3.2系統(tǒng)的分析資料

3.2系統(tǒng)的分析第三單元系統(tǒng)與設(shè)計(jì)一、什么是系統(tǒng)分析

為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上擬定一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進(jìn)方案的過程，就是系統(tǒng)分析。

系統(tǒng)分析的顯著特點(diǎn)：完整地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互的影響，全面地思考和解決問題。一、什么是系統(tǒng)分析

系統(tǒng)分析的意義：

正確地提出整體目標(biāo)恰當(dāng)有效地選擇方案科學(xué)地確定行動方略案例分析——漢字激光照排系統(tǒng)王選（1937年2月－2006年2月13日）中國科學(xué)院院士，中國工程院院士。全國政協(xié)副主席，北京大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所所長，方正控股有限公司董事局主席，2001年獲國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。一、什么是系統(tǒng)分析

一、什么是系統(tǒng)分析思考：在漢字照排方案的決策中，系統(tǒng)的整體目標(biāo)是什么？你認(rèn)為王選進(jìn)行決策的依據(jù)主要有哪些？依據(jù)如下：在詳細(xì)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，看到國外優(yōu)勢的同時(shí)，也看到國內(nèi)技術(shù)儲備（已經(jīng)有在研制第二、三代機(jī)的基礎(chǔ)）及第四代機(jī)的市場前景使我國的報(bào)業(yè)排版不再依賴國外的技術(shù)目標(biāo)：系統(tǒng)分析的一般步驟如下：明確問題設(shè)立目標(biāo)收集資料制定方案分析計(jì)算評價(jià)比較檢驗(yàn)核實(shí)作出決策二、系統(tǒng)分析的一般步驟系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，目的是尋求解決問題的相對最佳決策。那如何找出這個(gè)最佳決策呢？明確問題，設(shè)立目標(biāo)：明確要研究問題的性質(zhì)和范圍，提出所要達(dá)到的目標(biāo)，明確約束條件。收集資料，制定方案：收集相關(guān)資料，制定解決問題的各種備選方案，預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生的各種結(jié)果。檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策：如果對制定的方案不滿意，還可按上述程序反復(fù)進(jìn)行，直到獲得滿意的方案為止。分析計(jì)算，評價(jià)比較：對資料和數(shù)據(jù)做必要的計(jì)算，進(jìn)行各子系統(tǒng)的分析，再進(jìn)行系統(tǒng)的整體分析，將各種方案進(jìn)行評價(jià)對比，選擇最佳方案。二、系統(tǒng)分析的一般步驟案例分析：田忌賽馬二、系統(tǒng)分析的一般步驟1.明確問題，設(shè)立目標(biāo)問題：跑馬比賽，目標(biāo)：取得比賽勝利，約束條件：三匹馬參加比賽，每匹馬比賽一次。2.收集資料，制定方案資料：齊王的馬整體占優(yōu)，三個(gè)等級，每個(gè)等級都比田忌好。各種方案如下：上上中中下下上上中下下中上中中上下下上中中下下上上下中上下中上下中中下上輸輸輸0:3輸輸贏1:2輸贏輸1:2輸輸贏1:2輸贏贏2:1輸輸贏1:2二、系統(tǒng)分析的一般步驟4.檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策選擇第五種方案，理順出場順序。3.分析計(jì)算，評價(jià)比較各種方案的比賽結(jié)果：六種方案，三種結(jié)果0:31:22:1上下中上下中輸贏贏2:1二、系統(tǒng)分析的一般步驟系統(tǒng)分析幾乎運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域思考：哪些事需要系統(tǒng)分析的方法去解決？運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法可以處理具體問題，那么具體使用系統(tǒng)理論分析問題的時(shí)候，需要遵循哪些主要原則呢？二、系統(tǒng)分析的一般步驟3.系統(tǒng)分析的主要原則整體性原則科學(xué)性原則綜合性原則1）整體性原則3.系統(tǒng)分析的主要原則系統(tǒng)分析首先著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。案例分析P79：丁謂修復(fù)皇宮3.系統(tǒng)分析的主要原則3.系統(tǒng)分析的主要原則本案例是講解系統(tǒng)整體性的一個(gè)著名案例，丁謂運(yùn)用了系統(tǒng)分析的基本方法。首先著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。把燒磚、運(yùn)輸建筑材料和處理廢墟三項(xiàng)繁重的工程任務(wù)看成一個(gè)整體中的相關(guān)部分，加以協(xié)調(diào)處理，從而找到獲得最佳效果的方案，節(jié)省了大量勞力、費(fèi)用和時(shí)間,一舉三得。2）科學(xué)性原則3.系統(tǒng)分析的主要原則

指系統(tǒng)分析一方面要有嚴(yán)格的工作步驟，另一方面盡可能地運(yùn)用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析，使決策的過程和結(jié)果更具說服力。

優(yōu)選法是快速尋找最佳方案的科學(xué)方法。具體的優(yōu)選法有很多，如黃金分割法、分?jǐn)?shù)法、對分法等。黃金分割法也稱0.618法。該方法于70年代在我國得以推廣，并取得了很大的成就。我國著名數(shù)學(xué)家華羅庚在應(yīng)用優(yōu)選法方面做出了杰出貢獻(xiàn)。3.系統(tǒng)分析的主要原則閱讀：優(yōu)選法

1、“兩面針”牙膏：采用優(yōu)選法科學(xué)生產(chǎn)大幅度降低鋁材消耗，每年節(jié)約鋁材幾噸；結(jié)果打了3年漂亮仗……2、著名數(shù)學(xué)家華羅庚教授在他晚年時(shí)，在全國講學(xué)，介紹他的優(yōu)選法。當(dāng)時(shí)廣東有5個(gè)水泥廠，經(jīng)過優(yōu)選法的改良，生產(chǎn)出6個(gè)水泥廠的產(chǎn)量。3、優(yōu)選法使得新西蘭培育出世界上最好的肉牛和奶牛。為了發(fā)展羊毛和肉類生產(chǎn)，新西蘭采用先進(jìn)的培育技術(shù)，改進(jìn)當(dāng)?shù)匮蛑坏钠贩N，使其具有國外引進(jìn)種群的特殊優(yōu)點(diǎn)。

3.系統(tǒng)分析的主要原則

制定系統(tǒng)目標(biāo)方面:系統(tǒng)分析總是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的，應(yīng)將目標(biāo)排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)先的目標(biāo)，然后盡可能在不損害第一目標(biāo)的前提下完成下一個(gè)目標(biāo)，這就需要綜合分析、統(tǒng)籌兼顧、不可顧此失彼。3）綜合性原則3.系統(tǒng)分析的主要原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的后果方面:系統(tǒng)分析還需要考慮設(shè)計(jì)方案出臺所帶來的后果。（例建廠后帶來的環(huán)境污染、生態(tài)平衡破壞、水土流失）3.系統(tǒng)分析的主要原則方案的綜合性考慮:某些情況下，綜合若干方案的優(yōu)點(diǎn)，會取得意外效果。（例中西醫(yī)結(jié)合治療了許多疑難雜癥）3.系統(tǒng)分析的主要原則案例分析P80：孝襄高速公路根據(jù)以上內(nèi)容，你認(rèn)為孝襄高速公路的設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮那些目標(biāo)？1）當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)多樣性2）減少投資3.系統(tǒng)分析的主要原則

作為一個(gè)系統(tǒng)，通常會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財(cái)力不是最小；或是某種性能不理想等等。因此系統(tǒng)需要改善，需要優(yōu)化。

我們做任何事情都希望達(dá)到最優(yōu)的效果。如希望以最小的成本獲取最大的利潤，以最短的工期完成更多的工程量，以最少的能耗生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，在單位面積上盡可能提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量等。二、系統(tǒng)的優(yōu)化(一)、什么是系統(tǒng)的優(yōu)化

系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束）條件下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或最小化）。不同的目標(biāo)對應(yīng)著不同的優(yōu)化結(jié)果。【案例分析2】P81農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種約束條件是對系統(tǒng)的功能起著限制作用、并且是不能人為調(diào)節(jié)的因素。目標(biāo)函數(shù)是系統(tǒng)目標(biāo)與系統(tǒng)中的某些元素之間的關(guān)系?！緦W(xué)生活動】討論：增產(chǎn)增收有哪些影響因素？農(nóng)作物的生長周期、氣候等因素。提高土地利用率和土地單位面積農(nóng)作物收益總和之間的關(guān)系。套種的模式、套種的技術(shù)水平、套種的田間管理、病蟲害防治等等。(二)、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素對系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。①優(yōu)化追求的目標(biāo)要適度②希望投入最小，而取得的效益最大③系統(tǒng)優(yōu)化離不開條件，條件是否具備直接影響優(yōu)化④某些不確定的或不可預(yù)見的因素也會影響系統(tǒng)的優(yōu)化

對于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，人們對其特征了解不夠，所以需要運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)手段描述它，進(jìn)而找到合適的解決方案?！景咐治?】在江邊一側(cè)有A、B兩個(gè)工廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設(shè)兩工廠沿江方向的距離是3.5km，現(xiàn)在要在江邊修建一個(gè)碼頭，使得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過江，問碼頭應(yīng)建在什么位置，才能使運(yùn)輸路線最短？

碼頭

根據(jù)要求可畫出下圖，在江邊DE上求一點(diǎn)C，使C到A、B兩廠的距離之和為最短。

過A點(diǎn)作關(guān)于直線DE的對稱點(diǎn)A1，連接A1B與DE相交于C，這一點(diǎn)既為所求的碼頭的地點(diǎn)。根據(jù)相似三角形原理，求得DC=1.4km，碼頭建在與A廠到江邊垂直距離位置相距1.4km處，運(yùn)輸路線最短。從“為江邊碼頭選址”這個(gè)例子，可以看出優(yōu)化僅僅靠定性的分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要更多的定量計(jì)算才行。數(shù)學(xué)模型為：Smin=AC+BC(三)、最優(yōu)化方法

通常，我們通過優(yōu)化的目標(biāo)與決策變量之間的關(guān)系計(jì)算出目標(biāo)值，所得到的就是最優(yōu)解。對有些問題，如果我們不能確切地描述目標(biāo)函數(shù)，則可以通過定性的估計(jì)或推斷，得到較為滿意的解。

為使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多樣的，有的運(yùn)用數(shù)學(xué)模型求解，有的通過科學(xué)的估算、試驗(yàn)等方法實(shí)現(xiàn)。但無論運(yùn)用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經(jīng)過若干次完善和驗(yàn)證，才能得出最優(yōu)解或滿意解。求解過程：數(shù)學(xué)模型估算、試驗(yàn)最優(yōu)解滿意解完善、驗(yàn)證【案例分析4】P83裝修施工的組織優(yōu)化

【學(xué)生活動】分析：根據(jù)裝修的施工流程、資源利用、空間等要求進(jìn)行分析，可以得到依次施工和平行施工兩種方案，思考各自的特點(diǎn)。一、明確問題，設(shè)立目標(biāo)施工項(xiàng)目：教學(xué)樓裝修

施工內(nèi)容：教學(xué)樓A、B、C棟，需要水電、木工、油漆三個(gè)施工過程，每個(gè)施工過程需要3周時(shí)間目標(biāo)：組織裝修，使裝修工期和資源利用最為合理。二、收集資料，制定方案方案一：按照施工要求，從A到B到C，依次進(jìn)行施工。方案二：按照施工要求，A、B、C棟同時(shí)進(jìn)行施工。方案三：按照施工要求，A、B、C棟進(jìn)行流水施工。樓裝修過程工期裝修施工進(jìn)度（周）369121518212427A水電3木工3油漆3B水電3木工3油漆3C水電3木工3油漆3

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