系统的分析（67张幻灯片）
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课件67张PPT。第三单元 系统与设计
系统的分析如皋市通用技术教育实验学校3、系统的基本特性1、什么是系统由相互联系、相互作用、相互依赖、相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。按人类干预的情况
自然系统、人工系统
按内容和要素的性质
实体系统、抽象系统
按与环境的关系
开放系统、封闭系统
按运动状态
静态系统、动态系统2、系统的分类复 习案例分析1 公交线路的设立在人口规模很小的县城，道路状况简单，公共交通线路的决策也简单，设计者凭借经验，可以完成公交线路的设计。综合考察全市的道路状况、人口密度的分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，运用科学的方法进行综合分析和研究，就能找出城市公交线路规划设计的最佳方案。 在上百万人口规模的大城市，道路状况复杂，市民对交通的需求趋于多样化，这时若凭经验规划公交线路，容易顾此失彼，出现失误。经验决策科学决策每个人都会面临选择、面临决策。决策方法有经验决策和科学决策，经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误；
科学决策则可以最大限度地减少失误。 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,起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60年代才逐步被行政及企业单位采用。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，这个过程就是系统分析。系统分析的出发点是：系统分析的目的是：为了发挥系统的整体功能。寻求解决问题的最佳决策。系统分析的特点 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素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。
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，科学地确定行动的方略。
汉字激光照排系统王选教授激光照排机案例分析2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？目标：研制出先进的中文排版系统，
使得我国的报业排版不再依赖国外技术依据：王选看到了国内的技术储备以及第四代机的市场场景,虽然存在一定的技术难关，但只要努力还是可以克服的。在选题和确定技术途径时候、要注意中国国情，要仔细研究哪些事情应该做而且可能做好，哪些事在中国不应该做或不能做：如果只欣赏和坚持局部创新，而忽略整体上的大方向，有时会产生灾难性的后果案例分析2二、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最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。（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种类，规格，摆放位置，以后的扩展等信息，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法，设计规范等信息，并且在此基础上指定多个备选方案。二、系统分析的步骤（3）分析计算，评价比较如房子布线例子中，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，选出最佳方案（4）检验核实，作出决策如上例中，要征求用户的意见，对不满意的地方进行修改，直到用户满意为止。二、系统分析的步骤1、明确问题，设立目标
任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田。
2、收集资料，制定方案
环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰封状态，陆地最低气温达-50 C。 当前采用的一般方案： 方案1由海路用油船运输 方案2用带加温系统的油管输送
处理策略：考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究。同时继续考虑新的方案。
提出方案3：把含10％－20％氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。
提出方案4：将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到原油中，降低原油的熔点，增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气，仅管道铺设费就可以节省近60亿美金。【案例】：阿拉斯加原油输送方案 3、分析计算，评价比较
综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等，确定第4种方案为最终方案。
确定第4种方案为最终方案。
反思：如果仅仅在前面3个方案上优化，无论如何都得不
到方案4的巨大效益。分析人员运用其专业知识，将石油
中的原油和天然气的运输作为一个整体进行系统分析，
获得了成功，体现了系统分析的实际价值。4。检验核实，作出决策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： 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整体性原则分析系统首先要着眼于系统整体：先分析整体，再分析部分先看全局，后看局部先看全过程，再看某一个阶段先看长远，再看当前第一，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。当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：案例分析4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，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。施工方案简单归纳起来，就是这样一个过程：
挖沟（取土）→引水入沟（水道运输）→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。 丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。 在实际生活中，常遇到对系统中各个局部考虑得很仔细，却忽略或减少考虑全局的事例，这样就很难得到良好的效果。马 上 行 动 1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。请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理更为合理？ 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，没有从全局着眼，缺少整体统筹的观念，给市民带来了不便。 方法：三家共同协商，一次性地解决问题。马 上 行 动 1科学性原则 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工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。 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工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出“三三进九不如二五一十”，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。科学性原则 三五知己在大排档吃夜宵，桌上一盘炒田螺，几瓶啤酒，一聊就是半天。可是，有人边细嚼美味的螺肉，边“吐吐吐”地把吃进嘴巴里的泥巴、螺崽吐出来，埋怨田螺肚里，泥巴螺崽多。有一个流传很久的民间办法。先将田螺 放进盛满清水的盆子里，再把菜刀、锅铲等非不锈钢铁器插进田螺堆。第二天就可以发现这些铁器上爬满了田螺，不仅盆底沉下一层田螺吐出来的泥巴，母田螺还产下很多螺崽。如果清理干净后再重复处理，田螺就继续吐泥下崽。这样，田螺的肚子里便干净多了。其实这种做法也不见得麻烦，只是略为拖延一点资金回收时间罢了。
三三得九，不如二五一十。假设不作吐泥加工的炒田螺每碟售三元，卖了三蝶也只得九元收入，还未必得宠；但已作吐泥加工的售五元一蝶，卖两蝶就有十元收入，顾客还吃得既放心又开心。如此这般，何乐而不为呢？ 田螺的处理阅 读 优选法参阅P79 例如，要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试验范围是每吨加入量为1000~2000g，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔5g试验一次需要做200次，每隔10g试验一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。 我们的方法是(先预备一张细长纸条)
（1） 请大家记好一个数字 0.618.
（2） 在1000℃～2000℃之间.当然，我们可以隔
一度做一个试验，做完一千个试点之后，我
们 一定可以找到最佳温度.但要做一千次试
验.
（3）(取出纸条)假定这是有刻度的纸条，刻了
1000℃到2000℃.第一个试点在总长度的
0.618处做，总长度是1000，乘以0.618是
618，也就是说第一点在1618℃做，做出结
果记下. （4）把纸条对折，在第一试点的对面，即点
②(1382℃)处做第二试验. 比较第一、二试点结果，在较差点处将纸条撕下不要.
（5）对剩下的纸条，重复（4）的处理方
法，直到找出最好点. 问：火药的成分的配比，火药是多种成分组成的系统，其配比为什么不能随意？火药爆炸是一种化学反应，服从化学反应规律，如果没有正确的配比，反应就会不充分甚至不发生，影响爆炸效果，同时浪费药品。所以火药成分的配比中包含了科学道理，如果违反科学规律会导致失败
练习案例：火药配比 综合性原则 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，既注重研究各部分之间的横向联系，也注重研究各部分之间的纵向联系。
它的基本思路是：综合一一分析一一综合综合性原则 系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。有的工厂在生产产品的同时，也向周围环境排放出“三废”，造成污染；毁林开荒虽然能收获农产品，但造成水土流失，贻害很大。 某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。现代医学采用中西医结合的方法攻克了很多疑难杂症；农业为了保水，可以配合地面水库、地下水库、土壤水库、绿色水库（山区造林种草，每亩地可蓄水20m3）等不同的方案综合进行。埃及阿斯旺大坝阿斯旺水坝在20世纪70年代初竣工了.表面上看,这座水坝给埃及人带来了廉价的电力,控制了水旱灾害,灌溉了农田.然而,实际上却破坏了尼罗河流域的生态平衡,造成了一系列灾难:由于尼罗河的泥砂和有机质沉积到水库底部,使尼罗河两岸的绿洲失去肥源——几亿吨淤泥,土壤日益盐啧化;由于尼罗河河口供沙不足,河口三角洲平原向内陆收缩,使工厂,港口,国防工事有跌入地中海的危险;由于缺乏来自陆地的盐份和有机物,致使沙丁鱼的年获量减少1.8万吨;由于大坝阻隔,使尼罗河下游的活水变成相对静止的"湖泊",为血吸虫病流行.埃及造此大坝所带来的灾难性后果,使人们深深的感叹:一失足成千古恨! 这个例子带给我们哪些思考？你认为孝襄高速公路的设计应该综合考虑哪些目标？孝襄高速公路目标1：保护珍稀名贵的银杏林。
目标2：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：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的药物资源；三是保住了当地百姓的致富资源。湖北省的孝襄高速公路总投资额达72亿元人民币，是“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。按照设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达19km2的“洛阳银杏保护区”，2万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1.4 km，工程指挥部就要为此增加投资4200万元。四、系统的优化系统优化： 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： 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。案例分析： p081 “农作物种植系统的优化——农作物间作套种 ” 在一块地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植几种庄稼，叫间作套种。一般把几种作物同时期播种的叫间作，不同时期播种的叫套种。间作套种是我国农民的传统经验，是农业上的一项增产措施。 农作物种植系统的优化——农业间作套种。建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。
飞机制造中大量使用复合材料来减轻重量，提高了飞机的结构强度、飞行性能、节省燃油等。 上例中，优化的目标是增产增收和提高土地的利用率，这一目标与土地的单位面积农作物收益总和之间的关系就称为目标函数。 目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。 农作物的生长特性、天气、气候等因素对作物套种起到限制作用，并且是不能人为调节的，称为约束条件。 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。 套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等对套种的产量产值有直接影响，这些是增产增收的影响因素。 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。 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。系统优化的概念：目标与目标函数：
约束条件：
影响因素：目标与收益总和之间的关系对目标函数起限制作用，不能人为调节产生影响，可人为调节。进行系统优化应考虑的三个要素：农作物的生产特性、天气、气候等实现增产、增收,提高土地利用率----------不能人为调节套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等----------可人为调节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。是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。学生活动:分析影响系统优化的因素 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的手段描述它，进而找到合适的解决方案。 用数学公式或图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。2）数学建模案例分析：生产利润问题 案例分析：利润问题目标：家具销售获取最大利润
约束条件：材料、劳动力、合同
影响因素：椅子数量x、桌子数量y 。（决策变量）三个要素：
目标函数：Smax=50x+60 y
约束条件：4x+6y≤600（材料）
20x+18y≤400（工时）
x≥8 ， y≥5（合同）
最优方案：
建立关系：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数学模型。生产利润问题我们通过数学模型，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x、生产椅子的数量是y）。答 案8张桌子
13张椅子
最大利润为1180元
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。优化方法 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。求解过程：数学模型估算、试验在江边一侧有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？【案例分析3】 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装修施工的组织优化（1）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，依此进行施工方案二：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栋进行流水施工方案一■
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■按照施工要求，从A到B到C，依此进行施工方案二■
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■按照施工要求，A、B、C栋同时进行施工方案三■
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■按照施工要求，A、B、C栋进行流水施工方案比较依此施工27周1投入少简单平行施工 9周3投入多复杂流水施工15周1较多较简单三、检验核实，确定方案根据分析，确定按照方案三进行施工。案例：装修施工的组织优化优点：
（1）工期____
（2）需要水电、木工和油漆各____个装修队同时工作。
(3)相对于平行施工的方式,这种方式在施工时间内投
入的人力、施工设备、材料____。
在这一优化的案例中，影响优化的主要因素有哪些？影响优化的因素主要有施工时间,装修队和设备的数量等较短一较少四、分析计算，评价比较选择出最佳方案：方案三 我们学校有2个学生食堂，正常情况下每个食堂能容纳500人就餐，近两年，学校规模扩大，就餐人数增加，每个食堂就餐人数达670人，每到就餐高峰期，学生就排着长队等待就餐。 如何减少学生就餐排队时间？提出解决这一问题的几种途径，并选择最经济、最有效可行、最容易实现的方案。运用系统分析方法，分步骤说明你的思考过程。 课后探究：1、P85 练习11.增加食堂的窗口和工作人员；2.不同年级学生的下课时间错开；3.新建一个食堂。P85 练习22.A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，没有考虑子系统各要素组合成新系统整体后所产生的不良功能。B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，注意了各要素组合成新的系统以后所产生的新的整体功能。1.什么是系统分析?
2.系统分析的一般步骤：
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。
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。
4.系统的优化
1)系统优化的意义
2）数学建模
3）最优化方法
4）系统优化的意义
5）系统优化的实现小 结本节课主要内容：小 结系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。
运用系统分析的方法处理具体问题时，应该遵循哪些原则呢？整体性原则：在着眼于系统整体，在看某一阶段。综合性原则：为实现系统目标服务。当存在
若干目标时，应排出优先次序，在尽可能不
损害第一个目标的前提下完成下一个目标。
科学性原则：运用科学方法和数学工具进行定量分析。“定性分析”是指用“语言”来描述一件事物的特性。 “定量分析”是指用“数字”来描述一件事物的特性。 最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。 最优化方法解决问题的一般步骤： （1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据； （2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型； （3）选择合适的最优化方法； （4）求解方程； （5）最优解的验证和实施。Thank You!祝大家学习进步!
系统的分析如皋市通用技术教育实验学校3、系统的基本特性1、什么是系统由相互联系、相互作用、相互依赖、相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体，称为系统。按人类干预的情况
自然系统、人工系统
按内容和要素的性质
实体系统、抽象系统
按与环境的关系
开放系统、封闭系统
按运动状态
静态系统、动态系统2、系统的分类复 习案例分析1 公交线路的设立在人口规模很小的县城，道路状况简单，公共交通线路的决策也简单，设计者凭借经验，可以完成公交线路的设计。综合考察全市的道路状况、人口密度的分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，运用科学的方法进行综合分析和研究，就能找出城市公交线路规划设计的最佳方案。 在上百万人口规模的大城市，道路状况复杂，市民对交通的需求趋于多样化，这时若凭经验规划公交线路，容易顾此失彼，出现失误。经验决策科学决策每个人都会面临选择、面临决策。决策方法有经验决策和科学决策，经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误；
科学决策则可以最大限度地减少失误。 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,起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60年代才逐步被行政及企业单位采用。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，这个过程就是系统分析。系统分析的出发点是：系统分析的目的是：为了发挥系统的整体功能。寻求解决问题的最佳决策。系统分析的特点 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素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。
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，科学地确定行动的方略。
汉字激光照排系统王选教授激光照排机案例分析2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？目标：研制出先进的中文排版系统，
使得我国的报业排版不再依赖国外技术依据：王选看到了国内的技术储备以及第四代机的市场场景,虽然存在一定的技术难关，但只要努力还是可以克服的。在选题和确定技术途径时候、要注意中国国情，要仔细研究哪些事情应该做而且可能做好，哪些事在中国不应该做或不能做：如果只欣赏和坚持局部创新，而忽略整体上的大方向，有时会产生灾难性的后果案例分析2二、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最佳决策，而生产和生活中的一些问题，往往存在着许多相互关联和一些不确定的因素，所以最佳决策只是在若干方案中寻求的相对令人满意的方案。（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种类，规格，摆放位置，以后的扩展等信息，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法，设计规范等信息，并且在此基础上指定多个备选方案。二、系统分析的步骤（3）分析计算，评价比较如房子布线例子中，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，选出最佳方案（4）检验核实，作出决策如上例中，要征求用户的意见，对不满意的地方进行修改，直到用户满意为止。二、系统分析的步骤1、明确问题，设立目标
任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田。
2、收集资料，制定方案
环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰封状态，陆地最低气温达-50 C。 当前采用的一般方案： 方案1由海路用油船运输 方案2用带加温系统的油管输送
处理策略：考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究。同时继续考虑新的方案。
提出方案3：把含10％－20％氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。
提出方案4：将地下石油蕴涵的天然气转化为甲醇加到原油中，降低原油的熔点，增加流动性，从而用普通的管道就可以同时输送原油和天然气，仅管道铺设费就可以节省近60亿美金。【案例】：阿拉斯加原油输送方案 3、分析计算，评价比较
综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等，确定第4种方案为最终方案。
确定第4种方案为最终方案。
反思：如果仅仅在前面3个方案上优化，无论如何都得不
到方案4的巨大效益。分析人员运用其专业知识，将石油
中的原油和天然气的运输作为一个整体进行系统分析，
获得了成功，体现了系统分析的实际价值。4。检验核实，作出决策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： 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整体性原则分析系统首先要着眼于系统整体：先分析整体，再分析部分先看全局，后看局部先看全过程，再看某一个阶段先看长远，再看当前第一，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。当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：案例分析4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，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。施工方案简单归纳起来，就是这样一个过程：
挖沟（取土）→引水入沟（水道运输）→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。 丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。 在实际生活中，常遇到对系统中各个局部考虑得很仔细，却忽略或减少考虑全局的事例，这样就很难得到良好的效果。马 上 行 动 1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。请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理更为合理？ 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，没有从全局着眼，缺少整体统筹的观念，给市民带来了不便。 方法：三家共同协商，一次性地解决问题。马 上 行 动 1科学性原则 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工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。 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工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出“三三进九不如二五一十”，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。科学性原则 三五知己在大排档吃夜宵，桌上一盘炒田螺，几瓶啤酒，一聊就是半天。可是，有人边细嚼美味的螺肉，边“吐吐吐”地把吃进嘴巴里的泥巴、螺崽吐出来，埋怨田螺肚里，泥巴螺崽多。有一个流传很久的民间办法。先将田螺 放进盛满清水的盆子里，再把菜刀、锅铲等非不锈钢铁器插进田螺堆。第二天就可以发现这些铁器上爬满了田螺，不仅盆底沉下一层田螺吐出来的泥巴，母田螺还产下很多螺崽。如果清理干净后再重复处理，田螺就继续吐泥下崽。这样，田螺的肚子里便干净多了。其实这种做法也不见得麻烦，只是略为拖延一点资金回收时间罢了。
三三得九，不如二五一十。假设不作吐泥加工的炒田螺每碟售三元，卖了三蝶也只得九元收入，还未必得宠；但已作吐泥加工的售五元一蝶，卖两蝶就有十元收入，顾客还吃得既放心又开心。如此这般，何乐而不为呢？ 田螺的处理阅 读 优选法参阅P79 例如，要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试验范围是每吨加入量为1000~2000g，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔5g试验一次需要做200次，每隔10g试验一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。 我们的方法是(先预备一张细长纸条)
（1） 请大家记好一个数字 0.618.
（2） 在1000℃～2000℃之间.当然，我们可以隔
一度做一个试验，做完一千个试点之后，我
们 一定可以找到最佳温度.但要做一千次试
验.
（3）(取出纸条)假定这是有刻度的纸条，刻了
1000℃到2000℃.第一个试点在总长度的
0.618处做，总长度是1000，乘以0.618是
618，也就是说第一点在1618℃做，做出结
果记下. （4）把纸条对折，在第一试点的对面，即点
②(1382℃)处做第二试验. 比较第一、二试点结果，在较差点处将纸条撕下不要.
（5）对剩下的纸条，重复（4）的处理方
法，直到找出最好点. 问：火药的成分的配比，火药是多种成分组成的系统，其配比为什么不能随意？火药爆炸是一种化学反应，服从化学反应规律，如果没有正确的配比，反应就会不充分甚至不发生，影响爆炸效果，同时浪费药品。所以火药成分的配比中包含了科学道理，如果违反科学规律会导致失败
练习案例：火药配比 综合性原则 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，既注重研究各部分之间的横向联系，也注重研究各部分之间的纵向联系。
它的基本思路是：综合一一分析一一综合综合性原则 系统分析还需要考虑设计方案出台所带来的后果。有的工厂在生产产品的同时，也向周围环境排放出“三废”，造成污染；毁林开荒虽然能收获农产品，但造成水土流失，贻害很大。 某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。现代医学采用中西医结合的方法攻克了很多疑难杂症；农业为了保水，可以配合地面水库、地下水库、土壤水库、绿色水库（山区造林种草，每亩地可蓄水20m3）等不同的方案综合进行。埃及阿斯旺大坝阿斯旺水坝在20世纪70年代初竣工了.表面上看,这座水坝给埃及人带来了廉价的电力,控制了水旱灾害,灌溉了农田.然而,实际上却破坏了尼罗河流域的生态平衡,造成了一系列灾难:由于尼罗河的泥砂和有机质沉积到水库底部,使尼罗河两岸的绿洲失去肥源——几亿吨淤泥,土壤日益盐啧化;由于尼罗河河口供沙不足,河口三角洲平原向内陆收缩,使工厂,港口,国防工事有跌入地中海的危险;由于缺乏来自陆地的盐份和有机物,致使沙丁鱼的年获量减少1.8万吨;由于大坝阻隔,使尼罗河下游的活水变成相对静止的"湖泊",为血吸虫病流行.埃及造此大坝所带来的灾难性后果,使人们深深的感叹:一失足成千古恨! 这个例子带给我们哪些思考？你认为孝襄高速公路的设计应该综合考虑哪些目标？孝襄高速公路目标1：保护珍稀名贵的银杏林。
目标2：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：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的药物资源；三是保住了当地百姓的致富资源。湖北省的孝襄高速公路总投资额达72亿元人民币，是“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。按照设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达19km2的“洛阳银杏保护区”，2万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1.4 km，工程指挥部就要为此增加投资4200万元。四、系统的优化系统优化： 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： 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。案例分析： p081 “农作物种植系统的优化——农作物间作套种 ” 在一块地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植几种庄稼，叫间作套种。一般把几种作物同时期播种的叫间作，不同时期播种的叫套种。间作套种是我国农民的传统经验，是农业上的一项增产措施。 农作物种植系统的优化——农业间作套种。建筑材料的改进也是一项优化技术，以往建筑物的墙体多采用实心砖，现在采用了空心砖，在保证强度、隔热隔音效果的同时，节省了材料。
飞机制造中大量使用复合材料来减轻重量，提高了飞机的结构强度、飞行性能、节省燃油等。 上例中，优化的目标是增产增收和提高土地的利用率，这一目标与土地的单位面积农作物收益总和之间的关系就称为目标函数。 目标函数是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。 农作物的生长特性、天气、气候等因素对作物套种起到限制作用，并且是不能人为调节的，称为约束条件。 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。 套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等对套种的产量产值有直接影响，这些是增产增收的影响因素。 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。 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。系统优化的概念：目标与目标函数：
约束条件：
影响因素：目标与收益总和之间的关系对目标函数起限制作用，不能人为调节产生影响，可人为调节。进行系统优化应考虑的三个要素：农作物的生产特性、天气、气候等实现增产、增收,提高土地利用率----------不能人为调节套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等----------可人为调节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。是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。学生活动:分析影响系统优化的因素 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的手段描述它，进而找到合适的解决方案。 用数学公式或图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。2）数学建模案例分析：生产利润问题 案例分析：利润问题目标：家具销售获取最大利润
约束条件：材料、劳动力、合同
影响因素：椅子数量x、桌子数量y 。（决策变量）三个要素：
目标函数：Smax=50x+60 y
约束条件：4x+6y≤600（材料）
20x+18y≤400（工时）
x≥8 ， y≥5（合同）
最优方案：
建立关系：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数学模型。生产利润问题我们通过数学模型，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x、生产椅子的数量是y）。答 案8张桌子
13张椅子
最大利润为1180元
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。优化方法 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。求解过程：数学模型估算、试验在江边一侧有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？【案例分析3】 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装修施工的组织优化（1）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，依此进行施工方案二：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栋进行流水施工方案一■
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■按照施工要求，从A到B到C，依此进行施工方案二■
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■按照施工要求，A、B、C栋同时进行施工方案三■
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■按照施工要求，A、B、C栋进行流水施工方案比较依此施工27周1投入少简单平行施工 9周3投入多复杂流水施工15周1较多较简单三、检验核实，确定方案根据分析，确定按照方案三进行施工。案例：装修施工的组织优化优点：
（1）工期____
（2）需要水电、木工和油漆各____个装修队同时工作。
(3)相对于平行施工的方式,这种方式在施工时间内投
入的人力、施工设备、材料____。
在这一优化的案例中，影响优化的主要因素有哪些？影响优化的因素主要有施工时间,装修队和设备的数量等较短一较少四、分析计算，评价比较选择出最佳方案：方案三 我们学校有2个学生食堂，正常情况下每个食堂能容纳500人就餐，近两年，学校规模扩大，就餐人数增加，每个食堂就餐人数达670人，每到就餐高峰期，学生就排着长队等待就餐。 如何减少学生就餐排队时间？提出解决这一问题的几种途径，并选择最经济、最有效可行、最容易实现的方案。运用系统分析方法，分步骤说明你的思考过程。 课后探究：1、P85 练习11.增加食堂的窗口和工作人员；2.不同年级学生的下课时间错开；3.新建一个食堂。P85 练习22.A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，没有考虑子系统各要素组合成新系统整体后所产生的不良功能。B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，注意了各要素组合成新的系统以后所产生的新的整体功能。1.什么是系统分析?
2.系统分析的一般步骤：
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。
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。
4.系统的优化
1)系统优化的意义
2）数学建模
3）最优化方法
4）系统优化的意义
5）系统优化的实现小 结本节课主要内容：小 结系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。
运用系统分析的方法处理具体问题时，应该遵循哪些原则呢？整体性原则：在着眼于系统整体，在看某一阶段。综合性原则：为实现系统目标服务。当存在
若干目标时，应排出优先次序，在尽可能不
损害第一个目标的前提下完成下一个目标。
科学性原则：运用科学方法和数学工具进行定量分析。“定性分析”是指用“语言”来描述一件事物的特性。 “定量分析”是指用“数字”来描述一件事物的特性。 最优方法通常是在一定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果（如产值、利润等）达到最大，并使投入的人力、物力达到最小的方法。 最优化方法解决问题的一般步骤： （1）提出系统需要进行最优化的问题，收集有关资料和数据； （2）建立求解最优化问题的有关数学模型，确定变量，建立有关约束条件，分析模型； （3）选择合适的最优化方法； （4）求解方程； （5）最优解的验证和实施。Thank You!祝大家学习进步!