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課件33張PPT。系統分析與優化復習鞏固什么是系統？
系統的基本特性是什么？作為系統，它們就具有整體性、相關性、目的性、動態性和環境適應性，就構成系統的的基本思想。對系統分析的基本方法就是運用系統的思想和定性定量相結合的方法對系統進行分析。由相互依存的若干要素組成的、具有特定功能的有機整體。
系統的基本特性可歸納為：整體性、相關性、目的性、動態性和環境適應性。本節主要內容系統分析
系統分析的步驟及主要原則
系統優化為什么進行系統分析？情景設置：
某家庭購買了一套房子，要進行地面的裝修，請問，應該考慮哪些因素，請你幫他選擇一種合適的材料。材料：地板磚（瓷磚）
木地板：又分為實木地板、強化地板、復合地板考慮的因素：居住的人（年齡、顏色喜好）、鋪設的位置（客廳、浴室、臥室等）、經濟狀況（支出預算）、材料性能、取暖狀況（是否地暖）……在統籌考慮了整體的目標之后，才能做出決策，而不是盲目的選擇。
這種運用科學的方法對系統加以周詳的考察、分析、比較、試驗，并在此基礎上擬訂一套有效的處理步驟和程序的過程，就是系統分析。一、系統分析1. 公共交通線路的決策（鐵路、高速公路、大城市公交設置等）公共交通人口規模及密度道路狀況公眾對交通的需求。。。。。。例：高速鐵路一、系統分析2. 日本阪神高速公路出發點是為了發揮系統的整體功能，
目的是尋求解決問題的最佳途徑，
而生產和生活中的一些問題，往往存在著許多相互關聯的因素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。系統分析的：二、系統分析的步驟案例：田忌賽馬提出解決問題的方案分析、評價各種方案，選擇最佳方案（1）田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案？ （2）孫臏所出的主意，為什么能使田忌贏了齊王？分析計算，評價比較
對資料和數據做必要計算，
進行各子系統的分析，再
進行系統的整體分析，將
各種方案進行評價對比，
選擇最佳方案明確問題，設立目標
明確所要研究問題的
性質和范圍，提出所
要達到的目標，明確
約束條件系統分析的一般步驟 系統分析首先要著眼于系統整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。1、整體性原則及應用實例系統分析的主要原則 傳說宋真宗在位時，皇宮曾起火。一夜之間，大片的宮室樓臺殿閣亭榭變成了廢墟。為了修復這些宮殿，宋真宗派當時的晉國公丁謂主持修繕工程。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，要運來大批木材和石料；第三，要運來大量新土。不論是運走垃圾還是運來建筑材料和新土，都涉及到大量的運輸問題。如果安排不當，施工現場會雜亂無章，正常的交通和生活秩序都會受到嚴重影響。朝中大臣莫不認為這是一項耗資巨大，曠日持久的工程?？墒嵌∥紖s欣然承諾。他接受使命后，“患取土遠”而首先下令挖宮前的大街取土，不幾天大街就成了一條寬大的水渠。于是，他下令將汴水引入這條水渠，用“竹水筏和船”運輸建筑材料“入至宮門”。皇宮修復后，又將瓦礫灰壤填入溝中，“復為街衢”，結果，不僅“省費以萬億計”，而且還大大加快了工程進度。在系統科學理論中，所謂系統方法，就是按照客觀事物本身的系統性，把對象放在系統的形式中加以考察的一種方法。即從系統的觀點出發，始終著重從整體與部分（要素）之間，整體與外部環境的相互聯系、相互作用、相互制約的關系中綜合地、精確地考察對象，提示系統性質和運動規律，從而達到最佳地處理問題的一種方法。?? ?回歸生活：
我們經常遇到在人行道上重復施工的情況，給城市交通及居民生活帶來不便。有人戲稱最好給馬路安上個大拉鏈其不更方便？
涉及的部門：電信鋪設通訊線路、煤氣公司、市政部門維修下水管道、電力部門、自來水公司……
這一事件的問題所在?怎樣處理更為合理?1、科學性原則及應用實例系統分析的主要原則 系統分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。案例分析1：作物輪種 我國南方，為了擴大糧食作物復種指數，曾盲目推廣種植兩季水稻一季小麥，結果適得其反，違反用地養地的原則，又影響下茬水稻的栽植時間，導致早季糧食大大減產。后改為小麥與蠶豆、油菜輪作。這樣，油菜根部分泌的有機酸，能使土壤中的無效磷變為有效磷，蠶豆可把空氣中的游離氮固化為氮肥，其莖和葉又可做綠肥。油菜和蠶豆的生長周期都比較短，不誤下茬水稻的農時。這樣的輪作安排合理，優化了品種結構，有效保證了糧食產量，增加了經濟效益。中國人和德國人煮雞蛋的故事一個中國人和一個德國人每天早餐都是一杯牛奶一個雞蛋，中國人把雞蛋往鍋里一放，然后出去洗漱洗漱或干點別的，等再回來雞蛋就煮好了。但德國人會用一個差不多剛好裝得下一個雞蛋的專門容器，下面焊一托盤，然后加滿水，1分鐘水就開了，3分鐘就關火。關火之后他們利用余熱再煮3分鐘，把雞蛋煮到剛剛達到營養價值最高的狀態。接下來用涼水泡3分鐘，使這個蛋很好打開，德國人認為這樣做很標準。跟中國人相比，他們節約了4/5的水、2/3的熱，同時還讓雞蛋達到了最佳的營養狀態。 啟示：同樣的結果，不同的方式方法能夠帶來不一樣的效果?！? 拿“煮雞蛋”來說，我們可以發現中國人和德國人的煮法有較大的差別。兩者同樣是把雞蛋煮熟，但德國人按照嚴格的標準和規范去執行，不但雞蛋能煮熟，而且資源占用最少，效果也最佳(營養價值)。 優選法是快速尋找最佳方案的科學方法。具體的優選法有很多，如黃金分割法、分數法、對分法等。黃金分割法也稱0.618法。案例分析2：優選法優選法簡介及其應用實例尋找最佳加入量
試驗范圍：每噸加入量為1000~2000g
每隔5g試驗一次：需要做200次
每隔10g試驗一次：需要做100次
0.618法：只需做11次關鍵詞：優選法、黃金分割、0.618查閱：華羅庚與優選法應用舉例?1、“兩面針”牙膏：采用優選法科學生產大幅度降低鋁材消耗，每年節約鋁材幾噸；結果打了3年漂亮仗…….
2、著名數學家華羅庚教授在他晚年時，在全國講學，介紹他的優選法。當時廣東有5個水泥廠，經過優選法的改良，生產出6個水泥廠的產量，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、優選法使得新西蘭培育出世界上最好的肉牛和奶牛。為了發展羊毛和肉類生產，新西蘭采用先進的培育技術，改進當地羊只的品種，使其具有國外引進種群的特殊優點.. ? 2、綜合性原則及應用實例系統分析的主要原則系統分析總是為實現系統目標服務的。當存在多個目標時，需要綜合分析，統籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。工業成產既要求產量大，又要求質量好，成本低，如果片面強調一方面就會產生偏差。楚天第一生態路 湖北省的孝襄高速公路總投資額達72億元人民幣，是“十五”期間該省投資規模最大、建設里程最長的一條高速公路。
按照最初的設計方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達19平方公里的“洛陽銀杏保護區”，兩萬多棵樹齡在百年以上的古銀杏樹將面臨著毀滅性的破壞。
銀杏樹的成長周期特別長、移栽成活率極低，一旦被毀損，勢必破壞當地的生物多樣性。建高速公路要講經濟效益，更要講生態效益、社會效益。為此，指揮部果斷決定增加投資4200萬元根據以上內容，你認為孝襄高速公路的設計應該綜合考慮那些目標？為保護兩萬多棵樹齡在百年以上的銀杏樹，湖北省孝（感）襄（樊） 指揮部果斷決定增加投資4200萬元，更改設計方案，繞避了有“中華銀杏第一鎮”之稱的湖北省隨州市洛陽店鎮“洛陽銀杏保護區”1.4公里，孝襄高速公路建設這種寧愿多花錢也要保護環境的做法，得到了廣大群眾的贊揚。臨沂：青萊高速公路增加千萬元“跨”過齊長城 大眾網—齊魯晚報臨沂３月２６日訊　建設中的青萊高速公路臨沂段增加１２５０萬元投資，將原設計為中橋的路段變更為一座長３００多米的１５孔大橋，“跨”過了齊長城遺址，使這處國家重點文物得到了保護。
　　據介紹，齊長城為春秋戰國時期齊國的屏障，是我國歷史上最早修筑的長城之一，目前保存下來的齊長城遺址主要分布在沂水縣東北部山區。作為研究古代長城文化不可多得的珍貴歷史遺跡，齊長城遺址屬于國家重點保護文物，有著極其重要的歷史文化價值。
　　在建的青島至萊蕪高速公路臨沂段原規劃設計恰巧占壓了部分齊長城遺址。為保護這一國家重點文物，臨沂市青萊高速公路項目建設辦公室立即向省公路局進行匯報，省公路局迅速聯系文物部門，經過專家論證后，決定對原設計進行變更，在高速公路無法改線的情況下，增加１２５０萬元投資，將原設計為中橋的路段變更為一座長３００多米的１５孔大橋，這樣青萊高速公路就從齊長城遺址上面跨過，從而有效地保全了這一國家重點文物的原貌。三、系統的優化 作為一個系統，通常就會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財力不是最?。换蚴悄撤N性能不理想等等。因此系統需要改善，需要優化。
　　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效果。案例：農作物種植的優化－農業間作套種目標：實現增產、增收，提高土地利用率
條件：農作物的生產特性，天氣、氣候等
手段：利用農作物生長的季節差、時間差，把相同或不同的作物套種在一起，有“麥、棉、瓜”，“麥、棉、菜”，“麥、瓜、棉、玉米”等。案例：改善城市交通擁擠狀況某市為改善交通狀況，新購200臺公共汽車，結果使本來非常繁忙的交通更加擁擠，出現了更多交通堵塞現象。后請專家對全市的交通道路及車輛流向等進行了全面分析，提出了以下整改措施：
調整內外環路進出口，使之更加合理
新開公交線路，延長部分公交車線路，使上下班職工減少轉車次數
在交通導向方面，多處調整，改雙向行車為單向行車，增加環島流向，使市內主干道的車流更順暢
錯開上下班時間
在主要路口加裝電視監控錄像裝置；在不復雜的路口設置紅綠燈，騰出人力加強復雜路口路段及車站的交通安全管理
在落實以上措施后，全市交通堵塞的情況得到了有效緩解。案例分析：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：椅子數量x1、桌子數量x2 。（決策變量）
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：
三個要素建立關系：用數學公式或圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數學模型。數學模型：最優化方法：（1）運用數學模型求解。能夠通過優化建立數學模型的，得到的解就是最優解
（2）通過科學的估算、試驗實現不能夠確切描述目標函數的，通過推算或推斷得到滿意解注意：無論什么方法都需要經過若干次完善和驗證小結1：系統優化的一般步驟①提出需要優化的問題；
如：城市干道噪音污染問題就是需要進行優化的問題
②需要收集有關資料和數據，確定變量、建立定量計算方程（數學模型）和約束條件，選擇合適的最優化方法
如:具體測量噪音的嚴重程度；為保持方案可行，必須勘測、預算；建立隔音墻防噪音的數學模型及墻體參數條件，求解數學解；墻體結構與材料與定量計算有關；經費預算包括：購買器材、設備費用；外請工程設計與施工技術人員費用民工費用、機動調動費用……
③驗證和實施。
條件校驗：逐項校驗修路工程所需的人力、物力、財力是否具備。
　實施與調整：實施計劃的過程小結2：影響系統優化的因素　?、賰灮非蟮哪繕艘m度。
　?、谙Ｍ度胱钚?，而取得的效益最大
　　效/耗比 性/耗比 性/價比 （比值越大，就越接近或達到最優化）
　　③系統優化離不開條件，條件是否具備直接影響優化。
　?、苣承┎淮_定的或不可預見的因素也會影響系統的優化。

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