《系統(tǒng)的分析》教學課件.ppt

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1、系統(tǒng)的分析,房子電路布線,當我們?yōu)榱私鉀Q問題需要做出決策時，常常有兩種選擇，一種是依據(jù)過去的經(jīng)驗，叫經(jīng)驗決策；另一種是用科學的分析作出判斷，叫科學決策。 如果問題比較簡單，憑過去的經(jīng)驗或許還能應付；但如果問題比較復雜，涉及的關系很多，顯然僅憑經(jīng)驗是不夠的，需要作深入的科學分析，而系統(tǒng)分析就是一種科學的決策方法。,什么是系統(tǒng)分析,系統(tǒng)分析正是這樣一種方法：為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標，運用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾臁⒎治?、比較、試驗，并在此基礎上擬定一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進方案的過程。,系統(tǒng)分析是完整而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及其相互影響，全面

2、地思考解決問題的方法。,系統(tǒng)分析的顯著特點,,,,系統(tǒng)分析的一般步驟,田忌賽馬（案例分析-P78）,思考：田忌還有勝算嗎？,,田忌賽馬戰(zhàn)術分析,,,,按系統(tǒng)分析的一般步驟對田忌賽馬進行分析,高考后，你如何選擇要報考的學校和專業(yè)？,系統(tǒng)分析的主要原則,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，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。,丁謂修復皇宮（案例分析-P79）,宋人沈括在夢溪筆談中記載了一個“一舉而三役濟”的故事。大意是：貞宗年間，內(nèi)宮失火，樓榭亭臺，付之一炬。貞宗命晉國公丁謂修葺宮廷。丁采取了“挖溝取土，解決土源；引水入溝，運輸建材；

3、廢土建溝，處理垃圾”的施工方案，不僅“省費以億方計”不定期大大縮短了工期。 當時，由于皇城失火，皇宮被焚，宋真宗命丁謂重修皇宮。這是一個復雜的工程，不僅要設計施工，運輸材料，還要清理廢墟，任務十分艱巨。丁謂首先在皇宮前開溝渠，然后利用開溝取出的土燒磚，再把京城附近的汴水引人溝中，使船只運送建筑材料直達工地。工程完工后，又將廢棄物填人溝中，復原大街，這就很好地解決了取土燒磚、材料運輸、清理廢墟三個難題，使工程如期完成。工程建設的過程，同現(xiàn)代系統(tǒng)管理思想何其吻合。丁謂主持的皇宮修建工程體現(xiàn)了中國古人高超智慧的管理實踐。,過程：挖溝（取土）引水入溝（水道運輸）填溝（處理垃圾),馬上行動（P79）,

4、趙明同學家所在街道的人行道路在一年內(nèi)進行了三次施工，分別是電信部門鋪設通訊線路、煤氣公司預埋煤氣管道、市政部門維修下水管道，結(jié)果重復施工，造成了人力和財力資源的浪費，同時也給市民帶來了不便。,請分析這一事件的問題所在，你認為怎樣處理更為合適？,概念區(qū)別,如何區(qū)別系統(tǒng)分析中的整體性原則和系統(tǒng)基本特性中的整體性？,系統(tǒng)都是以整體的形式出現(xiàn)的，內(nèi)部包含了各種要素或子系統(tǒng)。系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)本身的一種屬性，是對系統(tǒng)本身所具備的一些特點的歸納；而系統(tǒng)分析是一種分析問題的方法，其中的整體性原則要求我們用整體的而不是孤立的觀點看問題。所以，這兩個整體性是有區(qū)別的，但同時又有聯(lián)系，正因為系統(tǒng)的整體特性，才要求

5、我們采用整體的分析方法。,科學性原則 系統(tǒng)分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數(shù)學工具進行定量分析，使決策的過程和結(jié)果更具有說服力。,黃金分割優(yōu)選法（知識點拓展）,比如我們要試制一種新型材料，需要加入某一種原料增強其強度，這就有加入多少的問題，加多了不行，加少了也不行，只有完全合適才行。比如我們估出每噸加入量在1克至1000克之間，這樣我們就可以借用黃金分割規(guī)律來簡化試驗次數(shù)，而不必1克，2克，1000克這樣逐一試驗，我們用一個有刻度的紙條來表示1至1000克。在紙條上找到618(1000*0.618)克的地點畫一條豎線，做一次試驗，然后把紙條對折起來，找到618的對

6、稱點382(618*0.618)，再做一次試驗，如果382克為最好，則把618以外的紙條裁掉。然后再對折，找到382的對稱點236(382*0.618)做試驗，這樣循環(huán)往復，就可以找到最佳的數(shù)值，這就是數(shù)學家華羅庚所推廣的優(yōu)選法。,,1、“兩面針”牙膏：采用優(yōu)選法科學生產(chǎn)大幅度降低鋁材消耗，每年節(jié)約鋁材幾噸；結(jié)果打了3年漂亮仗。 2、著名數(shù)學家華羅庚教授在他晚年時，在全國講學，介紹他的優(yōu)選法。當時廣東有5個水泥廠，經(jīng)過優(yōu)選法的改良，生產(chǎn)出6個水泥廠的產(chǎn)量，少建1個水泥廠，這個貢獻就很大。 3、優(yōu)選法使得新西蘭培育出世界上最好的肉牛和奶牛。為了發(fā)展羊毛和肉類生產(chǎn)，新西蘭采用先進的培育技術，改進當

7、地羊只的品種，使其具有國外引進種群的特殊優(yōu)點。 4、在煉鋼時需加入某種元素來增加鋼材強度，若將試驗點取在這一元素用量區(qū)間的0.618處，獲得理想用量的試驗次數(shù)將大大減少。,綜合性原則 系統(tǒng)分析總是為實現(xiàn)系統(tǒng)目標服務的。當存在多個目標時，需要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。,阿斯旺水壩,阿斯旺水壩的興建為什么會導致這樣的結(jié)果？,案例分析（P80）,湖北省的孝襄高速公路總投資額達72億元人民幣，是“十五”期間該省投資規(guī)模最大、建設里程最長的一條高速公路。 按照設計方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達19km2的“洛陽銀杏保護區(qū)”，2萬多棵樹齡在百年以上的古銀杏樹將面臨毀滅性的破壞。銀杏

8、樹的成長周期特別長，移栽成活率極低，一旦被毀損，勢必破壞當?shù)氐纳锒鄻有?。如果更改最初的設計方案，繞避保護區(qū)1.4km，工程指揮部就要為此增加投資4200萬元。 如果你是總設計師，你會怎么做？,,一味追求眼前利益，勢必帶來更大的損失！,,系統(tǒng)的優(yōu)化,系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多樣的，有的運用數(shù)學模型求解，有的通過科學的估算、試驗等方法實現(xiàn)。但無論運用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經(jīng)過若干次完善和驗證，才能得出最優(yōu)解或滿意解。,書P81農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化農(nóng)業(yè)間作套種,目標：實現(xiàn)增產(chǎn)、增收，提高土地利用率。 條件：農(nóng)作物的生長特性、天氣、氣候等。 手段：利用農(nóng)作物生長的季節(jié)差、時間差，把相同或不同類的農(nóng)作物套種

9、在一起，有“麥、棉、瓜”，“麥、棉、菜”，“麥、瓜、棉、玉米”等多種套種模式供選擇。,什么是間作套種？ 間作是指一茬有兩種或兩種以上生育季節(jié)相近的作物，在同一塊田地上成行或成帶（多行）間隔種植的方式。套種是指在前季作物生長后期的株、行或畦間播種或栽植后季作物的種植方式。一般把幾種作物同時期播種的叫間作，不同時期播種的叫套種。 間作套種是我國農(nóng)民的傳統(tǒng)經(jīng)驗，是農(nóng)業(yè)上的一項增產(chǎn)措施。,知識拓展,采用間作套種的好處。 農(nóng)作物間套復種充分利用光能、空間、時間和地力。 合理利用光能。農(nóng)作物間套種復合群體中，不同作物的高矮、株型、葉形、葉角、分枝習性、需光特性、生育期等各不相同。通過搭配良好的種植方式，增

10、加復合群體的總密度，就有可能合理地充分利用空間，增加截光量，減少漏光與反射，改善群體內(nèi)上部與下部的受光狀況。通過不同需光特性作物（如玉米喜光、大豆耐蔭等）的搭配，實現(xiàn)光的異質(zhì)互補；通過不同生育期作物的搭配，提高光熱資源利用率。 爭取農(nóng)時季節(jié)。間套復種相對增加作物的生長期和積溫，充分利用光熱資源，調(diào)劑農(nóng)活。間套種作物生育期的差別采取錯期播種法，使不同作物吸肥吸水高峰期錯開，減緩種間競爭，合理利用資源。,采用間作套種的好處。 發(fā)揮邊際優(yōu)勢。種植在邊行的高位作物由于通風透光和營養(yǎng)條件較好，增強邊行優(yōu)勢。群體內(nèi)風速與二氧化碳的流量呈正比，對光合作用影響甚大。據(jù)研究，套種玉米寬行行間風速比單作玉米行間大

11、12倍，作物群體與空氣接觸面積愈大，交換擴散的氣體也就愈多，從而促進復合群體內(nèi)二氧化碳的更新，產(chǎn)生邊行優(yōu)勢。 用地結(jié)合養(yǎng)地。不同作物根系生長特點不同，對土壤、水分、養(yǎng)分、空氣等需求不同，為土壤遺留下的殘茬和分泌物也有差異。競爭力強的作物扎根深，分布廣，吸收能力比較強；另一些作物扎根淺，分布集中，吸收能力相對較差。據(jù)測定，玉米根系生長快，分布廣，側(cè)根及根毛多，最深分布可達地面以下 2.0米，80%根系在4050厘米土層內(nèi)，而大豆、谷子、甘薯等根系深度為1530厘米，所以玉米與大豆等作物間套種，可以利用不同層次土壤養(yǎng)分。玉米需氮多而磷、鉀較少，吸收氮、磷、鉀的時期比較集中；豆類作物需氮少而吸收磷、

12、鉀較多，吸收肥水能力較弱。每種作物根系的殘留物在質(zhì)與量上均有明顯的差異，豆科作物具有根瘤固氮能力，其破裂根瘤、殘枝落葉、分泌物遺留于土壤，有益于間作玉米生長，還可以培肥地力。,系統(tǒng)優(yōu)化是一種指在給定的條件（約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標值達到最大化（或最小化）。,在給定的條件（約束條件）下； 根據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化的目標；（不同的目標對應著不同的優(yōu)化結(jié)果） 采取一定的手段和方法； 目的（使系統(tǒng)的目標值達到最大化或最小化）,,案例分析（書P81農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化農(nóng)業(yè)間作套種）,1、目標：實現(xiàn)增產(chǎn)、增收，提高土地利用率。 案例中，增產(chǎn)增收和提高土地利用率這一目標與土

13、地的單位面積農(nóng)作物收益總和之間的關系就是目標函數(shù)。 2、約束條件：農(nóng)作物的生長周期、氣候等因素。 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。 3、影響因素：套種的模式、套種的技術水平、套種的田間管理、病蟲害防治等等。 影響因素是指對系統(tǒng)的目標函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，但可以人為調(diào)節(jié)的因素。,,現(xiàn)實世界的原型,數(shù)學模型,數(shù)學結(jié)論,對原型的分析,,,用數(shù)學公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數(shù)學模型。,學生活動：閱讀案例，說說該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別為多少時，獲得的利潤最大？,為了實現(xiàn)最大利潤的目標，要用系統(tǒng)優(yōu)化的方法來安排上面的生產(chǎn)，那么影響利潤大小的可調(diào)因素有哪些？

14、 在這個生產(chǎn)計劃中，有些條件我們不能改變，也就是問題求解的約束條件。此案例中哪些是約束條件呢？,,優(yōu)化的目標：獲得最大的利潤,Smax=50X1+60X2,約束條件,（1）4X1+6X2 600（材料）,（2）20X1+18X2 400（工時）,（3）X1 8， X2 5,約束條件：材料和勞力的限制及應遵守的合同,設 x1 為 每周生產(chǎn)桌子數(shù)， x2 為 每周生產(chǎn)椅子數(shù),最優(yōu)解,活學活用,【案例分析】書P83裝修施工的組織優(yōu)化,（1）、明確問題，設立目標,施工項目：教學樓裝修,施工內(nèi)容：教學樓A、B、C棟，需要水電、木工、油漆三個施工過程，每個施工過程需要3周時間。,目標：組織裝修，使裝修工期

15、和資源利用最為合理。,【書本提示】分析：根據(jù)裝修的施工流程、資源利用、空間等要求進行分析，可以得到依次施工和平行施工兩種方案，說說它們各自的特點。,（2） 、收集資料，制定方案,方案一：按照施工要求，從A到B到C，依次進行施工。,方案二：按照施工要求，A、B、C棟同時進行施工。,依次施工的特點： 工期長； 需要水電、木工和油漆各一個裝修隊工作； 單位時間內(nèi)投入的施工設備、材料較少； 裝修現(xiàn)場的管理較簡單。 平行施工的特點： 工期短； 需要水電、木工和油漆各三個裝修隊同時工作； 單位時間內(nèi)投入的施工設備、材料成倍增加； 裝修現(xiàn)場的管理較復雜。,除了這兩種施工方案，你還能想到其他的方案嗎？, , , ,（3） 、分析計算，評價比較,