資源簡介

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系統(tǒng)分析是系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，我們可以把一個復雜的設(shè)計項目看成系統(tǒng)工程，通過對系統(tǒng)目標、要素、環(huán)境、資源、管理和維護等的分析，可以準確地發(fā)現(xiàn)問題，深刻地揭示問題的本質(zhì)，從而分析并有效地提出解決問題的設(shè)計方案。
在現(xiàn)實生活中，我們每個人都會面臨各種各樣的選擇和決策。
決策方法有經(jīng)驗決策和科學決策；
經(jīng)驗決策是人們慣用的方法，有時可能會導致失誤；科學決策則可以最大限度地減少失誤。系統(tǒng)分析就是一種科學決策的方法。
典結(jié)構(gòu)的欣賞
第二節(jié) 系統(tǒng)分析與設(shè)計
任務一 探究系統(tǒng)分析的一般過程和基本方法
系統(tǒng)分析方法的產(chǎn)生
系統(tǒng)分析是在第二次世界大戰(zhàn)末期提出來的,起初被用于武器系統(tǒng)的分析研究，后來又被用于國防戰(zhàn)略及國家安全政策的制定。1960年以后，行政及企業(yè)單位也逐漸采用系統(tǒng)分析方法。如今，系統(tǒng)分析方法在各個領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應用。
在人口規(guī)模很小的縣城，道路狀況簡單，公共交通線路的決策也簡單，設(shè)計者憑借經(jīng)驗，可以完成公交線路的設(shè)計。
在人口規(guī)模巨大的城市，道路狀況復雜，市民對交通的需求趨于多樣化。這時若僅憑經(jīng)驗規(guī)劃公交線路，容易顧此失彼，出現(xiàn)失誤。
如果把大城市的公共交通看作一個系統(tǒng)，綜合考察全市的道路狀況、人口密度的分布、不同區(qū)域的居民對公共交通的要求等，運用科學的方法進行綜合分析和研究，就能設(shè)計出城市公交線路規(guī)劃的最佳方案。
路口控制系統(tǒng)
車輛和行人都少的情況：司機自己控制行或停。
車輛多的情況：紅綠燈控制車輛的行或停。
車輛和人都多的情況：紅綠燈不僅控制車輛的行或停，還控制人的行或停。
紅綠燈控制行或停的時間是事先經(jīng)過抽樣統(tǒng)計的結(jié)果確定的。
路口控制系統(tǒng)
問題：有時會出現(xiàn)在一條道路上行駛時，總是遇到紅燈。司機常常會說 “一步趕不上，步步趕不上”。
路口控制系統(tǒng)的改進：
在一些主干道路上，實現(xiàn)一路綠燈。
方法：主干道路上的綠燈按一定的時間順序依此亮。
主干道城市高架橋快速路
這種為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標，運用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾臁⒎治觥⒈容^、試驗，并在此基礎(chǔ)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進方案的過程，就是系統(tǒng)分析。
1、什么是系統(tǒng)分析
2、系統(tǒng)分析的顯著特點：
是整體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，全面地思考和解決完問題。
借助于系統(tǒng)分析，可以正確地提出整體目標，恰當?shù)剡x擇方案，科學地確定行動的方略。
系統(tǒng)分析的特點
二戰(zhàn)盟軍的諾曼底登陸
案例分析
漢字激光照排系統(tǒng)
王選教授
激光照排機
思考：在漢字照排方案的決策中，系統(tǒng)的整體目標是什么？你認為王選進行決策的依據(jù)主要有哪些？
研制漢字照排系統(tǒng)的整體目的是什么？
使我國的報業(yè)排版不再依賴國外的技術(shù)。
解決漢字的存儲和輸出：一是漢字字形信息量大,要解決字型信息量壓縮問題；二是漢字字形信息壓縮后存入計算機，需要將其快速還原和輸出。
王選決定研制激光排版的主要依據(jù)是什么？
在詳細調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，看到國外優(yōu)勢的同時，也看到國內(nèi)技術(shù)儲備（已經(jīng)有在研制第二、三代機的基礎(chǔ)）及第四代機的市場前景。王選良好的基礎(chǔ)學科和計算機知識背景以及我國具有的激光等技術(shù)基礎(chǔ)。
王選曾說“在選題和確定技術(shù)途徑時要注意中國的國情，要仔細研究哪些事情應該做而且可以做好，哪些事情在中國不應該做或不能做，如果只欣賞和堅持局部創(chuàng)新，而忽略大體上的方向，有時會產(chǎn)生災難性的后果”
3、系統(tǒng)分析的一般過程
系統(tǒng)分析的出發(fā)點為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，目的是尋求解決問題的最佳決策，而生產(chǎn)和生活中的一些問題，往往存在著許多相互關(guān)聯(lián)和一些不確定的因素，所以最佳決策只是在若干方案中尋求的相對令人滿意的方案。
系統(tǒng)分析的出發(fā)點是：為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。
系統(tǒng)分析的目的是：尋求解決問題的最佳決策。
系統(tǒng)分析的一般過程可以描述為：
明確問題
設(shè)立目標
收集資料
制訂方案
分析計算
評價比較
檢驗核實
作出決策
明確問題
設(shè)立目標
明確所分析的系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)，確定所要研究問題的性質(zhì)和范圍,提出所要達到的目標,明確約束條件。
（1）
（2）
收集資料
制訂方案
收集相關(guān)資料,制訂解決問題的各種備選方案,進行多目標的權(quán)衡與分析，并明確技術(shù)實踐路線。
（3）
分析計算
評價比較
對系統(tǒng)進行整體分析,對各子系統(tǒng)進行分析,對系統(tǒng)進行建模與推演，將各種方案進行評價對比。
（4）
檢驗核實
作出決策
通過實證對方案的實施效果做出評判,如果對方案不夠滿意，還可按上述程序進行反復,直到獲得滿意的方案為止。
案例分析
田忌賽馬
田忌賽馬（1）
　　齊國的大將田忌，很喜歡賽馬，有一回，他和齊王約定，要進行一場比賽。 　　他們商量好，把各自的馬分成上，中，下三等。比賽的時候，要上馬對上馬，中馬對中馬，下馬對下馬。由于齊王每個等級的馬都比田忌的馬強得多，所以比賽了幾次，田忌都失敗了。 　　田忌覺得很掃興，比賽還沒有結(jié)束，就垂頭喪氣地離開賽馬場。這時，田忌抬頭一看，人群中有個人，原來是自己的好朋友孫臏。孫臏招呼田忌過來，拍著他的肩膀說： 　　“我剛才看了賽馬，齊王的馬比你的馬快不了多少呀。” 　　孫臏還沒有說完，田忌瞪了他一眼： 　　“想不到你也來挖苦我！” 　　孫臏說：“我不是挖苦你，我是說你再同他賽一次，我有辦法準能讓你贏了他。” 　　田忌疑惑地看著孫臏： 　　“你是說另換一匹馬來？” 　　孫臏搖搖頭說： 　　“連一匹馬也不需要更換。
田忌賽馬（2）
　　齊王屢戰(zhàn)屢勝，正在得意洋洋地夸耀自己馬匹的時候，看見田忌陪著孫臏迎面走來，便站起來譏諷地說： “怎么，莫非你還不服氣？” 　　田忌說：“當然不服氣，咱們再賽一次！”說著，“嘩啦”一聲，把一大堆銀錢倒在桌子上，作為他下的賭錢。 　　齊王一看，心里暗暗好笑，于是吩咐手下，把前幾次贏得的銀錢全部抬來，另外又加了一千兩黃金，也放在桌子上。齊王輕蔑地說：“那就開始吧！” 　　一聲鑼響，比賽開始了。 　　比賽的結(jié)果是三局兩勝，當然是田忌贏了齊王。 　　還是同樣的馬匹，由于調(diào)換一下比賽的出場順序，就得到轉(zhuǎn)敗為勝的結(jié)果。
田忌賽馬戰(zhàn)術(shù)的系統(tǒng)分析
1：明確問題，設(shè)立目標
問題：跑馬比賽，
目標：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，制訂方案
4：檢驗核實，作出決策
選擇合適的馬的出場順序。
3：分析計算，評價比較
孫臏所出的主意，為什么能使田忌贏得勝利？
田忌賽馬能轉(zhuǎn)敗為勝與馬、孫臏、田忌、齊威王這四個因素有關(guān)，他們是缺一不可的。
但主要是由于孫臏的原因。
田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案？
田忌—齊王 比分
方案一 上馬—上馬 中馬—中馬 下馬—下馬
方案二 上馬—上馬 下馬—中馬 中馬—下馬
方案三 中馬—上馬 上馬—中馬 下馬—下馬
方案四 中馬—上馬 下馬—中馬 上馬—下馬
方案五 下馬—上馬 上馬—中馬 中馬—下馬
方案六 下馬—上馬 中馬—中馬 上馬—下馬
0 _ 3
1 _ 2
1 _ 2
1 _ 2
1 _ 2
2 _ 1
2 _ 1
4、系統(tǒng)分析方法——建模
系統(tǒng)分析方法是指把要解決的問題作為一個系統(tǒng)，對系統(tǒng)各要素及其之間的相互關(guān)系進行綜合分析，找出解決問題的可行方案。
用建模的形式對系統(tǒng)進行分析和研究的方法是系統(tǒng)科學的基本方法。
建模的基礎(chǔ)是找到不同事物或現(xiàn)象之間的相似性，這種相似性包括外形相似、結(jié)構(gòu)相似、行為相似、功能相似或邏輯關(guān)系相似等。復雜系統(tǒng)的分析和研究尤其重視模型方法。
模型可以說是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象與合理簡化，利用模型可以用較少的時間和費用對實際系統(tǒng)進行研究和試驗，并且可以進行反復演示和研究，因此更易于洞察系統(tǒng)的行為，但是在運用該模型時必須考慮這種簡化對現(xiàn)實系統(tǒng)的影響。
模型有三個特征：
(1)它是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿；
(2)它是由那些與所分析問題有關(guān)的要素構(gòu)成的；
(3)它表明了有關(guān)要素間的相互關(guān)系。
數(shù)學模型用數(shù)學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數(shù)學模型。數(shù)學模型是系統(tǒng)分析中經(jīng)常用到的一種工具，人們將現(xiàn)實世界中的原型抽象概括成數(shù)學語言，運用已有數(shù)學方法分析求解，得出結(jié)論。
（1）數(shù)學模型
數(shù)學模型突出事物的主要因素，舍棄事物的次要因素，便于抓住事物的本質(zhì)進行分析研究。
第1題：(1)計算教學樓的最高日用水量：根據(jù)GB50015-2003《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（2009年版），教學樓的個人最高日用水量為每人每天20~40 L，取最高值40 L，教學樓共有6個班級，每班40人。最高日用水量為40 L×40×6÷1000 m3=9.6 m3。
(2)儲水裝置最小容量的計算：要求儲水裝置的儲水量能夠滿足最高日用水量，所以這個儲水裝置的容量最小需要達到9.6 m3。
第2題：從結(jié)構(gòu)受力的角度來分析，圓柱形容器的幾何特點是軸對稱，外觀沒有形狀突變，受力分布均勻，承載液體靜態(tài)壓力的能力較強，所以儲水裝置設(shè)計成圓柱體好。
(3)儲水裝置的尺寸設(shè)計：若在地面建長3 m、寬1.6 m的長方體水池，那么高度就是 滿足最小容量9.6 m3；若建橫截面積為3.2 m3的圓柱形水罐，其長度 就是滿足最小容量9.6 m3 。
數(shù)學模型
數(shù)學模型用數(shù)學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數(shù)學模型。
是反映下落物體運動的路程隨時間變化的數(shù)學模型。
數(shù)學模型突出事物的主要因素，舍棄事物的次要因素，便于抓住事物的本質(zhì)進行分析研究。
數(shù)學模型
通常，我們通過優(yōu)化的目標與決策變量之間的關(guān)系（數(shù)學模型），計算出目標值，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函數(shù)，則可以通過定性的估計或推斷，得到較為滿意的解（也稱滿意解）。
為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標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，有的運用數(shù)學模型求解，有的通過科學的估算、試驗等方法實現(xiàn)。但無論運用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經(jīng)過若干次完善和驗證，才能得出最優(yōu)解或滿意解。
數(shù)學模型
估算、試驗
最優(yōu)解
滿意解
完善、驗證
（2）框圖模型
框圖模型用一個個封閉的小框圖代表系統(tǒng)的各個要素或子系統(tǒng)，在框圖內(nèi)或框圖邊注明要素或子系統(tǒng)的名稱，按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式把它們排列安置于適當位置，用無向線段或有向線段把這些小框圖連接起來，以表示系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框架，再用無向線段或有向線段表示系統(tǒng)與環(huán)境的聯(lián)系，這樣形成的圖形就叫系統(tǒng)的框圖模型。
最簡單的系統(tǒng)框圖模型是輸入一輸出模型，也叫系統(tǒng)的概念模型，如圖所示。它把系統(tǒng)內(nèi)在的要素與結(jié)構(gòu)簡化為一個矩形方框，把環(huán)境對系統(tǒng)的作用統(tǒng)稱為輸入，把系統(tǒng)對環(huán)境的作用統(tǒng)稱為輸出。
描述系統(tǒng)就是在描述這種刺激和響應的關(guān)系。外部刺激是條件，響應是系統(tǒng)回應環(huán)境的行為對策，人們描述系統(tǒng)所關(guān)注的就是條件與對策之間的各種可能的對應關(guān)系，即如果外部出現(xiàn)什么情況，系統(tǒng)就回應以什么行動。
從系統(tǒng)運行的角度來看，系統(tǒng)和環(huán)境之間是一種刺激和響應關(guān)系，
輸人是環(huán)境對系統(tǒng)的刺激
輸出是系統(tǒng)對這種刺激做出的響應
第1題：該火力發(fā)電站系統(tǒng)按功能可以劃分為：燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)。燃燒系統(tǒng)將煤炭中蘊含的化學能通過燃燒釋放出來，轉(zhuǎn)化成熱能；汽水系統(tǒng)利用煤炭燃燒所產(chǎn)生的熱能將水加熱，產(chǎn)生蒸汽，然后將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化成機械能；電力系統(tǒng),汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，將機械能轉(zhuǎn)化成電能。
第2題：該火力發(fā)電站系統(tǒng)中節(jié)能的環(huán)節(jié)是“加熱器”給回水加熱部分。從汽輪機的某些中間級引出部分做過功的蒸汽，用來加熱鍋爐的給水，減少了排汽在冷凝機中的熱損失，使蒸汽的熱量得到了充分的利用，提高了整個循環(huán)的熱效率。
自動補水子系統(tǒng)
雨水凈化與儲存子系統(tǒng)
溢水子系統(tǒng)
要研究的問題是校園樓頂雨水的收集與利用，系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標是有效地收集校園屋頂?shù)挠晁?jīng)過凈化后，能持續(xù)給衛(wèi)生間、洗拖把的池子供水。降雨量、樓頂?shù)拿娣e、每天的用水量是系統(tǒng)設(shè)計的約束條件。根據(jù)教材第84頁“案例分析”中從降雨量與用水量兩個角度的儲水裝置數(shù)學建模，可知3天收集的雨水量小于最高日用水量，要根據(jù)最高日用水量設(shè)計儲水裝置容量大小；要實現(xiàn)持續(xù)給衛(wèi)生間、洗拖把的池子供水的目標，需要設(shè)計自動補水子系統(tǒng)為儲水裝置補水；為防止雨量過大、降雨時間過長，導致儲水裝置由于受壓過大被撐裂，需要設(shè)計溢水子系統(tǒng)。系統(tǒng)的目標是給衛(wèi)生間、洗拖把的池子供水，雨水凈化與儲存子系統(tǒng)只需將收集到的雨水凈化成非飲用中水即可。給整幢教學樓的衛(wèi)生間和洗拖把池子供水，需要考慮供水系統(tǒng)的水壓。
建立模型不僅需要科學理論和工程技術(shù)知識，還需要實踐的經(jīng)驗和技藝。模型是對系統(tǒng)的理想化抽象或簡化表示，描繪了現(xiàn)實系統(tǒng)的某些主要特點，是為了客觀地研究系統(tǒng)而發(fā)展起來的。
運用系統(tǒng)分析的方法處理具體問題時要遵循系統(tǒng)分析的主要原則。
5、系統(tǒng)分析的主要原則
整體性原則
科學性原則
綜合性原則
1）整體性原則
系統(tǒng)分析首先著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，在分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一階段；先看長遠，再看當前。
分析系統(tǒng)首先要著眼于系統(tǒng)整體：
先分析整體，再分析部分
先看全局，后看局部
先看全過程，再看某一個階段
先看長遠，再看當前
1）整體性原則
當時，要完成這項重大的建筑工程，面臨著三個大問題：
第一，需要把大量的廢墟垃圾清理掉；
第二，建筑需要大量的磚塊；
第三，要運來大批木材和石料。
丁謂研究了工程之后，制訂了這樣的施工方案：
首先，從施工現(xiàn)場向外挖了若干條大深溝，把挖出來的土作為燒磚用土和施工需要的新土備用。
第二步，從城外把汴水引入所挖的大溝中，于是就可以利用木排及船只運送木材石料，解決了木材石料的運輸問題。
最后，等到材料運輸任務完成之后，再把溝中的水排掉，把工地上的垃圾填入溝內(nèi)，再填上新土，使溝重新變?yōu)槠降亍?br/>簡單歸納起來，就是這樣一個過程：
挖溝（取土燒磚）→引水入溝（水道運輸）→填溝（處理垃圾）。
按照這個施工方案，不僅節(jié)約了許多時間和經(jīng)費，而且使工地秩序井然，使城內(nèi)的交通和生活秩序不受施工太大的影響，因而確實是很科學的施工方案。
在實際生活中，經(jīng)常遇到對系統(tǒng)中各個局部考慮得很仔細，卻忽略或較少考慮全局的事例，這樣就很難得到良好的效果。
丁謂所采用的方案著眼于整體，使取土燒磚、運輸材料、處理垃圾三項繁重的任務協(xié)調(diào)起來。將燒磚取土與開渠挖土合二為一，省去了磚與廢物的運輸，減少了工程量，同時縮短了施工時間、節(jié)省了費用。
趙明同學家所在街道的人行道在一年內(nèi)進行了三次施工，分別是電信部門鋪設(shè)通訊線路、煤氣公司預埋煤氣管道、市政部門維修下水管道，結(jié)果重復施工，造成了人力和財力資源的浪費，同時也給市民帶來了不便。
請分析這一事件的問題所在，你認為怎樣處理更為合理？
趙明設(shè)計的雨水收集儲水罐只有雨水入口和供水出口，雨水稀少時沒法補水，雨水過多時不能溢水。可以在儲水罐上安裝溢水裝置，利用三通將雨水入口與雨水收集子系統(tǒng)和補水子系統(tǒng)連接起來。
2）科學性原則
系統(tǒng)分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面盡可能地運用科學方法和數(shù)學工具進行定量分析，使決策的過程和結(jié)果更具說服力。
例如，在比較種稻是一年三季合算還是一年兩季合算時，有人就提出“三三得九好，還是二五一十好？”，這就是最樸素的定量分析。當然，在處理復雜系統(tǒng)的分析與優(yōu)化問題時，往往需要使用比較復雜的數(shù)學工具。
科學性原則
田螺石螺，家喻戶曉。午夜時分常常見到不少 食客相約三五知己在大排檔吃夜宵，桌上一盤炒螺，幾瓶啤酒，一聊就是半天。
　　可是，也有人邊細嚼美味的螺肉，邊“吐吐吐”地把吃進嘴巴里的泥巴、螺崽吐出來，埋怨螺肚泥巴螺崽多。客觀地說，食客缺乏吃螺技巧固然有之，廚師未盡責任也是原因之一。 　　有一個流傳很久的民間辦法。先將田螺石螺放進盛滿清水的盆子里，再把菜刀、鍋鏟等不銹鋼鐵器插進螺堆。第二天就可以發(fā)現(xiàn)這些鐵器上爬滿了螺，不僅盆底沉下一層螺吐出來的泥巴，母螺還產(chǎn)下很多螺崽。如果清理干凈后再重復處理，螺就繼續(xù)吐泥下崽。這樣，螺的肚子里便干凈多了。為何鐵器能催螺吐泥產(chǎn)崽，其中原因我也說不清楚，但我知道這個辦法有效，畢竟已流傳幾代人了。 　　其實這種做法也不見得麻煩，只是略為拖延一點資金回收時間罷了。我細細一想，三三得九，不如二五一十。假設(shè)不作吐泥加工的炒螺每碟售三元，賣了三蝶也只得九元收入，還未必得寵；但已作吐泥加工的售五元一蝶，賣兩蝶就有十元收入，顧客還吃得既放心又開心。如此這般，何樂而不為呢？
螺的處理
優(yōu)選法
華羅庚院士
華羅庚（1910.11.12—1985.6.12.），世界著名數(shù)學家，中國解析數(shù)論、矩陣幾何學、典型群、自安函數(shù)論等多方面研究的創(chuàng)始人和開拓者。國際上以華氏命名的數(shù)學科研成果就有“華氏定理”、“懷依—華不等式”、“華氏不等式”、“普勞威爾—加當華定理”、“華氏算子”、“華—王方法”等。
優(yōu)選法是快速尋找最佳方案的科學方法。具體的優(yōu)選法有很多，如黃金分割法、分數(shù)法、對分法等。黃金分割法也稱0.618法。
“黃金分割”具有很高的使用價值，其中最著名的例子就是優(yōu)選學中的“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。在社會主義市場經(jīng)濟中，科學嚴謹?shù)姆椒ㄍ苡惺掳牍Ρ丁Ｔ诮?jīng)濟、金融中已得到廣泛應用，形成“用科學的方法指導實踐，在實踐中驗證科學”的良性循環(huán)。 我國著名數(shù)學家華羅庚在應用優(yōu)選法的應用做出杰出貢獻。
1、“兩面針”牙膏：采用優(yōu)選法科學生產(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)學家華羅庚教授在他晚年時，在全國講學，介紹他的優(yōu)選法。當時廣東有5個水泥廠，經(jīng)過優(yōu)選法的改良，生產(chǎn)出6個水泥廠的產(chǎn)量，少建1個水泥廠，這個貢獻就很大。這就是說知識、健康帶來的財富，可以估算的和不可估算的都是很巨大的。 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)，新西蘭采用先進的培育技術(shù)，改進當?shù)匮蛑坏钠贩N，使其具有國外引進種群的特殊優(yōu)點..
如在煉鋼時需加入某種元素來增加鋼材強度，若將試驗點取在這一元素用量區(qū)間的0.618處，獲得理想用量的試驗次數(shù)將大大減少。實驗證明，對一個因素的問題，用優(yōu)選法做16次試驗，就可達到“對分法”做2000余次試驗的效果。
例如，要在某種合金鋼中加入某元素以提高它的強度，假設(shè)試驗范圍是每噸加入量為1000~2000g，那么究竟應加入多少？若用一般試驗方法，每隔5g試驗一次需要做200次，每隔10g試驗一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。
系統(tǒng)分析總是為實現(xiàn)系統(tǒng)目標服務的，當系統(tǒng)存在若干個目標時，應將目標排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)先的目標，然后盡可能在不損害第一目標的前提下完成下一個目標。這就需要綜合分析、統(tǒng)籌兼顧、不可顧此失彼，因小失大。
3)綜合性原則
例如，工業(yè)生產(chǎn)既要求產(chǎn)量大，又要求質(zhì)量好、成本低，如果片面強調(diào)一方面就會產(chǎn)生偏差；城市公交系統(tǒng)既要強化公共交通的安全，又要縮短車輛行駛的時間，實現(xiàn)社會效益和經(jīng)濟效益雙豐收。
例如，雨水回收和利用系統(tǒng)的設(shè)計既要做到雨水的有效回收和利用，又要考慮該系統(tǒng)的投入和運行過程中的效益；既要考慮雨水的收集，又要考慮雨水的凈化等。
系統(tǒng)分析還需要考慮設(shè)計方案出臺所帶來的后果。有的工廠在生產(chǎn)產(chǎn)品的同時，也向周圍環(huán)境排放出“三廢”，造成污染；毀林開荒雖然能收獲農(nóng)產(chǎn)品，但造成水土流失，貽害很大。
某些情況下，綜合若干方案的優(yōu)點，會取得意外效果。例如，現(xiàn)代醫(yī)學采用中西醫(yī)結(jié)合的方法攻克了許多疑難雜癥。
農(nóng)業(yè)中則綜合了地面水庫、地下水庫、土壤水庫、綠色水庫（山區(qū)造林種草，每畝地可蓄水20m3）等不同的方案進行保水。
保護生態(tài)環(huán)境；避開復雜自然條件，降低技術(shù)難度；平整路基，保障運輸安全。
湖北省的孝襄高速公路總投資額達72億元人民幣，是“十五”期間該省投資規(guī)模最大、建設(shè)里程最長的一條高速公路 。
按照設(shè)計方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達19km2的“洛陽銀杏保護區(qū)”，2萬多棵樹齡在百年以上的古銀杏樹將面臨毀滅性的破壞。銀杏樹的成長周期特別長，移栽成活率極低，一旦被毀損，勢必破壞當?shù)氐纳锒鄻有浴?br/>如果更改最初的設(shè)計方案，繞避保護區(qū)1.4km，工程指揮部就要為此增加投資4200萬元。
根據(jù)以上內(nèi)容，你認為孝襄高速公路的設(shè)計應該綜合考慮哪些目標？
綜合性原則
系統(tǒng)分析時還要注重綜合性原則，要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
要注重研究系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系和相互作用，既注重研究各部分間的橫向聯(lián)系，也注重研究各部分間的縱向關(guān)系。
既考慮當前，也考慮長遠。
孝襄高速公路
對自然環(huán)境、資金、長遠影響等因素進行綜合分析。
孝襄高速公路抱著洛陽銀杏園繞了個圈，好處有：
一是有利于保護我國珍稀物種銀杏樹，實現(xiàn)生物多樣性。
二是在當前國內(nèi)外心血管疾病呈增加趨勢，治療心血管疾病的中藥銀杏供不應求的情況下，有利于保護和開發(fā)銀杏的藥物資源。
三是保住了當?shù)匕傩盏闹赂毁Y源。
湖北省隨州市洛陽鎮(zhèn)
兩種分析考慮的出發(fā)點和角度是不一樣的。整體分析考慮的是整體與部分、全局與局部、全程與階段、長遠與當前的關(guān)系，體現(xiàn)了系統(tǒng)分析時“總—分—總”的思想。綜合分析考慮的是系統(tǒng)多個目標達成的優(yōu)先順序問題、系統(tǒng)輸出對環(huán)境的影響、多個方案的綜合應用優(yōu)勢互補。系統(tǒng)分析過程中兩種分析都要做。
任務二 體驗簡單系統(tǒng)設(shè)計的過程
在日常生活和生產(chǎn)實踐中，我們經(jīng)常需要設(shè)計各種各樣的系統(tǒng)。
例如：
某連鎖店貨物配送的設(shè)計
某單位遠程視頻會議系統(tǒng)的設(shè)計
家庭室內(nèi)裝修設(shè)計
假期旅游行程設(shè)計
學校田徑運動會競賽日程表設(shè)計等等。
個人形象設(shè)計
班級管理系統(tǒng)設(shè)計
無論是簡單系統(tǒng)的設(shè)計，還是復雜系統(tǒng)的設(shè)計，都要進行調(diào)查分析、籌劃研究、評價實施、運行改善等，直到完成一個能協(xié)調(diào)工作的實際系統(tǒng)，這一過程就是系統(tǒng)設(shè)計。
1、什么是系統(tǒng)設(shè)計？
系統(tǒng)設(shè)計在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計出滿足預定目標的系統(tǒng)的過程。
2、系統(tǒng)的設(shè)計的涵義
它既包含了對某個系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計本身的內(nèi)容，同時又需要運用系統(tǒng)的思想和方法對其設(shè)計過程進行分析、設(shè)計。
3、系統(tǒng)設(shè)計應考慮的主要問題
（1）系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求
系統(tǒng)設(shè)計要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。
不同行業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計有著不同的技術(shù)要求。例如，設(shè)計一個遠程視頻會議系統(tǒng)需要網(wǎng)絡和多媒體技術(shù)的支持，進行人物形象設(shè)計需要一定的審美能力和化妝技巧等。
系統(tǒng)設(shè)計要運用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突，注重各部分的橫向、縱向聯(lián)系。依據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)性，環(huán)境適應性，既要考慮當前，也要考慮長遠。
（2）系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用
(1)學校建設(shè)與自然環(huán)境的相互協(xié)調(diào)問題要考慮系統(tǒng)設(shè)計的目的，進行綜合分析，在盡量不破壞自然環(huán)境的目標下實現(xiàn)學校建設(shè)的位置、面積、布局合理的目標。
④
①
②
③
(2)根據(jù)當?shù)仉娏闆r與學校的電力使用負荷要求，設(shè)計學校電力系統(tǒng)。在電力供應充足的情況下，綜合考慮電力系統(tǒng)的功能，前期投入與后期運營、維護費用、節(jié)能環(huán)保、技術(shù)的發(fā)展、投資方提供的資金等諸多因素，設(shè)計電力系統(tǒng)，確定用電負荷；在電力供應不充足的情況下，還要考慮太陽能或風力自發(fā)電輔助系統(tǒng)的建設(shè)。
(2)投資方所能提供的資金與設(shè)計所要投入之間的關(guān)系也要充分考慮系統(tǒng)設(shè)計的目的，進行綜合分析，在實現(xiàn)環(huán)境保護、學校高質(zhì)量建設(shè)的目標前提下，達成提供資金與設(shè)計投入基本平衡的目標。
(4)依據(jù)系統(tǒng)的環(huán)境適應性，建設(shè)用材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計要適應當?shù)貧夂蚺c地質(zhì)條件。建設(shè)用材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計適應當?shù)貧夂蚺c地質(zhì)條件、學校建設(shè)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)及電力負荷要求，這些需要考慮的要求將影響設(shè)計的投入，改變投資方提供的資金與設(shè)計所要投入之間的關(guān)系。
可將這幾方面看作系統(tǒng)設(shè)計要實現(xiàn)的目標，首要是學校建設(shè)要與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，建設(shè)用材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計要適應當?shù)貧夂蚺c地質(zhì)條件，其次是設(shè)計投入與提供資金相匹配，還有就是電力負荷要求達標。
4、系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟
（1）將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)；
（2）確定各子系統(tǒng)的目標、功能及其相互關(guān)系；
（3）對子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計和評價；
（4）對系統(tǒng)進行總體設(shè)計和評價。
系統(tǒng)設(shè)計多用于復雜的社會系統(tǒng)工程、經(jīng)濟系統(tǒng)工程、規(guī)劃系統(tǒng)工程、生態(tài)系統(tǒng)工程、能源系統(tǒng)工程、交通運輸系統(tǒng)工程、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程、工業(yè)及企業(yè)系統(tǒng)工程、軍事系統(tǒng)工程等方面。
學校雨水收集和利用系統(tǒng)方框圖
系統(tǒng)目標一般通過更具體的目標來體現(xiàn)，在復雜系統(tǒng)設(shè)計中，目標可能有多個，每個目標可由一個子系統(tǒng)實現(xiàn)。如“馬上行動”中為在建學校設(shè)計的雨水收集與利用系統(tǒng)，系統(tǒng)的目的是有效收集樓頂和校園里硬化地面及塑膠跑道的雨水，經(jīng)過凈化，持續(xù)給衛(wèi)生間、洗拖把的池子、綠地和觀賞池塘供水，不能因為雨水少而無水可用。其中包含了以下目標：樓頂雨水收集，硬化地面及塑膠跑道的雨水收集，雨水凈化，雨水儲存，持續(xù)給衛(wèi)生間、洗拖把的池子供水，給綠地供水，給觀賞池塘供水，雨水少時儲存裝置內(nèi)也要有足夠的水，儲存裝置要安全等。這些目標都可以由相應的子系統(tǒng)實現(xiàn)。
第1題：對校園衛(wèi)生間、洗拖把的池子、綠地、觀賞池塘供水方案進行綜合分析，自來水供水系統(tǒng)穩(wěn)定，不會斷水，但浪費水；雨水收集與利用系統(tǒng)節(jié)約水，但不穩(wěn)定，會出現(xiàn)斷水現(xiàn)象。綜合兩種方案的優(yōu)點，為雨水收集與利用系統(tǒng)設(shè)計一套自來水補給系統(tǒng)，既保證了供水的穩(wěn)定性，又實現(xiàn)節(jié)約用水的目標。
第2題：
(1)水窖的結(jié)構(gòu)主要包括集流設(shè)施、沉沙池、水窖（如圖所示）。
①水窖的容量。生活用水窖，用汛期存儲的水量來滿足間雨期人口和牲畜用水，其數(shù)量多少，取決于人均日用水量Rp、畜均日用水量Ra、水窖服務區(qū)域人口數(shù)P1、牲畜數(shù)量P2、間雨期天數(shù)Ni(i為間雨期數(shù))。安排20％的不可預見留量，則間雨期需水量為Wi=(Rp×P1+Ra×P2)×Ni×(1+20％)。
②集流設(shè)施。用來收集雨水的設(shè)施，房屋屋頂、院場、自然山坡、黏土地面、公路等都可以作為集雨設(shè)施。在降雨一定的條件下，雨水集流系統(tǒng)收集水量的多少，取決于集流面積的大小。
③沉沙池。為防止泥沙淤塞水窖，在進水口處要專門修建沉沙池，以保證清水人窖，其形狀多為矩形。
。
(2)窖的選址，應綜合考慮集流、建窖土質(zhì)各方面。一般應注意以下問題：一是窖址要選擇在有較大來水面積或靠近引水渠、溪溝、道路邊溝等便于引水攔蓄的地方；二是蓄積地面徑流水窖的窖址應選在地勢較低處，以便控制較大的集水面積，盡量多蓄積雨水；三是飲用水水窖應遠離廁所和畜圈等污染源
太陽能電池帆板1提供軌道艙運行所需要的電能；返回艙艙門與軌道艙相連，航天員可通過艙門往返于軌道艙與返回艙；太陽能電池帆板2為推進艙組、飛船在軌飛行和返回艙返回地面提供能源和動力；返回圓頂環(huán)帆降落傘在返回艙著陸時起減速和穩(wěn)定作用。
第2題：方框圖如圖：

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