《3.2 系統(tǒng)分析及優(yōu)化》課件

§3.2系統(tǒng)的分析1、系統(tǒng)的分析2、系統(tǒng)的優(yōu)化3.2系統(tǒng)分析及優(yōu)化一、系統(tǒng)分析的含義

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?、分析、比較、試驗，

并在此基礎(chǔ)上擬定一套有效處理步驟和程序，或?qū)υ瓉淼南到y(tǒng)提出改進方案的過程，就是系統(tǒng)分析。一、系統(tǒng)分析決策的方法

決策方法有經(jīng)驗決策和科學決策；系統(tǒng)分析是一種科學決策的方法。案例分析：漢字激光照排系統(tǒng)王選教授激光照排機系統(tǒng)分析的一般步驟

系統(tǒng)分析的出發(fā)點為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，目的是尋求解決問題的最佳決策，

最佳決策只是在若干方案中尋求的相對令人滿意的方案。系統(tǒng)分析的一般步驟可以描述為：明確問題設(shè)立目標收集資料制定方案分析計算評價比較檢驗核實作出決策案例分析田忌賽馬系統(tǒng)分析的主要原則

運用系統(tǒng)分析主要要遵循三大原則：

整體性原則、科學性原則、綜合性原則。1.整體性原則

系統(tǒng)分析首先著眼于系統(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，再看某一階段；先看長遠，再看當前。案例分析

丁謂修復皇宮丁謂修復皇宮1

宋真宗在位時，皇宮曾起火。一夜之間，大片的宮室樓臺殿閣亭榭變成了廢墟。為了修復這些宮殿，宋真宗派當時的晉國公丁謂主持修繕工程。完成這項重大建筑工程，面臨著三個大問題：第一，需要把大量的廢墟垃圾清理掉；第二，要運來大批木材和石料；第三，要運來大量新土。丁謂修復皇宮2丁謂研究了工程之后，制訂了這樣的施工方案：首先，從施工現(xiàn)場向外挖了若干條大深溝，把挖出來的土作為施工需要的新土備用，于是就解決了新土問題。第二步，從城外把汴水引入所挖的大溝中，于是就可以利用木排及船只運送木材石料，解決了木材石料的運輸問題。最后，等到材料運輸任務完成之后，再把溝中的水排掉，把工地上的垃圾填入溝內(nèi)，使溝重新變?yōu)槠降?。丁謂修復皇宮3簡單歸納起來，就是這樣一個過程：挖溝（取土）→引水入溝（水道運輸）→填溝（處理垃圾）。

按照這個施工方案，不僅節(jié)約了許多時間和經(jīng)費，而且使工地秩序井然，使城內(nèi)的交通和生活秩序不受施工太大的影響，因而確實是很科學的施工方案。

丁謂在修復皇宮工程中，運用了整體的解決方案，使取土、運輸材料、處理垃圾三項繁重的任務協(xié)調(diào)起來，在總體上得到了最佳解決。2.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)果更具說服力。閱讀優(yōu)選法

優(yōu)選法是快速尋找最佳方案的科學方法。具體的優(yōu)選法有很多，如黃金分割法、分數(shù)法、對分法等，這里只介紹黃金分割法。

黃金分割法也稱0.618法，以技術(shù)試驗為例，先把整個試驗范圍看做1，然后在整個試驗范圍的0.618處選點做第一次試驗，再在倒過來的0.618處選點做第二次試驗，比較兩次試驗的結(jié)果，去掉效果差的那個點以外的試驗范圍部分；參閱P79

3.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。孝襄高速公路1：保護珍稀的銀杏名貴樹木。2：控制工程投資額度、堅持原設(shè)計不變。

孝襄高速公路抱著洛陽銀杏園繞了個圈，好處有：一、是有利于保護我國珍稀物種銀杏樹，實現(xiàn)生物多樣性。三、是保住了當?shù)匕傩盏闹赂毁Y源。

系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件使系統(tǒng)達到更理想、更佳效果的過程。實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化，就可以在一定資源條件下，取得最佳的經(jīng)濟效果，而投入的人力、物力、財力達到最小。

系統(tǒng)的優(yōu)化【案例分析1】

浙江天臺縣高速噪音超標80%，66戶村民告上法庭核心事件：上三高速建成通車已有6年，6年來車流日增，在接近高速天臺出口處，距離高速公路10米左右就有一排民房，這就是天臺縣橋下村。村民說，高速上車來車往的聲音太大了，這幾年來他們最大的愿望是能睡個安穩(wěn)覺。于是，他們將高速公路公司告上法庭。

隔音墻作用的本質(zhì)是改變噪音的傳播途徑，以達到改善污染的目的。

又如：建筑材料的改進也是一項優(yōu)化技術(shù)，以往建筑物的墻體多采用實心磚，現(xiàn)在采用了空心磚，在保證強度、隔熱隔音效果的同時，節(jié)省了材料。

系統(tǒng)優(yōu)化的意義就是以最小的投入，獲取系統(tǒng)的最佳效益或最佳功能。

為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。

系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多樣的，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。數(shù)學模型估算、試驗最優(yōu)解滿意解完善、驗證

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。線性規(guī)劃目標函數(shù)

是系統(tǒng)目標與系統(tǒng)中的某些元素之間的關(guān)系。

案例分析利潤問題約束條件【案例分析3】

在江邊一側(cè)有A、B兩個工廠，它們到江邊的距離分別是2km和3km，設(shè)兩工廠沿江方向的距離是3.5km，現(xiàn)在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過江，問碼頭應建在什么位置，才能使運輸路線最短？碼頭？

根據(jù)要求可畫出下圖，在江邊DE上求一點C，使C到A、B兩廠的距離之和為最短。過A點作關(guān)于直線DE的對稱點A1，連接A1B與DE相交于C，這一點既為所求的碼頭的地點。根據(jù)相似三角形原理，求得DC=1.4km，碼頭建在與A廠到江邊垂直距離位置相距1.4km處，運輸路線最短。

從“為江邊碼頭選址”這個例子，可以看出優(yōu)化僅僅靠定性的分析是遠遠不夠的，還需要更多的定量計算才行。數(shù)學模型為：Smin=AC+BC二、影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素

是指對系統(tǒng)的目標函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。