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1、二 系統(tǒng)的分析,學(xué)習(xí)目標(biāo) 初步掌握系統(tǒng)分析的基本方法。 理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，能結(jié)合實(shí)例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。,公交線路的設(shè)計(jì),系統(tǒng)的科學(xué)決策方法,在人口規(guī)模很小的縣城,在上百萬(wàn)人口規(guī)模的大城市,綜合地全面地考察道路、人口、居民等等，進(jìn)行系統(tǒng)地分析和研究,憑借零星的個(gè)人經(jīng)驗(yàn),零星的經(jīng)驗(yàn)決策,科學(xué)決策：,經(jīng)驗(yàn)決策：,決策方法,系統(tǒng)分析：,,從系統(tǒng)整體功能出發(fā)，綜合地全面地聯(lián)系地考察道路、人口密度、居民對(duì)交通的要求等等，進(jìn)行系統(tǒng)地分析和研究。,按照一般的體驗(yàn)進(jìn)行決策,考慮所涉及的各種主要因素及其相互的影響，全面地思考和解決問(wèn)題,城市的道路設(shè)計(jì)：,容易失誤的決策方法,最大限度減少失誤的決策方法,村里

2、的道路設(shè)計(jì)：,零星地孤立地考慮，撇除了一些因素和聯(lián)系,系統(tǒng)分析,田忌賽馬,孫臏，戰(zhàn)國(guó)中期齊國(guó)人。少時(shí)孤苦，年長(zhǎng)后從師于鬼谷子，顯示了驚人的軍事才能,上等馬 中等馬 下等馬,上等馬 中等馬 下等馬,齊威王,田忌,孫臏,孫臏整體地看待三場(chǎng)比賽，各局比賽相互協(xié)作，而不是孤立地分割看待,使整體力量通過(guò)出場(chǎng)次序的調(diào)整得到增大。,通過(guò)轉(zhuǎn)移強(qiáng)弱對(duì)比，調(diào)整出場(chǎng)次序，使實(shí)力達(dá)到最大。,系統(tǒng)分析的定義：,為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)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(jìn)方案，這個(gè)過(guò)程就是系統(tǒng)分析。,系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)是：,目的是

3、：,為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。,尋求解決問(wèn)題的最佳決策。,特點(diǎn)是：,全面地思考和解決問(wèn)題。,作用：,可以正確地提出整體目標(biāo)，恰當(dāng)?shù)剡x擇方案，科學(xué)地確定行動(dòng)的方略。,（2）系統(tǒng)分析的一般步驟,孫臏戰(zhàn)術(shù)分析的步驟,贏得賽馬,收集資料、分析馬匹的優(yōu)劣情況，,通過(guò)評(píng)價(jià)對(duì)比，找出最優(yōu)方案,確定方案,明確問(wèn)題 設(shè)立目標(biāo),收集資料 制定方案,分析計(jì)算 評(píng)價(jià)比較,檢驗(yàn)核實(shí) 作出決策,,,,田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案？,0 _ 3,1 _ 2,1 _ 2,1 _ 2,1 _ 2,2 _ 1,2 _ 1,只有一種情況是田忌以2：1取勝于齊王的，孫臏正是把這種方案推薦給了田忌，,系統(tǒng)分析要遵循的主要原則,整

4、體性原則： 科學(xué)性原則： 綜合性原則：,從著眼于整體出發(fā)去看待部分,運(yùn)用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析， 使決策更具說(shuō)服力,兼顧多個(gè)目標(biāo)，不偏廢。 綜合多個(gè)方案，取得更佳效果,整體性原則,分析系統(tǒng)首先要著眼于系統(tǒng)整體：,先分析整體，再分析部分,先看全局，后看局部,先看全過(guò)程，再看某一個(gè)階段,先看長(zhǎng)遠(yuǎn)，再看當(dāng)前,丁渭修宮殿,宋真宗在位時(shí)，皇宮曾起火,清理廢墟,運(yùn)來(lái)石料、木頭、新土,燒磚,砌宮殿,引汴水運(yùn)木材石料,從全局出發(fā)考慮局部的設(shè)計(jì)，局部設(shè)計(jì)要增進(jìn)全局的功能,思考：丁渭修宮殿的故事說(shuō)明了什么？,丁謂在修復(fù)皇宮工程中，運(yùn)用了整體的解決方案，使取土、運(yùn)輸材料、處理垃圾三項(xiàng)繁重的任務(wù)相互協(xié)作起來(lái)，

5、從而在整體上得到了最佳解決。,1+2+3+98+99+100？,高斯解題的故事,從整體出發(fā)去看待部分,系統(tǒng)分析要遵循的主要原則,整體性原則： 科學(xué)性原則： 綜合性原則：,運(yùn)用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析， 使決策更具說(shuō)服力,兼顧多個(gè)目標(biāo)，不偏廢。 綜合多個(gè)方案，取得更佳效果,科學(xué)性原則,例如，在比較種稻是一年三季合算還是一年兩季合算時(shí)，有人就提出“三三進(jìn)九不如二五一十”，,地運(yùn)用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析，使決策的過(guò)程和結(jié)構(gòu)更具說(shuō)服力。,優(yōu)選法（黃金分割法） ： 以數(shù)學(xué)原理為指導(dǎo)，合理安排試驗(yàn)，以盡可能少的試驗(yàn)次數(shù)盡快找到最優(yōu)方案的的科學(xué)方法。 首先由華羅庚推廣并大量使用,要在某種合金鋼

6、加入某元素以提高強(qiáng)度。假設(shè)試驗(yàn)范圍是每噸加入量為10002000g，那么究竟應(yīng)加入多少？若用一般試驗(yàn)方法，每隔5g試驗(yàn)一次需要做200次，每隔10g試驗(yàn)一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。,1005,2000,1000,1010,1015,..,1618,,,黃金分割點(diǎn)優(yōu)選法,1382,1000,2000,,閱 讀 優(yōu)選法,優(yōu)選法是快速尋找最佳方案的科學(xué)方法。 如黃金分割法、分?jǐn)?shù)法、對(duì)分法等，這里只介紹黃金分割法。,C 綜合性原則,一：當(dāng)系統(tǒng)存在若干個(gè)目標(biāo)時(shí)，要兼顧多個(gè)目標(biāo)，不可顧此失彼，因小失大。,系統(tǒng)分析總是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的。,二：當(dāng)有多個(gè)方案時(shí)

7、，綜合多個(gè)方案可以獲得更好的效果,如：孝襄高速公路,目標(biāo)1：保護(hù)珍稀名貴的銀杏林。 目標(biāo)2：控制工程投資額度、堅(jiān)持原設(shè)計(jì)不變。,如：中西醫(yī)的結(jié)合治療,孝襄高速公路,銀杏,孝襄高速公路,銀杏,目標(biāo)1：保護(hù)珍稀名貴的銀杏林。 目標(biāo)2：控制工程投資額度、堅(jiān)持原設(shè)計(jì)不變。,當(dāng)系統(tǒng)存在若干個(gè)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)將目標(biāo)排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)的目標(biāo)，然后盡可能在不損害第一個(gè)目標(biāo)的前提下完成下一個(gè)目標(biāo),系統(tǒng)的優(yōu)化,含義：系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件下，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（或最小化）。,,約束條件：,目標(biāo)(函數(shù))：,影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素： （手段和方法）,是對(duì)系統(tǒng)的功能起

8、著限制作用，且不可調(diào)節(jié)的因素,對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，可以人為調(diào)節(jié)的因素 （手段和方法）,系統(tǒng)優(yōu)化的目的、目標(biāo),農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化手段 農(nóng)業(yè)間作套種,在同一塊田地上成行或成帶(多行)間隔種植的方式,前一種作物還沒(méi)收割，就把后一種種植在行間,目標(biāo)(函數(shù))：,增加產(chǎn)量，收成。提高土地利用率。,約束條件：,天氣、氣候、農(nóng)作物的生長(zhǎng)特性,影響因素：,田間管理、病蟲害防治：,收成=（單位面積農(nóng)作物收益）,油料-果樹間作套種,利用農(nóng)作物生長(zhǎng)的季節(jié)差、時(shí)間差，把相同或不同類的農(nóng)作物套種在一起,糧食-果樹間作套種,稻田養(yǎng)魚,通過(guò)養(yǎng)魚擴(kuò)大了經(jīng)濟(jì)效益,是系統(tǒng)目標(biāo)與系統(tǒng)中的某些元素之間的關(guān)系。,是對(duì)系統(tǒng)的功

9、能起著限制作用、并且是不能人為調(diào)節(jié)的因素。,是指對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。,系統(tǒng)優(yōu)化的三層含義：,系統(tǒng)優(yōu)化的方法(最優(yōu)化方法):,為使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,兩種求解方法：,現(xiàn)實(shí)原型,數(shù)學(xué)語(yǔ)言 （數(shù)學(xué)模型）,抽象,最優(yōu)解,估算、試驗(yàn),滿意解,完善驗(yàn)證,方法一：,方法二：,現(xiàn)實(shí)原型,數(shù)學(xué)語(yǔ)言 （數(shù)學(xué)模型）,抽象,最優(yōu)解,利用數(shù)學(xué)模型找出系統(tǒng)優(yōu)化的最優(yōu)解,估算、試驗(yàn),滿意解,完善驗(yàn)證,利用數(shù)學(xué)模型找出系統(tǒng)優(yōu)化的最優(yōu)解,某家具廠要安排一周的計(jì)劃，產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時(shí)工時(shí)，制作一張椅子需6平方木板及18小時(shí)工時(shí)；每

10、周擁有木材板料600平方，可用工時(shí)400小時(shí)；每張桌子利潤(rùn)50元，每只椅子利潤(rùn)60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子，假定所有產(chǎn)品都能銷售。問(wèn)：該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時(shí)，能獲得最大利潤(rùn)？,每張桌子利潤(rùn)50元，每只椅子利潤(rùn)60元。,某家具廠制作一張桌子需4平方木板及20小時(shí)工時(shí)，制作一張椅子需6平方木板及18小時(shí)工時(shí)；每周擁有木材板料600平方，每周可用工時(shí)400小時(shí)；,桌子數(shù): X1 椅子數(shù)： X2,某家具廠要安排一周的計(jì)劃，產(chǎn)品是桌子和椅子。某家具廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時(shí)，能獲得最大利潤(rùn)？,目標(biāo)函數(shù),求得最優(yōu)解：,X1 X2,約束條件：,影響因素,

11、X1 X2,可以用數(shù)學(xué)描述,定性的描述估算,最優(yōu)化解,較滿意解,驗(yàn)證完善,系統(tǒng)化優(yōu)化的方法兩種情形：,,為使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,運(yùn)用數(shù)學(xué)模型求解,優(yōu)化系統(tǒng)的方法？,科學(xué)的估算、試驗(yàn),為使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,某家具廠要安排一周的計(jì)劃，產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時(shí)工時(shí)，制作一張椅子需6平方木板及18小時(shí)工時(shí)；每周擁有木材板料600平方，可用工時(shí)400小時(shí)；每張桌子利潤(rùn)50元，每只椅子利潤(rùn)60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子，假定所有產(chǎn)品都能銷售。問(wèn)：該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時(shí)，能獲得最

12、大利潤(rùn)？,利潤(rùn)問(wèn)題,影響優(yōu)化的因素：,利潤(rùn)最大值:Smax,桌子數(shù): X1 椅子數(shù)： X2,,（材料）,（工時(shí)）,數(shù)學(xué)模型：,求得最優(yōu)解：,,目標(biāo)函數(shù),四個(gè)約束條件,利潤(rùn)最大值:Smax,X1 X2,桌子數(shù):X1 椅子數(shù):X2,用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型，稱為數(shù)學(xué)模型。,運(yùn)用數(shù)學(xué)模型求解,優(yōu)化系統(tǒng)的方法？,科學(xué)的估算、試驗(yàn),為使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,教學(xué)樓A、B、C棟，需要水電、木工、油漆三個(gè)施工過(guò)程，每個(gè)施工過(guò)程需要3周時(shí)間,教學(xué)樓裝修,一、明確問(wèn)題，設(shè)立目標(biāo),目標(biāo)：組織裝修，使裝修工期和資源利用最為合理。,一、明確問(wèn)題，設(shè)立目標(biāo),二、收集

13、資料，制定方案,裝修施工的組織優(yōu)化, ,投入的施工隊(duì)及設(shè)備是多少，存在什么缺點(diǎn),依次施工,設(shè)備人員只需一套， 但工期長(zhǎng), ,方案二：按照施工要求，A、B、C棟同時(shí)進(jìn)行施工,平行施工,工期短， 但設(shè)備、人員投入多,思考:除依次施工和平行施工以外，是否有其他施工方式,,, , ,,,方案三：按照施工要求，A、B、C棟進(jìn)行流水施工,流水施工,工期較短， 只需一套工程隊(duì),方案一：依次施工,方案二：同時(shí)施工,方案三：流水施工,三、分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較,依此施工,平行施工,流水施工,27周,9周,15周,1,3,1,投入少,投入多,適中,簡(jiǎn)單,復(fù)雜,較簡(jiǎn)單,四、檢驗(yàn)核實(shí)，確定方案,一、明確問(wèn)題，設(shè)立目標(biāo),目標(biāo)：組織裝修，使裝修工期和資源利用最為合理。,二、收集資料，制定方案,方案一：按照施工要求，從A到B到C，依此進(jìn)行施工,方案二：按照施工要求，A、B、C棟同時(shí)進(jìn)行施工,四、檢驗(yàn)核實(shí)，確定方案,三、分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較,裝修施工的組織優(yōu)化,