3.2系统的分析资料

3.2系统的分析第三单元系统与设计一、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的过程，就是系统分析。

系统分析的显著特点：完整地而不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。一、什么是系统分析

系统分析的意义：

正确地提出整体目标恰当有效地选择方案科学地确定行动方略案例分析——汉字激光照排系统王选（1937年2月－2006年2月13日）中国科学院院士，中国工程院院士。全国政协副主席，北京大学计算机研究所所长，方正控股有限公司董事局主席，2001年获国家最高科学技术奖。一、什么是系统分析

一、什么是系统分析思考：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？依据如下：在详细调查研究的基础上，看到国外优势的同时，也看到国内技术储备（已经有在研制第二、三代机的基础）及第四代机的市场前景使我国的报业排版不再依赖国外的技术目标：系统分析的一般步骤如下：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相对最佳决策。那如何找出这个最佳决策呢？明确问题，设立目标：明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。收集资料，制定方案：收集相关资料，制定解决问题的各种备选方案，预计可能产生的各种结果。检验核实，作出决策：如果对制定的方案不满意，还可按上述程序反复进行，直到获得满意的方案为止。分析计算，评价比较：对资料和数据做必要的计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种方案进行评价对比，选择最佳方案。二、系统分析的一般步骤案例分析：田忌赛马二、系统分析的一般步骤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，制定方案资料：齐王的马整体占优，三个等级，每个等级都比田忌好。各种方案如下：上上中中下下上上中下下中上中中上下下上中中下下上上下中上下中上下中中下上输输输0:3输输赢1:2输赢输1:2输输赢1:2输赢赢2:1输输赢1:2二、系统分析的一般步骤4.检验核实，作出决策选择第五种方案，理顺出场顺序。3.分析计算，评价比较各种方案的比赛结果：六种方案，三种结果0:31:22:1上下中上下中输赢赢2:1二、系统分析的一般步骤系统分析几乎运用到各个领域思考：哪些事需要系统分析的方法去解决？运用系统分析的方法可以处理具体问题，那么具体使用系统理论分析问题的时候，需要遵循哪些主要原则呢？二、系统分析的一般步骤3.系统分析的主要原则整体性原则科学性原则综合性原则1）整体性原则3.系统分析的主要原则系统分析首先着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。案例分析P79：丁谓修复皇宫3.系统分析的主要原则3.系统分析的主要原则本案例是讲解系统整体性的一个著名案例，丁谓运用了系统分析的基本方法。首先着眼于系统整体，要先分析整体，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全过程，再看某一阶段；先看长远，再看当前。把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务看成一个整体中的相关部分，加以协调处理，从而找到获得最佳效果的方案，节省了大量劳力、费用和时间,一举三得。2）科学性原则3.系统分析的主要原则

指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具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。

优选法是快速寻找最佳方案的科学方法。具体的优选法有很多，如黄金分割法、分数法、对分法等。黄金分割法也称0.618法。该方法于70年代在我国得以推广，并取得了很大的成就。我国著名数学家华罗庚在应用优选法方面做出了杰出贡献。3.系统分析的主要原则阅读：优选法

1、“两面针”牙膏：采用优选法科学生产大幅度降低铝材消耗，每年节约铝材几吨；结果打了3年漂亮仗……2、著名数学家华罗庚教授在他晚年时，在全国讲学，介绍他的优选法。当时广东有5个水泥厂，经过优选法的改良，生产出6个水泥厂的产量。3、优选法使得新西兰培育出世界上最好的肉牛和奶牛。为了发展羊毛和肉类生产，新西兰采用先进的培育技术，改进当地羊只的品种，使其具有国外引进种群的特殊优点。

3.系统分析的主要原则

制定系统目标方面:系统分析总是为实现系统目标服务的，应将目标排出优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一目标的前提下完成下一个目标，这就需要综合分析、统筹兼顾、不可顾此失彼。3）综合性原则3.系统分析的主要原则

系统设计方案的后果方面:系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。（例建厂后带来的环境污染、生态平衡破坏、水土流失）3.系统分析的主要原则方案的综合性考虑:某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。（例中西医结合治疗了许多疑难杂症）3.系统分析的主要原则案例分析P80：孝襄高速公路根据以上内容，你认为孝襄高速公路的设计应该综合考虑那些目标？1）当地的生态多样性2）减少投资3.系统分析的主要原则

作为一个系统，通常会有这样或那样的问题。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、财力不是最小；或是某种性能不理想等等。因此系统需要改善，需要优化。

我们做任何事情都希望达到最优的效果。如希望以最小的成本获取最大的利润，以最短的工期完成更多的工程量，以最少的能耗生产更多的产品，在单位面积上尽可能提高农业产量等。二、系统的优化(一)、什么是系统的优化

系统的优化是指在给定的条件（或约束）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化（或最小化）。不同的目标对应着不同的优化结果。【案例分析2】P81农作物种植系统的优化——农业间作套种约束条件是对系统的功能起着限制作用、并且是不能人为调节的因素。目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。【学生活动】讨论：增产增收有哪些影响因素？农作物的生长周期、气候等因素。提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的关系。套种的模式、套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等等。(二)、影响系统优化的因素对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。①优化追求的目标要适度②希望投入最小，而取得的效益最大③系统优化离不开条件，条件是否具备直接影响优化④某些不确定的或不可预见的因素也会影响系统的优化

对于比较复杂的系统，人们对其特征了解不够，所以需要运用一定的数学手段描述它，进而找到合适的解决方案。【案例分析3】在江边一侧有A、B两个工厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两工厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？

码头

根据要求可画出下图，在江边DE上求一点C，使C到A、B两厂的距离之和为最短。

过A点作关于直线DE的对称点A1，连接A1B与DE相交于C，这一点既为所求的码头的地点。根据相似三角形原理，求得DC=1.4km，码头建在与A厂到江边垂直距离位置相距1.4km处，运输路线最短。从“为江边码头选址”这个例子，可以看出优化仅仅靠定性的分析是远远不够的，还需要更多的定量计算才行。数学模型为：Smin=AC+BC(三)、最优化方法

通常，我们通过优化的目标与决策变量之间的关系计算出目标值，所得到的就是最优解。对有些问题，如果我们不能确切地描述目标函数，则可以通过定性的估计或推断，得到较为满意的解。

为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。系统优化的方法是多样的，有的运用数学模型求解，有的通过科学的估算、试验等方法实现。但无论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次完善和验证，才能得出最优解或满意解。求解过程：数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证【案例分析4】P83装修施工的组织优化

【学生活动】分析：根据装修的施工流程、资源利用、空间等要求进行分析，可以得到依次施工和平行施工两种方案，思考各自的特点。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，依次进行施工。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。楼装修过程工期装修施工进度（周）369121518212427A水电3木工3油漆3B水电3木工3油漆3C水电3木工3油漆3

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