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第二節(jié) 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
任務(wù)一 探究系統(tǒng)分析的一般過程
和基本方法
典結(jié)構(gòu)的欣賞
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(guó)防戰(zhàn)略及國(guó)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(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。
系統(tǒng)分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，我們可以把一個(gè)復(fù)雜的設(shè)計(jì)項(xiàng)目看成系統(tǒng)工程，通過對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)、要素、環(huán)境、資源、管理和維護(hù)等的分析，可以準(zhǔn)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(jì)方案。
在現(xiàn)實(shí)生活中，我們每個(gè)人都會(huì)面臨各種各樣的選擇和決策。
決策方法有經(jīng)驗(yàn)決策和科學(xué)決策；
經(jīng)驗(yàn)決策是人們慣用的方法，有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致失誤；科學(xué)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(xué)決策的方法。
案例： 公交線路的設(shè)立
在人口規(guī)模很小的縣城，道路狀況簡(jiǎn)單，公共交通線路的決策也簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)者憑借經(jīng)驗(yàn)，可以完成公交線路的設(shè)計(jì)。
案例： 公交線路的設(shè)立
在人口規(guī)模巨大的城市，道路狀況復(fù)雜，市民對(duì)交通的需求趨于多樣化。這時(shí)若僅憑經(jīng)驗(yàn)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(gè)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(duì)公共交通的要求等，運(yùn)用科學(xué)的方法進(jìn)行綜合分析和研究，就能設(shè)計(jì)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(jī)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(shí)間是事先經(jīng)過抽樣統(tǒng)計(jì)的結(jié)果確定的。
路口控制系統(tǒng)
問題：有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在一條道路上行駛時(shí)，總是遇到紅燈。司機(jī)常常會(huì)說 “一步趕不上，步步趕不上”。
路口控制系統(tǒng)的改進(jìn)：
在一些主干道路上，實(shí)現(xiàn)一路綠燈。
方法：主干道路上的綠燈按一定的時(shí)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(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?、分析、比較、試驗(yàn)，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(jìn)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(diǎn)：
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(biāo)，恰當(dāng)?shù)剡x擇方案，科學(xué)地確定行動(dòng)的方略。
系統(tǒng)分析的特點(diǎn)
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(jī)
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？
研制漢字照排系統(tǒng)的整體目的是什么？
使我國(guó)的報(bào)業(yè)排版不再依賴國(guó)外的技術(shù)。
解決漢字的存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)，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(xì)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，看到國(guó)外優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也看到國(guó)內(nèi)技術(shù)儲(chǔ)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(chǎng)前景。王選良好的基礎(chǔ)學(xué)科和計(jì)算機(jī)知識(shí)背景以及我國(guó)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(shí)要注意中國(guó)的國(guó)情，要仔細(xì)研究哪些事情應(yīng)該做而且可以做好，哪些事情在中國(guó)不應(yīng)該做或不能做，如果只欣賞和堅(jiān)持局部創(chuàng)新，而忽略大體上的方向，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生災(zāi)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(diǎn)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(duì)令人滿意的方案。
系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)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(biāo)
收集資料
制訂方案
分析計(jì)算
評(píng)價(jià)比較
檢驗(yàn)核實(shí)
作出決策
明確問題
設(shè)立目標(biāo)
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(dá)到的目標(biāo),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(jìn)行多目標(biāo)的權(quán)衡與分析，并明確技術(shù)實(shí)踐路線。
（3）
分析計(jì)算
評(píng)價(jià)比較
對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體分析,對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行分析,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模與推演，將各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)比。
（4）
檢驗(yàn)核實(shí)
作出決策
通過實(shí)證對(duì)方案的實(shí)施效果做出評(píng)判,如果對(duì)方案不夠滿意，還可按上述程序進(jìn)行反復(fù),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(guó)的大將田忌，很喜歡賽馬，有一回，他和齊王約定，要進(jìn)行一場(chǎng)比賽。
　　他們商量好，把各自的馬分成上，中，下三等。比賽的時(shí)候，要上馬對(duì)上馬，中馬對(duì)中馬，下馬對(duì)下馬。由于齊王每個(gè)等級(jí)的馬都比田忌的馬強(qiáng)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(chǎng)。這時(shí)，田忌抬頭一看，人群中有個(gè)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?！?br/>　　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(zhǔn)能讓你贏了他?！?br/>　　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(shí)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(dāng)然不服氣，咱們?cè)儋愐淮?！”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(dāng)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(chǎng)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(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，制訂方案
4：檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策
選擇合適的馬的出場(chǎng)順序。
3：分析計(jì)算，評(píng)價(jià)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(gè)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(gè)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)各要素及其之間的相互關(guān)系進(jìn)行綜合分析，找出解決問題的可行方案。
用建模的形式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究的方法是系統(tǒng)科學(xué)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(fù)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(shí)系統(tǒng)的抽象與合理簡(jiǎn)化，利用模型可以用較少的時(shí)間和費(fèi)用對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行研究和試驗(yàn)，并且可以進(jìn)行反復(fù)演示和研究，因此更易于洞察系統(tǒng)的行為，但是在運(yùn)用該模型時(shí)必須考慮這種簡(jiǎn)化對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的影響。
模型有三個(gè)特征：
(1)它是現(xiàn)實(shí)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(xué)模型用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)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(shí)世界中的原型抽象概括成數(shù)學(xué)語言，運(yùn)用已有數(shù)學(xué)方法分析求解，得出結(jié)論。
（1）數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)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(jìn)行分析研究。
第1題：(1)計(jì)算教學(xué)樓的最高日用水量：根據(jù)GB50015-2003《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2009年版），教學(xué)樓的個(gè)人最高日用水量為每人每天20~40 L，取最高值40 L，教學(xué)樓共有6個(gè)班級(jí)，每班40人。最高日用水量為40 L×40×6÷1000 m3=9.6 m3。
(2)儲(chǔ)水裝置最小容量的計(jì)算：要求儲(chǔ)水裝置的儲(chǔ)水量能夠滿足最高日用水量，所以這個(gè)儲(chǔ)水裝置的容量最小需要達(dá)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(diǎn)是軸對(duì)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(qiáng)，所以儲(chǔ)水裝置設(shè)計(jì)成圓柱體好。
(3)儲(chǔ)水裝置的尺寸設(shè)計(jì)：若在地面建長(zhǎng)3 m、寬1.6 m的長(zhǎng)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(zhǎng)度 就是滿足最小容量9.6 m3 。
數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)模型用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數(shù)學(xué)模型。
是反映下落物體運(yùn)動(dòng)的路程隨時(shí)間變化的數(shù)學(xué)模型。
數(shù)學(xué)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(jìn)行分析研究。
數(shù)學(xué)模型
通常，我們通過優(yōu)化的目標(biāo)與決策變量之間的關(guān)系（數(shù)學(xué)模型），計(jì)算出目標(biāo)值，所得到的就是最優(yōu)解。對(duì)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（也稱滿意解）。
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。
數(shù)學(xué)模型
估算、試驗(yàn)
最優(yōu)解
滿意解
完善、驗(yàn)證
（2）框圖模型
框圖模型用一個(gè)個(gè)封閉的小框圖代表系統(tǒng)的各個(gè)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(dāng)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(jiǎn)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(jiǎn)化為一個(gè)矩形方框，把環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用統(tǒng)稱為輸入，把系統(tǒng)對(duì)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(yīng)的關(guān)系。外部刺激是條件，響應(yīng)是系統(tǒng)回應(yīng)環(huán)境的行為對(duì)策，人們描述系統(tǒng)所關(guān)注的就是條件與對(duì)策之間的各種可能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即如果外部出現(xiàn)什么情況，系統(tǒng)就回應(yīng)以什么行動(dòng)。
從系統(tǒng)運(yùn)行的角度來看，系統(tǒng)和環(huán)境之間是一種刺激和響應(yīng)關(guān)系，
輸人是環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的刺激
輸出是系統(tǒng)對(duì)這種刺激做出的響應(yīng)
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(yùn)含的化學(xué)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(jī)械能；電力系統(tǒng),汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)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(jī)的某些中間級(jí)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(jī)中的熱損失，使蒸汽的熱量得到了充分的利用，提高了整個(gè)循環(huán)的熱效率。
自動(dòng)補(bǔ)水子系統(tǒng)
雨水凈化與儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)的目標(biāo)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(jì)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?jī)蓚€(gè)角度的儲(chǔ)水裝置數(shù)學(xué)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(jì)儲(chǔ)水裝置容量大??；要實(shí)現(xiàn)持續(xù)給衛(wèi)生間、洗拖把的池子供水的目標(biāo)，需要設(shè)計(jì)自動(dòng)補(bǔ)水子系統(tǒng)為儲(chǔ)水裝置補(bǔ)水；為防止雨量過大、降雨時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致儲(chǔ)水裝置由于受壓過大被撐裂，需要設(shè)計(jì)溢水子系統(tǒng)。系統(tǒng)的目標(biāo)是給衛(wèi)生間、洗拖把的池子供水，雨水凈化與儲(chǔ)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(xué)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(xué)理論和工程技術(shù)知識(shí)，還需要實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和技藝。模型是對(duì)系統(tǒng)的理想化抽象或簡(jiǎn)化表示，描繪了現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某些主要特點(diǎn)，是為了客觀地研究系統(tǒng)而發(fā)展起來的。
運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法處理具體問題時(shí)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(xué)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(zhǎng)遠(yuǎn)，再看當(dāng)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(gè)階段
先看長(zhǎng)遠(yuǎn)，再看當(dāng)前
1）整體性原則
案例分析： 丁謂修復(fù)皇宮
當(dāng)時(shí)，要完成這項(xiàng)重大的建筑工程，面臨著三個(gè)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(yùn)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(chǎng)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(yùn)送木材石料，解決了木材石料的運(yùn)輸問題。
最后，等到材料運(yùn)輸任務(wù)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/>施工方案
簡(jiǎn)單歸納起來，就是這樣一個(gè)過程：
挖溝（取土燒磚）→引水入溝（水道運(yùn)輸）→填溝（處理垃圾）。
按照這個(gè)施工方案，不僅節(jié)約了許多時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，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(shí)是很科學(xué)的施工方案。
在實(shí)際生活中，經(jīng)常遇到對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)局部考慮得很仔細(xì)，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(yùn)輸材料、處理垃圾三項(xiàng)繁重的任務(wù)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(yùn)輸，減少了工程量，同時(shí)縮短了施工時(shí)間、節(jié)省了費(fèi)用。
趙明同學(xué)家所在街道的人行道在一年內(nèi)進(jìn)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(yù)埋煤氣管道、市政部門維修下水管道，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)也給市民帶來了不便。
請(qǐng)分析這一事件的問題所在，你認(rèn)為怎樣處理更為合理？
趙明設(shè)計(jì)的雨水收集儲(chǔ)水罐只有雨水入口和供水出口，雨水稀少時(shí)沒法補(bǔ)水，雨水過多時(shí)不能溢水。可以在儲(chǔ)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(bǔ)水子系統(tǒng)連接起來。
2）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。
例如，在比較種稻是一年三季合算還是一年兩季合算時(shí)，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(dāng)然，在處理復(fù)雜系統(tǒng)的分析與優(yōu)化問題時(shí)，往往需要使用比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具。
科學(xué)性原則
田螺石螺，家喻戶曉。午夜時(shí)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(xì)嚼美味的螺肉，邊“吐吐吐”地把吃進(jìn)嘴巴里的泥巴、螺崽吐出來，埋怨螺肚泥巴螺崽多?？陀^地說，食客缺乏吃螺技巧固然有之，廚師未盡責(zé)任也是原因之一。
　　有一個(gè)流傳很久的民間辦法。先將田螺石螺放進(jìn)盛滿清水的盆子里，再把菜刀、鍋鏟等不銹鋼鐵器插進(jìn)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(fù)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(gè)辦法有效，畢竟已流傳幾代人了。
　　其實(shí)這種做法也不見得麻煩，只是略為拖延一點(diǎn)資金回收時(shí)間罷了。我細(xì)細(xì)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(xué)家，中國(guó)解析數(shù)論、矩陣幾何學(xué)、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(guó)際上以華氏命名的數(shù)學(xué)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(dāng)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(xué)方法。具體的優(yōu)選法有很多，如黃金分割法、分?jǐn)?shù)法、對(duì)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(jià)值，其中最著名的例子就是優(yōu)選學(xué)中的“0.618”法，該方法于70年代在我國(guó)得以推廣，并取得了很大的成就。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄍ苡惺掳牍Ρ?。在?jīng)濟(jì)、金融中已得到廣泛應(yīng)用，形成“用科學(xué)的方法指導(dǎo)實(shí)踐，在實(shí)踐中驗(yàn)證科學(xué)”的良性循環(huán)。
我國(guó)著名數(shù)學(xué)家華羅庚在應(yīng)用優(yōu)選法的應(yīng)用做出杰出貢獻(xiàn)。
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。這就是說知識(shí)、健康帶來的財(cái)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(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)..

如在煉鋼時(shí)需加入某種元素來增加鋼材強(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。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)一個(gè)因素的問題，用優(yōu)選法做16次試驗(yàn)，就可達(dá)到“對(duì)分法”做2000余次試驗(yàn)的效果。
例如，要在某種合金鋼中加入某元素以提高它的強(qiáng)度，假設(shè)試驗(yàn)范圍是每噸加入量為1000~2000g，那么究竟應(yīng)加入多少？若用一般試驗(yàn)方法，每隔5g試驗(yàn)一次需要做200次，每隔10g試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的，當(dāng)系統(tǒng)存在若干個(gè)目標(biāo)時(shí)，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，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(qiáng)調(diào)一方面就會(huì)產(chǎn)生偏差；城市公交系統(tǒng)既要強(qiáng)化公共交通的安全，又要縮短車輛行駛的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。
例如，雨水回收和利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(yùn)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(jì)方案出臺(tái)所帶來的后果。有的工廠在生產(chǎn)產(chǎn)品的同時(shí)，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(diǎn)，會(huì)取得意外效果。例如，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)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(kù)、地下水庫(kù)、土壤水庫(kù)、綠色水庫(kù)（山區(qū)造林種草，每畝地可蓄水20m3）等不同的方案進(jìn)行保水。
保護(hù)生態(tài)環(huán)境；避開復(fù)雜自然條件，降低技術(shù)難度；平整路基，保障運(yùn)輸安全。
案例分析： 孝襄高速公路
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“洛陽銀杏保護(hù)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(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?br/>如果更改最初的設(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4200萬元。
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)該綜合考慮哪些目標(biāo)？
綜合性原則
系統(tǒng)分析時(shí)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(dāng)前，也考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)。
孝襄高速公路
對(duì)自然環(huán)境、資金、長(zhǎng)遠(yuǎn)影響等因素進(jìn)行綜合分析。
孝襄高速公路抱著洛陽銀杏園繞了個(gè)圈，好處有：
一是有利于保護(hù)我國(guó)珍稀物種銀杏樹，實(shí)現(xiàn)生物多樣性。
二是在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外心血管疾病呈增加趨勢(shì)，治療心血管疾病的中藥銀杏供不應(yīng)求的情況下，有利于保護(hù)和開發(fā)銀杏的藥物資源。
三是保住了當(dāng)?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(diǎn)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(zhǎng)遠(yuǎn)與當(dāng)前的關(guān)系，體現(xiàn)了系統(tǒng)分析時(shí)“總—分—總”的思想。綜合分析考慮的是系統(tǒng)多個(gè)目標(biāo)達(dá)成的優(yōu)先順序問題、系統(tǒng)輸出對(duì)環(huán)境的影響、多個(gè)方案的綜合應(yīng)用優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。系統(tǒng)分析過程中兩種分析都要做。
感謝聆聽

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