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1、第三章第三章 系统与设计系统与设计第二节第二节 系统的分析系统的分析想一想想一想公交线路的设立在人口规模在人口规模很小的县城，很小的县城，设计者凭借设计者凭借经验经验在上百万人口规模的在上百万人口规模的大城市大城市，要运用要运用科学的方法科学的方法进行综合分析和研究，找出最进行综合分析和研究，找出最佳方案。佳方案。决策方法决策方法经验决策经验决策科学决策科学决策想一想想一想路口控制系统路口控制系统车辆和行人都车辆和行人都少少的情况：司机自己控制行或停。的情况：司机自己控制行或停。车辆多车辆多的情况：红绿灯控制车辆的行或停。的情况：红绿灯控制车辆的行或停。车辆和人都多车辆和人都多的情况：红绿灯不
2、仅控制车辆的行或停，的情况：红绿灯不仅控制车辆的行或停，还控制人的行或停。还控制人的行或停。红绿灯控制行或停的时间是事先经过抽样统计的结红绿灯控制行或停的时间是事先经过抽样统计的结果确定的。果确定的。系统分析系统分析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什么是系统分析什么是系统分析 为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用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科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、考察、分析、比较、试验试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程，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
3、改进方案，这个过程就是序，或对原有的系统提出改进方案，这个过程就是系统分析。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。什么是系统分析什么是系统分析特点：特点： 完整地而不是零星地处理问题完整地而不是零星地处理问题, ,考虑各种主考虑各种主要变化因素及其相互的影响要变化因素及其相互的影响, ,全面地思考和解全面地思考和解决问题。决问题。作用：作用： 可以正确地提出整体目标，恰当地选择方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。案，科学地确
4、定行动的方略。系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤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系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤（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，种类，规格，摆放位置，以后的扩展等信息，以及用户的要求以及用户的要求（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法，设计规范等信息，并且在此基础上
5、指定多个备选方案。个备选方案。系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤（3）分析计算，评价比较）分析计算，评价比较如如房子布线例子中，需要按照电器的功率计算房子布线例子中，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，选电线的粗细，对线路的连接方案进行比较，选出最佳方案出最佳方案（4）检验核实，作出决策）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。地方进行修改，直到用户满意为止。系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤案例分析案例分析田忌赛马田忌赛马系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤案例分析案例分析田忌赛
6、马田忌赛马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1 11 12 22 23 33 31 11 12 23 33 32 21 12 22 21 13 33 31 12 22 23 33 31 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
7、 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齐王齐王田忌田忌系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤案例分析案例分析田忌赛马田忌赛马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系统分析的主要原则系统分析的主要原则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、
8、科学性原则、综合性原则。系统分析的主要原则系统分析的主要原则1.整体性原则 系统分析首先着眼于系统整体，要先分析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，后看局部；先整体，在分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。前。案例分析案例分析丁谓修复皇宫丁谓修复皇宫系统分析的主要原则系统分析的主要原则挖沟（取土）引水入沟（水道运输）填沟（处理垃圾）。系统分析的主要原则系统分析的主要原则2.科学性原则 系统分析一方面要有严格的工作步骤，另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学工
9、具进行一方面尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。系统分析的主要原则系统分析的主要原则2.科学性原则 系统分析的主要原则系统分析的主要原则2.科学性原则 系统分析的主要原则系统分析的主要原则3.综合性原则 系统分析总是为实现系统目标服务的。当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，存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。不可顾此失彼，因小失大。区别：区别： 整体性：目标内部的处理关系整体性：目标内部的处理关系综合性：是目标与目标之间的关系综合性：是目标与目标之
10、间的关系案例分析案例分析孝襄高速公路孝襄高速公路系统分析的主要原则系统分析的主要原则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孝襄高速公路抱着洛阳银杏园绕了个圈，好处有：，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、工程投资额度增加不大，可以基本坚持原设计不变。二、工程投资额度增加不大，可以基本坚持原设计不变。系统的优化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
11、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。系统的优化系统的优化农业间作套种农业间作套种约束条件约束条件 农作物的生长周期、气候等因素。农作物的生长周期、气候等因素。手段和方法手段和方法不同农作物的套种不同农作物的套种目标目标 高产高收高产高收系统的优化系统的优化优化方法是
12、为使系统达到最优的目标而提出的求优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。解方法。系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎样的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。最优解或满意解。求解求解过程：过程：数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证系统的优化系统的优化生产利润问题生产利润问题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把系统的优化系统的优化优化的目标是：获得最大的利润优化的目标是：
13、获得最大的利润目标函数：目标函数： （设（设 x1 x1 为为 每周生产桌子数，每周生产桌子数， x2 x2 为为 每周生产桌子数）每周生产桌子数）SmaxSmax=50X1+60X2=50X1+60X2约束条件约束条件: :（1 1）4X1+6X2 6004X1+6X2 600（2 2）20X1+18X2 40020X1+18X2 400（3 3）X1 8X1 8（4 4）X2 5X2 5我们列出了一个目标函数和四个约束条件，实际上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我们已经建立了一个数学模型。数学模型。系统的优化系统的优化生产利润问题生产利润问题我们通过数学模型，
14、计算出的目标值是每周获取我们通过数学模型，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：每周生产桌的最大利润，所得到的就是最优解：每周生产桌子数量是子数量是X1X1、生产椅子的数量是生产椅子的数量是X2X2）。）。v8张桌子v13张椅子v最大利润为1180元v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。答案答案系统的设计系统的设计一、系统设计的含义 系统设计是在系统分析基础上,设计出满足预定目标的系统的过程。 它既包含了对某个系统进行技术本身的内容，同时又需要运用系统的思想和方法对其设计过程进行分析、设计。系
15、统的设计系统的设计二、二、系统设计应考虑的主要问题1 1、系统设计的目的与要求、系统设计的目的与要求 系统设计要从整体出发，以系统整体系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的功能的最优为目的2 2、系统各部分之间的相互联系与相互作用、系统各部分之间的相互联系与相互作用 系统设计要运用系统的思想综合考虑系统设计要运用系统的思想综合考虑和部分之间的关联、冲突问题，注重各部和部分之间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。分的横向、纵向联系。系统的设计系统的设计二、二、系统设计应考虑的主要问题3 3、系统设计方案的优化、系统设计方案的优化 首先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，首先从系统整
16、体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。再在此基础上完善各部分的设计。系统的设计系统的设计三、三、系统设计一般步骤 根据系统设计的目标，将系统分解根据系统设计的目标，将系统分解为若干个子系统，确定各子系统的目标、为若干个子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。价等。练习练习答案：答案：Av赵明家要进行装潢，决定自己设计家里的用电系统，为了用电安全，便于使用和维护，赵明把用电系统分解成几个子系统，下列分解方案中合理的是vA.照明子系统、空调子系统、
17、插座子系统、安全保护子系统vB.安全保护子系统、照明子系统、二孔插座子系统、三孔插座子系统vC.日光灯子系统、照明子系统、空调子系统、插座子系统vD.照明子系统、空调子系统、二孔插座子系统、三孔插座子系统子系统之间都应该是并列而不是包含的关系练习练习v如图所示是某公司的塑料清洗系统示意图，破碎过的废旧塑料在洗涤溶液中搅拌浸泡充分后，依次进入过滤设备、清洗机、漂洗机和脱水机进行处理，将污渍和残留洗涤剂都清除干净。为了提高干净塑料的清洁度，提出了以下优化措施，其中不合理的是vA.提高过滤设备的过滤效果vB.将清洗与漂洗合并vC.在清洗与漂洗之间增加脱水环节vD.在过滤与清洗之间增加粗洗环节答案：答
18、案：B练习练习答案：答案：C练习练习答案：答案：Cv王林家新买了一辆汽车，为了节省燃油，采取了下列系统优化措施，其中不正确的是vA、合理使用汽车空调vB、保持气压合适vC、每次加油时将油箱加满vD、减少不必要的负载练习练习v如图所示是某电缆生产系统示意图，导线经放线设备后穿过模具，牵引设备将导线拉直并牵引导线。屏蔽层挤出机和绝缘层挤出机分别向模具中挤入屏蔽材料和熔化的绝缘材料，并使其包裹在导线上，经水槽冷却后收线。以下对该系统的优化措施中，合理的是（）vA.增加模具冷却装置，延长模具寿命vB.加快收线设备的收线速度，提高生产效率vC.减少挤出材料的挤出量，节约材料vD.增加水槽水温自动控制装置，提高产品质量答案：答案：D因为水槽水温的变化和波动会影响产品的生产的稳定性和可靠性
