32系统的分析.pptx

系统的科学决策方法系统的科学决策方法在人口规模很在人口规模很小的县城小的县城 在上百万人口在上百万人口规模的大城市规模的大城市综合地全面地考察道路、综合地全面地考察道路、人口、居民等等，进行人口、居民等等，进行系统地分析和研究系统地分析和研究凭借零星的个凭借零星的个人经验人经验零星的经验决策零星的经验决策科学决策：科学决策：经验决策：经验决策：决策决策方法方法系统分析：系统分析：从系统整体功能出发，综合地全面地联系地从系统整体功能出发，综合地全面地联系地考察道路、人口密度、居民对交通的要求等考察道路、人口密度、居民对交通的要求等等，进行系统地分析和研究。等，进行系统地分析和研究。按照一般的体验进行决策考虑所涉及的各种主要因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题城市的道路设计：容易失误的决策方法最大限度减少失误的决策方法村里的道路设计：零星地孤立地考虑，撇除了一些因素和联系系统分析系统分析田忌赛马田忌赛马孙膑，战国中期齐国人。少时孤苦，年长后从师于鬼谷子，显示了惊人的军事才能 上等马上等马中等马中等马下等马下等马上等马上等马中等马中等马下等马下等马齐威王齐威王田忌田忌孙膑 孙膑整体地看待三场比赛，各局比赛相孙膑整体地看待三场比赛，各局比赛相互协作，而不是孤立地分割看待互协作，而不是孤立地分割看待,使整体使整体力量通过出场次序的调整得到增大。力量通过出场次序的调整得到增大。通过转移强弱对比，调整出场次序，通过转移强弱对比，调整出场次序，使实力达到最大。使实力达到最大。系统分析的定义：系统分析的定义：为了发挥系统的功能，实现系统的目标，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、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。统提出改进方案，这个过程就是系统分析。系统分析的系统分析的出发点是：出发点是：目的是：目的是：为了发挥系统的整体功能。为了发挥系统的整体功能。寻求解决问题的最佳决策。寻求解决问题的最佳决策。特点是：特点是：全面地思考和解决问题。全面地思考和解决问题。作用作用：可以正确地提出整体目标，恰当可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定行动的地选择方案，科学地确定行动的方略。方略。（2 2）系统分析的一般步骤）系统分析的一般步骤孙膑战术分析的步骤孙膑战术分析的步骤赢得赛马收集资料、分析马匹的优劣情况，通过评价对比，找出最优方案确定方案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 田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？田忌田忌齐王齐王比分比分方案一方案一上马上马上马上马 中马中马中马中马 下马下马下马下马方案二方案二上马上马上马上马 下马下马中马中马 中马中马下马下马方案三方案三中马中马上马上马 上马上马中马中马 下马下马下马下马方案四方案四中马中马上马上马 下马下马中马中马 上马上马下马下马方案五方案五下马下马上马上马 上马上马中马中马 中马中马下马下马方案六方案六下马下马上马上马 中马中马中马中马 上马上马下马下马0 _ 31 _ 21 _ 21 _ 21 _ 22 _ 12 _ 1只有一种情况是田忌以只有一种情况是田忌以2：1取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，取胜于齐王的，孙膑正是把这种方案推荐给了田忌，整体性原则：整体性原则：科学性原则：科学性原则：综合性原则：综合性原则：从着眼于整体出发去看待部分从着眼于整体出发去看待部分运用科学方法运用科学方法和数学工具进行定量分析，和数学工具进行定量分析，使决策更具说服力使决策更具说服力兼顾多个目标，不偏废。兼顾多个目标，不偏废。综合多个方案，取得更佳效果综合多个方案，取得更佳效果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，再看当前丁渭修宫殿丁渭修宫殿第一，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，皇宫曾起火宋真宗在位时，皇宫曾起火清理废墟清理废墟运来石料、运来石料、木头、新土木头、新土烧砖烧砖砌宫殿砌宫殿挖街取土烧砖挖街取土烧砖引汴水运木材石料引汴水运木材石料重修宫殿重修宫殿填沟恢复御街填沟恢复御街从全局出发考虑局部的设计，局部设计要增进全局的功能思考：丁渭修宫殿的故事说明了什么？思考：丁渭修宫殿的故事说明了什么？丁谓在修复皇宫工程中，运用了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材料、处理垃圾三项繁重的任务相互协作起来，从而在整体上得相互协作起来，从而在整体上得到了最佳解决。到了最佳解决。1+2+3+98+99+100？高斯解题的故事高斯解题的故事从整体出发去看待部分从整体出发去看待部分整体性原则：整体性原则：科学性原则：科学性原则：综合性原则：综合性原则：运用科学方法运用科学方法和数学工具进行定量分析，和数学工具进行定量分析，使决策更具说服力使决策更具说服力兼顾多个目标，不偏废。兼顾多个目标，不偏废。综合多个方案，取得更佳效果综合多个方案，取得更佳效果科学性原则科学性原则例如，在比较种稻是一年三季合算例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出还是一年两季合算时，有人就提出“三三进九不如二五一十三三进九不如二五一十”，地运用科学方法和数学工具进行定量分析，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。使决策的过程和结构更具说服力。优选法（黄金分割法）优选法（黄金分割法）：以数学原理为指导，合理安排试验，以尽可能少的试验次数尽快找到最优方案的的科学方法。首先由华罗庚推广并大量使用要在某种合金钢加入某元素以提高强度。假设试验范围要在某种合金钢加入某元素以提高强度。假设试验范围是每吨加入量为是每吨加入量为10002000g，那么究竟应加入多少？若，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔用一般试验方法，每隔5g试验一次需要做试验一次需要做200次，每隔次，每隔10g试验一次需要做试验一次需要做100次。若用次。若用0.618法，只需做法，只需做11次，次，就可以找到最佳加入量了。就可以找到最佳加入量了。10052000100010101015.1618黄金分割点优选法138210002000优选法是快速寻找最佳方案的科学方法。优选法是快速寻找最佳方案的科学方法。如黄金分割法、分数法、对分法等，这如黄金分割法、分数法、对分法等，这里只介绍黄金分割法。里只介绍黄金分割法。C C 综合性原则综合性原则一：当系统存在若干个目标时，要兼顾一：当系统存在若干个目标时，要兼顾多个目标，不可顾此失彼，因小失大。多个目标，不可顾此失彼，因小失大。系统分析总是为实现系统目标服务的。系统分析总是为实现系统目标服务的。二：当有多个方案时，综合多个方案可以获得更好的效果如：孝襄高速公路如：孝襄高速公路目标目标1 1：保护珍稀名贵的银杏林。：保护珍稀名贵的银杏林。目标目标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。如：中西医的结合治疗孝襄高速公路孝襄高速公路银杏银杏孝襄高速公路孝襄高速公路银杏银杏目标目标1 1：保护珍稀名贵的银杏林。：保护珍稀名贵的银杏林。目标目标2 2：控制工程投资额度、坚持：控制工程投资额度、坚持原设计不变。原设计不变。当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先选取最优的目标，然后尽可能在不次序，首先选取最优的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标损害第一个目标的前提下完成下一个目标系统的优化系统的优化含义：系统的优化是指在给定的含义：系统的优化是指在给定的条件条件下，下，根据系统的优化根据系统的优化目标目标，采取一定的，采取一定的手段和方法手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。使系统的目标值达到最大化（或最小化）。约束条件：约束条件：目标目标(函数函数)：影响系统优化的因素：影响系统优化的因素：（手段和方法）（手段和方法）是对系统的功能起着限制是对系统的功能起着限制作用，且作用，且不可调节的因素对系统的目标函数产对系统的目标函数产生显著影响，可以人生显著影响，可以人为调节的因素为调节的因素（手段和方法）（手段和方法）系统优化的目的、目标农作物种植系统的优化手段农作物种植系统的优化手段农业间作套种农业间作套种在同一块田地上成行或成带(多行)间隔种植的方式 间作：间作：套种：套种：前一种作物还没收割，就把后一种种植在行间目标(函数)：增加产量，收成。提高土地利用率。约束条件：天气、气候、农作物的生长特性影响因素：田间管理、病虫害防治：田间管理、病虫害防治：收成=（单位面积农作物收益）油料油料-果树间作套种果树间作套种利用农作物生长的季节差、时利用农作物生长的季节差、时间差，把相同或不同类的农作间差，把相同或不同类的农作物套种在一起物套种在一起粮食粮食-果树间作套种果树间作套种稻田养鱼稻田养鱼通过养鱼扩大了经济效益通过养鱼扩大了经济效益约束条件约束条件:目标函数目标函数:影响系统优化的因素影响系统优化的因素:是系统目标与系统中的某些元素之是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。间的关系。是对系统的功能起着限制作用、并且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。是不能人为调节的因素。是指对系统的目标函数产生显著影是指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。响，并且可以人为调节的因素。系统优化的三层含义：系统优化的方法(最优化方法):为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为为最优化方法最优化方法。两种求解方法：现实原型数学语言（数学模型）抽象最优解估算、试验满意解完善验证方法一：方法二：现实原型数学语言（数学模型）抽象最优解利用数学模型找出系统优化的最优解估算、试验满意解完善验证利用数学模型找出系统优化的最优解某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需子需4 4平方木板及平方木板及2020小时工时，制作一张椅子需小时工时，制作一张椅子需6 6平方木板及平方木板及1818小时工时；每周拥有木材板料小时工时；每周拥有木材板料600600平方，可用工时平方，可用工时400400小时；小时；每张桌子利润每张桌子利润5050元，每只椅子利润元，每只椅子利润6060元。按合同每周至少要元。按合同每周至少要交付交付8 8张桌子和张桌子和5 5张椅子，假定所有产品都能销售。问：该厂张椅子，假定所有产品都能销售。问：该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？每张桌子利润每张桌子利润5050元，每只椅子利润元，每只椅子利润6060元。元。某家具厂制作一张桌子需某家具厂制作一张桌子需4 4平方木板及平方木板及2020小时小时工时，制作一张椅子需工时，制作一张椅子需6 6平方木板及平方木板及1818小时工小时工时；每周拥有木材板料时；每周拥有木材板料600600平方，每周可用工平方，每周可用工时时400400小时；小时；桌子数桌子数:X1 椅子数：椅子数：X X2 2某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。某家具厂每周某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。某家具厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？目标函数目标函数求得最优解：求得最优解：X1 X X2 2约束条件：约束条件：影响因素影响因素X1 X X2 2可以用数学描述定性的描述估算最优化解较满意解验证完善系统化优化的方法两种情形：为使系统达到最优的目标而提出的为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为求解方法称为最优化方法最优化方法。运用数学模型求解运用数学模型求解优化系统的方法？科学的估算、试验科学的估算、试验方法一：方法一：方法二：方法二：为使系统达到最优的目标而提出的为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为求解方法称为最优化方法最优化方法。某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需子需4 4平方木板及平方木板及2020小时工时，制作一张椅子需小时工时，制作一张椅子需6 6平方木板及平方木板及1818小时工时；每周拥有木材板料小时工时；每周拥有木材板料600600平方，可用工时平方，可用工时400400小时；小时；每张桌子利润每张桌子利润5050元，每只椅子利润元，每只椅子利润6060元。按合同每周至少要元。按合同每周至少要交付交付8 8张桌子和张桌子和5 5张椅子，假定所有产品都能销售。问：该厂张椅子，假定所有产品都能销售。问：该厂每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润每周生产桌子和椅子的数量分别是多少时，能获得最大利润？利润问题利润问题影响优化的因影响优化的因素：素：利润最大值利润最大值:Smax桌子数桌子数:X1 椅子数：椅子数：X X2 2（材料）（材料）（工时）（工时）数学数学模型：模型：求得最优解：求得最优解：目标函数目标函数四个约四个约束条件束条件利润最大值利润最大值:SmaxX1 X X2 2桌子数桌子数:X1 椅子数椅子数:X:X2 2 用数学公式、图表等描述客观事物的用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型，称为数学模型。特征模型，称为数学模型。抽象抽象现实世界现实世界的原型的原型对原型的分析对原型的分析数学结论数学结论数学模型数学模型分析分析解释解释分析分析运用数学模型求解运用数学模型求解优化系统的方法？科学的估算、试验科学的估算、试验方法一：方法一：方法二：方法二：为使系统达到最优的目标而提出的为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为求解方法称为最优化方法最优化方法。数学模型估算、试验最优解满意解完善、验证教学楼教学楼A、B、C栋，需要水电、木栋，需要水电、木工、油漆三个施工过程，每个施工工、油漆三个施工过程，每个施工过程需要过程需要3周时间周时间教学楼装修教学楼装修一、明确问题，设立目标一、明确问题，设立目标目标：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。一、明确问题，设立目标一、明确问题，设立目标二、收集资料，制定方案二、收集资料，制定方案装修施工的组织优化装修施工的组织优化楼楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（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 投入的施工队及设备是多少，存在什么缺点投入的施工队及设备是多少，存在什么缺点依次施工依次施工设备人员只需一套，但工期长楼楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（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平行施工平行施工工期短，但设备、人员投入多思考:除依次施工和平行施工以外，是否有其他施工方式楼楼装修装修过程过程工工期期装修施工进度（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：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流水施工流水施工工期较短，只需一套工程队方案一方案一：依次施工依次施工方案二：方案二：同时施工同时施工方案三：方案三：流水施工流水施工三、分析计算，评价比较三、分析计算，评价比较施工特点施工特点工期工期施工队施工队设备、材设备、材料料现场管现场管理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平行施工平行施工流水施工流水施工27周周 9周周15周周131投入少投入少投入多投入多适中适中简单简单复杂复杂较简单较简单四、检验核实，确定方案四、检验核实，确定方案一、明确问题，设立目标一、明确问题，设立目标目标目标：组织装修，使装修工期和资源利用最为合理。：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，制定方案方案一方案一：按照施工要求，从：按照施工要求，从A到到B到到C，依此进行施工，依此进行施工方案二：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四、检验核实，确定方案四、检验核实，确定方案三、分析计算，评价比较三、分析计算，评价比较装修施工的组织优化装修施工的组织优化