決策這三種設(shè)備的安裝位置？1、建立模型令打開(kāi)Excel表，填入每個(gè)設(shè)備安裝在不同位置的對(duì)應(yīng)材料解決成本矩陣，如圖1：圖13、單元格H11：H13分別=SUM(C11:G11):SUM(C13:G13):單元格C14：G14分別=SUM(C11:C13):SUM(G11:G13):單元格H14=SUMPRODUCT(C4:G6,C11:G13)。見(jiàn)圖2。圖2目的單元格設(shè)定為H14;可變單元格設(shè)定為C11:G13，依次添加約束條件。如圖3。圖3設(shè)定變量線(xiàn)性規(guī)劃、非負(fù)約束。見(jiàn)圖4。圖4求解并保存方案。見(jiàn)圖6。圖6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。用電子表格求解下述指派問(wèn)題：六項(xiàng)任務(wù)由四個(gè)工廠擔(dān)任，每個(gè)工廠可擔(dān)任一至兩項(xiàng)任務(wù)，各個(gè)工廠擔(dān)任各項(xiàng)任務(wù)的費(fèi)用如右，問(wèn)應(yīng)如何分派任務(wù)，使總費(fèi)用最少。實(shí)驗(yàn)五：最短路問(wèn)題的建模與計(jì)算機(jī)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c規(guī)定：1.會(huì)在Excel中建立最短路問(wèn)題的模型；2.純熟使用Excel求出最短路問(wèn)題的解。3.會(huì)填“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中各項(xiàng)參數(shù)內(nèi)容，并進(jìn)行對(duì)的求解；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與辦法：1、在Excel中加載規(guī)劃求解工具。2、在Excel中建立最短路問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。3、在Excel中建立最短路問(wèn)題的數(shù)據(jù)表。4、擬定需要做出的決策，并指定可變單元格和目的單元格，作好標(biāo)記。5、指出約束條件，并將以數(shù)據(jù)和決策表達(dá)的被限制成果放入輸出單元格。6、在“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“選項(xiàng)”按鈕，選“采用線(xiàn)性模型和假定非負(fù)”。7、最后回到“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“求解”按鈕。三、教學(xué)案例：v3v2v1v4v5v6v3v2v1v4v5v6v7v83423332543331412v91、建立模型令在Excel表中填入每個(gè)弧的容量；依次考察節(jié)點(diǎn)的流量。見(jiàn)圖1。圖1選定目的單元格，添加約束條件，求解。見(jiàn)圖2。圖2求解得到網(wǎng)絡(luò)最大流。見(jiàn)圖3。圖3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。用電子表格求解教材198頁(yè)第二小題的最短路問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)六：最大流問(wèn)題的建模與計(jì)算機(jī)求解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c規(guī)定：1.會(huì)在Excel中建立最大流問(wèn)題的模型；2.純熟使用Excel求出最大流問(wèn)題的解。3.會(huì)填“規(guī)劃求解”對(duì)話(huà)框中各項(xiàng)參數(shù)內(nèi)容，并進(jìn)行對(duì)的求解；二、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與辦法：1、