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1、通用技术通用技术技术与设计技术与设计2 2第三单元 系统与设计系统的分析决策的方法经经验验决决策策科科学学决决策策系统分析就是一种科学决策的方法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系统分析是在第二次世界大战末期提出来的, ,起起初被用于武器系统的分析研究，后来又被用于国防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。上世纪战略及国家安全政策的制定。上世纪6060年代才逐步年代才逐步被行政及企业单位采用。被行政及企业单位采用。一、系统分析一、系统分析系统分析的定义 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
2、能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比考察、分析、比较、试验较、试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步，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，这个骤和程序，或对原有的系统提出改进方案，这个过程就是系统分析。过程就是系统分析。系统分析的出发点是：为了发挥系统的整体功能。系统分析的出发点是：为了发挥系统的整体功能。系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。 系统分析的显著特点是完整地而不是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零星地处理问题，
3、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素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。题。 借助于系统分析，可以正确地提出整借助于系统分析，可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定行体目标，恰当地选择方案，科学地确定行动的方略。动的方略。系统分析特点 汉字激光照排系统汉字激光照排系统王王选选教教授授案例分析案例分析思考：在汉字照排方案的决策中，系统的整体目标思考：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？是什么？你认为王选进行决策的依据主要有哪些？目标：目标：研制出先进的中文排版系统，研制出先进的中文排版系统，使得我国的报业排版不再依
4、赖国外技术使得我国的报业排版不再依赖国外技术依据：依据：王选看到了国内的技术储备以及第四代机的市王选看到了国内的技术储备以及第四代机的市场场景场场景,虽然存在一定的技术难关，但只要努虽然存在一定的技术难关，但只要努力还是可以克服的力还是可以克服的。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二、系统分析的步骤二、系统分析的步骤案例分析案例分析田忌赛马田忌赛马 田忌赛马能转败为胜的主要原因：田忌赛马能转败为胜的主要原因： 田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、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
5、们是缺一不可的。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。但主要是由于孙膑的原因。田忌赛马战术分析田忌赛马战术分析(1)(1)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：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。2 2：收集资料，制定方案：收集资料，制定方案各种方案：各种方案：田忌赛马战术分析田忌赛马战术分析(3)(3)1 11 12 22 23 33 31 11 12 23 33 32 21 12 22 21 13 33 31 12 22 23 33 3
6、1 11 13 32 21 13 32 21 13 32 22 23 31 1输输输输输输3 3：0 0输输输输赢赢2 2：1 1输输赢赢输输2 2：1 1输输输输赢赢2 2：1 1输输赢赢赢赢1 1：2 2输输输输赢赢2 2：1 1齐王齐王田忌田忌田忌赛马战术分析田忌赛马战术分析(2)(2)4 4：检验核实，作出决策：检验核实，作出决策选择合适的马的出场顺序。选择合适的马的出场顺序。3 3：分析计算，评价比较：分析计算，评价比较各种方案的比赛结果：各种方案的比赛结果：1 13 32 21 13 32 2输输赢赢赢赢1 1：2 2运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵运用系统分析的方法处理
7、具体问题时，主要要遵循三大原则：循三大原则：整体性原则、科学性原则、综合性原则。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三、系统分析的主要原则智力游戏智力游戏 狼羊菜过河，一人要将一狼、一羊、一棵白菜这些东西都运送到河对岸。渡船太小，一次只能带一样。因为狼要吃羊，羊会吃白菜，所以狼和羊，羊和白菜不能在无人监视的情况下相处。你能做到么？过河过河 运羊过去，人回。运狼过去，运羊回来。运菜过去，人回。运羊过去，过关。整体性原则整体性原则分析系统首先要着眼于系统整体：分析系统首先要着眼于系统整体：先分析整体，再分析部分先分析整体，再分析部分先看全局，后看局部先看全局，后看局部先看全过
8、程，再看某一个阶段先看全过程，再看某一个阶段先看长远，再看当前先看长远，再看当前第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；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；第二，要运来大批木材和石料；第三，要运来大量新土。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。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：当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题
9、：案例分析案例分析丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：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。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。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，把最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，
10、把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。简单归纳起来，就是这样一个过程：简单归纳起来，就是这样一个过程：挖沟（取土）挖沟（取土）引水入沟（水道运输）引水入沟（水道运输）填沟（处理垃圾）。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。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，使取丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的
11、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。上得到了最佳解决。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。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，你认为请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处
12、理更为合理？怎样处理更为合理？马上行动马上行动 原因：三个部门没有统一协调，造成了各自原因：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，给市民带来了从全局着眼，缺少整体统筹的观念，给市民带来了不便。不便。 方法：三家共同协商，一次性地解决问题。方法：三家共同协商，一次性地解决问题。科学性原则科学性原则 系统分析一方面要有严格的工作步骤，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工具进行定量
13、分析，使决策的过程和结构更具说服力。更具说服力。综合性原则综合性原则 系统分析注重研究系统各部分之间的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之间的横向联系，也注重研究各部分之间的纵向联系。的纵向联系。它的基本思路是：综合一一分析一一综合它的基本思路是：综合一一分析一一综合湖北省的孝襄高速公路总投资额达湖北省的孝襄高速公路总投资额达7272亿元人民币，是亿元人民币，是“十五十五”期间该省投资规模最大、建设里程最长的一条高速公路期间该省投资规模最大、建设里程最长的一条高速公路 。按照设计方案，孝襄
14、高速公路要穿越占地面积达按照设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达19km219km2的的“洛洛阳银杏保护区阳银杏保护区”，2 2万多棵树龄在百年以上的古银杏树将万多棵树龄在百年以上的古银杏树将面临毁灭性的破坏。银杏树的成长周期特别长，移栽成活面临毁灭性的破坏。银杏树的成长周期特别长，移栽成活率极低，一旦被毁损，势必破坏当地的生物多样性。率极低，一旦被毁损，势必破坏当地的生物多样性。如果更改最初的设计方案，绕避保护区如果更改最初的设计方案，绕避保护区1.4km1.4km，工程指挥部就，工程指挥部就要为此增加投资要为此增加投资42004200万元。万元。根据以上内容，你认为孝襄高速公路的设计应该
15、综合根据以上内容，你认为孝襄高速公路的设计应该综合考虑哪些目标？考虑哪些目标？孝襄高速公路孝襄高速公路1 1：保护珍稀的银杏名贵树木。：保护珍稀的银杏名贵树木。2 2：控制工程投资额度、坚持原设计不变。：控制工程投资额度、坚持原设计不变。 孝襄高速公路抱着洛阳银杏园绕了个圈，好处有：孝襄高速公路抱着洛阳银杏园绕了个圈，好处有： 一是有利于保护我国珍稀物种银杏树，实现生物多样性。一是有利于保护我国珍稀物种银杏树，实现生物多样性。 二是在当前国内外心血管疾病呈增加趋势，治疗心血管二是在当前国内外心血管疾病呈增加趋势，治疗心血管疾病的中药银杏供不应求的情况下，有利于保护和开发银杏疾病的中药银杏供不应
16、求的情况下，有利于保护和开发银杏的药物资源。的药物资源。 三是保住了当地百姓的致富资源。三是保住了当地百姓的致富资源。湖北省随州市洛阳镇四、系统的优化四、系统的优化系统优化：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）。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：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。得最佳效果，而投入的人力、财力、物力达到最小。优化
17、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。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。满意解。求解过程：求解过程：数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证生产利润问题（生产利润问题（1）产品需木料需工时利润计划产量桌子42050椅子61860受约束因素约束内容木料最多600工时最多400个桌子至少8张椅子至少5把生产利润问题（生产利润问题（2）优化的目标是：获得最大的利
18、润优化的目标是：获得最大的利润目标函数：目标函数：（设（设 x1 为为 每周生产桌子数，每周生产桌子数， x2 为为 每周生产桌子数）每周生产桌子数）Smax=50X1+60X2约束条件约束条件（1）4X1+6X2 600（2）20X1+18X2 400（3）X1 8（4）X2 5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建立了一个数学模型。数学模型。生产利润问题（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利
19、润，所得到的就是最优解：每周生产桌子数量是X1、生产椅子的数量是生产椅子的数量是X2）。）。装修施工的组织优化（装修施工的组织优化（1）一、明确问题，设立目标一、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：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。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，制定方案二、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，依此进行施工，依
20、此进行施工方案二：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三、检验核实，确定方案三、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。四、分析计算，评价比较四、分析计算，评价比较各种方案比较。各种方案比较。选择出最佳方案：方案三选择出最佳方案：方案三方案一方案一楼楼装修装修过程过程工期工期装修施工进度（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
21、漆3 方案二方案二楼楼装修装修过程过程工期工期装修施工进度（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 方案三方案三楼楼装修装修过程过程工期工期装修施工进度（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 方案比较施工特点施工特点工期工期施工队施工队设备、材料设备、材料现场管理现场管理方案一方案一方案二方案二方案三方案三依此施工依此施工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
22、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1.1.增加食堂的窗口和工作人员；增加食堂的窗口和工作人员；2.2.不同年级学生的下课时间错开；不同年级学生的下课时间错开；3.3.新建一个食堂。新建一个食堂。P85 P85 练习练习1 1P85 P85 练习练习2 22.A2.A地区的失误在于，没有考虑到毁林开荒和围湖地区的失误在于，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。统各要素组合成新系统整体后所产生的不良功能。B B地区农业经济走上了良性发展的道路，从系统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。组合成新的系统以后所产生的新的整体功能。一、系统分析的含义一、系统分析的含义二、系统分析的一般步骤二、系统分析的一般步骤三、系统分析的主要原则三、系统分析的主要原则四、系统的优化四、系统的优化小小 结结
