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第三節 系統設計的優化與實現
任務一 優化系統設計的方案
系統設計的實現是在系統設計分析的基礎上，對所提出的多個方案進行比較、權衡和優化，最終形成滿足預定目標的最佳系統及其物化的過程。
我們做任何事情都希望達到最優的效果。如希望以最小的成本獲得最大的利潤，在最短的工期內完成最多的工程量，以最少的能耗生產最多的產品，在單位面積上盡可能提高農業產量等。
不同的地區，提高農作物產量的措施有所不同。例如，在新疆地區，在瓜田的溝壑里套種甜菜；在葡萄架下套種黃豆；4~6月種植60天成熟的四季豆；清田后，8月開始種冬蘿卜或者冬白菜，11月收獲等。
農作物種植系統的優化——農業間作套種。
目的：實現增產、增收、提高土地的利用率。
條件：農作物的生長特性、天氣、氣候。
手段：利用農作物生長的季節差、時間差。
約束條件：農作物的生長特征、天氣、氣候等因素對農作物套種起著限制作用，是不能人為調節的。
套種的技術水平、田間管理、病蟲害防治對增產增收有直接影響，并可以人為調節，可優化。
1、系統優化的概念
系統的優化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。不同的目標，對應著不同的優化結果。
上例中，優化的目標是增產增收和提高土地的利用率，這一目標與土地的單位面積農作物收益總和之間的關系就稱為目標函數。
目標函數是系統目標與系統中的某些元素之間的關系。
農作物的生長特性、天氣、氣候等因素對作物套種起到限制作用，并且是不能人為調節的，稱為約束條件。
約束條件是對系統的功能起著限制作用、并且是不能人為調節的因素。
套種的技術水平、套種的田間管理、病蟲害防治等對套種的產量產值有直接影響，這些是增產增收的影響因素。
影響系統優化的因素對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以人為調節的因素。
目標函數：
約束條件：
影響因素：
目標與收益總和之間的關系
對目標函數起限制作用，不能人為調節
產生影響，可人為調節。
進行系統優化應考慮的三個要素
利潤問題
目標：家具銷售獲取最大利潤
約束條件：材料、勞動力、合同
影響因素：每周生產桌子數量x1、椅子數量x2 。（決策變量）
三個要素
目標函數：Smax=50x1+60 x2
約束條件：4x1+6 x2≤600（材料）
20 x1+18 x2≤400（工時）
x1≥8 ， x2≥5（合同）
最優方案：
建立關系：
我們通過數學模型，計算出的目標值是每周獲取的最大利潤，所得到的就是最優解：每周生產桌子數量是X1、生產椅子的數量是X2）。
我們列出了一個目標函數和四個約束條件，實際上我們已經建立了一個數學模型。
其他條件不變，人工減少一半，代入目標函數和約束條件中，求出一組X1、X2，使得目標函數取最大值。
通常，我們通過優化的目標與決策變量之間的關系（數學模型），計算出目標值，所得到的就是最優解。對有些問題，如果我們不能確切地描述目標函數，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）。
數學模型
估算、試驗
最優解
滿意解
完善、驗證
為使系統達到最優的目標而提出的求解方法稱為最優化方法。系統優化的方法是多樣的，有的運用數學模型求解，有的通過科學的估算、試驗等方法實現。但無論運用怎樣的優化方法，都需要經過若干次完善和驗證，才能得出最優解或滿意解。
數學模型
估算、試驗
最優解
滿意解
完善、驗證
實現系統的最優化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的經濟效果，而投入的人力、物力、財力達到最小。
2、系統優化的意義
第2題：根據實際情況和需求、系統的優化目標確定最終的方案。
（1）明確問題，設立目標
（2）收集資料，制定方案
（3）分析計算，評價比較
（4）檢驗核實，作出決策
系統分析的一般過程
方案4：將地下石油蘊涵的天然氣轉化為甲醇加到原油中，降低原油的熔點，增加流動性，從而用普通的管道就可以同時輸送原油和天然氣，僅管道鋪設費就可以節省近60億美金。
綜合各方案優、缺點，以及成本、安全性等，確定第4種方案為最終方案。
反思：如果僅僅在前面3個方案上優化，無論如何都得不到方案4的巨大效益。分析人員運用其專業知識，將石油中的原油和天然氣的運輸作為一個整體進行系統分析，獲得了成功，體現了系統分析的實際價值。
要服務于系統整體功能和優化目標來進行優化系統的設計方案，要對各方案中的優點進行比較權衡，要考慮目標函數、決策變量、約束條件的共同作用效果，達到系統優化的總目標。
感謝聆聽

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