第三章第三节系统分析与系统优化

1、学习目标学习目标1. 1. 初步掌握系统分析的基本方法。初步掌握系统分析的基本方法。2.2. 理解系统优化的意义，能结合理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。实例分析影响系统优化的因素。通用技术通用技术技术与设计技术与设计2一、什么是系统分析 1 1、系统分析的含义、系统分析的含义 为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比周详的考察、分析、比较、试验较、试验，并在此基础上拟定一套有效处理步骤，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，和程序，或对原

2、来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。就是系统分析。系统分析是一种科学决策的方法。系统分析是一种科学决策的方法。系统分析系统分析 = 系统思想系统思想 + 分析方法分析方法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：一是汉字字形信息量解决汉字的存储和输出：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

3、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2、系统分析的、系统分析的特点特点完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。问题。3、系统分析的、系统分析的作用作用可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定行动的方略。科学地确定行动的方略。阅读阅读P85小资料，想一想丁谓修复皇宫的方小资料，想一想丁谓修复皇宫的方案为什么会成为我国古代运用系统思想和方案为什么会成为我国古代

4、运用系统思想和方法的著名范例？法的著名范例？ 丁谓运用了系统分析的基本方法。把烧砖、丁谓运用了系统分析的基本方法。把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务看成一个整体中的相关部分，加以协任务看成一个整体中的相关部分，加以协调处理，从而找到获得最佳效果的方案，调处理，从而找到获得最佳效果的方案，节省了大量劳力、费用和时间，一举三得。节省了大量劳力、费用和时间，一举三得。阐明问题阐明问题 确定目标确定目标 明确分析对象的性质明确分析对象的性质和范围，分析系统运行和范围，分析系统运行的约束条件。确定系统的约束条件。确定系统要达到的总体目标要达到的总体目标。

5、分析研究分析研究 制定方案制定方案 分析系统的结构组成及分析系统的结构组成及互相关系、系统内部与外互相关系、系统内部与外部环境（包括制约条件）部环境（包括制约条件）的关系，提出可行性方案。的关系，提出可行性方案。对方案确定的系统进行定对方案确定的系统进行定量分析。量分析。评价比较评价比较 确认最佳方案确认最佳方案 对系统性能指标、运对系统性能指标、运行效果等进行分析评价。行效果等进行分析评价。 比较各方案，选择最比较各方案，选择最佳方案。佳方案。二、系统分析方法的一般步骤二、系统分析方法的一般步骤田忌赛马田忌赛马战术战术的的1 1：阐明问题，确定目标：阐明问题，确定目标问题：跑马比赛，问题：跑

6、马比赛，目标：取得比赛胜利，目标：取得比赛胜利，约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。2 2：分析研究，：分析研究，制定方案制定方案选择合适的马的出场顺序。选择合适的马的出场顺序。3 3：评价比较，确定最佳方案：评价比较，确定最佳方案 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 下马下马下马下马方案四方案四 中马中

7、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 三、系统分析的主要原则三、系统分析的主要原则1 1、整体性原则整体性原则:系统分析首先要着眼于系统系统分析首先要着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；要考虑后看局部；先看全过程，再看某一阶段；要考虑长远，不能只顾眼前。长远，不能只顾眼前。丁谓修复皇宫丁谓修复

8、皇宫2 2、科学性原则科学性原则: :系统分析要尽可能运用科学系统分析要尽可能运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具有说服力。结果更具有说服力。优选法（黄金分割法）优选法（黄金分割法）3 3、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，应将目标排出优先次序，首存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先选取最优的目标，然后尽可能在不损害第一个先选取最优的目标，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。目标的前提下完成下一个目标。即：要综合分析，统筹兼

9、顾，不可顾此失彼，即：要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。因小失大。你认为孝襄高你认为孝襄高速公路的设计应该综合考虑哪些目标？速公路的设计应该综合考虑哪些目标？孝襄高速公路孝襄高速公路目标目标1 1：保护珍稀名贵的银杏林。：保护珍稀名贵的银杏林。目标目标2 2：控制工程投资额度、坚持：控制工程投资额度、坚持原设计不变。原设计不变。孝襄高速公路抱着洛阳银杏园绕了个圈，好处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，实现有：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生物多样性；二是在当前国内外心血管疾病呈增加趋势，治

10、疗心血管疾病的中药银杏供不应求的加趋势，治疗心血管疾病的中药银杏供不应求的情况下，有利于保护和开发银杏的药物资源；三情况下，有利于保护和开发银杏的药物资源；三是保住了当地百姓的致富资源。是保住了当地百姓的致富资源。 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72亿元人民币，是亿元人民币，是“十五十五”期间该期间该省投资规模最大、建设里程最长的省投资规模最大、建设里程最长的一条高速公路。按照设计方案，孝一条高速公路。按照设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达襄高速公路要穿越占地面积达19km2的的“洛阳银杏保护区洛阳银杏保护区”，2万多棵树龄在百年以上的古银杏树万多棵树龄在百年

11、以上的古银杏树将面临毁灭性的破坏。银杏树的成将面临毁灭性的破坏。银杏树的成长周期特别长，移栽成活率极低，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，多样性。如果更改最初的设计方案，绕避保护区绕避保护区1.4 km，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4200万元。万元。系统的优化是指在给定的条件下，通过一定的手段系统的优化是指在给定的条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。和方法，使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取实现系统的最优

12、化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。得最佳的效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。例：例：水稻种植系统的优化水稻种植系统的优化约束条件约束条件是对系统的功能起着限制作用、并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。且是不能人为调节的因素。农作物的品种、生长农作物的品种、生长周期、土壤肥耗、气候等因素。周期、土壤肥耗、气候等因素。优化目标优化目标即系统效益最大化。即系统效益最大化。提高土地利用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。率和土地单位面积农作物收益总和之间的关系。一、明确问题，设立目标一、明确问题，设立目标施工项目施

13、工项目：教学楼装修：教学楼装修施工内容施工内容：教学楼：教学楼A、B、C栋，需要水电、木工、栋，需要水电、木工、油漆三个施工过程，每个施工过程需要油漆三个施工过程，每个施工过程需要3周时间周时间目标目标：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。二、收集资料，制定方案二、收集资料，制定方案方案一方案一：按照施工要求，从：按照施工要求，从A到到B到到C，依此进行施工，依此进行施工方案二：按照施工要求，方案二：按照施工要求，A、B、C栋同时进行施工栋同时进行施工方案三：按照施工要求，方案三：按照施工要求，A、B、C栋进行流水施工栋进行流水施工四、检验核实，确

14、定方案四、检验核实，确定方案三、分析计算，评价比较三、分析计算，评价比较各种方案比较各种方案比较选择出最佳方案：选择出最佳方案：方案三方案三装修施工的组织优化装修施工的组织优化方方 案案 一一楼楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（周）装修施工进度（周）369121518212427A水电水电3木工木工3油漆油漆3B水电水电3木工木工3油漆油漆3C水电水电3木工木工3油漆油漆3 方方 案案 二二楼楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（周）装修施工进度（周）369121518212427A水电水电3木工木工3油漆油漆3B水电水电3木工木工3油漆油漆3C水电水电3木工木工3油漆油漆3 方方 案

15、案 三三楼楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（周）装修施工进度（周）369121518212427A水电水电3木工木工3油漆油漆3B水电水电3木工木工3油漆油漆3C水电水电3木工木工3油漆油漆3 楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（周）装修施工进度（周）369121518212427A水电水电3木工木工3油漆油漆3B水电水电3木工木工3油漆油漆3C水电水电3木工木工3油漆油漆3 装修施工进度表装修施工进度表方 案 比 较施工特点施工特点工期工期施工队施工队设备、材料设备、材料现场管理现场管理方案一方案一方案二方案二方案三方案三依此施工依此施工27周周1投入少投入少简单简单平行施工平行施

16、工 9周周3投入多投入多复杂复杂流水施工流水施工15周周1较多较多较简单较简单系统优化的基本原则 1、系统的优化不仅要实现系统中每个元素和子、系统的优化不仅要实现系统中每个元素和子系统的优化，还要达到系统整体的优化，强调提系统的优化，还要达到系统整体的优化，强调提高系统的整体效益或功能。高系统的整体效益或功能。 2、系统优化的过程中，受一定的条件影响和约、系统优化的过程中，受一定的条件影响和约束，会造成系统与环境、系统组分之间的矛盾冲束，会造成系统与环境、系统组分之间的矛盾冲突，只有合理理解这些矛盾冲突，才能实现系统突，只有合理理解这些矛盾冲突，才能实现系统的优化。的优化。 3、必须注意系统各

17、组分之间、组分与整体之间、必须注意系统各组分之间、组分与整体之间的连接状况，加强协调，才能提高系统的有序性的连接状况，加强协调，才能提高系统的有序性和整体的运行效果。和整体的运行效果。 4、系统的优化是一个不断验证、完善的过程。、系统的优化是一个不断验证、完善的过程。一、系统分析的含义 系统思想和分析方法相结合系统思想和分析方法相结合二、系统分析的基本方法一般步骤 1、阐明问题、阐明问题 确定目标确定目标 2、分析研究、分析研究 制定方案制定方案 3、评价比较、评价比较 确认最佳方案确认最佳方案三、系统分析的主要原则 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、综合性原则四、系统

18、的优化课堂小结课堂小结定性分析定性分析定性分析就是对研究对象进行定性分析就是对研究对象进行“质质”的方面的分析。具体地说是运用归纳的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。内在规律。定性定性分析的主要任务是确定物质（分析的主要任务是确定物质（化合物化合物）的组分，只有确定物质的组成）的组分，只有确定物质的组成后，才能选择适

19、当的分析方法进行后，才能选择适当的分析方法进行定量分析定量分析，如果只是为了检测某种离子或元，如果只是为了检测某种离子或元素是否存在，为分别分析；如果需要经过一系列反应去除其他干扰离子、元素素是否存在，为分别分析；如果需要经过一系列反应去除其他干扰离子、元素或要求了解有哪些其他离子、元素存在，为或要求了解有哪些其他离子、元素存在，为系统分析系统分析。 指从质的方面分析事物。要在各种体育研究的现象中把握事物的本质就指从质的方面分析事物。要在各种体育研究的现象中把握事物的本质就要以辩证唯物主义和历史唯物主义作实际的材料，然后用正确的观点对这些材要以辩证唯物主义和历史唯物主义作实际的材料，然后用正确

20、的观点对这些材料进行去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的全面分析和综合，才能从料进行去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的全面分析和综合，才能从现象中找出反复出现的规律性。即本质的东西，只有这样才能正确地描述一个现象中找出反复出现的规律性。即本质的东西，只有这样才能正确地描述一个事物揭示事物间的相互关系。这种分析对人们鉴定和判别事物属性具有一定事物揭示事物间的相互关系。这种分析对人们鉴定和判别事物属性具有一定的参考价值和评估使用。但它只能分辨出事物指标的高与低、长与短、大与小的参考价值和评估使用。但它只能分辨出事物指标的高与低、长与短、大与小等概念标准。等概念标准。定性分析主要是解决研究

21、对象定性分析主要是解决研究对象“有没有有没有”“”“是不是是不是”的问题，定性研究分的问题，定性研究分为三个过程：、分析综合、比较、抽象和概括为三个过程：、分析综合、比较、抽象和概括定量分析的定义定量分析的定义定量分析 是对社会现象的数量特征、数量关系与数量变化的分析。投资分析师使用数学模块对公司可量化数据进行的分析。通过分析对公司经营给予评价并做出投资判断。定量分析的对象主要为财务报表，如资金平衡表、损益表、留存收益表等。其功能在于揭示和描述社会现象的相互作用和发展趋势。定量分析方法的形成定量分析方法的形成定性分析与定量分析是人们认识事物时用到的两种分析方式。定性分析的理念早在古希腊时代就得

22、到了很好的展开，那个时候的一批的著名学者，在自己的研究之中都是给自己所研究的自然世界给以物理解释。例如：亚里士多德研究过许多的自然现象，但在他厚厚的著作之中，却发现不了一个数学公式。他对每一个现象的都是描述性质的，对发现的每一个自然定理都是性质定义。虽然这种认识对人们认识感官世界功不可灭，但却缺乏深入思考的基础，因为从事物的一种性质延伸到另一种性质，往往是超出了人类的认识能力。因而，定量分析作为一种古已有之但是没有被准确定位的思维方式，其优势相对于定性分析的是很明显，它把事物定义在了人类能理解的范围，由量而定性。把定量分析作为一种分析问题的基础思维方式始于伽利略，作为近代科学的奠基者，伽利略第一次把定量分析全面展开在自己的研究之中，从动力学到天文学，伽利略抛弃了以前人们只对事物原因和结果进行主观臆测成分居多的分析，而代之以实验，数学符号，公式，可以这样说，“伽利略追求描述的决定是关于科学方法论的最深刻最有成效的变革。它的重要性，就在于把科学置于科学的保护之下。”而数学是关于量的科学。可以这样说，一门科学只有在成功的运用了数学的时候，才能称得上是一门