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第1篇

【關鍵詞】新工科;物流工程;智能物流技術實驗室;實驗教學;創新性思維

2017 年2 月以來，教育部積極推進新工科建設，“新工科”的提出對工程技術人才提出了更高要求，要求加快工程教育改革創新，旨在培養一大批以“新工科”建設為主題的工程專業教育改革進入一個嶄新的階段。新工科的內涵具有戰略型、綜合性、創新性、實用性的特征，使高校在提升創新型人才的工程實踐能力方面面臨新的挑戰［1 －2 ］。因此，“新工科”背景下，要求高校全面加強物流人才在智能化物流實踐能力方面的培養，進而促進智能物流人才的持續輸出，推動物流行業的整體發展，再以物流行業的高強度發展趨勢，帶動其他行業的快速前行，使物流行業成為激發我國經濟發展活力的催化劑。然而，目前高校培養的物流人才大多偏重于理論知識，導致高等院校物流類專業的教育與社會需求脫節，與社會需要的理論與實踐并重的人才不符。所以，相對于傳統的物流人才，在當前新工科的背景下智能物流領域更加需要的是實踐能力強、創新能力強的高素質復合型人才［3 －4 ］。實驗教學是學校培養學生實踐和科研創新能力等綜合素質的重要環節，只有加強實驗教學的改革與創新，不斷創造新的人才培養模式，才能滿足新工科人才培養的需求［5 ］。目前，物流工程專業傳統的實驗教學模式，已不能適應當前社會及高等工程教育自身發展的需要。因此，本項目擬以山東科技大學物流工程專業的人才培養為例，依托交通學院－智能物流技術實驗室，從實驗內容設計、實驗教學模式、實驗考核體系等方面進行一系列教學改革，以培養具有較強工程實踐能力和滿足行業發展需求的創新應用型人才。

1 現階段物流工程專業實驗教學存在的問題

1 ．1 實驗教學內容設計問題

目前，山東科技大學校物流工程專業，有大量的專業課程都涉及實驗教學環節，比如《物流設施設備》、《機電傳動與控制》、《電氣控制與PLC應用技術》、《物流自動化系統設計及應用》、《物流信息技術》、《物流管理信息系統》、《物聯網技術及應用》等專業課程，但受實驗設備的限制，傳統實驗內容缺乏典型的設計，內容相對零散，連續性和邏輯性不足，沒有形成基于問題或實踐的整體導向。

1 ．2 實驗考核制度問題

目前，物流專業實驗課程中實驗設備較為單一，多為仿真軟件和設備模型，因此，實驗中無法充分考核到每個學生的動手操作能力，以至于很多課程依然采用實驗報告作為唯一的考核方式，而單憑一紙報告書并不能準確反映學生具體的實驗過程。1 ．3 學生積極性問題此前，由于陳舊的實驗設備和零散的實驗內容，導致學生對實驗課程的重視程度不夠，認為實驗過程不重要，實驗結束后能夠完成實驗報告即可，因此，每次實驗大部分學生不會主動預習實驗流程，對每次實驗的目的、原理、過程了解很少甚至是一無所知，對實驗過程總是敷衍了事。

2 智能物流技術實驗室平臺簡介

為滿足物流工程專業實驗教學的需要，山東科技大學2019 年斥巨資建立了智能物流技術實驗室。該實驗室的硬件設備主要包含四大塊，如圖1 所示，分別是自動化立體倉庫模塊、智慧物流模塊、運輸與配送模塊、工業物聯網平臺。其中，自動化立體倉庫模塊的主要設備有立體貨架、高速輕型堆垛機、出入庫分揀滾筒輸送鏈、出入貨臺、動態稱重機，三維測體積設備，條碼閱讀器，電子揀貨系統，機器人碼垛系統。智慧物流模塊的主要設備有RFID閱讀器、RFID寫卡器、電子標簽、手持終端和條形碼打印機。運輸與配送模塊設備主要有激光導引移載式AGV小車、激光導引頂升貨架式AGV。工業物聯網平臺包括了6 個獨立的展板，分別是圖像識別處理板塊、電機及驅動系統板塊、安全防護系統板塊、光電傳感器板塊、AGV模擬控制板塊、測距傳感器板塊。不僅如此，實驗室還配套其他物流設備，如動液壓搬運車、碼垛機器人、托盤等等;此外，與該物流設備配套的軟件資源主要有智能倉儲管理及監控軟件、堆垛機控制系統軟件、移載式AGV控制系統軟件、頂升貨架式AGV控制系統軟件。圖1 智能物流技術實驗室平臺。

3 物流工程專業實驗教學改革的思考與設計

針對目前物流工程專業實驗教學中存在的問題，依托山東科技大學智能物流技術實驗室平臺，以培養創新應用型物流人才為目標，突出專業特色，從實驗教學內容設計、實驗教學方法改進以及實驗考核體系構建三方面出發，對物流工程專業實驗教學模式進行了研究與探索。

3 ．1 基于智能物流技術實驗室平臺的實驗教學內容設計

依托智能物流技術實驗室的硬件設備和軟件平臺，開設物流設備、物流信息技術、AGV導航與控制、PLC控制、碼垛機控制等多方面的實驗內容，這些內容可以按照對不同年級學生的培養目標劃分為四個層次:認知性實驗、專業基礎性實驗、綜合性實驗、創新性實驗，如圖2 所示。這些實驗項目可以有效支撐學校物流類課程《物流設施設備》、《物流系統規劃》、《物流倉儲設備選型與設計》、《物流自動化系統設計及應用》、《倉儲與配送管理》、《物流信息技術》、《物流管理信息系統》、《物聯網技術及應用》等專業課程的實驗教學及部分實踐課程教學任務。① 認知性實驗。該類實驗主要針對大一年級的學生開設，目的是使學生了解物流工程專業基礎知識。依托智能物流技術實驗室，針對《物流工程專業導論》、《物流設施設備》課程研究設計相關實驗。② 基礎性實驗。該類實驗主要針對大二年級學生開設。這個階段的課程設置主要以專業基礎課為主，如《電工學》、《計算機程序設計基礎》、《機械設計基礎》等，目的是為后續專業課程的開設提供相應的電路基礎，設計基礎和軟件基礎。因此，針對大二年級學生開設專業基礎性實驗，使學生可以掌握物流工程專業實驗的基本技能，熟悉物流裝備實際操作流程。③ 應用綜合性實驗。該類型的實驗主要是針對大三年級學生開設，其涉及較多的專業前沿內容，重點是訓練學生的綜合、設計能力，主要由綜合性和設計性課程實驗組成;實驗中要求學生可以根據工程實際需求，完成設施設備的選擇、作業單元的設計、物流系統的整體布局。除此之外，還要求學生具備物流系統運行中對所遇故障的診斷、處理及維護的能力。④ 創新性研究性實驗。該類實驗主要是以“問題為中心”，以學生為主導，要求學生在教師的輔助下，自主探究并獨立完成，將所學的理論知識運用到實踐中。該類實驗主要面向大四學生開設，旨在培養學生創新思維，提高創新能力，提升實踐能力，為步入工作崗位或是進一步的研究深造打下基礎。

3 ．2 實驗教學方法的改進

根據實驗內容的設計，對原有的注入式教學方法進行改進，通過實施多層次教學，讓學生成為實驗的主體，引導學生在所學理論基礎知識的前提下，根據自身掌握的實驗技能去獨立思考、設計并完成相關的實驗項目。在實驗教學過程中，對于認知性實驗和基礎性實驗，這兩類實驗主要由教師指導學生完成，通過這兩類實驗，使得學生能夠了解本專業涉及的前沿物流設施設備，掌握設備的使用方法，鍛煉基本的動手操作能力和工程實踐能力。對于應用綜合設計性實驗，則由教師針對不同的實驗項目提出相對應的設計要求，由學生根據所學專業課程的理論知識完成實驗方案的設計，目的是培養學生的綜合、設計能力。而對于創新研究類實驗，教師負責為學生提供可作為研究對象的實驗設備的型號參數，擬定實驗題目以及該實驗中可研究的內容，其中實驗內容注重與最前沿的物流技術相結合，學生需要完成自主查閱文獻資料，自主選擇實驗項目，獨立研究實驗方案等工作，并最終完成實驗。在學生完成綜合設計性實驗和創新研究性實驗期間，對學生開放實驗室，讓學生可以有更多時間去自主調試研究實驗設備，驗證分析實驗方法。

3 ．3 實驗考核體系構建

打破傳統的以實驗報告為主的實驗考核模式，構建基于學生學習成果的多元化、標準化考核體系，注重學生的學習過程，將階段性評價作為課程最終評價考核的重要組成部分。根據實驗內容的不同，非創新類實驗的考核內容包括實驗操作、實驗方法、問題討論、任務完成、實驗報告書寫以及期末考查等。而創新研究類的實驗則包括開題、中期、結題答辯、實物作品、小論文及總結報告，并注重學生日常的學習過程和積累，將學生主動與教師面對面研討、發郵件互動或其他方式的交流討論等都計入考核內容［6 ］。

第2篇

關鍵詞：物流工程；運籌學；庫存控制

作者簡介：謝逢潔（1974-），女，重慶人，西安郵電大學管理工程學院，講師。（陜西 西安 710061）崔文田（1966-），男，陜西米脂人，西安交通大學管理學院，教授。（陜西 西安 710049）

基金項目：本文系教育部高等學校物流類專業教學指導委員會教改課題（課題編號：JZW2011013）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）04-0110-02

隨著電子商務近十年的迅速發展，我國物流企業如雨后春筍般成長起來。攤開一張中國物流地圖，密密麻麻的干線、支線一團亂麻似的交織在一起。然而，中國物流每年30%左右的增長速度仍然難以滿足每年100%速度增長的淘寶貨運需求。那么，有效地利用現有資源進行優化配置，成為物流企業滿足社會經濟發展需求的重要途徑，這無疑給物流專業的“運籌學”教學工作提出了前所未有的挑戰。根據《教育部高等學校物流類專業教學指導委員會關于物流工程本科專業培養方案的指導意見》，“運籌學”是各高校物流工程專業必需開設的學科基礎課程，建議課程學分為3分左右，其他學科基礎課具體課程及學分由各高校自定。這充分說明了“運籌學”課程在物流工程專業教學中的基礎性和重要性。那么，根據我國物流業發展中的實際問題，結合物流工程專業“運籌學”教學需求，探討教學內容和教學方法的改革具有重要意義，但同時這也是擺在每個物流工程專業“運籌學”教學工作者面前的重要問題。

一、我國物流業的主要問題及其原因分析

在電子商務環境下，涌現出大量種類多、批量小、批次多、目的地分散的隨機零散的物流需要，這與傳統的糧食、燃料、建材等大宗物資運輸需求有著明顯的差別。大量的零散物流需求為我國物流業發展帶來了契機，同時也暴露出其存在的問題。

首先，物流成本高是我國物流業一直以來存在的問題。隨著電子商務環境下零散物流需求的激增，成本問題愈發顯得嚴重。據國家發改委2011年12月1日披露的數據，2011年1月至10月，我國社會物流總費用6.4萬億元，同比增長18.7%。目前，中國的物流成本占GDP總量比重約為18%，而日本是11%，美國是8%，歐盟只有7%。究其原因，除了油價上漲以及物流運輸中的各種亂收費現象外，每年以30%左右的速度發展起來的物流企業資質參差不齊，配送中心的選址、庫存控制、車輛路徑規劃等有利于物流企業降低成本的優化途徑在一些新建物流企業中并沒有得到很好地應用。這是我國物流成本高的主觀因素，也是物流專業“運籌學”教學需要重點關注的問題。

此外，在電子商務環境下，客戶對產品可得性的心理預期增強，進而使得其對交貨時間的要求遠遠高于傳統物流貨運的要求。而我國大多數物流企業尚未形成一個完整有效的物流系統，配送中心和運輸系統缺乏協調，庫存控制和車輛路徑規劃存在矛盾，長途運輸和短途配送缺乏銜接等問題普遍存在。這無疑會導致物流企業貨運時間的拖延，使得客戶對交貨時間的需求時常難以得到滿足。因此，物流系統的協調優化也是“運籌學”教學需要重點關注的問題。

二、物流工程專業“運籌學”教學的主要內容

“運籌學”教材種類繁多，本文以清華大學出版社出版的《運籌學》章節劃分為例進行相關內容的闡述。目前，我國各高校管理類本科層次的運籌學教學內容通常由線性規劃與目標規劃、整數規劃、動態規劃、圖與網絡、排隊論等幾部分構成，略有差異。非線性規劃、存儲論、對策論、決策論、啟發式方法等則通常作為研究生階段的教學內容。物流工程專業具有管理學科的一般屬性，同時還具有本專業的一些特性。為了更好地滿足我國快速發展的物流業對專業人才的需求，物流工程專業“運籌學”教學應在保持管理類運籌學教學內容廣度的基礎上，突出物流工程專業“運籌學”教學需要解決的一些重要問題，包括配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規劃以及物流配送系統協調優化等問題。

1.配送中心選址問題相關教學內容

配送中心選址問題是給定某一地區所有需求點的集合，要求從中選出一定數目的需求點建立配送中心，實現對所有需求點的配送，并使得總配送路徑或配送費用最小。整數規劃是目前應用最廣泛也是最主要的定量選址技術，其求解方法包括分支定界法、割平面法和隱枚舉法，其優點是能獲得精確的最優解。但是對一些模型太復雜的情況，如對整個物流網絡進行規劃時的大型復雜選址問題，由于變量和約束條件眾多、形式復雜，往往只能用啟發式算法獲得最優解。此外，多目標決策方法可以和啟發式算法相結合進行配送中心的合理選址。

2.庫存控制問題相關教學內容

庫存控制問題是在保證生產或銷售對物資需要的前提下，盡可能地減少資金占用，降低物資的庫存成本。目前，庫存控制研究已取得了豐碩的成果，形成了較為完整的庫存控制理論——存儲論，主要包括定常需求的庫存控制、時變需求的庫存控制、隨機需求的庫存控制、依賴于庫存水平需求的庫存控制以及多種物品的庫存控制等。庫存控制模型的求解主要利用高等數學中的微積分原理給出最優解的性質，并結合啟發式算法給出最優值。

3.車輛路徑規劃問題相關教學內容

車輛路徑規劃問題是針對一系列發貨、收貨點，設計適當的行車路線，使車輛有序地通過它們，在滿足規定的約束條件（如貨物需求量、交發貨時間、車輛容量、時間限制等）下，實現一定的目標（如路程最短、費用最低、時間盡量短、車輛盡量少等）。根據研究重點的不同，車輛路徑規劃問題的模型構造及算法有很大差別。但整數規劃、動態規劃和圖論是車輛路徑規劃問題最常用的建模方法，啟發式算法在車輛調度問題的求解中得到了廣泛應用。

4.物流系統協調優化相關教學內容

配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規劃問題之間有著千絲萬縷的關系，其中一個問題的決策往往影響到其他問題的決策，如果某一問題決策失敗就無法獲得整個物流系統的最優。因此，物流系統的協調優化越來越受到重視，配送中心選址與運輸路線安排問題的集成建模、庫存控制與車輛路徑的集成建模、以及配送中心選址與庫存控制的集成建模已經得到了廣泛研究，主要涉及的運籌學方法有整數規劃、非線性規劃、動態規劃和啟發式算法等。

由以上分析可知，物流系統優化涉及的“運籌學”教學內容主要包括整數規劃、非線性規劃、動態規劃、圖論、存儲論、多目標決策、啟發式算法等，這分別對應于清華大學出版社《運籌學》教材中的第5章、第6～7章、第8～9章、第10章、第13章、第16章、第17章。其中，以整數規劃和啟發式算法的應用最為廣泛。以此為依據，筆者建議對物流工程專業的“運籌學”教學內容作適當調整，打破以教材章節為依據劃分本科和研究生教學內容的模式，在本科階段教學中增加非線性規劃、存儲論、決策論、啟發式算法的內容，在研究生階段教學中進一步深化整數規劃、動態規劃、圖論的內容，保證本科和研究生階段課程的可延續性，并在教學深度上形成一定的梯度。本科階段側重于物流系統基本問題的建模和基本求解方法的掌握，研究生階段則側重于綜合問題的建模和多種求解方法的結合應用以及優化理論的創新。

三、物流工程專業“運籌學”教學的實施手段

“運籌學”是一門以數學方法為基礎尋求實際問題最優方案的應用科學，特別強調對實際問題的解決。應用運籌學解決現實生產、生活中的實際問題，需要針對實際問題的優化要求及面臨的客觀條件作必要的假設，抽象為數學模型，然后利用恰當的數學方法加以解決。根據《教育部高等學校物流類專業教學指導委員會關于物流工程本科專業培養方案的指導意見》，物流工程專業是一門實踐性很強的專業，要求該專業的教學注重理論教學與實踐教學相結合，課堂教學與課外活動和諧統一。因此，對于物流工程專業的“運籌學”教學，強調對物流系統中實際問題的解決則顯得尤為重要。然而，由于“運籌學”本身所具有的明顯的數學學科特征，加上“運籌學”教材的通用性特點，教師在教學實踐中很容易產生偏重數理演算、忽略實踐應用的傾向，在基本原理和手工演算的講授上花費大量的課時，而對于如何從物流系統的實際問題出發，抽象出合理的數學模型以及如何應用先進的計算軟件實現模型的求解則重視不夠，甚至忽略。鑒于此，筆者建議對物流工程專業“運籌學”教學的實施手段做以下改革嘗試。

1.講述教學法和問題解決教學法相結合的課堂教學方式

由于“運籌學”既要求對基本理論和優化方法的理解，又強調應用理論方法解決實際問題的能力。因此，筆者建議采用講述教學法和問題解決教學法相結合的課堂教學方式。

講述教學法是指教師運用敘述的方式傳遞教材知識的教學方法，也是最為常用的一種教學方法。“運籌學”的基本理論和優化方法以數學為基礎，對于物流工程專業的學生而言相對抽象和晦澀。如果在課堂講述時利用高深的數學理論來推導一個定理，或者花費大量的時間手工求解一個問題，則違背了物流工程專業“運籌學”教學的應用目的，學生不僅難以接受講述的內容，而且其學習積極性會受到打擊。因此，筆者建議教師在課堂講述中弱化“運籌學”中定理的推導以及手工演算過程，通過板書教學與多媒體教學相結合的講述方式，根據課程內容的需要穿插一些動畫、聲音視頻，充分調動學生的學習興趣，使學生快速理解“運籌學”的基本理論和優化方法。在此基礎上，結合問題解決教學法培養學生應用理論方法解決實際問題的能力。問題解決教學法是啟發式教學方法的一種，是以學習者為中心的教學方法。教師可在教學中有目的地引導學生選擇典型的物流系統優化案例，可以從簡單的配送中心選址、庫存控制以及車輛路徑規劃問題入手，協助學生對實際問題進行合理假設、抽象和建模，使學生逐步掌握運用“運籌學”解決物流系統優化問題的思維方式和方法。

2.課堂教學、計算實驗和課外活動緊密配合

由于課堂教學中弱化了定理的推導和手工演算的過程，加上啟發式算法在物流系統優化問題中的廣泛應用，物流工程專業的“運籌學”教學應開設專門的實驗課程，將課堂教學內容和上機實驗緊密結合起來，幫助學生掌握WINQSB、LINDO、LINGO、MATHEMATICA、MATLAB 等優化軟件，利用計算機代替手工演算實現模型的求解。同時，注重培養學生不拘泥于課本上的算法與思維，努力嘗試新方法，開拓新思路，提高自己的創造性思維能力，逐步引導學生將學習的重點放在對實際問題的分析建模和求解思路的設計上來。此外，可以鼓勵學生積極參加全國大學生物流大賽，實現“運籌學”教學與物流優化實踐的結合，提高學生應用運籌學解決物流企業實際問題的能力。

3.改革考核體系，突出教學重點

成績考核是整個教學周期的最后環節，是評估教學質量和學習水平的關鍵。為了與物流工程專業“運籌學”教學內容和教學方式的調整保持一致，其成績考核方式也應做相應的調整。首先，突出物流工程專業的“運籌學”教學目的，考核內容應圍繞物流系統優化問題展開，比如配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規劃等都是重點考核內容，相應地弱化對其他專業的相關問題考核。其次，改變目前“運籌學”課程考核采取的形式單一的筆試方式，將平時課堂教學中的問題討論和實驗課程中的上機練習作為課程考核的一部分。比如，可以在課堂教學中定期地進行物流系統案例優化小測驗，讓學生在規定的時間內完成問題分析和模型構建，將評價結果記入課程考核，還可以在實驗課程中設置一定的考核環節，檢查學生利用計算機求解運籌學模型的能力，將評價結果記入課程考核。最后，在試卷考核中要注重檢驗學生掌握運籌學思維方式和方法的程度，即檢驗學生針對一個具體的物流系統優化問題展開分析，進行適當的假設和理論抽象，建立合理的數學模型的能力，避免學生把大量的時間花費到簡單記憶和繁雜計算中。

四、結語

本文從電子商務環境下我國物流業存在的實際問題出發，確定物流工程專業“運籌學”教學需要重點關注的問題包括配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規劃以及物流系統協調優化。在此基礎上，通過對這些重要問題的分析給出了物流工程專業“運籌學”教學的重點內容和章節，并對教學實施手段提出了改革建議。這些有針對性改革措施不僅有利于物流工程學生掌握運籌學的思維方式和方法，而且有利于培養學生應用運籌學解決物流系統優化問題的能力。

參考文獻：

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[5]李文鋒，畢婭.物流系統優化與仿真[M].北京：中國標準出版社，

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[6]王旭.管理運籌學的課程定位研究[J].高等教育研究，2008，

25（3）：75-76.

第3篇

關鍵詞：優化；運籌學；建模

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

Abstract： This paper optimizes the content of production and logistics course group and strengthens the integration among courses in the group. To reform traditional methods such as heuristic methods and trial methods to solve typical problems in all aspects of production and logistics management， we establish detailed optimization model and explore model optimization techniques. From the perspective of global optimization for every area of production and logistics management， we explore teaching skills for the precise and quantitative optimization method. We also conduct research on teaching methods to enhance students' ability to use optimization techniques to solve production and logistics management problems more effectively.

Key words： optimization； operations research； modeling

0 引 言

生產與物流管理是工業工程專業的重要研究對象，是工業工程專業知識與技能的主要內容。生產與物流類課程群包括運籌學、工業工程基礎、生產計劃與控制、生產運作管理、物流與設施規劃、供應鏈管理、ERP原理與應用等多門課程。如圖1所示，運籌學和工業工程基礎是重要的學科基礎課程，工業工程基礎介紹工業工程的基本原理，運籌學介紹優化與決策的知識，它們是生產與物流類專業課程重要的先修基礎課程。由于運籌學研究的數學工具囊括了工業工程專業的常用數學模型及其求解方法，因此該課程在工業工程的課程體系里占據舉足輕重的地位。生產與物流類課程群全面介紹了生產過程、物流活動各個領域的管理問題，該課程群所包含課程的數量占了工業工程專業課程相當大的比例，是工業工程最重要的專業核心課程群。由于工業工程學科在國內的發展歷史較短，因此目前工業工程專業課程的教材尚不是很完善，專業核心課程內容與教學方式的規劃建設與改革是工業工程專業在未來較長時間內需要面臨的艱巨任務。目前工業工程專業的教學研究主要針對某一門課程的具體教學內容或教學方法展開研究，如關于生產計劃與控制課程的研究[1]、關于生產運作管理課程的研究[2-3]、關于物流與設施規劃課程的研究[4-6]、關于供應鏈管理課程的研究[7-8]等等。本文從生產與物流類課程群整體改革的角度出發展開研究。

生產與物流類課程部分問題的傳統教學方法存在可執行性差、過程繁瑣、效率低、求解效果差等缺點，而這些問題有一部分在本質上是運籌優化問題，采用運籌優化技能可以有效解決。近年的主流商用運籌優化軟件功能齊全，性能強大，而且界面友好，具備很強的可用性，這為將運籌優化技能引入生產與物流管理的教學提供了基礎條件。在實際產業應用中，對生產與物流管理問題的求解精度和求解效率的要求越來越高。因此，借助計算機工具，把生產與物流管理教學與運籌優化技能相融合，以運籌優化工具促進生產與物流管理教學內涵的提升是未來的發展趨勢。此外，能適應實際產業環境的運籌優化技能是目前社會所迫需的專業技能，強調運籌優化在生產與物流管理教學中的應用能使運籌優化技能的教學更符合實際需要。

1 生產與物流類課程群教學中存在的主要問題

目前本專業生產與物流類課程群的教學內容存在如下主要問題：

（1）課程群包含的各門課程的主流教材內容之間有重復之處。比如生產計劃與控制和ERP原理與應用這兩門課程都重點介紹生產計劃的體系、層次與方法，只是講解的側重點有所差異；物流與設施規劃和供應鏈管理這兩門課程都有一部分內容介紹物流與供應鏈的基本知識與概念；精益生產的概念在多門課程都有所提及，然而在這些課程里都只是泛泛而談，并沒有哪一門課程能詳細介紹其精髓。不同課程的教材之間的重復性使得教學工作的部分重點模糊化，導致學生難以把握這些重復的內容在工業工程學科體系里的定位。

（2）各門課程的內容在本質上有很強的內在聯系，但是在目前的課程體系里并沒有充分體現不同課程內容之間的邏輯關系，沒有形成一個完整的體系結構把各課程內容捏合成一個有機整體，因此沒有很好體現基礎課程、先修課程的作用，不利于學生對工業工程各領域知識的整體把握和融會貫通。

（3）重理論，輕實踐。過于注重理論的傳授，設置的題目和列舉的例子過于理想化，缺乏和產業應用實踐的結合分析，案例的說服力和實驗環節的合理性仍有很大的提高空間。工業工程是結合管理與工程性質的學科，強調實踐性和應用性，目前的教學與高標準的要求相比還有差距。

（4）各門課程的許多典型問題都采用啟發式方法或試驗法來求解，并沒有運用運籌優化的技能來求解，因此難以求得全局最優的解決方案。啟發式方法是一類基于經驗或直覺的方法，它一般由一系列步驟或規則組成，依照這些步驟或規則可以求得解決方案。試驗法是一種嘗試性、摸索性的方法，它提供一套定性描述的流程，學生根據這套流程通過不斷的試驗以求生成較優的方案。無論是啟發式方法還是試驗法都是短視的，不能在全局范圍內尋找最優解決方案。

綜上所述，傳統教學內容與方法已成為進一步提升學生學習興趣、提高學習效率、改善教學效果的瓶頸。有鑒于此，本專業對生產與物流類課程群的各門課程進行系統的調整與改革，重新梳理該課程群的體系結構與教學內容，加強各課程教學內容之間的聯系；基于運籌優化技術對生產過程管理相關課程的教學方式進行改良，獲得一種在解決問題初期就綜合考慮實際限制條件和預設約束的方法。

2 生產與物流類課程群教學的改革內容與目標

生產與物流管理各領域都存在大量優化問題，求解優化問題最有效方法是建立運籌優化模型來求解，而目前相關的課程與教材很少使用這種方法，即使采用這種方法也只是泛泛而談，只給出一個粗略的模型，并沒有寫出詳細的建模思路、布置以及編程求解的方法。因此，本研究把這一點作為主要抓手，主要工作是基于運籌優化技術（主要在運籌學課程里面講述）對生產與物流管理各領域關鍵問題的教學環節進行改革，具體改革內容主要包括：（1）分析生產與物流類課程群內各門課程的重要內容模塊，在課程群的宏觀層面理清各重要內容模塊之間的內在聯系，精簡各門課程的冗余內容，調整側重點的分布，并從各門課程中提煉出生產過程管理各領域的一系列有一定關聯性的典型問題。（2）篩選生產過程管理的若干典型問題，根據學生的接受能力對其進行合理化的抽象，根據實際情況確定復雜程度適中的考慮因素和限制條件，并選擇合適的運籌學模型（整數規劃、0-1規劃、目標規劃、動態規劃或二次規劃等數學規劃模型）對典型問題進行建模。（3）基于以上運籌優化模型，根據學生的實際情況構造情景引導式的教學案例和上機實驗指導書，循序漸進地引導學生學習運籌優化模型的設計理論及其建模過程，引導學生透過這些模型理解生產過程管理問題的本質，并通過采用運籌優化軟件求解模型來獲得生產過程管理問題的最優解決方案。（4）通過行業應用案例加深學生對問題與方法的理解，設計開放式的綜合作業，鼓勵學生選擇生產過程管理的實際問題，綜合運用本研究提出的方法進行建模并編程求解，鞏固教學改革的效果。

生產與物流類課程群教學的改革目標是：（1）研究生產與物流類課程群內各課程之間的融合方法與機制，促進課程之間的交叉滲透，以生產過程管理系列典型問題的定量最優化模型為范例進一步完善運籌優化技能的培養體系。（2）通過生產過程管理系列典型問題的教學方法改革來培養學生運用運籌優化技術求解最優方案的能力，包括運籌優化模型的選擇能力、建模技巧與建模能力、求解能力和分析能力。（3）調整生產與物流類課程群理論環節和實踐環節的層次結構與比例關系，培養學生運用主流商用運籌優化軟件（比如ILOG OPL或Xpress）求解生產過程管理典型問題的運籌優化模型的能力，通過上機實驗培養集合化思維方式和編程求解實際專業問題的能力。（4）使學生全面掌握生產與物流類課程知識點之間的邏輯關系，增強理論聯系實際的能力，為達到培養復合應用型人才的目標探索新途徑。

3 實施方案

本研究主要依托生產與物流類課程群的核心教學環節，結合畢業設計等教學環節，沿用理論分析、模型提煉與編程實驗相結合的方法展開研究。實施方案主要分為以下幾個階段：

3.1 理清生產與物流類課程群各課程的重點問題之間的層次結構和邏輯關系。生產與物流類課程群各課程以運籌學為基礎，其他課程都有部分內容與運籌學相關，而這些課程相互之間又有或多或少的聯系。因此，有必要分析生產與物流類課程群各課程之間的具體聯系，找出課程之間重復部分的內容，理清各課程的各部分重要內容之間的層次結構和緊密關系，對各課程的教學重點重新進行系統的規劃、調整。

3.2 提煉生產與物流管理各領域的典型問題并建立運籌優化模型。總結生產與物流管理相關專業課程中所涉及的重要生產過程管理問題（如圖2所示），把它們分門別類，劃分其知識層次、學習階段，并提煉其本質的運籌優化問題，再根據運籌優化問題的特點選擇最合適的運籌優化模型進行建模。以物流與設施規劃教學為例，選擇物流流程優化、基于作業單位相互關系的生產設施布局這兩類核心問題進行抽象建模，改革教學方法。物流流程優化采用線圖、多產品工藝過程圖、從至表等圖表化工具進行描述，優化的本質目標都是對不同工序、設備的順序進行安排，其實質是運籌學的排序問題；因此借助定量的運籌學數學規劃模型對這類問題進行抽象并建模描述。基于作業單位相互關系的生產設施布局包括基于物流量的生產設施布局、基于非物流關系的生產設施布局以及基于綜合關系的生產設施布局等典型問題，其本質是對多個作業單位在給定范圍內進行布局，安排它們的位置，使整個系統的物流成本最小化或者密切關系程度高的作業單位之間的距離盡量縮小。這類問題的實質是運籌學的二次分配問題，因此借助運籌學的二次規劃模型對其進行抽象并建模描述。

把生產與物流管理相關問題轉化為定量模型，這是一個從文字語義描述到數學公式的轉化過程，此環節是教學的重點，也是解決問題的基礎。在教學設計中注重針對問題的具體形式選擇合適的規劃模型表示形式進行建模（包括定義變量、構造約束和目標函數等環節），避免選擇太難太復雜的規劃模型導致學生有心理負擔，喪失學習興趣。

3.3 運用運籌優化軟件求解典型問題所對應的模型，積累教學案例與實驗素材。由于建立的模型通常規模不小，因此需要使用專業軟件求解。選擇OPL專業運籌優化軟件來求解模型。運籌優化軟件編程是從數學模型到專業的計算機程序代碼的轉化過程。商用運籌優化軟件的建模語言是解釋性、描述性語言，雖然它們的語法沒有C++等高級語言復雜，但是其編程邏輯比較獨特，采用集合化編程思維，因此在設計教案時要突出這一點，刻意培養學生“集合化”的編程思維方式和使用習慣。結合生產與物流管理典型問題的圖文描述、運籌優化模型、程序及運行結果綜合編制理論教學與實驗教學案例。與常用高級語言編程相比，運籌優化軟件編程的一個顯著特點是采用集合化運算。集合化運算對學生而言是一種全新的編程方式，因此應充分利用軟件使用手冊的例子并有針對性地設計例子引導學生循序漸進地適應集合化運算的思維方式和編程方式。集合化運算是商用優化軟件解決大規模優化問題的技術手段，因此學習時要習慣用集合的思想來定義數據、變量和約束。統籌考慮整個模型的所有組成部分，定義若干個底層的基本集合，其他集合均由這些基本集合運算、衍生得到，再利用這些集合來編寫業務邏輯模型。

3.4 與傳統解決方法進行詳細對比分析，改善模型。對基于運籌優化模型的方法與傳統的生產與物流管理問題解決方法從求解步驟、求解效果、運算時間效率、適用范圍等多個角度進行對比。通過對比結果進一步優化模型，減少變量和約束的數量，縮短求解時間，降低模型的時間復雜度和空間復雜度。通過大量案例與傳統解決方法作對比，充分突出基于運籌優化模型方法的優勢。

3.5 教學實踐與持續改進。在教學中嘗試結合基于運籌優化模型的方法設置理論介紹、案例討論和實驗環節。在教學實踐中注重培養學生把實際問題抽象為數學問題的能力，增強學生的建模與分析能力，力圖使學生在掌握生產過程管理問題求解技能的同時鞏固“運用運籌優化技能”的觀念，鼓勵學生自主提出并解決由生產過程管理基本問題所衍生的相關問題，促進學生從理論到實踐的全面學習。在采用新的教學方式教學的過程中，遵循工業工程學科提倡的P.D.C.A.方法和基本步驟，即Plan（計劃）、Do（實施）、Check（檢查）、Action（改善），根據新發現的問題進行持續的調整、改進、完善。

4 實施結果

在課程群教學改革過程中設計生產與物流管理應用問題與運籌優化技術的結合方法，由淺入深地設置多層次教學體系，引導學生接受、適應這種融合運籌優化技能的教學方式，掌握生產計劃與調度、物流流程優化、生產設施布局等典型問題的建模、求解及分析方法，并主動采用這種思維方式去解決生產過程管理領域的其他優化問題。教學的關鍵是針對大部分學生的實際情況因材施教，控制好建模的難度和復雜度，在培養解決問題能力的同時注重培養思維方式和思維品質；同時面向學習能力強的學生有針對性地設計開放性的行業實際案例，發掘他們的潛力，給予他們自由發揮、創新的空間。

教學改革方案通過長期的實施，獲得一定的成果：（1）為生產與物流類課程的核心環節教學提供創新性的支撐材料，為改進物流與設施規劃、運籌學等課程的實踐教學環節提供重要案例，為學生學習運籌優化技術提供合適的學習資料，并為工業工程專業調整運籌優化技能的教學內容提供參考依據。（2）由于運籌優化應用技能是工業工程教學中日益重要的一類新興技能，因此本研究為工業工程乃至管理科學工程學科其他專業課程和畢業設計等實踐環節與運籌優化技能的融合提供范例，使學生培養模式更適合產業發展和地方經濟向集約化轉型的實際需求。（3）項目研究成果可在地方性院校的工業工程教學中交流、推廣，也可供各類普通工科院校借鑒，具有一定的實踐推廣價值和示范作用。

5 結束語

本研究加強運籌學這一專業基礎課程與工業工程基礎、生產計劃與控制、物流與設施規劃、供應鏈管理、ERP原理與應用等工業工程核心課程之間的聯系，培養學生運用運籌優化技術解決工業工程實際問題的能力，培養學生牢牢樹立解決工業工程問題追求最優化的精益思想觀念。本研究提出融合運籌優化技術于生產過程管理全過程的全新理念，把運籌優化技術的應用貫穿于整個課程群的教學，采用產業實際需求迫切的新型運籌優化技能來革新傳統的生產過程管理教學，打破一些典型問題采用傳統的以啟發式方法、試驗法為主的教學方式，改善問題求解效果；突出運籌優化技能的應用性及其與工業工程專業課程的深度結合，力圖從全局優化的視角運用運籌優化技能解決工業工程的典型問題，彌補傳統教學中部分工業工程經典問題解決方案優化程度低的不足；強調多學科知識融合、學科知識與產業實際的融合，借助運籌優化技術應用性很強的特點來強化實踐環節，有助于復合應用型人才的培養，從而滿足快速增長的運籌優化技能人才的市場需求，突出應用型工業工程工程師培養的特色。

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