技术与设计第二节 系统的分析课件第二节 系统的分析

第二节第二节 系统的分析系统的分析第三单元第三单元 系统与设计系统与设计兰溪三中兰溪三中 曾永和曾永和学习目标学习目标1.了解经验决策和科学决策，理解系统分析了解经验决策和科学决策，理解系统分析的科学性。的科学性。2.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。3.培养科学的决策方法和实事求是的态度。培养科学的决策方法和实事求是的态度。兰溪三中 曾永和复 习系统的基本特性有那些？整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性、有序性等兰溪三中 曾永和请你设计请你设计请你给农夫大伯想办法：有一个农夫带一条狼、一请你给农夫大伯想办法：有一个农夫带一条狼、一只羊和一筐白菜过河。如果没有农夫看管，则狼要吃羊，只羊和一筐白菜过河。如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只够农夫带一样东西过河。羊要吃白菜。但是船很小，只够农夫带一样东西过河。请你帮农夫解决难题？请你帮农夫解决难题？参考方案：参考方案：农夫带着羊首先过河，农夫回来；农夫带着羊首先过河，农夫回来；农夫与狼过河，农夫与羊回来；农夫与狼过河，农夫与羊回来；农夫搬白菜过河，农夫回来；农夫搬白菜过河，农夫回来；农夫与羊一起过河。农夫与羊一起过河。兰溪三中 曾永和一、系统分析的含义1 1、决策的方法决策的方法 决策方法有经验决策和科学决策；决策方法有经验决策和科学决策； 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。2 2、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。兰溪三中 曾永和3 3、系统分析的特点、系统分析的特点完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及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，全面地思考和解决问题。其相互的影响，全面地思考和解决问题。4 4、系统分析的作用、系统分析的作用可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定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。行动的方略。兰溪三中 曾永和 20世纪70年代中期，“汉字精密照排系统”被列入国家汉字2汉字处理项目。当时，日本流行的是光学机械式二代照排机，欧美流行的是阴极射线管式三代照排机，英国正在研制激光照排四代机，但还没有形成商品。而国内从事汉字照排系统研究的单位，采用二代机或三代机的模拟存储方法，但由于与西文相比，汉字字形的信息量庞大，难以解决存储和输出等技术难题。汉字照排系统的研制何去何从？1976年，王选教授做出了一个大胆的决策：采用跨越式发展的技术路线，跨过第二代和第三代照排系统，直接研制第四代激光照排系统。当时的汉字照排有三种方案可以选择。光学机械式二代照排机采用的是机械方式选字，体积大，功能差；阴极射线管式三代照排机对底片灵敏度要求很高，国产底片不容易过关；激光照排四代机，国际上正在研制之中。如果选择前两种方案，技术难度小，容易实现；如果选择激光照排方案，技术难度虽大，但无疑将引起我国报业、出版印刷业等媒体传播领域一场深刻的革命。 激光照排在技术上至少需要解决两大难题：一是汉字字形信息量大，要解决字形信息量压缩问题；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。王选使用“轮廓描述方法”描述汉字字形，使字形信息量压缩为原来的1/500，达到当时世界最高水平；同时提出了适合硬件实现、失真最小的高速还原汉字字形算法，使还原速度达到每秒250字；后又设计出一种加速字形复原的超大规模专用芯片，使复原速度上升到每秒710字，达到当时世界上汉字输出的最快速度。汉字激光照排使汉字印刷告别了“铅与火”的历史。如果没有王选，我们的汉字印刷业将会落后很多年。事实证明，当时的方案决策是正确的。案例分析案例分析1 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兰溪三中 曾永和在详细调查研究的基础上，看到国外优势的同时，也看到国内在详细调查研究的基础上，看到国外优势的同时，也看到国内技术储备技术储备( (已经有研制第二、三代机的基础已经有研制第二、三代机的基础) )及第四代机的市场前景。及第四代机的市场前景。“轮廓描述方法轮廓描述方法”、“高速还原汉字字型算法高速还原汉字字型算法”要研制出先进的中文排版系统，使我国的报业排版不要研制出先进的中文排版系统，使我国的报业排版不再依赖国外的技术。再依赖国外的技术。思考思考：(1)(1)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？标是什么？王选王选(1937(1937年年2 2月月20062006年年2 2月月1313日日) )：北京大学数学力：北京大学数学力学系计算数学专业毕业，大学学历，教授，中国科学院院学系计算数学专业毕业，大学学历，教授，中国科学院院士，中国工程院院士。全国政协副主席，北京大学计算机士，中国工程院院士。全国政协副主席，北京大学计算机研究所所长，方正控股有限公司董事局主席，研究所所长，方正控股有限公司董事局主席，20012001年获国年获国家最高科学技术奖。家最高科学技术奖。“汉字激光照排系统汉字激光照排系统”的研制成功，的研制成功，推动了我国印刷业的一次革命，使我国的印刷业，告别了推动了我国印刷业的一次革命，使我国的印刷业，告别了铅与火，迎来了光与电。铅与火，迎来了光与电。(2)王选进行决策的依据主要有哪些？王选进行决策的依据主要有哪些？兰溪三中 曾永和 国家最高科学技术奖获奖情况国家最高科学技术奖获奖情况 国家最高科学技术奖于国家最高科学技术奖于2000年设立。每年不超过两名的国家最高科技奖，是中国科技界的年设立。每年不超过两名的国家最高科技奖，是中国科技界的最高荣誉，但要摘取这项桂冠，需经过重重筛选。国家最高科技奖奖金为最高荣誉，但要摘取这项桂冠，需经过重重筛选。国家最高科技奖奖金为500万元。万元。450万元由万元由获奖人自主选题，用作科研经费，获奖人自主选题，用作科研经费，50万元属获奖人个人所得万元属获奖人个人所得 。2000年由著名数学家、拓扑学领域奠基人吴文俊院士年由著名数学家、拓扑学领域奠基人吴文俊院士,杂技水稻领域开创者袁隆平杂技水稻领域开创者袁隆平院士获得。院士获得。2001 年由中国固体物理和半导体物理学家黄昆院士、计算机汉字激光照排技术发年由中国固体物理和半导体物理学家黄昆院士、计算机汉字激光照排技术发明者明者王选王选院士获得。院士获得。2002年由中国工程学院院士、中国巨型计算机之父金怡濂获得。年由中国工程学院院士、中国巨型计算机之父金怡濂获得。2003年由中国地球环境科学研究领域的专家被誉为年由中国地球环境科学研究领域的专家被誉为“黄土之父黄土之父”的刘东生院士、中的刘东生院士、中国载人航天工程总设计师王永志院士。国载人航天工程总设计师王永志院士。2004年年-空缺空缺 2005年国家最高科技奖获得者叶笃正获美国芝加哥大学博士学位，气象学家，中国年国家最高科技奖获得者叶笃正获美国芝加哥大学博士学位，气象学家，中国科学院院士科学院院士 ；吴孟超毕业于同济大学医学院，获学士学位，肝脏外科学家，中国科学院；吴孟超毕业于同济大学医学院，获学士学位，肝脏外科学家，中国科学院院士。院士。 2006年由中国科学院李振声院士、遗传学家、小麦育种专家获得。年由中国科学院李振声院士、遗传学家、小麦育种专家获得。 2007年由中国科学院院士、中国工程院院士、中国石油化工股份有限公司石油化工年由中国科学院院士、中国工程院院士、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院高级顾问闵恩泽和中国科学院院士、中国科学院昆明植物研究所名誉所长吴科学研究院高级顾问闵恩泽和中国科学院院士、中国科学院昆明植物研究所名誉所长吴征镒获得。征镒获得。兰溪三中 曾永和2008国家最高科技奖揭晓 两院士获500万奖励，徐光宪造就稀土传奇，王忠诚开创神经外科。 中国工程院院士王忠诚、中国科学院院士徐光宪获得2008年度国家最高科学技术奖。王忠诚是被称为中国神经外科事业的开拓者，徐光宪是著名化学家，中国科学院院士。 王忠诚王忠诚徐光宪徐光宪兰溪三中 曾永和二、系统分析的一般步骤二、系统分析的一般步骤 系统分析的出发点为了发挥系统的整体功能，目的是寻求系统分析的出发点为了发挥系统的整体功能，目的是寻求解决问题的最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着解决问题的最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素，所以许多相互关联和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。案中寻求的相对令人满意的方案。系统分析的一般步骤可以描述为：系统分析的一般步骤可以描述为：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兰溪三中 曾永和案例分析案例分析2 田忌赛马田忌赛马兰溪三中 曾永和1 1、明确问题，设立目标、明确问题，设立目标问题：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：每匹马比赛一次，三局两胜。约束条件：每匹马比赛一次，三局两胜。2 2、收集资料，制定方案、收集资料，制定方案4 4、检验核实，作出决策、检验核实，作出决策选择选择最佳方案最佳方案3 3、分析计算，评价比较、分析计算，评价比较可以有哪几种方案？可以有哪几种方案？孙膑是如何帮助田忌赢得赛马比赛的？孙膑是如何帮助田忌赢得赛马比赛的？正是孙膑通过以上系统分析，在可能的六种方案正是孙膑通过以上系统分析，在可能的六种方案中选择出唯一能赢齐王的最佳方案推荐给田忌，才使中选择出唯一能赢齐王的最佳方案推荐给田忌，才使得田忌赢得了赛马比赛。得田忌赢得了赛马比赛。想一想：生活中哪些事需要用系统分析的方法去解想一想：生活中哪些事需要用系统分析的方法去解决？决？系统分析几乎在各个领域如军事指挥、政府决策、工系统分析几乎在各个领域如军事指挥、政府决策、工程管理、产品设计、交通运输、企业管理、医疗等都得到程管理、产品设计、交通运输、企业管理、医疗等都得到应用，并发挥着越来越重要的作用。应用，并发挥着越来越重要的作用。兰溪三中 曾永和 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(上、中、下上、中、下)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0:31:21:21:21:22:12:12:1兰溪三中 曾永和1.整体性原则 系统分析首先着眼于系统整体，要系统分析首先着眼于系统整体，要先分析整体，在分析部分；先看全局，后先分析整体，在分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。看长远，再看当前。三、系统分析的主要原则 案例分析案例分析3 3 丁谓修复皇宫丁谓修复皇宫兰溪三中 曾永和2.科学性原则 系统分析一方面要有严格的工作步系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。果更具说服力。 案例分析案例分析4 全国政协常委、经济学全国政协常委、经济学家吴敬琏关于进一步提高政府决策家吴敬琏关于进一步提高政府决策的科学性的提案的科学性的提案（一） 进一步繁荣我国的人文学科和社会科学，注意吸收人文社会科学的成果。人文社会科学的研究成果是决策的思想理论基础。但是由于长期存在的重技术、轻科学，特别是轻人文社会科学的传统倾向没有得到根本改变，一些党政部门的重大政治经济决策很少经过人文社会科学论证，领导干部听讲座也很少有人文社会科学的内容。这种情况亟需改变。必须提高人文社会科学和教学研究人员的社会地位，要由领导带头，形成尊重知识、尊重各种人才的风气。兰溪三中 曾永和 （二） 加强政府咨询研究部门的力量，重大政策决策要经过咨询研究部门的论证。有一段时期，政府在这方面做得比较好，每有重大决策，都先由社会科学院等政府的咨询机构进行专题研究，各自独立提出可选方案，并组织内部讨论会加以讨论，再由政府领导拍板决策。有的地方政府还提出过“不经咨询论证不决策”的原则。如果政府只倾向于靠下属执行机构来制定政策法规和实施方案，而不征求其他部门的意见，这样，就容易出现向执行部门的利益或他们的便利倾斜的片面性，这种情况也是需要改变的。 （三） 建立审议会制度。在日本这样“政府主导型”的市场经济国家中，为了防止决策权力过分向行政机关倾斜和便于沟通各界的意见，往往就专题组织有官、产、学等各方人士参加的审议会，对决策草案进行审议。国家计委在制定“十五”计划的过程中，也组织过这样的审议会，效果是不错的。他们的经验可以择机推广。 （四） 在政府部门设立有真才实学的专家组成和具有审议实权的顾问委员会。建立这样的顾问委员会是提高决策科学性的一种有效办法。去年国家信息化领导小组开始工作以后，立即建立了由数十位技术、经济、法律等方面的资深专家组成的专家咨询委员会。这个委员会的工作是很有成效的。现在已经形成了这样的制度：凡是国家在信息化方面的重大举措，都要先经专家咨询委员会的研究和讨论。我认为，他们的经验很值得总结推广。 （五） 建立公开听证制度。以市场经济为基础的社会是利益高度多元化的社会。政府决策涉及到方方面面的利益，因此在决策前应当采取听证会的形式听取各方面的意见。现在有些部门已经开始采取听证的方式吸纳意见，但参与者的代表性往往不够，没有接纳主要利益相关者的代表，听证过程的公开性和透明性也有所不足。在普遍建立听证制度的同时，对现存的缺点也还需要作进一步的改进。兰溪三中 曾永和3.综合性原则 系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。因小失大。 （六） 发挥民间组织参与决策的积极性。在社会主义市场经济中，除了全社会的公共事务由政府管理外，各行业、各社会集团（如教师、律师、企业家）的局部性公共事务，最好由他们的自治组织（如教师工会、律师协会、商会）去处理；全面的整体利益可以在共产党这个执政党的纲领中体现出来，而各个社会阶层、各个行业的特殊利益则要由上述自治组织来表达，然后再通过社会协商加以协调。在这种情况下，政府决策最好也吸收民间组织参与。比如有些法案的草拟，就完全可以由民间机构去做。市场经济国家中的一些公共规则，例如公司治理规则，通常就是由民间机构拟定的。这种做法，我们也可以择优选用。 （七） 发挥大众传媒表达群众意愿、执行社会监督的重要功能。报纸杂志、广播电视等大众传媒是社会信息交流的重要渠道，是公民行使宪法赋予自己的知情权、自由表达权以及监督权的手段。 （八） 将参政议政参与决策进一步制度化。九届政协在推动政协委员参政议政上做了很多工作，也收到了一定的效果。全国政协各专门委员会在党中央和国务院重大决策中提出了许多好的意见，为提高决策质量起了很好的作用。例如，1998年国务院关于采取综合措施大力发展民营中小企业的重大决策，就是国务院领导同志与政协常委会的同志就国有企业下岗职工分流问题进行座谈时作出的。现在的问题是，政协委员参政议政和参与决策还没有制度化，政协与政府之间的协商不够经常等等。希望本届政协有新的建树。兰溪三中 曾永和 高速公路起于京珠高速公路的孝南互通，途经孝感、随州、襄樊，终点接襄十与襄荆高速公路襄阳县郜营互通，主线全长243km，是湖北已建和在建最长的高速公路。孝襄高速全线采用双向4车道高速公路标准建设，路基宽度28m，沥青混凝土路面，设计行车速度120km/h；共设互通式立交15处，服务区和停车区各4处。该项目概算总投资72.6亿元人民币。 驱车行进在孝襄高速公路上，前方横跨马路的天桥造型让人耳目一新。该路沿线有54座跨线天桥，有的为斜拉索桥，有的是圆拱桥，有的似正在跳跃的鱼腹、有的如冉冉升起的月亮、有的像远扬的风帆，可视范围内没有一种桥型重复。欣赏这些富含孝感、随州、襄樊特色的天桥，仿佛置身于一座桥梁博物馆里，一点也不觉得疲劳。在孝南互通，两座倾斜独臂斜拉桥桥塔像两个舞姿摇曳的美女，一南一北，对称而立，突破传统型天桥设计方式，采用了具有独塔、弯道、上坡、斜拉、扭曲等五大特点的独塔无背索弯坡斜拉桥这一特殊桥型结构。案例分析案例分析5 孝襄高速公路孝襄高速公路兰溪三中 曾永和 高速公路沿线有随州大洪山风景区、襄樊隆中风景区、曾侯乙古墓、九连墩、武当山风景名胜区等众多知名旅游资源，过去因山高路险，难以发挥出应有的潜能。孝襄高速通车，使武汉与沿线风景区的时空距离大大拉近了，有利于这些旅游资源充分开发利用。武汉市旅游局有关负责人说，武汉至襄樊、十堰一线,不仅历史文化厚重，人文景观遍布，而且分布着神农架、武当山等诸多自然风景区，高速公路不仅把这些风景区以及长江连成一串，而且大大缩短了各景点之间的距离，是名副其实的旅游大通道。孝襄高速公路的通车，为推动以武汉为中心的华中旅游圈建设，创造了良好的交通环境。孝襄高速是世行贷款项目。9月25日，世行代表团一边骑车一边对沿线建设质量、环境保护、移民安置等进行监测。团长克里斯本尼特先生骑完全程后激动地说：“这是我看到的中国最好的高速公路！湖北人好样的案例分析案例分析4 孝襄高速公路孝襄高速公路兰溪三中 曾永和 系统的优化系统的优化是指在给定的条件使系统是指在给定的条件使系统达到更理想、更佳效果的过程。实现系统达到更理想、更佳效果的过程。实现系统的最优化，就可以在一定资源条件下，取的最优化，就可以在一定资源条件下，取得最佳的经济效果，而投入的人力、物力、得最佳的经济效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。财力达到最小。 影响系统优化的因素影响系统优化的因素是指对系统的是指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。节的因素。四、系统的优化兰溪三中 曾永和 案例分析案例分析6 利润问题利润问题约束条件约束条件兰溪三中 曾永和数学模型数学模型 用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。数学模型是系统分析中经常用到的一种工具，人们将现实世界中的原型抽象概括成数学语言，运用已有有数学方法分析求解，得出结论。 数学模型突出事物的主要因素，舍弃事物的次要因素，便于抓住事物的本质进行分析研究。 现实世界的事物与数学模型的关系可以表示为：兰溪三中 曾永和 为使系统达到最优的目标而提出的求为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为解方法称为最优化方法最优化方法。系统优化的方法。系统优化的方法是多样的，但无论运用怎样的优化方法，是多样的，但无论运用怎样的优化方法，都需要经过都需要经过若干次完善和验证若干次完善和验证，才能得出，才能得出最优解或满意解。最优解或满意解。数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证兰溪三中 曾永和案例分析案例分析7装修施工的组织优化装修施工的组织优化【学生活动】【学生活动】分析：根据装修的施工流程、资源利用、空间等要分析：根据装修的施工流程、资源利用、空间等要求进行分析，可以得到依次施工和平行施工两种方案，思考各自求进行分析，可以得到依次施工和平行施工两种方案，思考各自的特点。的特点。（1）、明确问题，设立目标）、明确问题，设立目标施工项目：教学楼装修施工项目：教学楼装修施工内容：教学楼施工内容：教学楼A、B、C栋，需要水电、木工、油漆栋，需要水电、木工、油漆三个施工过程，每个施工过程需要三个施工过程，每个施工过程需要3周时间周时间目标要求：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。目标要求：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。兰溪三中 曾永和（2） 、收集资料，制定方案、收集资料，制定方案方案一：按照施工要求，从方案一：按照施工要求，从A到到B到到C，依次进行施工。，依次进行施工。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。（3） 、检验核实，确定方案、检验核实，确定方案根据分析，确定按照方案三进行施工。根据分析，确定按照方案三进行施工。兰溪三中 曾永和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兰溪三中 曾永和（4） 、分析计算，评价比较、分析计算，评价比较选择出最佳方案：方案三选择出最佳方案：方案三施工特点方案三方案二方案一现场管理设备、材料施工队工期依此施工依此施工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兰溪三中 曾永和一、系统分析的含义二、系统分析的一般步骤三、系统分析的主要原则四、系统的优化课堂小结兰溪三中 曾永和