我用系统分析

1、技术与设计技术与设计2 2第三单元 系统与设计系统的分析遇到问题，面临选择、面临决策。决策方法有经验决策和科学决策。经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误；科学决策则可以最大限度地减少失误。系统分析就是一种科学决策的方法。 综合考察全市的道路状况、人口密度的综合考察全市的道路状况、人口密度的分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，运用科学的方法进行综合分析和研究，就能运用科学的方法进行综合分析和研究，就能找出城市公交线路规划设计的最佳方案。找出城市公交线路规划设计的最佳方案。路口控制系统路口控制系统车辆和行人都少的情况：司机自己控制行或停。车辆和行

2、人都少的情况：司机自己控制行或停。车辆多的情况：红绿灯控制车辆的行或停。车辆多的情况：红绿灯控制车辆的行或停。车辆和人都多的情况：红绿灯不仅控制车辆的行或停，还控车辆和人都多的情况：红绿灯不仅控制车辆的行或停，还控制人的行或停。制人的行或停。红绿灯控制行或停的时间是事先经过抽样统计的结果确定的。红绿灯控制行或停的时间是事先经过抽样统计的结果确定的。问题：有时会出现在一条道路上行驶时，总是遇到红灯。司问题：有时会出现在一条道路上行驶时，总是遇到红灯。司机常常会说机常常会说 “ “一步赶不上，步步赶不上一步赶不上，步步赶不上”。路口控制系统的改进：路口控制系统的改进：在一些主干道路上，实现一路绿灯

3、。在一些主干道路上，实现一路绿灯。方法：主干道路上的绿灯按一定的时间顺序依此亮。方法：主干道路上的绿灯按一定的时间顺序依此亮。 这种为了这种为了发挥系统的功能发挥系统的功能，实现系统的，实现系统的目标，运用目标，运用科学的方法科学的方法对系统加以周详对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套础上拟定一套有效的处理步骤和程序有效的处理步骤和程序，或对原有的系统或对原有的系统提出改进方案提出改进方案的过程，的过程，就是就是系统分析系统分析。系统分析的定义系统分析的定义系统分析的定义设置红绿灯控制车辆的行或停。设置红绿灯控制车辆的行或停。设置红绿灯

4、控制人的行或停。设置红绿灯控制人的行或停。设置智能路口控制。设置智能路口控制。系统分析的出发点是：为了发挥系统的整体功能。系统分析的出发点是：为了发挥系统的整体功能。系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。铅与火的时代铅字印刷就是以火熔铅，以铅铸字，以字排版，以版印刷。 汉字激光照排系统汉字激光照排系统王选教授王选教授激光照排机激光照排机思考：思考：在汉字照排方案的决策中，系统的整体目在汉字照排方案的决策中，系统的整体目标是什么？王选进行决策的依据主要有哪些标是什么？王选进行决策的依据主要有哪些？ 解决汉字的存储和输出解决汉字的存储和输出：一是汉字字

5、形信息量一是汉字字形信息量大大, ,要解决字型信息量压缩问题；二是汉字字形信要解决字型信息量压缩问题；二是汉字字形信息压缩后存入计算机，需要将其快速还原和输出。息压缩后存入计算机，需要将其快速还原和输出。 轮廓描述方法 高速还原汉字字型算法明确问题设立目标收集资料 制定方案检验核实 作出决策分析计算 评价比较系统分析的步骤系统分析的步骤 明确要研究问题的性质和范明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明围，提出所要达到的目标，明确约束条件。确约束条件。 收集相关资料，制定解决问收集相关资料，制定解决问题的各种备选方案，预计可能产题的各种备选方案，预计可能产生的各种结果。生的各种结果。

6、对资料和数据做必要的计算，进行各子对资料和数据做必要的计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种方案进行评价对比，选择最佳方案。种方案进行评价对比，选择最佳方案。 如果对制定的方案不满如果对制定的方案不满意，还可按上述程序反复进意，还可按上述程序反复进行，直到获的满意为止。行，直到获的满意为止。P78页案例分析田忌赛马明确问题设立目标收集资料制定方案分析计算评价比较检验核实作出决策6种比赛方案种比赛方案选择合适的马的出场选择合适的马的出场顺序。第顺序。第5方案方案问题：跑马比赛，问题：跑马比赛，目标：取得比赛胜利，目标：取得比赛胜利，约束条件：

7、三匹马参加比约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。赛，每匹马比赛一次。 田忌赛马能转败为田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、胜与马、孙膑、田忌、齐王这四个因素有关，齐王这四个因素有关，他们是缺一不可的。但他们是缺一不可的。但主要是由于孙膑的原因。主要是由于孙膑的原因。第5方案田忌赛马田忌赛马战术战术的的 田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？田忌田忌齐王齐王比分比分方案一方案一 上马上马上马上马 中马中马中马中马 下马下马下马下马方案二方案二 上马上马上马上马 下马下马中马中马 中马中马下马下马方案三方案三 中马中马上马上马 上马上马中马中马 下马下马

8、下马下马方案四方案四 中马中马上马上马 下马下马中马中马 上马上马下马下马方案五方案五 下马下马上马上马 上马上马中马中马 中马中马下马下马方案六方案六 下马下马上马上马 中马中马中马中马 上马上马下马下马0 _ 31 _ 21 _ 21 _ 21 _ 22 _ 12 _ 1青蛙过河运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则：循三大原则：整体性原则、科学性原则、综合性原则整体性原则、科学性原则、综合性原则。整体性原则整体性原则分析系统首先要着眼于系统整体：分析系统首先要着眼于系统整体：先分析整体，再分析部分先分析整体，再分析部分先看全局，后看

9、局部先看全局，后看局部先看全过程，再看某一个阶段先看全过程，再看某一个阶段先看长远，再看当前先看长远，再看当前第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；第二，要运来大批木材和石料；第二，要运来大批木材和石料；第三，要运来大量新土。第三，要运来大量新土。 宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫室楼台宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宋真宗派当时的晋殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。国公丁谓主持修缮工程。当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：当时，要完成这项重

10、大的建筑工程，面临着三个大问题：丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出来的土作首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把最后，等到材料运输任务完成之后，再把

11、沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。简单归纳起来，就是这样一个过程：简单归纳起来，就是这样一个过程：挖沟（取土）挖沟（取土）引水入沟（水道运输）引水入沟（水道运输）填沟（处理垃圾）。填沟（处理垃圾）。 按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工方案。影响，因而确实是很科学的施工方案。 丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方案，使取丁谓在修复皇宫工程中

12、，运用了整体的解决方案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。上得到了最佳解决。赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次施工，赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次施工，分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预埋煤气管道、分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预埋煤气管道、市政部门维修下水管道，结果重复施工，造成了人力和财市政部门维修下水管道，结果重复施工，造成了人力和财力资源的浪费，同时也给市民带来了不便。力资源的浪费，同时也给市民带来了不便。请分析这一事件的问题所在，你认为请分析这一事件的问题所在

13、，你认为怎样处理更为合理？怎样处理更为合理？科学性原则科学性原则系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出有人就提出“三三进九不如二五一十三三进九不如二五一十”，这就是最简单而，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。优选法是快速寻找最佳方

14、案的科学方法。具体的优选法有很多，优选法是快速寻找最佳方案的科学方法。具体的优选法有很多，如黄金分割法、分数法、对分法等，这里只介绍黄金分割法。如黄金分割法、分数法、对分法等，这里只介绍黄金分割法。黄金分割法也称黄金分割法也称0.618法，它是优选法的一种。以技术试验为法，它是优选法的一种。以技术试验为例，先把整个试验范围看做例，先把整个试验范围看做1，然后在整个试验范围的，然后在整个试验范围的0.618处选点做第一次试验，再在倒过来的处选点做第一次试验，再在倒过来的0.618处选点做处选点做第二次试验，比较两次试验的结果，去掉效果差的那个点以第二次试验，比较两次试验的结果，去掉效果差的那个点

15、以外的试验范围部分；再在余下的范围内继续采用这种方法，外的试验范围部分；再在余下的范围内继续采用这种方法，再比较试验结果，这样逐渐缩小试验范围，迅速找到试验目再比较试验结果，这样逐渐缩小试验范围，迅速找到试验目标。标。例如，要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试例如，要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试验范围是每吨加入量为验范围是每吨加入量为10002000g，那么究竟应加入多，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔少？若用一般试验方法，每隔5g试验一次需要做试验一次需要做200次，每次，每隔隔10g试验一次需要做试验一次需要做100次。若用次。若用0.618法，只需

16、做法，只需做11次，次，就可以找到最佳加入量了。就可以找到最佳加入量了。 综合性原则综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排除优先次序，首先选取最优先的目标，目标时，应将目标排除优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。例如，工业生产既要求产量大，又要求质量好、成本低，例如，工业生产既要求产量大，又要求质量好、成

17、本低，如果片面强调一方面就会产生偏差；城市公交系统既要强如果片面强调一方面就会产生偏差；城市公交系统既要强化公共交通的安全，又要缩短车辆行驶的时间，实现社会化公共交通的安全，又要缩短车辆行驶的时间，实现社会效益和经济效益双丰收。效益和经济效益双丰收。综合性原则综合性原则系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。有的系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。有的工厂在生产产品的同时，也向周围环境排放出工厂在生产产品的同时，也向周围环境排放出“三废三废”，造成污染；毁林开荒虽然能收获农产品，但造成水土流造成污染；毁林开荒虽然能收获农产品，但造成水土流失，贻害很大失，贻害很大某些情况下，综合若干

18、方案的优点，会取得意外效果。某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。现代医学采用中西医结合的方法攻克了很多疑难杂症；现代医学采用中西医结合的方法攻克了很多疑难杂症；农业为了保水，可以配合地面水库、地下水库、土壤农业为了保水，可以配合地面水库、地下水库、土壤水库、绿色水库（山区造林种草，每亩地可蓄水水库、绿色水库（山区造林种草，每亩地可蓄水20m320m3）等不同的方案综合进行。等不同的方案综合进行。湖北省的孝襄高速公路总投资额达湖北省的孝襄高速公路总投资额达7272亿元人民币，是亿元人民币，是“十五十五”期间该省投资规模最大、建设里程最长的一条高速公路期间该省投资规模最大、建设里程最长

19、的一条高速公路 。按照设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达按照设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达19km219km2的的“洛洛阳银杏保护区阳银杏保护区”，2 2万多棵树龄在百年以上的古银杏树将万多棵树龄在百年以上的古银杏树将面临毁灭性的破坏。银杏树的成长周期特别长，移栽成活面临毁灭性的破坏。银杏树的成长周期特别长，移栽成活率极低，一旦被毁损，势必破坏当地的生物多样性。率极低，一旦被毁损，势必破坏当地的生物多样性。如果更改最初的设计方案，绕避保护区如果更改最初的设计方案，绕避保护区1.4km1.4km，工程指挥部就，工程指挥部就要为此增加投资要为此增加投资42004200万元。万元。根据以

20、上内容，你认为孝襄高速公路的设计应该综合根据以上内容，你认为孝襄高速公路的设计应该综合考虑哪些目标？考虑哪些目标？孝襄高速公路孝襄高速公路1 1：保护珍稀的银杏名贵树木。：保护珍稀的银杏名贵树木。2 2：控制工程投资额度、坚持原设计不变。：控制工程投资额度、坚持原设计不变。 孝襄高速公路抱着洛阳银杏园绕了个圈，好处有：孝襄高速公路抱着洛阳银杏园绕了个圈，好处有： 一是有利于保护我国珍稀物种银杏树，实现生物多样性。一是有利于保护我国珍稀物种银杏树，实现生物多样性。 二是在当前国内外心血管疾病呈增加趋势，治疗心血管二是在当前国内外心血管疾病呈增加趋势，治疗心血管疾病的中药银杏供不应求的情况下，有利

21、于保护和开发银杏疾病的中药银杏供不应求的情况下，有利于保护和开发银杏的药物资源。的药物资源。 三是保住了当地百姓的致富资源。三是保住了当地百姓的致富资源。湖北省随州市洛阳镇二、系统的优化系统的优化系统优化：系统优化：目标函数目标函数约束条件约束条件 约束条件是对系统的功能起着限制作用、并且是不能人为调约束条件是对系统的功能起着限制作用、并且是不能人为调节的因素。节的因素。 是在给定的条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段是在给定的条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大（或最小）。和方法，使系统的目标值达到最大（或最小）。 目标函数是系统目标与系统中的某些元

22、素之间的关系。目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。影响系统优化的因素影响系统优化的因素 对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。农作物种植系统的优化农作物种植系统的优化-农业间作套种农业间作套种四、优化方法优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。 系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎样的优化系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次的完善和验证，才能得到最优解或方法，都需要经过若干次的完善和验证，才能得到最优解或满意解。满意

23、解。求解过程：求解过程：数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证农业间作套种农业间作套种约束条件约束条件 农作物的生长周期、气候等因素。农作物的生长周期、气候等因素。 提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的关系。关系。影响系统优化的因素影响系统优化的因素 套种的模式、套种的技术水平、套种的田间管理、病虫套种的模式、套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等等。害防治等等。目标函数目标函数生产利润问题（生产利润问题（1）产品需木料需工时利润计划产量桌子42050椅子61860受约束因素约束内容木料最多600工时最多400个桌子至少6张椅

24、子至少5把生产利润问题（生产利润问题（2）优化的目标是：获得最大的利润优化的目标是：获得最大的利润目标函数：目标函数：（设（设 x1 为为 每周生产桌子数，每周生产桌子数， x2 为为 每周生产桌子数）每周生产桌子数）Smax=50X1+60X2约束条件约束条件（1）4X1+6X2 600（2）20X1+18X2 400（3）X1 8（4）X2 5我们列出了一个目标函数和四个约束条件，实际上我们已经我们列出了一个目标函数和四个约束条件，实际上我们已经建立了一个数学模型。建立了一个数学模型。生产利润问题（生产利润问题（3）我们通过数学模型，计算出的目标值是每周获取的最大我们通过数学模型，计算出的目标值是每周获取的最大利润，所得到的就是最优解：每周生产桌子数量是利润，所得到的就是最优解：每周生产桌子数量是X1、生产椅子的数量是生产椅子的数量是X2）。）。装修施工的组织优化（装修施工的组织优化（1）一、明确问题，设立目标一、明确问题，设立目标施工项目：教学楼装