資源簡介

(共20張PPT)
復習前課
系統最優化實踐練習
最優化案例分析
小結
　　什么是系統？
　　系統的基本特性是什么？
　　系統的基本特性可歸納為：整體性、相關性、目的性、環境適應性。
　　作為系統，它們就具有整體性、相關性、目的性、環境適應性，就構成系統的基本思想。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及性分析。
案例分析：田忌賽馬
　　戰國時代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場各出一匹馬，分三場進行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢輸。一日，田忌的賓客、對軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個主意，結果以二比一贏了齊王。
田忌 齊王 田忌 齊王
（ 1） 上馬 ∶上馬
中馬 ∶中馬
下馬 ∶下馬 （ 2） 上馬 ∶上馬
中馬 ∶下馬
下馬 ∶中馬
（ 3） 上馬 ∶中馬
中馬 ∶下馬
下馬 ∶上馬 （ 4） 上馬 ∶中馬
中馬 ∶上馬
下馬 ∶下馬
（ 5） 上馬 ∶下馬
中馬 ∶上馬
下馬 ∶中馬 （ 6） 上馬 ∶下馬
中馬 ∶中馬
下馬 ∶上馬
在以上各方案中，齊王與田忌的賽馬結局有以3∶0贏的，也有以2 ∶ 1贏的，但只有一種情況是田忌以2 ∶ 1取勝于齊王的，孫臏正是把這種方案推薦給了田忌，就是上述方案（3）。
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、財力不是最小；或是某種性能不理想等等。因此系統需要改善，需要優化。
　　在現實生活中，由于受環境和條件的限制，不可能找出一切方案，也不可能對所有方案進行全面比較，漫無邊際地去研究所有方案，無論在時間上還是人力上都不允許，運用科學的方法就更為重要，缺乏資料，缺少對資料的科學計算和分析，只靠拍腦袋無法尋找到最優方案。
案例分析：
通過“建造隔音墻改善車流噪音污染”的案例定性的分析，體驗系統優化的意義。
2005年的新春，南京市人大十三屆三次會議上，王湘等10位代表共同提交議案，呼吁為城西干道沿線的民居和學校解決車流噪音污染問題。　
　　“城西干道從大橋南路到賽虹橋立交橋，是南京市貫穿城市交通的大動脈。城西干道全線貫通于2000年，因為有了城西干道，許多從大橋過來的車輛不必經過市中心就可以便捷地通過包括城西干道在內的繞城公路通行。
　　城西干道的出現，除了帶來交通便捷，也給沿線的數十萬市民帶來了噪音之苦。從大橋經過城西干道的大多數是重型載貨車和大客車，而且城西干道的每天的車流量非常大。據調查，白天暢通時城西干道上的車輛平均時速為80邁，晚上可以達到100邁。重量大、速度快是城西干道上車輛的一大特點，車身和空氣的摩擦聲、發動機馬達聲是噪音的主要來源。
　　
城西干道沿線分布著大量的居民區，按照國家相關環保劃分標準，這些居民區屬于商業、居民、文教混合區，白天最大噪音值是60分貝，晚上最大噪音值是50分貝。但是兩邊的居民區噪音全線超標，在離高架不到15米的重噪音區圣淘沙花城19樓的一戶人家，更是測出了開窗峰值81.6分貝、谷值65.8分貝，關窗峰值66.7分貝、谷值54.2分貝的超標噪音。長期生活在噪音中，人的健康會受到損害，可能導致心血管疾病和神經系統疾病。
　　城西干道沿線不僅有民居還有學校，有的學生戴耳機睡覺，老師上課用喇叭講課，有的學生說：“在城西干道邊上住了4年，記得剛進校的時候整整一個星期就沒睡著覺。后來終于慢慢習慣了，如今到了夜里打雷都不醒，只是時常覺得精神疲勞、頭疼，還有點健忘。”噪音已經傷害到這些學生的神經系統。
　　21世紀的城市人居環境不僅要講究安逸更要講究健康，現在正在建的城東干道高架已經做了隔音墻的規劃，希望有關部門能考慮到城西干道沿線眾多居民區和學校的存在，也在這一區域安裝隔音墻，免去市民的噪音之苦。”
怎樣能夠改善城西干道周圍附近噪音的污染，優化居民樓、學校等大環境系統？
措施：隔音墻作用的本質是改變噪音的傳播途徑，以達到改善污染的目的。
　　
小組討論，代表發言
　　系統優化的意義就是以最小的投入，獲取系統的最佳效益或最佳功能。
　　再舉例：
　　如：在蔬菜、西瓜的種植中，要使蔬菜防病和提高產量，要使西瓜抗御低溫的能力，就應采用嫁接技術，這是一項增產增收的栽培技術，嫁接的西瓜比自根西瓜增產1倍以上。
　　如：建筑材料的改進也是一項優化技術，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節省了材料。
　　對于比較復雜的系統，人們對其特征了解不夠，所以需要運用一定的數學的手段描述它，進而找到合適的解決方案。
　　系統建模的目的是要將系統的原型抽象為數學模型，并運用已有的數學方法分析求解得出數學結論，再運用這一結論來解決實際系統中的問題。
　　案例分析：
　　在江邊一側有A、B兩個廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設兩廠沿江方向的距離是3.5km，現在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產品能夠順利過江，問碼頭應建在什么位置，才能使運輸路線最短？
課堂小結
　　1. 系統優化的一般性步驟
　　①提出需要優化的問題；
　　如：城西干道噪音污染問題就是需要進行優化的問題；碼頭的選址也是一個系統優化問題。
　　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。
課堂小結
　　2.影響系統優化的因素
　　①優化追求的目標要適度。
　　②希望投入最小，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系統優化使離不開條件，條件是否具備直接影響優化。
　　④某些不確定的或不可預見的因素也會影響系統的優化。
課堂小結
　　3.最優化方法
　　最優化方法是系統學中的一個重要方法，它通常是指在一定的人力、物力和財力資源的條件下，使取得的效果（如生產產值、利潤、效益等）達到最大，而投入（如能源、資金、人力、時間等）達到最小的一種方法。
　　①要用定性和定量分析相結合的方法是系統最優化。
　　②堅持系統整體的最優化。運用好權衡理念，舍卒保車，棄車保帥，這是為了保證對弈的最終勝利。
　　③不間斷地尋求最優化，系統的發展具有階段性，系統的優化是具有相對性的，要遵循系統的動態觀點，推動系統不斷進步。

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