《系統(tǒng)的分析》PPT課件.ppt

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1、二 系統(tǒng)的分析,學(xué)習(xí)目標(biāo) 初步掌握系統(tǒng)分析的基本方法。 理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義,能結(jié)合實例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。,公交線路的設(shè)計,系統(tǒng)的科學(xué)決策方法,在人口規(guī)模很小的縣城,在上百萬人口規(guī)模的大城市,綜合地全面地考察道路、人口、居民等等,進行系統(tǒng)地分析和研究,憑借零星的個人經(jīng)驗,零星的經(jīng)驗決策,科學(xué)決策:,經(jīng)驗決策:,決策方法,系統(tǒng)分析:,,從系統(tǒng)整體功能出發(fā),綜合地全面地聯(lián)系地考察道路、人口密度、居民對交通的要求等等,進行系統(tǒng)地分析和研究。,按照一般的體驗進行決策,考慮所涉及的各種主要因素及其相互的影響,全面地思考和解決問題,城市的道路設(shè)計:,容易失誤的決策方法,最大限度減少失誤的決策方法,村里

2、的道路設(shè)計:,零星地孤立地考慮,撇除了一些因素和聯(lián)系,系統(tǒng)分析,田忌賽馬,孫臏,戰(zhàn)國中期齊國人。少時孤苦,年長后從師于鬼谷子,顯示了驚人的軍事才能,上等馬 中等馬 下等馬,上等馬 中等馬 下等馬,齊威王,田忌,孫臏,孫臏整體地看待三場比賽,各局比賽相互協(xié)作,而不是孤立地分割看待,使整體力量通過出場次序的調(diào)整得到增大。,通過轉(zhuǎn)移強弱對比,調(diào)整出場次序,使實力達到最大。,系統(tǒng)分析的定義:,為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能,實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo),運用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗,并在此基礎(chǔ)上擬定一套有效的處理步驟和程序,或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進方案,這個過程就是系統(tǒng)分析。,系統(tǒng)分析的出發(fā)點是:,目的是

3、:,為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。,尋求解決問題的最佳決策。,特點是:,全面地思考和解決問題。,作用:,可以正確地提出整體目標(biāo),恰當(dāng)?shù)剡x擇方案,科學(xué)地確定行動的方略。,(2)系統(tǒng)分析的一般步驟,孫臏戰(zhàn)術(shù)分析的步驟,贏得賽馬,收集資料、分析馬匹的優(yōu)劣情況,,通過評價對比,找出最優(yōu)方案,確定方案,明確問題 設(shè)立目標(biāo),收集資料 制定方案,分析計算 評價比較,檢驗核實 作出決策,,,,田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案?,0 _ 3,1 _ 2,1 _ 2,1 _ 2,1 _ 2,2 _ 1,2 _ 1,只有一種情況是田忌以2:1取勝于齊王的,孫臏正是把這種方案推薦給了田忌,,系統(tǒng)分析要遵循的主要原則,整

4、體性原則: 科學(xué)性原則: 綜合性原則:,從著眼于整體出發(fā)去看待部分,運用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進行定量分析, 使決策更具說服力,兼顧多個目標(biāo),不偏廢。 綜合多個方案,取得更佳效果,整體性原則,分析系統(tǒng)首先要著眼于系統(tǒng)整體:,先分析整體,再分析部分,先看全局,后看局部,先看全過程,再看某一個階段,先看長遠(yuǎn),再看當(dāng)前,丁渭修宮殿,宋真宗在位時,皇宮曾起火,清理廢墟,運來石料、木頭、新土,燒磚,砌宮殿,引汴水運木材石料,從全局出發(fā)考慮局部的設(shè)計,局部設(shè)計要增進全局的功能,思考:丁渭修宮殿的故事說明了什么?,丁謂在修復(fù)皇宮工程中,運用了整體的解決方案,使取土、運輸材料、處理垃圾三項繁重的任務(wù)相互協(xié)作起來,

5、從而在整體上得到了最佳解決。,1+2+3+98+99+100?,高斯解題的故事,從整體出發(fā)去看待部分,系統(tǒng)分析要遵循的主要原則,整體性原則: 科學(xué)性原則: 綜合性原則:,運用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進行定量分析, 使決策更具說服力,兼顧多個目標(biāo),不偏廢。 綜合多個方案,取得更佳效果,科學(xué)性原則,例如,在比較種稻是一年三季合算還是一年兩季合算時,有人就提出“三三進九不如二五一十”,,地運用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進行定量分析,使決策的過程和結(jié)構(gòu)更具說服力。,優(yōu)選法(黃金分割法) : 以數(shù)學(xué)原理為指導(dǎo),合理安排試驗,以盡可能少的試驗次數(shù)盡快找到最優(yōu)方案的的科學(xué)方法。 首先由華羅庚推廣并大量使用,要在某種合金鋼

6、加入某元素以提高強度。假設(shè)試驗范圍是每噸加入量為10002000g,那么究竟應(yīng)加入多少?若用一般試驗方法,每隔5g試驗一次需要做200次,每隔10g試驗一次需要做100次。若用0.618法,只需做11次,就可以找到最佳加入量了。,1005,2000,1000,1010,1015,..,1618,,,黃金分割點優(yōu)選法,1382,1000,2000,,閱 讀 優(yōu)選法,優(yōu)選法是快速尋找最佳方案的科學(xué)方法。 如黃金分割法、分?jǐn)?shù)法、對分法等,這里只介紹黃金分割法。,C 綜合性原則,一:當(dāng)系統(tǒng)存在若干個目標(biāo)時,要兼顧多個目標(biāo),不可顧此失彼,因小失大。,系統(tǒng)分析總是為實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的。,二:當(dāng)有多個方案時

7、,綜合多個方案可以獲得更好的效果,如:孝襄高速公路,目標(biāo)1:保護珍稀名貴的銀杏林。 目標(biāo)2:控制工程投資額度、堅持原設(shè)計不變。,如:中西醫(yī)的結(jié)合治療,孝襄高速公路,銀杏,孝襄高速公路,銀杏,目標(biāo)1:保護珍稀名貴的銀杏林。 目標(biāo)2:控制工程投資額度、堅持原設(shè)計不變。,當(dāng)系統(tǒng)存在若干個目標(biāo)時,應(yīng)將目標(biāo)排出優(yōu)先次序,首先選取最優(yōu)的目標(biāo),然后盡可能在不損害第一個目標(biāo)的前提下完成下一個目標(biāo),系統(tǒng)的優(yōu)化,含義:系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件下,根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo),采取一定的手段和方法,使系統(tǒng)的目標(biāo)值達到最大化(或最小化)。,,約束條件:,目標(biāo)(函數(shù)):,影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素: (手段和方法),是對系統(tǒng)的功能起

8、著限制作用,且不可調(diào)節(jié)的因素,對系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響,可以人為調(diào)節(jié)的因素 (手段和方法),系統(tǒng)優(yōu)化的目的、目標(biāo),農(nóng)作物種植系統(tǒng)的優(yōu)化手段 農(nóng)業(yè)間作套種,在同一塊田地上成行或成帶(多行)間隔種植的方式,前一種作物還沒收割,就把后一種種植在行間,目標(biāo)(函數(shù)):,增加產(chǎn)量,收成。提高土地利用率。,約束條件:,天氣、氣候、農(nóng)作物的生長特性,影響因素:,田間管理、病蟲害防治:,收成=(單位面積農(nóng)作物收益),油料-果樹間作套種,利用農(nóng)作物生長的季節(jié)差、時間差,把相同或不同類的農(nóng)作物套種在一起,糧食-果樹間作套種,稻田養(yǎng)魚,通過養(yǎng)魚擴大了經(jīng)濟效益,是系統(tǒng)目標(biāo)與系統(tǒng)中的某些元素之間的關(guān)系。,是對系統(tǒng)的功

9、能起著限制作用、并且是不能人為調(diào)節(jié)的因素。,是指對系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響,并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。,系統(tǒng)優(yōu)化的三層含義:,系統(tǒng)優(yōu)化的方法(最優(yōu)化方法):,為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,兩種求解方法:,現(xiàn)實原型,數(shù)學(xué)語言 (數(shù)學(xué)模型),抽象,最優(yōu)解,估算、試驗,滿意解,完善驗證,方法一:,方法二:,現(xiàn)實原型,數(shù)學(xué)語言 (數(shù)學(xué)模型),抽象,最優(yōu)解,利用數(shù)學(xué)模型找出系統(tǒng)優(yōu)化的最優(yōu)解,估算、試驗,滿意解,完善驗證,利用數(shù)學(xué)模型找出系統(tǒng)優(yōu)化的最優(yōu)解,某家具廠要安排一周的計劃,產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時,制作一張椅子需6平方木板及18小時工時;每

10、周擁有木材板料600平方,可用工時400小時;每張桌子利潤50元,每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子,假定所有產(chǎn)品都能銷售。問:該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時,能獲得最大利潤?,每張桌子利潤50元,每只椅子利潤60元。,某家具廠制作一張桌子需4平方木板及20小時工時,制作一張椅子需6平方木板及18小時工時;每周擁有木材板料600平方,每周可用工時400小時;,桌子數(shù): X1 椅子數(shù): X2,某家具廠要安排一周的計劃,產(chǎn)品是桌子和椅子。某家具廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時,能獲得最大利潤?,目標(biāo)函數(shù),求得最優(yōu)解:,X1 X2,約束條件:,影響因素,

11、X1 X2,可以用數(shù)學(xué)描述,定性的描述估算,最優(yōu)化解,較滿意解,驗證完善,系統(tǒng)化優(yōu)化的方法兩種情形:,,為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,運用數(shù)學(xué)模型求解,優(yōu)化系統(tǒng)的方法?,科學(xué)的估算、試驗,為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,某家具廠要安排一周的計劃,產(chǎn)品是桌子和椅子。制作一張桌子需4平方木板及20小時工時,制作一張椅子需6平方木板及18小時工時;每周擁有木材板料600平方,可用工時400小時;每張桌子利潤50元,每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子,假定所有產(chǎn)品都能銷售。問:該廠每周生產(chǎn)桌子和椅子的數(shù)量分別是多少時,能獲得最

12、大利潤?,利潤問題,影響優(yōu)化的因素:,利潤最大值:Smax,桌子數(shù): X1 椅子數(shù): X2,,(材料),(工時),數(shù)學(xué)模型:,求得最優(yōu)解:,,目標(biāo)函數(shù),四個約束條件,利潤最大值:Smax,X1 X2,桌子數(shù):X1 椅子數(shù):X2,用數(shù)學(xué)公式、圖表等描述客觀事物的特征模型,稱為數(shù)學(xué)模型。,運用數(shù)學(xué)模型求解,優(yōu)化系統(tǒng)的方法?,科學(xué)的估算、試驗,為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標(biāo)而提出的求解方法稱為最優(yōu)化方法。,教學(xué)樓A、B、C棟,需要水電、木工、油漆三個施工過程,每個施工過程需要3周時間,教學(xué)樓裝修,一、明確問題,設(shè)立目標(biāo),目標(biāo):組織裝修,使裝修工期和資源利用最為合理。,一、明確問題,設(shè)立目標(biāo),二、收集

13、資料,制定方案,裝修施工的組織優(yōu)化, ,投入的施工隊及設(shè)備是多少,存在什么缺點,依次施工,設(shè)備人員只需一套, 但工期長, ,方案二:按照施工要求,A、B、C棟同時進行施工,平行施工,工期短, 但設(shè)備、人員投入多,思考:除依次施工和平行施工以外,是否有其他施工方式,,, , ,,,方案三:按照施工要求,A、B、C棟進行流水施工,流水施工,工期較短, 只需一套工程隊,方案一:依次施工,方案二:同時施工,方案三:流水施工,三、分析計算,評價比較,依此施工,平行施工,流水施工,27周,9周,15周,1,3,1,投入少,投入多,適中,簡單,復(fù)雜,較簡單,四、檢驗核實,確定方案,一、明確問題,設(shè)立目標(biāo),目標(biāo):組織裝修,使裝修工期和資源利用最為合理。,二、收集資料,制定方案,方案一:按照施工要求,從A到B到C,依此進行施工,方案二:按照施工要求,A、B、C棟同時進行施工,四、檢驗核實,確定方案,三、分析計算,評價比較,裝修施工的組織優(yōu)化,

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