資源簡介

(共23張PPT)
任務一：優化系統設計的方案
任務二：實現校園雨水收集和利用系統的設計方案
一、系統設計的優化與實現
走進情境
針對校園雨水的收集與利用系統。同學們通過系統的設計分析與討論，基本形成了多個比較成熟的設計方案。如何讓系統能更好滿足學校實際需求且加工制作過程簡單，為此同學們展開了討論。
任務一
優化系統設計的方案
任務一：優化系統設計的方案
案例：農作物種植系統的優化——農業間作套種
約束條件
目標
根據農作物的生長特性、天氣、氣候等，利用農作物生長的季節差、時間差，把相同或不同類的農作物種植在一起，有“麥、棉、菜”“麥、瓜、棉、玉米”等多種套種模式供選擇，實現增產、增收，提高土地利用率。
某地區因地制宜地選擇了“麥、棉、瓜、紅薯”的套種模式，在正常天氣條件下，按照套種的技術要求操作，夏季可收小麥350-400千克/畝、紅薯2500千克/畝、無籽西瓜5000千克/畝，秋季產籽棉225千克/畝，平均每畝收入超過3000元，比原先提高了近五成。
目標的體現：土地單位面積農作物收益總和
任務一：優化系統設計的方案
果園套種蔬菜
玉米套種大豆
任務一：優化系統設計的方案
【系統優化】在給定的條件（或約束條件）下，根據系統的優化目標，采取一定的手段和方法，使系統的目標值達到最大化（或最小化）。
優化的目標
最小成本獲得最大利潤
最少能耗生產更多產品
單位面積上收獲更多的作物
最短時間掌握更多的知識
任務一：優化系統設計的方案
影響因素：對系統的目標函數產生顯著影響，并且可以認為調節的因素。
約束條件：對系統優化產生限制作用，并且不可人為調節的因素
如：農作物的生長特性、天氣、氣候等因素
如：套種的技術水平、套種的田間管理、病蟲害防治等
【案例分析】P92——利潤問題
任務一：優化系統設計的方案
【最優解與滿意解】 通常，我們通過優化的目標與決策變量之間的關系(數學模型)，計算出目標值。所得到的就是最優解，對有些問題，如果我們不能確切地描述目標函數，則可以通過定性的估計或推斷，得到較為滿意的解(也稱滿意解)。
任務一：優化系統設計的方案
任務一：優化系統設計的方案
系統優化的方法是多樣的，有的運用數學模型求解，有的通過科學估算、試驗等方法實現。
優化的步驟
第一，明確優化的問題，并收集相關資料；
第二，建立目標函數及有關的約束條件，分析模型；
第三，選擇最合適的優化方法；
第四，獲得優化方案，驗證并實施。
進行系統優化應考慮的三個要素素
目標與目標函數
目標與收益總和之間的關系；用數學公式或圖表等描述目標與收益的關系。
約束條件
對目標函數起限制作用，不能人為調節
影響因素
對目標函數產生影響，可人為調節。
任務一：優化系統設計的方案
無論什么方法都需要經過若干次完善和驗證。
馬上行動：
閱讀P98馬上行動，對校園雨水的收集和利用系統的三個方案進行優化，并完成以下任務。
任務一：優化系統設計的方案
任務一：優化系統設計的方案
方案1
任務一：優化系統設計的方案
方案2
任務一：優化系統設計的方案
方案3
任務二
實現校園雨水收集和利用系統的設計方案
系統設計的實現：包括設計方案的呈現和模型或原型的制作與測試。
任務二：實現校園雨水收集和利用系統的設計方案
是在系統設計分析的基礎上，對所提出的多個方案進行比較、權衡和優化，最終形成滿足預定目標的最佳系統及其物化的過程系統設計的實現應包括設計方案的呈現和模型或原型的制作與測試。
任務二：實現校園雨水收集和利用系統的設計方案
閱讀P103馬上行動，完善在第二節內容中為這所學校設計一套雨水收集與利用系統，并對洗手池用水進行收集和利用。畫出簡圖，并配以文字說明。
思考：“要達到系統的優化目標，系統的各個子系統的目標必須達到最優”，這一說法正確嗎？
這種說法不正確。
在一個系統中，即使每個要素都不是十分完善，但它們也可以協調、綜合成為具有良好功能的系統；
反之，即使每個要素都是良好的，但作為整體卻不具備某種良好的功能，就不能稱之為最優的系統。
1.（單選）系統優化的意義是（ ）
A、獲取系統的最佳效益
B、改善系統的環境
C、調整系統的結構
D、改變系統的特征
A
鞏固練習
2.（單選）以下不屬于系統優化的是（ ）
A、城鄉規劃
B、工人師傅根據劃線制作鐵錘
C、列車提速
D、ATM自動取款機的應用
B
鞏固練習
課堂小結
系統設計的優化與實現
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