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第三单元系统与设计系统的分析,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,3、系统的基本特性,1、什么是系统,由相互联系、相互作用、相互依赖、相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。,按人类干预的情况自然系统、人工系统按内容和要素的性质实体系统、抽象系统按与环境的关系开放系统、封闭系统按运动状态静态系统、动态系统,回顾,每个人都会面临选择、面临决策。决策方法有经验决策和科学决策，经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误；科学决策则可以最大限度地减少失误。,决策的方法,经验决策,科学决策,系统分析就是一种科学决策的方法,系统分析方法的产生,系统分析是在第二次世界大战末期提出来的,起初被用于武器系统的分析研究，后来又被用于国防战略及国家安全政策的制定。上世纪60年代才逐步被行政及企业单位采用。,一、系统分析,案例分析1公交线路的设立,在人口规模很小的县城，道路状况简单，公共交通线路的决策也简单，设计者凭借经验，可以完成公交线路的设计。,综合考察全市的道路状况、人口密度的分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，运用科学的方法进行综合分析和研究，就能找出城市公交线路规划设计的最佳方案。(系统分析),在上百万人口规模的大城市，道路状况复杂，市民对交通的需求趋于多样化，这时若凭经验规划公交线路，容易顾此失彼，出现失误。,案例分析1公交线路的设立,设置红绿灯控制车辆的行或停。,设置红绿灯控制人的行或停。,系统分析的定义,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周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案，这个过程就是分析。,系统分析的出发点是：,系统分析的目的是：,为了发挥系统的整体功能。,寻求解决问题的最佳决策。,系统分析的特点,系统分析的显著特点是完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化的因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。借助于系统分析，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。,汉字激光照排系统,王选教授,激光照排机,案例分析2,思考：在汉字照排方案的决策中，系统的整体目标是什么？你认为王选进行决策的依据主要有哪些？,目标：,研制出先进的中文排版系统，使得我国的报业排版不再依赖国外技术,依据：,王选看到了国内的技术储备以及第四代机的市场场景,虽然存在一定的技术难关，但只要努力还是可以克服的。,在选题和确定技术途径时候、要注意中国国情，要仔细研究哪些事情应该做而且可能做好，哪些事在中国不应该做或不能做：如果只欣赏和坚持局部创新，而忽略整体上的大方向，有时会产生灾难性的后果,案例分析2,二、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，所以最佳决策只是在若干方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：,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,二、系统分析的步骤,（1）明确问题，设立目标,如：房子布线的例子中，首先要了解用电器的种类，规格，摆放位置，以后的扩展等信息，以及用户的要求,（2）收集资料，制定方案,如：房子布线的例子中，要知道线路设计的方法，设计规范等信息，并且在此基础上指定多个备选方案。,二、系统分析的步骤,（3）分析计算，评价比较,如房子布线例子中，需要按照电器的功率计算电线的粗细，对线路的连接方案进行比较，选出最佳方案,（4）检验核实，作出决策,如上例中，要征求用户的意见，对不满意的地方进行修改，直到用户满意为止。,二、系统分析的步骤,案例分析3,田忌赛马,田忌赛马能转败为胜的主要原因：,田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、齐威王这四个因素有关，他们是缺一不可的。但主要是由于孙膑的原因。,案例分析3,田忌赛马战术分析(1),1：明确问题，设立目标,问题：跑马比赛，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。,2：收集资料，制定方案,各种方案：,田忌赛马战术分析(3),齐王,田忌,田忌赛马战术分析(2),4：检验核实，作出决策,选择合适的马的出场顺序。,3：分析计算，评价比较,各种方案的比赛结果：,运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则：整体性原则、科学性原则、综合性原则。,三、系统分析的主要原则,整体性原则,分析系统首先要着眼于系统整体：,先分析整体，再分析部分,先看全局，后看局部,先看全过程，再看某一个阶段,先看长远，再看当前,第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；,第二，要运来大批木材和石料；,第三，要运来大量新土。,宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。,当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：,案例分析4,丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：,首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。,第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。,最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。,施工方案,简单归纳起来，就是这样一个过程：挖沟（取土）引水入沟（水道运输）填沟（处理垃圾）。,按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工方案。,丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。,在实际生活中，常遇到对系统中各个局部考虑得很仔细，却忽略或减少考虑全局的事例，这样就很难得到良好的效果。,马上行动1,赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次施工，分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预埋煤气管道、市政部门维修下水管道，结果重复施工，造成了人力和财力资源的浪费，同时也给市民带来了不便。,请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理更为合理？,原因：三个部门没有统一协调，造成了各自封闭的局面。各部门只根据自己的时间施工，没有从全局着眼，缺少整体统筹的观念，给市民带来了不便。,方法：三家共同协商，一次性地解决问题。,马上行动1,科学性原则,系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。,系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。,例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出“三三进九不如二五一十”，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。,科学性原则,三五知己在大排档吃夜宵，桌上一盘炒田螺，几瓶啤酒，一聊就是半天。可是，有人边细嚼美味的螺肉，边“吐吐吐”地把吃进嘴巴里的泥巴、螺崽吐出来，埋怨田螺肚里，泥巴螺崽多。有一个流传很久的民间办法。先将田螺放进盛满清水的盆子里，再把菜刀、锅铲等非不锈钢铁器插进田螺堆。第二天就可以发现这些铁器上爬满了田螺，不仅盆底沉下一层田螺吐出来的泥巴，母田螺还产下很多螺崽。如果清理干净后再重复处理，田螺就继续吐泥下崽。这样，田螺的肚子里便干净多了。其实这种做法也不见得麻烦，只是略为拖延一点资金回收时间罢了。三三得九，不如二五一十。假设不作吐泥加工的炒田螺每碟售三元，卖了三蝶也只得九元收入，还未必得宠；但已作吐泥加工的售五元一蝶，卖两蝶就有十元收入，顾客还吃得既放心又开心。如此这般，何乐而不为呢？,田螺的处理,问：火药的成分的配比，火药是多种成分组成的系统，其配比为什么不能随意？,火药爆炸是一种化学反应，服从化学反应规律，如果没有正确的配比，反应就会不充分甚至不发生，影响爆炸效果，同时浪费药品。所以火药成分的配比中包含了科学道理，如果违反科学规律会导致失败,练习案例：火药配比,综合性原则,系统分析注重研究系统各部分之间的相互联系和相互作用，既注重研究各部分之间的横向联系，也注重研究各部分之间的纵向联系。它的基本思路是：综合一一分析一一综合,综合性原则,系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。有的工厂在生产产品的同时，也向周围环境排放出“三废”，造成污染；毁林开荒虽然能收获农产品，但造成水土流失，贻害很大。,某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。现代医学采用中西医结合的方法攻克了很多疑难杂症；农业为了保水，可以配合地面水库、地下水库、土壤水库、绿色水库（山区造林种草，每亩地可蓄水20m3）等不同的方案综合进行。,埃及阿斯旺大坝,阿斯旺水坝在20世纪70年代初竣工了.表面上看,这座水坝给埃及人带来了廉价的电力,控制了水旱灾害,灌溉了农田.然而,实际上却破坏了尼罗河流域的生态平衡,造成了一系列灾难:由于尼罗河的泥砂和有机质沉积到水库底部,使尼罗河两岸的绿洲失去肥源几亿吨淤泥,土壤日益盐啧化;由于尼罗河河口供沙不足,河口三角洲平原向内陆收缩,使工厂,港口,国防工事有跌入地中海的危险;由于缺乏来自陆地的盐份和有机物,致使沙丁鱼的年获量减少1.8万吨;由于大坝阻隔,使尼罗河下游的活水变成相对静止的湖泊,为血吸虫病流行.埃及造此大坝所带来的灾难性后果,使人们深深的感叹:一失足成千古恨!,这个例子带给我们哪些思考？,系统分析的一般步骤排列正确的是（）（1）明确问题，设立目标（2）收集资料，制定方案（3）分析计算，评价比较（4）检验核实，作出决策A1234B2134C2143D3124,农业生产为了保水，往往采用地下水库、土壤水库、绿色水库等多种方案进行综合考虑，主要体现了系统的（）A整体性原则B科学性原则C综合性原则D可持续发展原则,四、系统的优化,系统优化：,是在给定的条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大（或最小）。,影响系统优化的意义：,实现系统的最大化，就可以在一定资源条件下，取得最佳效果，而投入的人力、财力、物力达到最小。,农业间作套种,约束条件,农作物的生长周期、气候等因素。,高产高收,手段和方法,不同农作物的套种,目标,优化方法,优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。,系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次的完善和验证，才能得到最优解或满意解。,求解过程：,数学模型,估算、试验,生产利润问题（1）,生产利润问题（2）,优化的目标是：获得最大的利润,目标函数：,（设X1为每周生产桌子数，X2为每周生产椅子数）,Smax=50X1+60X2,约束条件:,（1）4X1+6X2600,（2）20X1+18X2400,（3）X18,（4）X25,我们列出了一个目标函数和四个约束条件，实际上我们已经建立了一个数学模型。,生产利润问题（3）,我们通过数学模型，计算出的目标值是每周获取的最大利润，所得到的就是最优解：每周生产桌子数量是X1、生产椅子的数量是X2）。,答案,8张桌子13张椅子最大利润为1180元通用计算，我们得到的就是最优解，按每周8张桌子、13张椅子的方案生产就可以获得最大的利润，像这种系统优化叫做系统最优化。,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。,是反映下落物体运动的路程随时间变化的数学模型。,数学模型突出事物的主要因素，舍弃事物的次要因素。,装修施工的组织优化（1）,一、明确问题，设立目标,施工项目：教学楼装修,施工内容：教学楼A、B、C栋，需要水电、木工、油漆三个施工过程，每个施工过程需要3周时间,目标：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,方案一：按照施工要求，从A到B到C，依此进行施工,方案二：按照施工要求，A、B、C栋同时进行施工,方案三：按照施工要求，A、B、C栋进行流水施工,各种方案比较。,三、检验核实，确定方案,根据分析，确定按照方案三进行施工。,四、分析计算，评价比较,选择出最佳方案：方案三,方案一,方案二,方案三,方案比较,依此施工,27周,1,投入少,简单,平行施工,9周,3,投入多,复杂,流水施工,15周,1,较多,较简单,案例：装修施工的组织优化,优点：（1）工期_（2）需要水电、木工和油漆各_个装修队同时工作。(3)相对于平行施工的方式,这种方式在施工时间内投入的人力、施工设备、材料_。在这一优化的案例中，影响优化的主要因素有哪些？,影响优化的因素主要有施工时间,装修队和设备的数量等,较短,一,较少,1.增加食堂的窗口和工作人员；,2.不同年级学生的下课时间错开；,3.新建一个食堂。,P85练习1,P85练习2,2.A地区的失误在于，没有考虑到毁林开荒和围湖造田对生态系统和生态环境的影响，没有考虑子系统各要素组合成新系统整体后所产生的不良功能。,B地区农业经济走上了良性发展的道路，从系统观点看，就是因为他们从系统整体出发，从全局和长远利益出发，注意了建设经济林与发展农业生产、保护生态环境和繁荣城乡，注意了各要素组合成新的系统以后所产生的新的整体功能。,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,小结,
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