课程培训
Lingo统计软件培训课程

 

Lingo 统计软件培训课程大纲

 

培训对象

  • 需要解决优化问题的运筹学研究人员与从业者

  • 高等院校数学、管理科学、经济金融、工业工程等相关专业师生

  • 物流、供应链管理、生产制造、交通运输等领域的管理与决策人员

  • 参加数学建模竞赛的学生与指导教师

  • 希望掌握运筹优化工具进行科学决策的企业管理者与数据分析人员

 

培训目标
使学员系统掌握Lingo软件的核心功能与优化建模方法,理解从实际问题分析、数学模型构建到Lingo编程求解的完整流程;熟练运用Lingo进行线性规划、整数规划、非线性规划、目标规划等各类优化问题的建模与求解;掌握集合、函数、数据接口等Lingo高级特性;能够独立完成生产计划、运输调度、投资决策、资源配置等实际优化问题的建模与求解。

 

培训内容介绍

 

一、优化模型与Lingo软件概述

(1)优化模型的基本概念:优化问题的三要素(决策变量/目标函数/约束条件);优化模型的分类(线性/非线性、连续/整数、单目标/多目标);优化模型在实际决策中的应用价值。

(2)Lingo软件简介:Lingo软件的发展历程(由美国LINDO系统公司研制开发);Lingo软件的功能定位与核心优势;Lingo与其他优化软件(LINDO/CPLEX/Gurobi)的对比;Lingo可以求解的问题类型(线性规划/整数规划/二次规划/非线性规划/组合优化)

(3)Lingo应用领域:生产线规划、运输与物流、财务金融、投资分配、资本预算、混合排程、库存管理、资源配置等

(4)Lingo开发环境:Lingo安装与启动;主窗口导航(模型窗口/求解器状态窗口/求解结果窗口);Lingo文件类型(.lg4/.lng/.ldt);Lingo选项设置。

 

二、Lingo建模基础与语法入门

(1)Lingo模型的基本结构:模型定义(MODEL: ... END);集合定义区(SETS: ... ENDSETS);数据定义区(DATA: ... ENDDATA);目标与约束区。

(2)Lingo运算符与表达式:算术运算符(+ - * / ^);关系运算符(#EQ# #NE# #GT# #GE# #LT# #LE#);逻辑运算符(#AND# #OR# #NOT#);运算符优先级。

(3)Lingo常用函数:数学函数(@ABS/@SIN/@COS/@EXP/@LOG);概率函数(@PBN/@PPL/@PFS);变量界定函数(@BIN/@GIN/@FREE/@BND)。

(4)第一个Lingo模型:简单线性规划问题的建模与求解;模型输入方式(直接输入/命令行方式);求解器调用与结果查看。

 

三、集合与数据管理

(1)集合的概念与作用:为什么需要集合(处理大规模同类变量);基本集合(一维集合)的定义;派生集合(多维集合)的定义;稠密集与稀疏集的概念。

(2)集合循环函数:@FOR(对集合所有元素循环);@SUM(对集合元素求和);@MAX/@MIN(求最大/最小值);@PROD(求乘积)。

(3)数据导入导出:DATA段中直接赋值;从文本文件导入数据(@FILE函数);从Excel文件导入数据(@OLE函数);与数据库的数据交换(@ODBC函数);求解结果导出到文件。

(4)案例实战:“帆船生产计划”案例理解基本集合;“工地选址”案例理解派生集合

 

四、线性规划模型

(1)线性规划基本理论:线性规划的标准形式;可行域与最优解;单纯形法原理简介;对偶理论与影子价格。

(2)Lingo线性规划求解:LP问题的Lingo建模规范;求解器选择与参数设置;求解结果解读(目标函数值/决策变量值/对偶价格/ Reduced Cost)。

(3)敏感性分析:Range Analysis功能的使用;目标函数系数变化的影响;约束右端项变化的影响;敏感性分析报告的解读。

(4)案例实战:给客户配货问题(运输问题)-使总的运输费用最小;生产计划安排问题-使企业收益最大;配料问题-使成本最小

 

五、整数规划与0-1规划

(1)整数规划基础:整数规划的分类(纯整数/混合整数/0-1整数);整数规划的求解难度;分支定界法原理简介。

(2)Lingo整数规划实现:@GIN函数实现一般整数约束;@BIN函数实现0-1整数约束;整数规划求解器设置;求解结果解读。

(3)经典整数规划问题:背包问题(Knapsack Problem)建模与求解;指派问题(Assignment Problem)建模与求解;旅行商问题(TSP)建模与求解

(4)案例实战:投资组合选择问题;工厂选址问题;人员排班问题。

 

六、非线性规划

(1)非线性规划基础:非线性规划的特点与挑战;局部最优与全局最优;凸优化与非凸优化。

(2)Lingo非线性规划求解:非线性表达式的编写;非线性约束的处理;Lingo非线性求解器(SLP/SQP/GRG);初始值设置的重要性;全局最优搜索(Global Solver)的使用。

(3)案例实战:投资组合优化(Markowitz均值-方差模型);价格弹性需求下的利润最大化问题;非线性成本的生产计划问题。

 

七、目标规划

(1)目标规划基础:多目标决策的挑战;目标规划的核心理念(优先级/权重/偏差变量);目标规划与线性规划的区别。

(2)目标规划建模:正负偏差变量的引入;目标约束的构造;优先级划分与权重设置;序贯算法与加权法。

(3)Lingo目标规划实现:多目标问题的Lingo建模;求解结果与目标达成度分析。

(4)案例实战:生产计划中的多目标权衡(利润/设备利用率/加班时间);人力资源配置的多目标优化

 

八、图论与网络模型

(1)图论基础:图的基本概念(顶点/边/权);图的表示方法(邻接矩阵/边列表)。

(2)最短路问题:Dijkstra算法原理;Lingo中最短路问题的建模与求解

(3)最小生成树问题:树与生成树的概念;Kruskal算法与Prim算法;Lingo中最优树问题的求解

(4)最大流与最小割:网络流问题的建模;Lingo中最大流问题的实现;最小割与最大流的关系。

(5)案例实战:运输网络优化;通信网络设计;物流配送路径规划

 

九、排队论模型

(1)排队论基础:排队系统的基本组成(到达过程/服务机制/排队规则);排队模型的主要指标(队长/等待时间/服务强度);经典排队模型(M/M/1/M/M/c等)。

(2)排队论的优化问题:服务台数量决策;服务率优化;系统容量设计。

(3)Lingo排队论建模:利用Lingo求解排队系统稳态指标;排队系统优化问题的建模

(4)案例实战:银行柜台数量配置;客服中心人员排班;医院挂号窗口优化

 

十、存储论模型

(1)存储论基础:库存管理的基本概念;经典库存模型(EOQ经济订货批量);允许缺货的库存模型;生产批量模型。

(2)存储论的优化问题:订货批量决策;订货点决策;安全库存设置。

(3)Lingo存储论建模:库存成本函数的构造;约束条件的设置;敏感性分析。

(4)案例实战:原材料采购批量优化;成品库存管理;多级库存系统优化

 

十一、对策论模型

(1)对策论基础:对策论的基本要素(局中人/策略/支付);矩阵对策(二人零和博弈);纳什均衡概念。

(2)对策论的Lingo求解:矩阵对策的线性规划转化;混合策略纳什均衡的求解。

(3)案例实战:市场竞争博弈;拍卖策略优化;供应链协调机制设计

 

十二、经济管理领域综合案例

(1)投资决策案例:某部门资金100万元5年内多项目投资,使收益最大

(2)员工时序安排案例:一周7天所需最少人数,员工连续工作5天休息2天,求每周最少人数及总安排

(3)DEA模型(数据包络分析):效率评价的DEA方法;CCR模型与BCC模型;Lingo中DEA模型的实现

(4)多式联运优化:运输方式选择与路径规划;Lingo中多式联运模型的实现

(5)集装箱空箱调运:空箱调运的优化决策;Lingo中空箱调运模型的实现

(6)VRP模型(车辆路径问题):带容量约束的车辆路径问题;Lingo中VRP模型的实现

(7)Layout优化:设施布局优化问题;Lingo中布局优化模型的实现

 

十三、Lingo高级应用与编程技巧

(1)多模型求解与参数化:批量运行多个模型;参数化分析的实现方法;敏感性分析的自动化。

(2)Lingo与外部程序的交互:通过命令行调用Lingo求解;从其他程序调用Lingo引擎;求解结果的自动提取与处理。

(3)复杂模型的调试技巧:模型语法检查;调试模式(DEBUG)的使用;常见错误类型与解决方案。

(4)大规模模型的性能优化:集合定义的优化;数据导入导出的效率;求解器参数的调优选择。

 

十四、综合实战项目




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