［摘 要］系統(tǒng)工程學(xué)科特性和系統(tǒng)工程課程群課程獨立教學(xué)存在的問題，決定了需要面向具體專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)建模的能力，進行系統(tǒng)工程課程群建設(shè)。文章以工業(yè)工程專業(yè)為例，基于解決問題的需求驅(qū)動理念，按照“專業(yè)問題→系統(tǒng)模型→課程教學(xué)內(nèi)容→課程教學(xué)軟件→實踐教學(xué)項目”的思路，提出專業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)分析與建模問題，以及問題對應(yīng)的系統(tǒng)模型，得到專業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)建模需求；根據(jù)課程群建設(shè)原則，確定課程群各門課程的理論教學(xué)內(nèi)容以及各種模型求解所需要的計算機軟件，提出融合多課程知識點設(shè)計實踐教學(xué)項目，提高學(xué)生對復(fù)雜問題的系統(tǒng)建模求解能力。

［關(guān)鍵詞］系統(tǒng)工程；課程群；系統(tǒng)建模；教學(xué)內(nèi)容；工業(yè)工程專業(yè)

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）17-0038-06

系統(tǒng)工程把所研究的問題、對象看作系統(tǒng)，把系統(tǒng)設(shè)計、組織建立和管理看作工程實踐，是一門研究系統(tǒng)設(shè)計與組織管理的技術(shù)。系統(tǒng)工程課程是許多專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課程提供系統(tǒng)分析與建模的系統(tǒng)工程理論和方法。

課程群是由內(nèi)容密切相關(guān)、相承和相互滲透的多門課程構(gòu)成的有機整體。教育部高教司2011年頒布的《關(guān)于啟動實施“本科教學(xué)工程”“專業(yè)綜合改革試點”項目工作的通知》提出，要“更新完善教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化課程設(shè)置，形成具有鮮明特色的專業(yè)核心課程群”。課程設(shè)計是課程群建設(shè)的核心，而內(nèi)容設(shè)計是課程設(shè)計的核心，包括群內(nèi)課程融合和分解，是系統(tǒng)內(nèi)容的重新組合、分配[1]。

系統(tǒng)工程學(xué)科是一門橫斷性學(xué)科，系統(tǒng)工程課程與提供系統(tǒng)工程方法的課程構(gòu)成系統(tǒng)工程課程群，包括應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)課程、運籌學(xué)課程（或最優(yōu)化理論與方法課程）、智能優(yōu)化算法課程、系統(tǒng)仿真課程。系統(tǒng)模型、模型求解方法是系統(tǒng)工程學(xué)科、課程群的主要和重要內(nèi)容。系統(tǒng)工程課程群各門課程之間的相關(guān)性如圖1所示。

一、系統(tǒng)工程課程群建設(shè)的必要性、內(nèi)容設(shè)計原則和思路

（一）系統(tǒng)工程課程群建設(shè)的必要性分析

1.系統(tǒng)工程課程群中課程獨立教學(xué)存在的問題

彭月平等[2]、宋栓軍等[3]、沈瑾[4]分析了系統(tǒng)工程傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題。筆者結(jié)合文獻研究和教學(xué)實踐，總結(jié)歸納相關(guān)課程在獨立教學(xué)情況下，教師“教”和學(xué)生“學(xué)”存在的問題。

一是系統(tǒng)工程課程教學(xué)、專業(yè)課程教學(xué)缺乏先修課程的有效支持。系統(tǒng)工程體系龐大，因此有“系統(tǒng)工程不系統(tǒng)”之說。在有機融合先修課程（系統(tǒng)工程方法體系課程）和工業(yè)工程后續(xù)專業(yè)課程的情況下，部分教師追求系統(tǒng)工程理論體系的完整性，認為很多內(nèi)容都需要講授但學(xué)時有限（一般為32學(xué)時），陷入系統(tǒng)工程課程內(nèi)容多、時間少的困境中。部分教師在孤立開展各門課程教學(xué)的情況下，未能從專業(yè)培養(yǎng)目標的大局出發(fā)，而是追求本門課程知識的完整性，壓縮實踐教學(xué)時間。

二是課程教學(xué)缺乏與專業(yè)培養(yǎng)目標和后續(xù)專業(yè)課程的有效銜接，部分教師孤立式地進行不同課程的教學(xué)，使系統(tǒng)工程課程教學(xué)缺乏與專業(yè)課程知識的有效關(guān)聯(lián)。此外，部分教師未能以專業(yè)培養(yǎng)需求和學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向進行課程教學(xué)設(shè)計，往往以（經(jīng)典）教材內(nèi)容為導(dǎo)向展開教學(xué)，如部分教師按照汪應(yīng)洛主編、機械工業(yè)出版社出版的教材《系統(tǒng)工程》中的章節(jié)編排順序進行課程講授。

三是學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。由于系統(tǒng)工程理論的學(xué)習(xí)內(nèi)容多、實踐性的學(xué)習(xí)時間少，與專業(yè)課程、專業(yè)領(lǐng)域問題的有機融合不足，學(xué)生難以理解系統(tǒng)工程學(xué)科內(nèi)部的理論與方法體系，難以理解所學(xué)專業(yè)與系統(tǒng)工程的密切關(guān)系，不知道系統(tǒng)工程理論與方法具體有什么用途、能夠解決什么具體問題，覺得課程內(nèi)容深奧、晦澀難懂，從而缺乏學(xué)習(xí)目標和動力，學(xué)習(xí)興趣不高、缺乏主動性。此外，由于實踐性學(xué)習(xí)時間較少，學(xué)生難以針對本專業(yè)領(lǐng)域問題建立數(shù)學(xué)模型，或者建立數(shù)學(xué)模型后難以求解模型，學(xué)生解決實際問題的能力較弱。

2.系統(tǒng)工程學(xué)科特征決定需要開展課程群建設(shè)

應(yīng)用系統(tǒng)工程方法解決實際問題的核心手段是對所研究的問題進行系統(tǒng)分析，并在此基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)建模。系統(tǒng)工程學(xué)科的學(xué)科橫斷性和應(yīng)用實踐性、集成創(chuàng)新性和應(yīng)用創(chuàng)新性決定了系統(tǒng)工程課程要實施多課程融合教學(xué)，通過項目驅(qū)動教學(xué)等方法，多課程、多方面培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)建模的能力。

3.系統(tǒng)工程課程群建設(shè)有待深入研究

楊男等[5]提出將工業(yè)工程專業(yè)的系統(tǒng)工程課程、運籌學(xué)課程、管理學(xué)概論課程組成系統(tǒng)工程課程群，并提出建設(shè)思路，但沒有進一步研究課程群教學(xué)內(nèi)容的整合，也沒有研究這3門課程與工業(yè)工程專業(yè)課程、專業(yè)問題的有機銜接。朱曉敏等[6]提出將工業(yè)工程專業(yè)的管理運籌學(xué)課程、應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)課程、系統(tǒng)建模與仿真課程、生產(chǎn)計劃與控制課程、物流系統(tǒng)與設(shè)施規(guī)劃課程、產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)課程6門課程組成雙語教學(xué)課程群，探討了雙語教學(xué)存在問題的解決思路，但未研究課程群建設(shè)的內(nèi)容。張智聰?shù)萚7]將運籌學(xué)課程和工業(yè)工程專業(yè)核心課程組成生產(chǎn)與物流類課程群，提出把運籌學(xué)融入專業(yè)課程教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生運用運籌優(yōu)化技術(shù)有效解決生產(chǎn)與物流管理問題的能力，該研究針對專業(yè)課程教學(xué)而非運籌學(xué)課程教學(xué)，沒有把系統(tǒng)工程課程群的其他課程納入課程群進行研究。

（二）系統(tǒng)工程課程群內(nèi)容設(shè)計的原則

基于CDIO工程教育模式的“做中學(xué)”理念[8]和課程群融合與分解策略規(guī)律[1]，系統(tǒng)工程課程群內(nèi)容設(shè)計的原則如下：

一是相關(guān)性原則。按照系統(tǒng)工程學(xué)科體系，把相關(guān)課程設(shè)置成課程群內(nèi)課程。

二是無冗余性原則。合并課程同類內(nèi)容，刪除課程群內(nèi)課程之間的重復(fù)內(nèi)容。

三是進階性原則。按照課程之間的邏輯關(guān)系，進行內(nèi)容進階式（內(nèi)容有序銜接）課程教學(xué)內(nèi)容分配。

四是學(xué)以致用原則。結(jié)合提高學(xué)生專業(yè)問題解決能力的目標來篩選內(nèi)容，有機銜接具體專業(yè)的專業(yè)課。

五是完整性原則。覆蓋解決具體專業(yè)問題所需的系統(tǒng)工程理論與方法，盡量不遺漏地選擇課程內(nèi)容。

六是綜合性原則。不能簡單地將課程內(nèi)容進行堆積，需要有機集成多課程內(nèi)容來設(shè)計教學(xué)實踐項目。

（三）面向工業(yè)工程專業(yè)的系統(tǒng)工程課程群內(nèi)容設(shè)計的思路

基于系統(tǒng)工程課程群設(shè)計原則，面向工業(yè)工程專業(yè)的課程群內(nèi)容設(shè)計思路如下：

一是從工業(yè)工程專業(yè)的核心專業(yè)課程——設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程、生產(chǎn)計劃與控制課程、質(zhì)量與可靠性工程課程中提煉出工業(yè)工程專業(yè)領(lǐng)域的本質(zhì)、經(jīng)典系統(tǒng)建模問題，并分門別類。

二是分析工業(yè)工程專業(yè)問題，按照基于模型功能的系統(tǒng)模型分類，確定解決問題進行系統(tǒng)建模所需建立的預(yù)測、優(yōu)化、結(jié)構(gòu)、決策、評價模型。

三是面向系統(tǒng)模型建立和求解，基于學(xué)以致用原則，在確定系統(tǒng)模型教學(xué)后，確定系統(tǒng)工程課程群各門課程的教學(xué)內(nèi)容。

四是面向模型求解方法實現(xiàn)，提出系統(tǒng)工程課程教學(xué)的計算機軟件。

五是結(jié)合學(xué)生深入學(xué)習(xí)理論知識和提高復(fù)雜問題的系統(tǒng)建模求解能力的目標，提出融合系統(tǒng)工程課程群多知識點設(shè)計系統(tǒng)建模教學(xué)項目。

二、引領(lǐng)系統(tǒng)工程課程群教學(xué)的工業(yè)工程專業(yè)領(lǐng)域問題設(shè)計

基于設(shè)施規(guī)劃與物流分析課程、生產(chǎn)計劃與控制課程、質(zhì)量與可靠性工程課程三門課程，從服務(wù)性生產(chǎn)和制造性生產(chǎn)兩方面，提煉出工業(yè)工程領(lǐng)域的經(jīng)典問題。

一是服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與運行優(yōu)化問題，包括服務(wù)設(shè)施選址、服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)能力規(guī)劃、服務(wù)需求預(yù)測、服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)排班計劃、服務(wù)預(yù)約與調(diào)度、配送服務(wù)路徑優(yōu)化問題。

二是制造系統(tǒng)設(shè)計問題，主要有制造設(shè)施選址問題（單設(shè)施選址與網(wǎng)絡(luò)選址、連續(xù)選址與離散選址）、制造設(shè)施布局規(guī)劃、制造流水線平衡設(shè)計、加工系統(tǒng)加工能力設(shè)計、制造系統(tǒng)生產(chǎn)能力設(shè)計、生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性、產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)劃設(shè)計問題。

三是制造系統(tǒng)運行與控制問題，主要有綜合生產(chǎn)計劃、物料采購計劃、物料采購的供應(yīng)商決策、產(chǎn)品需求預(yù)測、產(chǎn)品生產(chǎn)排班計劃、生產(chǎn)—存儲—采購聯(lián)合決策、零件車間加工排序、生產(chǎn)制造物料搬運的容器選擇與裝載、生產(chǎn)制造物料搬運路線優(yōu)化、車間生產(chǎn)物料配送的路線優(yōu)化、產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量因素影響分析、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量改進方案分析問題。

三、面向工業(yè)工程專業(yè)領(lǐng)域問題的系統(tǒng)模型教學(xué)確定

面向工業(yè)工程專業(yè)領(lǐng)域問題的解決，確定所需開展教學(xué)的系統(tǒng)工程模型。

一是系統(tǒng)預(yù)測模型，包括用于服務(wù)需求預(yù)測、實物產(chǎn)品需求預(yù)測的回歸分析模型和時間序列分析模型。

二是系統(tǒng)優(yōu)化與決策模型，包括用于服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)排班計劃、服務(wù)預(yù)約與調(diào)度、產(chǎn)品生產(chǎn)排班計劃、單一產(chǎn)品多階段綜合生產(chǎn)計劃（生產(chǎn)—儲存聯(lián)合決策）的整數(shù)線性規(guī)劃模型，用于多產(chǎn)品綜合生產(chǎn)計劃的含0-1變量的整數(shù)線性規(guī)劃模型、零件加工排序（生產(chǎn)作業(yè)計劃）的0-1整數(shù)線性規(guī)劃模型，用于生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性問題研究的多約束、多選擇的背包問題（模型），用于物料采購計劃（下料問題）、制造流水線平衡設(shè)計、物料搬運系統(tǒng)集裝容器選擇的各類裝箱問題（模型），用于配送服務(wù)路徑優(yōu)化、車間生產(chǎn)物料配送路線優(yōu)化的各類車輛路徑問題，用于制造設(shè)施布局規(guī)劃的二次指派問題，用于多階段綜合生產(chǎn)計劃（生產(chǎn)—儲存聯(lián)合決策）、設(shè)施選址—物流量分配和采購商選擇決策的各類運輸模型，用于服務(wù)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)選址的各類服務(wù)覆蓋問題（模型）。背包問題、裝箱問題、車輛路徑問題、二次指派問題、覆蓋問題的數(shù)學(xué)模型屬于整數(shù)規(guī)劃模型。上述模型按照優(yōu)化目標數(shù)量，分為單目標優(yōu)化模型和多目標優(yōu)化模型。

三是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述與行為/功能模擬模型），包括用于服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)能力規(guī)劃、加工系統(tǒng)加工能力設(shè)計的排隊論模型和蒙特卡洛模擬模型，用于模擬“產(chǎn)品批量采購/生產(chǎn)—產(chǎn)品儲存—產(chǎn)品銷售”的蒙特卡洛模擬模型，用于模擬“原料采購—產(chǎn)品生產(chǎn)—產(chǎn)品儲存—產(chǎn)品銷售”整體方案的系統(tǒng)動力學(xué)模擬模型。

四是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型（系統(tǒng)要素構(gòu)成及其相互關(guān)系分析），包括用于產(chǎn)品制造質(zhì)量影響因素分析、產(chǎn)品實驗設(shè)計（設(shè)計質(zhì)量分析）的方差分析模型。

五是系統(tǒng)評價模型，包括用于物料采購商選擇決策的問題、用于制造與服務(wù)系統(tǒng)的離散選址問題。

四、面向工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)建模能力的系統(tǒng)工程課程群教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計

（一）應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)

假設(shè)概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程講授完統(tǒng)計量及其抽樣分布、假設(shè)檢驗（參數(shù)與非參數(shù)檢驗）和參數(shù)估計，應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)課程開展以下內(nèi)容教學(xué)。

一是統(tǒng)計的相關(guān)概念、統(tǒng)計的應(yīng)用、統(tǒng)計數(shù)據(jù)的類型及其搜集方式、統(tǒng)計的圖表展示方法、統(tǒng)計數(shù)據(jù)的概括性度量方法。

二是系統(tǒng)預(yù)測的統(tǒng)計學(xué)方法，包括回歸分析模型（一元線性回歸模型、多元線性回歸模型）、非線性回歸模型、時間序列分析模型（平穩(wěn)序列預(yù)測模型、趨勢型序列預(yù)測模型、復(fù)合型序列分解預(yù)測模型）。

三是應(yīng)用于系統(tǒng)要素構(gòu)成及其相互關(guān)系分析的統(tǒng)計學(xué)方法——方差分析。

（二）運籌優(yōu)化

1.優(yōu)化理論基礎(chǔ)

優(yōu)化理論基礎(chǔ)的內(nèi)容包括運籌學(xué)的含義與分支、經(jīng)典應(yīng)用領(lǐng)域，局部最優(yōu)解和全局最優(yōu)解，多元函數(shù)極值點存在的充分條件、必要條件，凸集的概念與判定，函數(shù)凸性的概念、保持凸性的運算，凸函數(shù)的判定，凸規(guī)劃的概念與判定，凸規(guī)劃的性質(zhì)，對偶理論［包括拉格朗日對偶函數(shù)與對偶問題、約束非線性規(guī)劃模型的最優(yōu)性條件（凸規(guī)劃和非凸規(guī)劃的庫恩塔克條件）、利用對偶理論求解優(yōu)化問題］。

2.優(yōu)化模型

優(yōu)化模型的內(nèi)容包括線性規(guī)劃模型及其建模技巧、整數(shù)規(guī)劃模型及其建模技巧、非線性規(guī)劃模型、非線性建模問題轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃模型，約束條件各種邏輯關(guān)系下的0-1變量建模、“靜態(tài)”優(yōu)化“難”求解模型轉(zhuǎn)為“易于”求解的動態(tài)規(guī)劃模型、面向生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與運行優(yōu)化問題的組合優(yōu)化模型。

3.優(yōu)化算法基礎(chǔ)

優(yōu)化算法基礎(chǔ)的內(nèi)容包括：

第一，線性規(guī)劃模型解的性質(zhì)及其求解的單純形法。

第二，整數(shù)線性規(guī)劃模型求解的分支定界法。

第三，非線性規(guī)劃求解方法，包括無約束非線性規(guī)劃模型求解的梯度下降法、隨機梯度下降法、牛頓法、擬牛頓法，約束非線性規(guī)劃模型求解的可行方向法、制約函數(shù)法（罰函數(shù)法和障礙函數(shù)法）。

第四，動態(tài)規(guī)劃方法和貪心算法及其應(yīng)用，包括貪心算法、動態(tài)規(guī)劃算法以及兩者的異同點、關(guān)系，動態(tài)規(guī)劃方法在線性規(guī)劃模型和非線性規(guī)劃模型，連續(xù)變量模型和離散變量模型，背包問題，車輛路徑問題，單一產(chǎn)品多階段、多品種產(chǎn)品綜合生產(chǎn)計劃模型中的應(yīng)用，貪心算法在各類背包問題、各類裝箱問題、生產(chǎn)排序問題中的應(yīng)用。

（三）智能優(yōu)化算法

智能優(yōu)化算法屬于運籌優(yōu)化理論與方法的分支，運籌學(xué)研究數(shù)學(xué)模型及其精確求解算法，智能優(yōu)化算法研究優(yōu)化問題的通用性元啟發(fā)式算法。智能優(yōu)化算法的內(nèi)容包括：

第一，智能優(yōu)化算法簡介。簡介內(nèi)容包括傳統(tǒng)優(yōu)化方法（精確優(yōu)化方法）的局限性，實際問題對最優(yōu)化方法的要求，智能優(yōu)化方法的含義、類型、局限性及其研究方向。

第二，智能優(yōu)化算法基礎(chǔ)——偽隨機數(shù)及其產(chǎn)生。包括偽隨機數(shù)的產(chǎn)生方法（偽隨機數(shù)在智能優(yōu)化方法中的應(yīng)用、0-1均勻分布和正態(tài)分布偽隨機數(shù)生成與檢驗方法、其他分布偽隨機數(shù)產(chǎn)生的逆變法）。

第三，典型的進化模擬算法——遺傳算法、典型的群智能算法——蟻群算法、其他算法。

第四，采用典型智能優(yōu)化算法求解典型的生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與運行控制優(yōu)化模型，例如采用遺傳算法、蟻群算法求解車輛路徑問題、背包問題、準時化生產(chǎn)計劃模型、車間作業(yè)調(diào)度問題、二次指派問題。

第五，多目標優(yōu)化及其解的概念、多目標優(yōu)化求解方法（約束法、分層序列法、功效系數(shù)法、評價函數(shù)法）、利用智能優(yōu)化算法求解多目標優(yōu)化模型（遺傳算法求解、蟻群算法求解）。

（四）系統(tǒng)工程

系統(tǒng)工程的內(nèi)容包括：

第一，系統(tǒng)與系統(tǒng)工程方法的含義。包括系統(tǒng)工程方法論的含義，系統(tǒng)分析的含義與步驟，霍爾三維結(jié)構(gòu)模型，系統(tǒng)模型的概念、分類方法與類型，系統(tǒng)建模的原則、步驟和方法，系統(tǒng)模型的有效性評價。

第二，系統(tǒng)評價模型與計算方法。包括系統(tǒng)評價的含義、步驟，評價指標體系構(gòu)建與綜合評價值計算模型（優(yōu)劣解距離法、模糊綜合評判法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法、線性加權(quán)模型、非線性加權(quán)模型），系統(tǒng)評價指標一致化處理和預(yù)處理方法（標準樣本變換法、線性比例變換法、向量歸一化法、極差變換法、功效系數(shù)法），系統(tǒng)評價的指標權(quán)重計算方法（主觀賦權(quán)法，包括層次分析法、模糊層次分析法、集值迭代法）、客觀賦權(quán)法（熵值法、均方差法、極差法、主成分分析法）。

第三，系統(tǒng)決策模型。包括系統(tǒng)決策的含義與分類、基于益損值和效用值的風(fēng)險決策模型、考慮信息價值的風(fēng)險決策模型、不確定性決策模型。

第四，系統(tǒng)動力學(xué)模型與仿真。包括系統(tǒng)動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型化原理、反饋回路的DYNAMO仿真分析。

（五）離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真

離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真的內(nèi)容包括：

第一，離散事件系統(tǒng)仿真的基本原理和一般步驟。

第二，離散事件動態(tài)系統(tǒng)建模方法。包括實體流法、活動循環(huán)圖法、面向?qū)ο蠓?、Petri建模法。

第三，偽隨機數(shù)產(chǎn)生法與蒙特卡洛模擬。包括各種分布偽隨機數(shù)生成的直接抽樣法（逆變法、函數(shù)變換法、組合法）、復(fù)合抽樣法、篩選抽樣法，隨機向量生成的直接抽樣法和篩選抽樣法，蒙特卡洛模擬及其在排隊系統(tǒng)和存儲系統(tǒng)中的應(yīng)用。

第四，仿真數(shù)據(jù)分析。包括仿真輸入數(shù)據(jù)分析（包括數(shù)據(jù)收集、分布識別、參數(shù)估計、假設(shè)檢驗），仿真輸出數(shù)據(jù)分析（包括系統(tǒng)性能測度及其估計、終態(tài)仿真結(jié)果分析、穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果分析）。

第五，系統(tǒng)仿真方案比較與實驗設(shè)計。包括仿真方案比較評價、方差縮減技術(shù)、仿真實驗設(shè)計。

第六，生產(chǎn)系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建。包括生產(chǎn)對象建模、生產(chǎn)活動建模、生產(chǎn)系統(tǒng)性能評估。

第七，典型生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計與運行控制問題仿真。包括生產(chǎn)計劃仿真、設(shè)施布局仿真、物料配送仿真、物料存儲仿真、裝配生產(chǎn)線仿真、加工生產(chǎn)線仿真，等等。

（六）模型求解方法實現(xiàn)所需要掌握的軟件

模型求解方法實現(xiàn)所需要掌握的軟件包括：

第一，模型求解方法實現(xiàn)的通用編程語言，主要有MATLAB和Python。這兩種編程語言可以用于系統(tǒng)傳統(tǒng)優(yōu)化算法實現(xiàn)、智能優(yōu)化算法實現(xiàn)、系統(tǒng)評價方法實現(xiàn)、蒙特卡洛模擬仿真、系統(tǒng)預(yù)測算法實現(xiàn)、系統(tǒng)要素之間關(guān)系分析建模方法/算法實現(xiàn)。

第二，不同系統(tǒng)模型求解的專業(yè)軟件。包括專業(yè)統(tǒng)計分析軟件，如SPSS等，用于統(tǒng)計預(yù)測建模方法實現(xiàn)、系統(tǒng)要素的關(guān)系分析建模方法實現(xiàn)；商業(yè)用優(yōu)化軟件，如ILOG OPL、CPLEX、XPRESS；系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型構(gòu)建與仿真分析軟件，如Vensim、AnyLogic等。

（七）融合課程群多知識點的系統(tǒng)建模教學(xué)實踐項目

對于復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與運行、控制的復(fù)雜問題，需要綜合利用多種系統(tǒng)工程方法、多課程知識、多種計算機軟件工具，進行系統(tǒng)建模求解。相應(yīng)地，在教學(xué)中，需要融合課程群的多知識點設(shè)計系統(tǒng)建模教學(xué)實踐項目。

教學(xué)實踐項目設(shè)計思路之一：專業(yè)課程理論+問題數(shù)據(jù)分析+（結(jié)構(gòu)、預(yù)測、優(yōu)化、評價、決策建模的）兩種或兩種以上模型建模。例如，XX服務(wù)能力提升、動態(tài)設(shè)置與排班計劃研究，該項目涉及的專業(yè)課程理論有產(chǎn)能規(guī)劃、生產(chǎn)作業(yè)計劃、工作方法研究，涉及的系統(tǒng)模型和模型求解方法包括假設(shè)檢驗、排隊論、離散事件動態(tài)系統(tǒng)仿真、整數(shù)線性規(guī)劃，以及整數(shù)線性規(guī)劃的求解方法。

教學(xué)項目設(shè)計思路之二：專業(yè)課程理論+問題數(shù)據(jù)分析+（結(jié)構(gòu)、預(yù)測、優(yōu)化、評價、決策建模的）兩種或兩種以上模型參數(shù)/變量求解方法。例如，基于QOH和主客觀集成賦權(quán)的XX供應(yīng)商選擇評價研究，該項目涉及的專業(yè)課程理論有質(zhì)量屋（QOH）、業(yè)務(wù)外包與供應(yīng)商管理，涉及的系統(tǒng)建模包括系統(tǒng)評價指標數(shù)據(jù)處理方法、系統(tǒng)評價指標權(quán)重求解方法（主觀賦權(quán)、客觀賦權(quán)、主客觀集成賦權(quán)）、綜合評價值計算模型，需要學(xué)生考慮實際問題，恰當(dāng)選擇系統(tǒng)評價模型和模型參數(shù)計算方法。

五、結(jié)語

本研究以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)建模能力為目標，提煉出工業(yè)工程領(lǐng)域需要系統(tǒng)建模求解的經(jīng)典問題，提出工業(yè)工程領(lǐng)域問題求解需要建立的系統(tǒng)模型，面向工業(yè)工程問題求解創(chuàng)新性設(shè)計系統(tǒng)工程課程群教學(xué)內(nèi)容，具有如下作用：

一是實現(xiàn)系統(tǒng)工程課程群不同課程的知識之間相互銜接，并解決教學(xué)內(nèi)容冗余的問題。

二是系統(tǒng)工程群內(nèi)的課程有機融合，能夠有效整合系統(tǒng)工程方法體系，培養(yǎng)學(xué)生完整過程的系統(tǒng)建模能力、整合多種系統(tǒng)工程方法解決復(fù)雜問題的能力。

三是實現(xiàn)系統(tǒng)工程課程群與具體專業(yè)課程的有機融合，尋得系統(tǒng)工程方法的應(yīng)用場景、案例與實踐教學(xué)載體，解決傳統(tǒng)系統(tǒng)工程課程教學(xué)無法滿足后續(xù)專業(yè)課程、學(xué)生就業(yè)、考研深造對學(xué)生系統(tǒng)建模能力需求的問題。

四是融合系統(tǒng)工程課程群與專業(yè)課程開展項目驅(qū)動教學(xué)，可以解決學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中理論與實踐脫節(jié)的問題，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)積極性低和主動性低的問題，注重系統(tǒng)工程理論與方法的理論教學(xué)、輕系統(tǒng)建模能力培養(yǎng)、輕非技術(shù)性能力培養(yǎng)的問題，實現(xiàn)學(xué)生知識掌握與應(yīng)用能力提升有機結(jié)合。

本研究雖然面向工業(yè)工程專業(yè)，但對于以系統(tǒng)工程為核心專業(yè)基礎(chǔ)課的其他專業(yè)，也具有推廣價值。

［ 參 考 文 獻 ］

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［責(zé)任編輯：黃緊德］