摘要:討論商學(xué)院學(xué)生科學(xué)計(jì)算能力的重要性，分析學(xué)生科學(xué)計(jì)算能力差的原因，提出管理運(yùn)籌學(xué)教學(xué)改革迫在眉睫，結(jié)合國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，推廣運(yùn)籌學(xué)開放實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:管理運(yùn)籌學(xué);數(shù)學(xué)模型;科學(xué)計(jì)算能力;教學(xué)改革

管理科學(xué)是對與定量因素有關(guān)的管理問題通過應(yīng)用科學(xué)的方法進(jìn)行輔助管理決策制定的一門學(xué)科。管理科學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)名稱叫運(yùn)籌學(xué)，作為一門學(xué)科，它是建立在科學(xué)基礎(chǔ)上的知識和技術(shù)的總體。管理科學(xué)研究只是對問題涉及的定量因素進(jìn)行分析并且向開明的管理者提出建議。管理者還必須要考慮管理科學(xué)領(lǐng)域以外的眾多無形的因素，然后根據(jù)其最佳判斷做出決策。管理科學(xué)主要以數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)為工具，以社會科學(xué)為基礎(chǔ)，尤其是經(jīng)濟(jì)學(xué)。

1.培養(yǎng)科學(xué)計(jì)算能力應(yīng)該是培養(yǎng)現(xiàn)代管理人才的教育目標(biāo)之一

科學(xué)計(jì)算能力是指利用現(xiàn)代工具(包括硬件和軟件)解決管理科學(xué)中計(jì)算問題的能力。它包括掌握一種計(jì)算軟件、建立恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型、實(shí)現(xiàn)高效的編程和運(yùn)算、對計(jì)算結(jié)果做正確的表述和圖解等多方面的綜合能力。所以提高科學(xué)計(jì)算能力當(dāng)然是商學(xué)院培養(yǎng)管理人才的一個十分重要的基本環(huán)節(jié)。作者曾經(jīng)遇到一位本科畢業(yè)生，他的畢業(yè)論文題目是《新人民幣匯率制度下我國外匯儲備幣種結(jié)構(gòu)研究》。外匯儲備是一個國家國際清償力的重要組成部分，同時對于平衡國際收支、穩(wěn)定匯率有重要的影響。中國外匯儲備(不含港澳臺)的主要組成部分是美元資產(chǎn)，其主要持有形式是美國國債和機(jī)構(gòu)債券。而就目前國內(nèi)的外匯管理體制而言，總量管理受制于國際社會對于人民幣匯率的評估:當(dāng)外界預(yù)期人民幣匯率上升時，大量資金涌入國內(nèi)，外匯儲備迅速膨脹，而當(dāng)外界預(yù)期人民幣匯率下降時，資金外逃則使得外匯儲備總量下滑，這就在很大程度上限制了中央銀行發(fā)揮這方面功能的條件。在這一背景下，對外匯儲備的結(jié)構(gòu)管理尤其是幣種結(jié)構(gòu)管理就顯得尤為重要。該學(xué)生主要利用哈里﹒馬克維茨(Harry Markowitz)和威廉﹒夏普(William Sharpe)創(chuàng)立的均值——方差理論建立一個非線性數(shù)學(xué)模型，對我國外匯儲備進(jìn)行實(shí)證分析研究，以確定外匯儲備的最佳結(jié)構(gòu)。他的主要問題是什么呢?復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型建立了，可是計(jì)算不出結(jié)果。

造成這種結(jié)果的原因大致有兩個:一、商學(xué)院的學(xué)生學(xué)習(xí)管理運(yùn)籌學(xué)時，艱深的數(shù)學(xué)理論讓他們捉襟見肘。近年來，高校連年擴(kuò)招，高考入學(xué)比例逐年攀升。有些文科生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及其能力與理工科學(xué)生相比存在著較大差異，這就造成了學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，給教授管理運(yùn)籌學(xué)帶來了客觀上的困難。另外，在中國管理運(yùn)籌學(xué)的教材還是20年前的老面孔，往往比較側(cè)重基本原理和算法的陳述，過于強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)公式及其推導(dǎo)，較少使用計(jì)算機(jī)，與現(xiàn)代化管理脫軌。許多商學(xué)院的學(xué)生在選擇管理運(yùn)籌學(xué)課程和教材時表現(xiàn)出了相對大的焦慮和懷疑，焦慮的主要原因是管理運(yùn)籌學(xué)是一門高度抽象化、高度數(shù)學(xué)化的學(xué)科，而這也使得大多數(shù)人對于管理科學(xué)方法能否處理實(shí)際管理問題產(chǎn)生了懷疑。二、歷史原因。20世紀(jì)90年代，計(jì)算機(jī)取代了計(jì)算器，成為了主要的計(jì)算工具，它的標(biāo)志是個人計(jì)算機(jī)的普及和科學(xué)計(jì)算軟件的成熟。這些軟件的特點(diǎn)是用矩陣和數(shù)組為模型，可以對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。然而，計(jì)算機(jī)取代計(jì)算器不是一蹴而就的，必須有意識的納入到教學(xué)計(jì)劃中去。中國的大學(xué)幾乎還沒有給學(xué)生進(jìn)行以計(jì)算機(jī)為計(jì)算工具的教育。直到現(xiàn)在情況并沒有根本變化，我國在大學(xué)課程中使用計(jì)算機(jī)方面與世界各國的差距在不斷加大，從大部分課程的教學(xué)大綱和教材中可見一斑，因?yàn)樗鼈儧]有反映出計(jì)算機(jī)在課程教學(xué)中的應(yīng)用。在1990年代中期，國外大量課程的教材都已經(jīng)采用數(shù)學(xué)軟件來做分析和計(jì)算，而國內(nèi)教材都比國外滯后，《線性代數(shù)》教材的差距在10年以上，因?yàn)閲馑小毒€性代數(shù)》都用了數(shù)學(xué)軟件。大家知道現(xiàn)在國際上比較流行的運(yùn)籌學(xué)軟件主要有MATLAB優(yōu)化工具箱、LINDO、LINGO優(yōu)化工具箱，而它們的使用都要建立在矩陣、數(shù)組的基礎(chǔ)上。矩陣、數(shù)組之所以重要是因?yàn)樗峁┝艘环N規(guī)范化表示和計(jì)算海量數(shù)據(jù)群的形式。在這里特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，歐美各高等院校MATLAB已經(jīng)成為《線性代數(shù)》、《時間序列分析》等諸多課程的基本教學(xué)工具，成為大學(xué)生、碩士生以及博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB已經(jīng)被廣泛的用于研究和解決各種具體的工程問題。然而，讓我們的學(xué)生學(xué)習(xí)以上這些比較復(fù)雜的專業(yè)軟件是有一定難度的。

2.改革理念:需求牽引、技術(shù)推動

先回顧一下處理管理中的實(shí)際問題的一般步驟:1.定義問題和收集數(shù)據(jù)。管理者必須鑒別出所要考慮的問題以及確定研究的合理目標(biāo)，然后可能會在收集與問題相關(guān)的數(shù)據(jù)時花費(fèi)很長的時間。2.構(gòu)建模型(一般為數(shù)學(xué)模型)。商業(yè)數(shù)學(xué)模型同一般的數(shù)學(xué)模型一樣也有其描述問題本質(zhì)的等式和相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式組成的系統(tǒng)。3.從模型中形成一個對問題進(jìn)行求解的基于計(jì)算機(jī)的程序。一個設(shè)計(jì)完好的數(shù)學(xué)模型的完美之處在于它能夠在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行數(shù)學(xué)程序?qū)栴}進(jìn)行求解。4.測試模型、修正模型，應(yīng)用模型分析問題并給出管理建議。從處理管理問題的步驟可以看出，數(shù)據(jù)的收集和模型的建立是非常關(guān)鍵的，而這兩點(diǎn)分別與統(tǒng)計(jì)學(xué)和管理運(yùn)籌學(xué)建模及其求解有關(guān)系。統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué)中，統(tǒng)計(jì)開放實(shí)驗(yàn)是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它將統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)方法與軟件的處理技術(shù)相結(jié)合，提高讀者借助統(tǒng)計(jì)分析工具，利用統(tǒng)計(jì)思想、方法解決實(shí)際問題的能力。許多的統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件不斷地被應(yīng)用到統(tǒng)計(jì)學(xué)開放實(shí)驗(yàn)的課程中，而且大多數(shù)人會認(rèn)為這些統(tǒng)計(jì)軟件會比Excel電子表格軟件更高級。然而，大多數(shù)管理者和其他從業(yè)者們都直接選擇Excel電子表格軟件。這與當(dāng)前的商務(wù)環(huán)境、世界計(jì)算環(huán)境對Excel電子表格軟件的應(yīng)用的大量需求有直接關(guān)系。值得慶幸的是，Excel電子表格軟件也提供了管理運(yùn)籌學(xué)建模及其求解的功能——規(guī)劃求解功能。美國高校的管理運(yùn)籌學(xué)從思想、內(nèi)容、方法和手段都發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變，其主要表現(xiàn)為美國各個大學(xué)已經(jīng)普遍采用“Excel電子表格”。使用電子表格已經(jīng)成為管理運(yùn)籌學(xué)的一個明顯的潮流。在美國管理運(yùn)籌學(xué)用的較多的教材是《數(shù)據(jù)、模型與決策——運(yùn)用電子表格建模與案例研究》，作者通過運(yùn)用電子Excel表格對所有建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，一方面使讀者的注意力始終集中于解決實(shí)際問題的重點(diǎn)和難點(diǎn)——分析問題的思想方法和提煉數(shù)學(xué)模型的技巧上，另一方面使得讀者掌握了分析求解的工具，能夠?qū)η蠼馑玫慕Y(jié)果進(jìn)行分析，進(jìn)而對管理實(shí)際問題做出決策。

3.案例比較

例:任務(wù)分配問題。某車間有甲、乙兩臺機(jī)床，可用于加工三種工件.假定這兩臺車床的可用臺時數(shù)分別為800和900，三種工件的數(shù)量分別為400、600和500，且已知用三種不同車床加工單位數(shù)量不同工件所需的臺時數(shù)和加工費(fèi)用如下表.問怎樣分配車床的加工任務(wù)，才能既滿足加工工件的要求，又使加工費(fèi)用最低?

解:設(shè)在甲車床上加工工件1、2、3的數(shù)量分別為x1、x2、x3，在乙車床上加工工件1、2、3的數(shù)量分別為x4、x5、x6，可建立以下線性規(guī)劃模型:

運(yùn)用MATLAB優(yōu)化工具箱編寫M文件如下:

f = [13 9 10 11 12 8];A =[0.4 1.1 1 0 0 0

0 0 0 0.5 1.2 1.3];b = [800; 900];

Aeq=[1 0 0 1 0 0

0 1 0 0 1 0

0 0 1 0 0 1]; beq=[400 600 500];vlb = zeros(6，1);vub=[];

[x，fval] = linprog(f，A，b，Aeq，beq，vlb，vub)

結(jié)果: x = 0.0000

600.0000

0.0000

400.0000

0.0000

500.0000

fval =1.3800e+004

即在甲機(jī)床上加工600個工件2，在乙機(jī)床上加工400個工件1、500個工件3，可在滿足條件的情況下使總加工費(fèi)最小為13800。

若使用Excel電子表格的規(guī)劃求解功能，同樣也可以得到比較漂亮的結(jié)果，而且還可以得到敏感性分析報告。

4.運(yùn)籌學(xué)開放實(shí)驗(yàn)

運(yùn)籌學(xué)開放實(shí)驗(yàn)與管理運(yùn)籌學(xué)理論教學(xué)同步進(jìn)行。

目的:充分發(fā)揮Excel電子表格軟件這一先進(jìn)的計(jì)算機(jī)工具的強(qiáng)大功能，改變傳統(tǒng)的教學(xué)手段和教學(xué)方法，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)生的學(xué)習(xí)興趣。

要求:能用Excel電子表格軟件中的規(guī)劃求解功能求解運(yùn)籌學(xué)中常見的數(shù)學(xué)模型。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱和學(xué)時分配

5.結(jié)束語

那位學(xué)生的數(shù)學(xué)模型用Excel電子表格軟件規(guī)劃求解的方法，很容易就解決了?！笆谌艘贼~，不如授人以漁”，管理運(yùn)籌學(xué)教學(xué)改革是應(yīng)時代的要求，迫在眉睫。

(作者單位:石河子大學(xué)商學(xué)院)