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(共38張PPT)
系統(tǒng)的分析
一、系統(tǒng)分析及其一般步驟
當(dāng)我們?yōu)榱私鉀Q問(wèn)題需要做出決策時(shí)，常常有兩種選擇，一種是依據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，叫經(jīng)驗(yàn)決策；另一種是用科學(xué)的分析作出判斷，叫科學(xué)決策。
如果問(wèn)題比較簡(jiǎn)單，憑過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)或許還能應(yīng)付；但如果問(wèn)題比較復(fù)雜，涉及的關(guān)系很多，顯然僅憑經(jīng)驗(yàn)是不夠的，需要作深入的科學(xué)分析，而系統(tǒng)分析就是一種科學(xué)的決策方法。
什么是系統(tǒng)分析
系統(tǒng)分析正是這樣一種方法：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(duì)系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾臁⒎治觥⒈容^、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(guò)程。
明確問(wèn)題，確立目標(biāo)
收集資料，制定方案
分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較
檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策
系統(tǒng)分析的一般步驟
田忌賽馬（案例分析-P78）
思考：田忌還有勝算嗎？
田忌賽馬戰(zhàn)術(shù)分析
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輸
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2：1
明確問(wèn)題，確立目標(biāo)
收集資料，制定方案
分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較
檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策
按系統(tǒng)分析的一般步驟對(duì)田忌賽馬進(jìn)行分析
贏得賽事
了解雙方情況
分析出各種可能性
作出決策
高考后，你如何選擇要報(bào)考的學(xué)校和專(zhuān)業(yè)？
系統(tǒng)分析的主要原則
整體性原則
系統(tǒng)分析首先要著眼于系統(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(guò)程，再看某一個(gè)階段；先看長(zhǎng)遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。
丁謂修復(fù)皇宮（案例分析-P79）
宋人沈括在《夢(mèng)溪筆談》中記載了一個(gè)“一舉而三役濟(jì)”的故事。大意是：貞宗年間，內(nèi)宮失火，樓榭亭臺(tái)，付之一炬。貞宗命晉國(guó)公丁謂修葺宮廷。丁采取了“挖溝取土，解決土源；引水入溝，運(yùn)輸建材；廢土建溝，處理垃圾”的施工方案，不僅“省費(fèi)以?xún)|方計(jì)”不定期大大縮短了工期。
當(dāng)時(shí)，由于皇城失火，皇宮被焚，宋真宗命丁謂重修皇宮。這是一個(gè)復(fù)雜的工程，不僅要設(shè)計(jì)施工，運(yùn)輸材料，還要清理廢墟，任務(wù)十分艱巨。丁謂首先在皇宮前開(kāi)溝渠，然后利用開(kāi)溝取出的土燒磚，再把京城附近的汴水引人溝中，使船只運(yùn)送建筑材料直達(dá)工地。工程完工后，又將廢棄物填人溝中，復(fù)原大街，這就很好地解決了取土燒磚、材料運(yùn)輸、清理廢墟三個(gè)難題，使工程如期完成。工程建設(shè)的過(guò)程，同現(xiàn)代系統(tǒng)管理思想何其吻合。丁謂主持的皇宮修建工程體現(xiàn)了中國(guó)古人高超智慧的管理實(shí)踐。
過(guò)程：挖溝（取土）→引水入溝（水道運(yùn)輸）→填溝（處理垃圾)
馬上行動(dòng)
趙明同學(xué)家所在街道的人行道路在一年內(nèi)進(jìn)行了三次施工，分別是電信部門(mén)鋪設(shè)通訊線路、煤氣公司預(yù)埋煤氣管道、市政部門(mén)維修下水管道，結(jié)果重復(fù)施工，造成了人力和財(cái)力資源的浪費(fèi)，同時(shí)也給市民帶來(lái)了不便。
請(qǐng)分析這一事件的問(wèn)題所在，你認(rèn)為怎樣處理更為合適？
概念區(qū)別
如何區(qū)別系統(tǒng)分析中的整體性原則和系統(tǒng)基本特性中的整體性？
系統(tǒng)都是以整體的形式出現(xiàn)的，內(nèi)部包含了各種要素或子系統(tǒng)。系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)本身的一種屬性，是對(duì)系統(tǒng)本身所具備的一些特點(diǎn)的歸納；而系統(tǒng)分析是一種分析問(wèn)題的方法，其中的整體性原則要求我們用整體的而不是孤立的觀點(diǎn)看問(wèn)題。所以，這兩個(gè)整體性是有區(qū)別的，但同時(shí)又有聯(lián)系，正因?yàn)橄到y(tǒng)的整體特性，才要求我們采用整體的分析方法。
科學(xué)性原則
系統(tǒng)分析一方面要有嚴(yán)格的工作步驟，另一方面應(yīng)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(guò)程和結(jié)果更具有說(shuō)服力。
黃金分割優(yōu)選法（知識(shí)點(diǎn)拓展）
比如我們要試制一種新型材料，需要加入某一種原料增強(qiáng)其強(qiáng)度，這就有加入多少的問(wèn)題，加多了不行，加少了也不行，只有完全合適才行。比如我們估出每噸加入量在1克至1000克之間，這樣我們就可以借用黃金分割規(guī)律來(lái)簡(jiǎn)化試驗(yàn)次數(shù)，而不必1克，2克……，1000克這樣逐一試驗(yàn)，我們用一個(gè)有刻度的紙條來(lái)表示1至1000克。在紙條上找到618(1000*0.618)克的地點(diǎn)畫(huà)一條豎線，做一次試驗(yàn)，然后把紙條對(duì)折起來(lái)，找到618的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)382(618*0.618)，再做一次試驗(yàn)，如果382克為最好，則把618以外的紙條裁掉。然后再對(duì)折，找到382的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)236(382*0.618)做試驗(yàn)，這樣循環(huán)往復(fù)，就可以找到最佳的數(shù)值，這就是數(shù)學(xué)家華羅庚所推廣的優(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(guó)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(guò)優(yōu)選法的改良，生產(chǎn)出6個(gè)水泥廠的產(chǎn)量，少建1個(gè)水泥廠，這個(gè)貢獻(xiàn)就很大。
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(lèi)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(guó)外引進(jìn)種群的特殊優(yōu)點(diǎn)。
4、在煉鋼時(shí)需加入某種元素來(lái)增加鋼材強(qiáng)度，若將試驗(yàn)點(diǎn)取在這一元素用量區(qū)間的0.618處，獲得理想用量的試驗(yàn)次數(shù)將大大減少。
綜合性原則
系統(tǒng)分析總是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的。當(dāng)存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)，需要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
阿斯旺水壩
阿斯旺水壩的興建為什么會(huì)導(dǎo)致這樣的結(jié)果？
案例分析
湖北省的孝襄高速公路總投資額達(dá)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(zhǎng)的一條高速公路。
按照設(shè)計(jì)方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達(dá)19km2的“洛陽(yáng)銀杏保護(hù)區(qū)”，2萬(wàn)多棵樹(shù)齡在百年以上的古銀杏樹(shù)將面臨毀滅性的破壞。銀杏樹(shù)的成長(zhǎng)周期特別長(zhǎng)，移栽成活率極低，一旦被毀損，勢(shì)必破壞當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有浴Ｈ绻淖畛醯脑O(shè)計(jì)方案，繞避保護(hù)區(qū)1.4km，工程指揮部就要為此增加投資4200萬(wàn)元。
如果你是總設(shè)計(jì)師，你會(huì)怎么做？
一味追求眼前利益，勢(shì)必帶來(lái)更大的損失！
二、系統(tǒng)的優(yōu)化
數(shù)學(xué)模型
估算、試驗(yàn)
最優(yōu)解
滿(mǎn)意解
完善、驗(yàn)證
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(guò)科學(xué)的估算、試驗(yàn)等方法實(shí)現(xiàn)。但無(wú)論運(yùn)用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經(jīng)過(guò)若干次完善和驗(yàn)證，才能得出最優(yōu)解或滿(mǎn)意解。
農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種
目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、增收，提高土地利用率。
條件：農(nóng)作物的生長(zhǎng)特性、天氣、氣候等。
手段：利用農(nóng)作物生長(zhǎng)的季節(jié)差、時(shí)間差，把相同或不同類(lèi)的農(nóng)作物套種在一起，有“麥、棉、瓜”，“麥、棉、菜”，“麥、瓜、棉、玉米”等多種套種模式供選擇。
什么是間作套種？
間作是指一茬有兩種或兩種以上生育季節(jié)相近的作物，在同一塊田地上成行或成帶（多行）間隔種植的方式。套種是指在前季作物生長(zhǎng)后期的株、行或畦間播種或栽植后季作物的種植方式。一般把幾種作物同時(shí)期播種的叫間作，不同時(shí)期播種的叫套種。
間作套種是我國(guó)農(nóng)民的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，是農(nóng)業(yè)上的一項(xiàng)增產(chǎn)措施。
知識(shí)拓展
采用間作套種的好處。
⑴農(nóng)作物間套復(fù)種充分利用光能、空間、時(shí)間和地力。
⑵合理利用光能。農(nóng)作物間套種復(fù)合群體中，不同作物的高矮、株型、葉形、葉角、分枝習(xí)性、需光特性、生育期等各不相同。通過(guò)搭配良好的種植方式，增加復(fù)合群體的總密度，就有可能合理地充分利用空間，增加截光量，減少漏光與反射，改善群體內(nèi)上部與下部的受光狀況。通過(guò)不同需光特性作物（如玉米喜光、大豆耐蔭等）的搭配，實(shí)現(xiàn)光的異質(zhì)互補(bǔ)；通過(guò)不同生育期作物的搭配，提高光熱資源利用率。
⑶爭(zhēng)取農(nóng)時(shí)季節(jié)。間套復(fù)種相對(duì)增加作物的生長(zhǎng)期和積溫，充分利用光熱資源，調(diào)劑農(nóng)活。間套種作物生育期的差別采取錯(cuò)期播種法，使不同作物吸肥吸水高峰期錯(cuò)開(kāi)，減緩種間競(jìng)爭(zhēng)，合理利用資源。
采用間作套種的好處。
⑷發(fā)揮邊際優(yōu)勢(shì)。種植在邊行的高位作物由于通風(fēng)透光和營(yíng)養(yǎng)條件較好，增強(qiáng)邊行優(yōu)勢(shì)。群體內(nèi)風(fēng)速與二氧化碳的流量呈正比，對(duì)光合作用影響甚大。據(jù)研究，套種玉米寬行行間風(fēng)速比單作玉米行間大1～2倍，作物群體與空氣接觸面積愈大，交換擴(kuò)散的氣體也就愈多，從而促進(jìn)復(fù)合群體內(nèi)二氧化碳的更新，產(chǎn)生邊行優(yōu)勢(shì)。
⑸用地結(jié)合養(yǎng)地。不同作物根系生長(zhǎng)特點(diǎn)不同，對(duì)土壤、水分、養(yǎng)分、空氣等需求不同，為土壤遺留下的殘茬和分泌物也有差異。競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的作物扎根深，分布廣，吸收能力比較強(qiáng)；另一些作物扎根淺，分布集中，吸收能力相對(duì)較差。據(jù)測(cè)定，玉米根系生長(zhǎng)快，分布廣，側(cè)根及根毛多，最深分布可達(dá)地面以下 2.0米，80%根系在40～50厘米土層內(nèi)，而大豆、谷子、甘薯等根系深度為15～30厘米，所以玉米與大豆等作物間套種，可以利用不同層次土壤養(yǎng)分。玉米需氮多而磷、鉀較少，吸收氮、磷、鉀的時(shí)期比較集中；豆類(lèi)作物需氮少而吸收磷、鉀較多，吸收肥水能力較弱。每種作物根系的殘留物在質(zhì)與量上均有明顯的差異，豆科作物具有根瘤固氮能力，其破裂根瘤、殘枝落葉、分泌物遺留于土壤，有益于間作玉米生長(zhǎng)，還可以培肥地力。
系統(tǒng)優(yōu)化是一種指在給定的條件（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）。
在給定的條件（約束條件）下；
根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化的目標(biāo)；（不同的目標(biāo)對(duì)應(yīng)著不同的優(yōu)化結(jié)果）
采取一定的手段和方法；
目的（使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化或最小化）
案例分析（農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種）
1、目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、增收，提高土地利用率。
案例中，增產(chǎn)增收和提高土地利用率這一目標(biāo)與土地的單位面積農(nóng)作物收益總和之間的關(guān)系就是目標(biāo)函數(shù)。
2、約束條件：農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期、氣候等因素。
約束條件是對(duì)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。
3、影響因素：套種的模式、套種的技術(shù)水平、套種的田間管理、病蟲(chóng)害防治等等。
影響因素是指對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，但可以人為調(diào)節(jié)的因素。
現(xiàn)實(shí)世界的原型
數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)結(jié)論
對(duì)原型的分析
用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱(chēng)為數(shù)學(xué)模型。
學(xué)生活動(dòng)：閱讀案例，說(shuō)說(shuō)該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別為多少時(shí)，獲得的利潤(rùn)最大？
為了實(shí)現(xiàn)最大利潤(rùn)的目標(biāo)，要用系統(tǒng)優(yōu)化的方法來(lái)安排上面的生產(chǎn)，那么影響利潤(rùn)大小的可調(diào)因素有哪些？
在這個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃中，有些條件我們不能改變，也就是問(wèn)題求解的約束條件。此案例中哪些是約束條件呢？
優(yōu)化的目標(biāo)：獲得最大的利潤(rùn)
Smax=50X1+60X2
約束條件
（1）4X1+6X2≤ 600（材料）
（2）20X1+18X2≤ 400（工時(shí)）
（3）X1≥ 8， X2≥ 5
約束條件：材料和勞力的限制及應(yīng)遵守的合同
設(shè) x1 為 每周生產(chǎn)桌子數(shù)， x2 為 每周生產(chǎn)椅子數(shù)
最優(yōu)解
活學(xué)活用
【案例分析】裝修施工的組織優(yōu)化
（1）明確問(wèn)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(guò)程，每個(gè)施工過(guò)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。
【書(shū)本提示】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，說(shuō)說(shuō)它們各自的特點(diǎn)。
（2） 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。
依次施工的特點(diǎn)：
工期長(zhǎng)；
需要水電、木工和油漆各一個(gè)裝修隊(duì)工作；
單位時(shí)間內(nèi)投入的施工設(shè)備、材料較少；
裝修現(xiàn)場(chǎng)的管理較簡(jiǎn)單。
平行施工的特點(diǎn)：
工期短；
需要水電、木工和油漆各三個(gè)裝修隊(duì)同時(shí)工作；
單位時(shí)間內(nèi)投入的施工設(shè)備、材料成倍增加；
裝修現(xiàn)場(chǎng)的管理較復(fù)雜。
除了這兩種施工方案，你還能想到其他的方案嗎？
樓 裝修 過(guò)程 工期 裝修施工進(jìn)度（周）
3 6 9 12 15 18 21 24 27
A 水電 3
木工 3
油漆 3
B 水電 3
木工 3
油漆 3
C 水電 3
木工 3
油漆 3
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（3）分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較
施工特點(diǎn)
方案三
方案二
方案一
現(xiàn)場(chǎng)管理
設(shè)備、材料
施工隊(duì)
工期
依次施工
27周
1
投入少
簡(jiǎn)單
平行施工
9周
3
投入多
復(fù)雜
流水施工
15周
1
較多
較簡(jiǎn)單

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