資源簡介

(共29張PPT)
系統(tǒng)分析
系統(tǒng)優(yōu)化
系統(tǒng)的分析
什么是系統(tǒng)分析
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)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改正方案的過程。
一、系統(tǒng)分析的含義
特點(diǎn)：
完整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,全面地思考和解決問題。
作用：
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。
一、系統(tǒng)分析的含義
明確問題,設(shè)立目標(biāo)
明確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
收集資料,制定方案
收集相關(guān)資料,制定解決問題的各種備選方案,預(yù)計(jì)可能產(chǎn)生的各種結(jié)果
分析計(jì)算,評價(jià)比較
對資料和數(shù)據(jù)做必要計(jì)算,進(jìn)行各子系統(tǒng)的分析,將各種方案進(jìn)行評價(jià)對比,選擇最佳方案
檢驗(yàn)核實(shí),作出決策
如果對方案不夠滿意,還可按上述程序反復(fù)進(jìn)行,直到獲得滿意的方案為止
二、系統(tǒng)分析的一般步驟
案例1：田忌賽馬
思考：
系統(tǒng)分析的步驟
田忌賽馬
田忌—齊王 田忌—齊王
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
2：1
1：2
2：1
在馬匹實(shí)力處于劣勢的情況下，孫臏把三次比賽放在一起作為整體來看待比賽過程，通過調(diào)整比賽馬匹，在六種比賽方案中找到了一種能夠贏的方案，犧牲了一次比賽，卻贏得了兩次比賽，結(jié)果整個(gè)比賽以2：1勝出
思考：
孫臏所出的主意，為什么能使田忌贏了齊王？
案例1：田忌賽馬
（1）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；先看全過程，再看某一階段；先看長遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。
三、系統(tǒng)分析的主要原則
案例2 丁謂修復(fù)皇宮
在皇宮前的大街上挖溝取土燒磚
引汴河水進(jìn)壕溝
通過這條水路運(yùn)輸建材
建筑廢墟填進(jìn)溝中，重修大道
用整體性原則來分析？
案例2 丁謂修復(fù)皇宮
三、系統(tǒng)分析的主要原則
丁謂用系統(tǒng)的觀點(diǎn)分析皇宮修復(fù)的問題，把它看成是一個(gè)整體的工作，充分把握了各要素之間的相互關(guān)系，從整體上作出統(tǒng)一的安排，使燒磚、運(yùn)輸建筑材料和處理廢墟三項(xiàng)工作協(xié)調(diào)起來，一舉三得。
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，分別是電信部門鋪設(shè)通訊線路、煤氣公司欲埋煤氣管道、市政部門維修下水管道，結(jié)果重復(fù)施工，造成人力和財(cái)力資源的浪費(fèi)，同時(shí)也給市民帶來不便。
問題產(chǎn)生的原因是什么？
幾個(gè)不同的施工單位各自為政、封閉工作造成的問題
從系統(tǒng)分析的角度來看，如何安排更合理？
路面看作是一個(gè)整體系統(tǒng)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行的工作要從全局出發(fā)，要具有系統(tǒng)整體性原則這一統(tǒng)籌觀點(diǎn)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，才能減少浪費(fèi)，避免不良影響。幾個(gè)不同的施工單位同時(shí)協(xié)商，一次性完成工作。
（2）科學(xué)性原則
——系統(tǒng)分析要盡可能運(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)果更具有說服力。
三、系統(tǒng)分析的主要原則
對分法
100以內(nèi)的任何數(shù)最多7次就可以猜中，1000以內(nèi)最多10次就可以猜中
高了！
低了！
（2）科學(xué)性原則
——系統(tǒng)分析要盡可能運(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)果更具有說服力。
黃金分割法
實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表明，對于一個(gè)因素問題，用黃金分割法”做16次實(shí)驗(yàn)，就可以取得“對分法”做2500次試驗(yàn)所達(dá)的效果。
三、系統(tǒng)分析的主要原則
（3）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)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)的目標(biāo)，然后盡可能在不損害第一個(gè)目標(biāo)的前提下完成下一個(gè)目標(biāo)。
分析的基本思路是“綜合——部分——綜合”
即：要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
三、系統(tǒng)分析的主要原則
案例4：孝襄公路
分析孝襄高速公路的設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮哪些目標(biāo)？
除了完成質(zhì)量，道路的合理規(guī)劃等目標(biāo)之外，還應(yīng)該考慮對自然環(huán)境的影響，資金的利用，長遠(yuǎn)的影響等因素，需要綜合分析、論證。如果破壞銀杏林的話，勢必對生態(tài)造成影響，這是增加再多資金所也無法挽回。
工程指揮部最后決定增加資金繞路，孝襄公路以于2005年9月30日正式全線開通。 可見系統(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。
三、系統(tǒng)分析的主要原則
最小的成本
最短的工期
最少的能耗
單位面積的土地
最大的利潤
更多的工程量
更多的產(chǎn)品
盡可能高的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量
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）
什么是系統(tǒng)的優(yōu)化
約束條件是對系統(tǒng)的功能起著限制作用、并且是不能人為調(diào)節(jié)的因素。
目標(biāo)函數(shù)是系統(tǒng)目標(biāo)與系統(tǒng)中的某些元素之間的關(guān)系。
教學(xué)設(shè)計(jì)
四、系統(tǒng)的優(yōu)化
案例5：農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種
影響因素是對系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響、并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。
（1）請連線下列四項(xiàng)解釋與對應(yīng)的名詞
優(yōu)化目標(biāo)
影響因素
約束條件
案例：
農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化——農(nóng)業(yè)間作套種
A.實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、增收，提高土地利用率。
B.農(nóng)作物的生長特性、天氣、氣候等。
套種模式：
●麥、棉、瓜
●麥、棉、菜
●麥、瓜、棉、玉米
●麥、棉、瓜、紅薯
目標(biāo)函數(shù)
C.優(yōu)化目標(biāo)與土地單位面積收益之間的關(guān)系。
D.套種的技術(shù)水平、田間管理、病蟲害防治等。
（2）約束條件與影響因素有什么不同？
可以人為調(diào)節(jié)
不能人為調(diào)節(jié)
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。
現(xiàn)實(shí)世界的事物與數(shù)學(xué)模型的關(guān)系可表示為：
抽象
現(xiàn)實(shí)世界的原型
對原型的分析
數(shù)學(xué)結(jié)論
數(shù)學(xué)模型
分析
解釋
分析
案例6： 利潤問題
某家具廠要安排一周的生產(chǎn)計(jì)劃，產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4m2木板及時(shí)性20小時(shí)的工時(shí)，制作一只椅子需6m2木板及18小時(shí)的工時(shí)，每周能擁有的木板是600m2，可利用的工時(shí)是400小時(shí)；每張桌子的利潤是50元，每只椅子的利潤是60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5只椅子，并假定所有的產(chǎn)品都能夠銷售出去。
問：該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時(shí)，能獲得最大利潤？
案例：利潤問題
確定某家具廠一周生產(chǎn)計(jì)劃
一張桌子需木板4m2，工時(shí)20h
一張椅子需木板6m2，工時(shí)18h
每周擁有木板600m2，工時(shí)400h
利潤：一張桌子50元，椅子60元
每周至少交桌子8張，椅子5只。
該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子各多少時(shí)，利潤最大？
20x+18y≤400
4x+6y≤600
Smax=50x+60y
（8張桌子、13張椅子、最大利潤1180元）
優(yōu)化目標(biāo)
影響因素
約束條件
目標(biāo)函數(shù)
x≥8，
y≥5
工時(shí)：
木板：
利潤：
桌椅數(shù)：
2、最優(yōu)化方法
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。
教學(xué)設(shè)計(jì)
求解過程：
數(shù)學(xué)模型
估算、試驗(yàn)
最優(yōu)解
滿意解
完善、驗(yàn)證
案例7：
裝修施工的組織優(yōu)化
●三批裝修工：
（1）水電
（2）木工
（3）油漆
●裝修A、B、C三幢教學(xué)樓。
●每個(gè)裝修隊(duì)在每幢樓的施工時(shí)間為3周。
●如何組織裝修，才能使裝修工期和資源利用最為合理？
（1）、明確問題，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)施工過程，每個(gè)施工過程需要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。
（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。
方案三：按照施工要求，A、B、C棟進(jìn)行流水施工。
教學(xué)設(shè)計(jì)
案例7：
裝修施工的組織優(yōu)化
案例：裝修施工的組織優(yōu)化
特點(diǎn)：
（1）工期____
（2）需要水電、木工和油漆各____個(gè)裝修隊(duì)同時(shí)工作。
(3)單位時(shí)間內(nèi)投入的施工設(shè)備、材料較少。
（4）裝修現(xiàn)場的管理較簡單
長
1
21
12
9
6
3
--
--
依次施工
油漆
木工
水電
C
油漆
木工
--
水電
B
油漆
木工
--
水電
A
裝修進(jìn)度（周）
15
18
24
27
--
--
--
--
--
案例：裝修施工的組織優(yōu)化
裝修進(jìn)度（周）
3 6 9
A 水電 —
木工 —
油漆 —
B 水電 —
木工 —
油漆 —
C 水電 —
木工 —
油漆 —
平行施工
特點(diǎn)：
（1）工期____
（2）需要水電、木工和油漆各____個(gè)裝修隊(duì)同時(shí)工作。
(3)單位時(shí)間內(nèi)投入的施工設(shè)備、材料成倍增加。
（4）裝修現(xiàn)場的管理較復(fù)雜
短
3
案例：裝修施工的組織優(yōu)化
裝修進(jìn)度（周）
3 6 9 12 15
A 水電 —
木工 —
油漆 —
B 水電 —
木工 —
油漆 —
C 水電 —
木工 —
油漆 —
流水施工
優(yōu)點(diǎn)：
（1）工期____
（2）需要水電、木工和油漆各____個(gè)裝修隊(duì)同時(shí)工作。
(3)相對于平行施工的方式,這種方式在施工時(shí)間內(nèi)投入的人力、施工設(shè)備、材料____。
較短
1
較少
影響因素：
施工時(shí)間，裝修隊(duì)和設(shè)備的數(shù)量
（4） 、檢驗(yàn)核實(shí)，確定方案
根據(jù)分析，確定按照方案三進(jìn)行施工。
（3） 、分析計(jì)算，評價(jià)比較
選擇出最佳方案：方案三
施工特點(diǎn)
方案三
方案二
方案一
現(xiàn)場管理
設(shè)備、材料
施工隊(duì)
工期
依此施工
27周
1
投入少
簡單
平行施工
9周
3
投入多
復(fù)雜
流水施工
15周
1
較多
較簡單
教學(xué)設(shè)計(jì)

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