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(共32張PPT)
第三章 系統(tǒng)及其設(shè)計
3.2系統(tǒng)分析與設(shè)計
3.3系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化與實現(xiàn)
走進(jìn)情境
小老鼠們最終決策是什么？
可行嗎？
在現(xiàn)實生活中，我們每個人都會面臨各種各樣的選擇和決策。如選什么科目高考，上什么大學(xué)，做什么工種等等！
走進(jìn)情境
　　眾老鼠們根據(jù)他們平常生活中的經(jīng)驗，在眾方案中選擇了“給貓掛鈴鐺”這樣一個決策。
　　但是由誰去給貓掛鈴鐺？怎樣才能掛得上呢？這些細(xì)節(jié)問題卻無從解決。
　任何一個決策，重視細(xì)節(jié)。
　細(xì)節(jié)決定成敗
決策如何分類？
經(jīng)驗決策
科學(xué)決策
經(jīng)驗決策是人們慣用的方法，有時可能會導(dǎo)致失誤。
科學(xué)決策則可以最大限度的減少失誤。
系統(tǒng)分析就是科學(xué)決策的基礎(chǔ)
系統(tǒng)分析的一般過程
系統(tǒng)分析的出發(fā)點是為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。
一般過程
系統(tǒng)分析方法——建模
系統(tǒng)分析方法是指把要解決的問題作為一個系統(tǒng)，對各要素及其之間的關(guān)系綜合分析，找出解決問題的答案。
系統(tǒng)科學(xué)的基本方法：建模
建模
｛
數(shù)學(xué)模型
框圖模型
模型特征：
（1)它是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象或模仿；
（2)它是由那些與所分新問題有關(guān)的要素構(gòu)成的；
（3)它表明了有關(guān)要素間的相互關(guān)系。
系統(tǒng)分析方法——建模
系統(tǒng)分析方法——建模
數(shù)學(xué)模型
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
系統(tǒng)分析方法——建模
最簡單的系統(tǒng)框圖模型，是:
輸入—輸出模型
環(huán)境對系統(tǒng)的作用
系統(tǒng)對環(huán)境的作用
框圖模型
系統(tǒng)分析方法——建模
自動補水子系統(tǒng) 雨水凈化與儲存子系統(tǒng) 溢水子系統(tǒng)
01
整體性原則
02
科學(xué)性原則
03
綜合性原則
系統(tǒng)分析的主要原則
系統(tǒng)分析的主要原則——整體性
概 述
先整體，再部分；
先全局，再局部；
先看全過程，再看某一個階段；
先看長遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。
丁謂修復(fù)皇宮
“一舉三得”
系統(tǒng)分析的主要原則——整體性
丁謂修復(fù)皇宮
北宋真宗年間，皇城失火，宮殿被燒毀，大臣丁謂主持了皇宮修復(fù)工程。他采用了這樣一套施工方案：
1. 先在需要重建的大道上就近取土燒磚.
2. 取土后的深溝中引入汴水，形成人工河。
3. 水路運輸建筑材料，從面加快了工程進(jìn)度。
4. 皇宮修復(fù)后，又將碎磚廢土填入溝中，重修大道。
丁謂在皇宮修復(fù)工程的建設(shè)施工中，運用了整體的解決方案，使燒磚、運輸建筑材料和處理廢物三項繁重的工程任務(wù)協(xié)調(diào)起來，在總體上得到了最佳解決，一舉三得，節(jié)省了大量勞力、費用和時間。
討論：丁謂所采用的方案為什么能一舉三得？
系統(tǒng)分析的主要原則——整體性
概 述
運用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析。
優(yōu)選法簡介及其應(yīng)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(guān)鍵詞：優(yōu)選法、黃金分割、0.618
1
0
1
0
0.618
0.618
查閱：華羅庚與優(yōu)選法
應(yīng)用舉例
系統(tǒng)分析的主要原則——科學(xué)性
系統(tǒng)分析總是為實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的。當(dāng)系統(tǒng)存在若干個目標(biāo)時，應(yīng)將目標(biāo)排出優(yōu)先次序，首先實現(xiàn)最優(yōu)先的目標(biāo)，然后盡可能在不損害第一個目標(biāo)的前提下完成下一個目標(biāo)。
這就需要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。
含油量高達(dá)55%，極品美味佳肴！
撿了芝麻丟了西瓜
系統(tǒng)分析的主要原則——綜合性
校園內(nèi)車輛頻繁進(jìn)出，給學(xué)生帶來很大的安全隱患，于是學(xué)校決定新建停車場，既要考慮學(xué)生安全，又要照顧職工停車方便，還不能影響家長車輛通行，這體現(xiàn)了系統(tǒng)分析的（ ）
A. 科學(xué)性原則 B. 整體性原則
C. 綜合性原則 D. 可持續(xù)發(fā)展原則
C
練習(xí)
系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題
系統(tǒng)設(shè)計要從整體出發(fā)，以系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)為目的。
不同的行業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計有著不同的技術(shù)要求。
我喜歡穿得漂漂亮亮的
我喜歡打球，刺激！
1.系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求
2.系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用
系統(tǒng)設(shè)計要運用系統(tǒng)的思想綜合考慮各部分之間的關(guān)聯(lián)、沖突，注重各部分的橫向、縱向聯(lián)系。依據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性，既要考慮當(dāng)前，也要考慮長遠(yuǎn)。
在深山的村莊建立學(xué)校
自然環(huán)境
供電情況
人力資源
資金供應(yīng)
其他問題
系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題
系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟
系統(tǒng)設(shè)計的步驟主要包括：
將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系，對子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計和評價，對系統(tǒng)進(jìn)行總體技術(shù)設(shè)計和評價等。
課堂小結(jié)
一、系統(tǒng)分析的一般過程
二、系統(tǒng)分析方法---建模
三、系統(tǒng)分析的主要原則
建模
｛
數(shù)字模型
框圖模型
四、系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮的主要問題
1.系統(tǒng)設(shè)計的目的與要求
2.系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用
五、系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟
系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化與實現(xiàn)
系統(tǒng)的優(yōu)化
概 述
是指在給定的條件（或約束條件）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（或者最小化）。
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
案例：農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化—— 農(nóng)業(yè)間作套種。
進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)考慮的三個要素
目標(biāo)與目標(biāo)函數(shù)：
約束條件：
影響因素：
目標(biāo)與收益總和之間的關(guān)系；
對目標(biāo)函數(shù)起限制作用，不能人為調(diào)節(jié)
對目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生影響，可人為調(diào)節(jié)。
用數(shù)學(xué)公式或圖表等描述目標(biāo)與收益的關(guān)系。
（1）請連線下列四項解釋與對應(yīng)的名詞
優(yōu)化目標(biāo)
影響因素
約束條件
A.實現(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。
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)
系統(tǒng)的優(yōu)化
優(yōu)化目標(biāo)：利潤最大值(Smax)
約束條件：材料成本、勞動力、簽訂的合同。
4X1+6X2≤600（材料）
20X1+18X2≤400（工時）
X1≥8， X2≥5
目標(biāo)函數(shù):Smax=50X1+60X2
(x1為每周生產(chǎn)桌子數(shù)，x2為每周生產(chǎn)椅子數(shù))
系統(tǒng)的優(yōu)化
對系統(tǒng)優(yōu)化時常常需要定量分析計算，
——-數(shù)學(xué)模型。
什么是“數(shù)學(xué)模型”？
將研究的問題概括成數(shù)學(xué)模型，用數(shù)學(xué)方法分析求解，得到結(jié)論。再用這一結(jié)論解決實際系統(tǒng)中的問題。
最優(yōu)化方法
（1）最優(yōu)解——-
通過優(yōu)化，建立數(shù)學(xué)模型的，計算得到的解.
（2）滿意解——-
無法確切描述目標(biāo)函數(shù)的，經(jīng)過科學(xué)的估算、試驗，得到滿意解。
無論什么方法都需要經(jīng)過若干次完善和驗證。
通過科學(xué)的估算、試驗。
運用數(shù)學(xué)模型求解。
小結(jié)：系統(tǒng)的優(yōu)化
方 法
數(shù)學(xué)模型求解
科學(xué)的估算、試驗
目標(biāo)函數(shù)：
約束條件：
影響因素：
目標(biāo)與收益總和之間的關(guān)系；
不能人為調(diào)節(jié)
可人為調(diào)節(jié)。
練習(xí)
例、舟山跨海大橋于2009年12月25日正式通車，大橋建成后，使舟山更緊密地融入長三角經(jīng)濟圈。大橋設(shè)計要求最大能抗17級超強臺風(fēng)，最大通航等級為5萬噸級，使用年限為100 年。在大橋施工時為了保證質(zhì)量、縮短工期、降低成本，需要對工程進(jìn)行優(yōu)化。下列屬于影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素是( )
A.抗臺風(fēng)等級 B.最大通航等級
C.工程項目的管理水平 D.使用年限
C
謝 謝！

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