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1、通用技術通用技術技術與設計技術與設計2 2第三單元 系統(tǒng)與設計系統(tǒng)的分析決策的方法經驗決策經驗決策科學決策科學決策系統(tǒng)分析就是一種科學決策的方法系統(tǒng)分析就是一種科學決策的方法 系統(tǒng)分析方法的產生 系統(tǒng)分析是在第二次世界大戰(zhàn)末期提出來的系統(tǒng)分析是在第二次世界大戰(zhàn)末期提出來的, ,起起初被用于武器系統(tǒng)的分析研究，后來又被用于國防初被用于武器系統(tǒng)的分析研究，后來又被用于國防戰(zhàn)略及國家安全政策的制定。上世紀戰(zhàn)略及國家安全政策的制定。上世紀6060年代才逐步年代才逐步被行政及企業(yè)單位采用。被行政及企業(yè)單位采用。一、系統(tǒng)分析一、系統(tǒng)分析系統(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，運為了發(fā)揮系統(tǒng)的功

2、能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標，運用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳的用科學的方法對系統(tǒng)加以周詳的考察、分析、比考察、分析、比較、試驗較、試驗，并在此基礎上擬定一套有效的處理步，并在此基礎上擬定一套有效的處理步驟和程序，或對原有的系統(tǒng)提出改進方案，這個驟和程序，或對原有的系統(tǒng)提出改進方案，這個過程就是系統(tǒng)分析。過程就是系統(tǒng)分析。系統(tǒng)分析的出發(fā)點是：為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。系統(tǒng)分析的出發(fā)點是：為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。系統(tǒng)分析的目的是：尋求解決問題的最佳決策。系統(tǒng)分析的目的是：尋求解決問題的最佳決策。 系統(tǒng)分析的顯著特點是完整地而不是系統(tǒng)分析的顯著特點是完整地而不是零星地處理問題，考慮各種主要變化的因零星地處理問題，

3、考慮各種主要變化的因素及其相互的影響，全面地思考和解決問素及其相互的影響，全面地思考和解決問題。題。 借助于系統(tǒng)分析，可以正確地提出整借助于系統(tǒng)分析，可以正確地提出整體目標，恰當地選擇方案，科學地確定行體目標，恰當地選擇方案，科學地確定行動的方略。動的方略。系統(tǒng)分析特點 漢字激光照排系統(tǒng)漢字激光照排系統(tǒng)王選教授王選教授案例分析案例分析思考：在漢字照排方案的決策中，系統(tǒng)的整體目標思考：在漢字照排方案的決策中，系統(tǒng)的整體目標是什么？你認為王選進行決策的依據主要有哪些？是什么？你認為王選進行決策的依據主要有哪些？目標：目標：研制出先進的中文排版系統(tǒng)，研制出先進的中文排版系統(tǒng)，使得我國的報業(yè)排版不再依

4、賴國外技術使得我國的報業(yè)排版不再依賴國外技術依據：依據：王選看到了國內的技術儲備以及第四代機的王選看到了國內的技術儲備以及第四代機的市場場景市場場景,雖然存在一定的技術難關，但只要雖然存在一定的技術難關，但只要努力還是可以克服的努力還是可以克服的。系統(tǒng)分析的一般步驟可以描述為：系統(tǒng)分析的一般步驟可以描述為：明確問題設立目標收集資料制定方案分析計算評價比較檢驗核實作出決策二、系統(tǒng)分析的步驟二、系統(tǒng)分析的步驟案例分析案例分析田忌賽馬田忌賽馬 田忌賽馬能轉敗為勝的主要原因：田忌賽馬能轉敗為勝的主要原因： 田忌賽馬能轉敗為勝與馬、孫臏、田忌、田忌賽馬能轉敗為勝與馬、孫臏、田忌、齊威王這四個因素有關，他

5、們是缺一不可的。齊威王這四個因素有關，他們是缺一不可的。 但主要是由于孫臏的原因。但主要是由于孫臏的原因。田忌賽馬戰(zhàn)術分析田忌賽馬戰(zhàn)術分析(1)(1)1 1：明確問題，設立目標：明確問題，設立目標問題：跑馬比賽，問題：跑馬比賽，目標：取得比賽勝利，目標：取得比賽勝利，約束條件：三匹馬參加比賽，每匹馬比賽一次。約束條件：三匹馬參加比賽，每匹馬比賽一次。2 2：收集資料，制定方案：收集資料，制定方案各種方案：各種方案：田忌賽馬戰(zhàn)術分析田忌賽馬戰(zhàn)術分析(3)(3)1 11 12 22 23 33 31 11 12 23 33 32 21 12 22 21 13 33 31 12 22 23 33 3

6、1 11 13 32 21 13 32 21 13 32 22 23 31 1輸輸輸輸輸輸3 3：0 0輸輸輸輸贏贏2 2：1 1輸輸贏贏輸輸2 2：1 1輸輸輸輸贏贏2 2：1 1輸輸贏贏贏贏1 1：2 2輸輸輸輸贏贏2 2：1 1齊王齊王田忌田忌田忌賽馬戰(zhàn)術分析田忌賽馬戰(zhàn)術分析(2)(2)4 4：檢驗核實，作出決策：檢驗核實，作出決策選擇合適的馬的出場順序。選擇合適的馬的出場順序。3 3：分析計算，評價比較：分析計算，評價比較各種方案的比賽結果：各種方案的比賽結果：1 13 32 21 13 32 2輸輸贏贏贏贏1 1：2 2運用系統(tǒng)分析的方法處理具體問題時，主要要遵運用系統(tǒng)分析的方法處理

7、具體問題時，主要要遵循三大原則：循三大原則：整體性原則、科學性原則、綜合性原則。整體性原則、科學性原則、綜合性原則。三、系統(tǒng)分析的主要原則三、系統(tǒng)分析的主要原則智力游戲智力游戲 狼羊菜過河，一人要將一狼、一羊、一棵白菜這些東西都運送到河對岸。渡船太小，一次只能帶一樣。因為狼要吃羊，羊會吃白菜，所以狼和羊，羊和白菜不能在無人監(jiān)視的情況下相處。你能做到么？過河過河 運羊過去，人回。運狼過去，運羊回來。運菜過去，人回。運羊過去，過關。整體性原則整體性原則分析系統(tǒng)首先要著眼于系統(tǒng)整體：分析系統(tǒng)首先要著眼于系統(tǒng)整體：先分析整體，再分析部分先分析整體，再分析部分先看全局，后看局部先看全局，后看局部先看全過

8、程，再看某一個階段先看全過程，再看某一個階段先看長遠，再看當前先看長遠，再看當前第一，需要把大量的廢墟垃圾清理掉；第一，需要把大量的廢墟垃圾清理掉；第二，要運來大批木材和石料；第二，要運來大批木材和石料；第三，要運來大量新土。第三，要運來大量新土。 宋真宗在位時，皇宮曾起火。一夜之間，大片的宮室樓臺宋真宗在位時，皇宮曾起火。一夜之間，大片的宮室樓臺殿閣亭榭變成了廢墟。為了修復這些宮殿，宋真宗派當時的晉殿閣亭榭變成了廢墟。為了修復這些宮殿，宋真宗派當時的晉國公丁謂主持修繕工程。國公丁謂主持修繕工程。當時，要完成這項重大的建筑工程，面臨著三個大問題：當時，要完成這項重大的建筑工程，面臨著三個大問題

9、：案例分析案例分析丁謂研究了工程之后，制訂了這樣的施工方案：丁謂研究了工程之后，制訂了這樣的施工方案：首先，從施工現(xiàn)場向外挖了若干條大深溝，把挖出來的土作首先，從施工現(xiàn)場向外挖了若干條大深溝，把挖出來的土作為施工需要的新土備用，于是就解決了新土問題。為施工需要的新土備用，于是就解決了新土問題。第二步，從城外把汴水引入所挖的大溝中，于是就可以利用第二步，從城外把汴水引入所挖的大溝中，于是就可以利用木排及船只運送木材石料，解決了木材石料的運輸問題。木排及船只運送木材石料，解決了木材石料的運輸問題。最后，等到材料運輸任務完成之后，再把溝中的水排掉，把最后，等到材料運輸任務完成之后，再把溝中的水排掉，

10、把工地上的垃圾填入溝內，使溝重新變?yōu)槠降?。工地上的垃圾填入溝內，使溝重新變?yōu)槠降?。簡單歸納起來，就是這樣一個過程：簡單歸納起來，就是這樣一個過程：挖溝（取土）挖溝（取土）引水入溝（水道運輸）引水入溝（水道運輸）填溝（處理垃圾）。填溝（處理垃圾）。 按照這個施工方案，不僅節(jié)約了許多時間和經費，而且按照這個施工方案，不僅節(jié)約了許多時間和經費，而且使工地秩序井然，使城內的交通和生活秩序不受施工太大的使工地秩序井然，使城內的交通和生活秩序不受施工太大的影響，因而確實是很科學的施工方案。影響，因而確實是很科學的施工方案。 丁謂在修復皇宮工程中，運用了整體的解決方案，使取丁謂在修復皇宮工程中，運用了整體的

11、解決方案，使取土、運輸材料、處理垃圾三項繁重的任務協(xié)調起來，在總體土、運輸材料、處理垃圾三項繁重的任務協(xié)調起來，在總體上得到了最佳解決。上得到了最佳解決。趙明同學家所在街道的人行道在一年內進行了三次施工，趙明同學家所在街道的人行道在一年內進行了三次施工，分別是電信部門鋪設通訊線路、煤氣公司預埋煤氣管道、分別是電信部門鋪設通訊線路、煤氣公司預埋煤氣管道、市政部門維修下水管道，結果重復施工，造成了人力和財市政部門維修下水管道，結果重復施工，造成了人力和財力資源的浪費，同時也給市民帶來了不便。力資源的浪費，同時也給市民帶來了不便。請分析這一事件的問題所在，你認為請分析這一事件的問題所在，你認為怎樣處

12、理更為合理？怎樣處理更為合理？馬上行動馬上行動 原因：三個部門沒有統(tǒng)一協(xié)調，造成了各自原因：三個部門沒有統(tǒng)一協(xié)調，造成了各自封閉的局面。各部門只根據自己的時間施工，沒封閉的局面。各部門只根據自己的時間施工，沒有從全局著眼，缺少整體統(tǒng)籌的觀念，給市民帶有從全局著眼，缺少整體統(tǒng)籌的觀念，給市民帶來了不便。來了不便。 方法：三家共同協(xié)商，一次性地解決問題。方法：三家共同協(xié)商，一次性地解決問題?？茖W性原則科學性原則 系統(tǒng)分析一方面要有嚴格的工作步驟，系統(tǒng)分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面應盡可能地運用科學方法和數學另一方面應盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結構工具進行定量

13、分析，使決策的過程和結構更具說服力。更具說服力。綜合性原則綜合性原則 系統(tǒng)分析注重研究系統(tǒng)各部分之間的系統(tǒng)分析注重研究系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系和相互作用，既注重研究各部分相互聯(lián)系和相互作用，既注重研究各部分之間的橫向聯(lián)系，也注重研究各部分之間之間的橫向聯(lián)系，也注重研究各部分之間的縱向聯(lián)系。的縱向聯(lián)系。它的基本思路是：綜合一一分析一一綜合它的基本思路是：綜合一一分析一一綜合湖北省的孝襄高速公路總投資額達湖北省的孝襄高速公路總投資額達7272億元人民幣，是億元人民幣，是“十五十五”期間該省投資規(guī)模最大、建設里程最長的一條高速公路期間該省投資規(guī)模最大、建設里程最長的一條高速公路 。按照設計方案，孝襄

14、高速公路要穿越占地面積達按照設計方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達19km219km2的的“洛洛陽銀杏保護區(qū)陽銀杏保護區(qū)”，2 2萬多棵樹齡在百年以上的古銀杏樹將萬多棵樹齡在百年以上的古銀杏樹將面臨毀滅性的破壞。銀杏樹的成長周期特別長，移栽成活面臨毀滅性的破壞。銀杏樹的成長周期特別長，移栽成活率極低，一旦被毀損，勢必破壞當地的生物多樣性。率極低，一旦被毀損，勢必破壞當地的生物多樣性。如果更改最初的設計方案，繞避保護區(qū)如果更改最初的設計方案，繞避保護區(qū)1.4km1.4km，工程指揮部就，工程指揮部就要為此增加投資要為此增加投資42004200萬元。萬元。根據以上內容，你認為孝襄高速公路的設計應該

15、綜合根據以上內容，你認為孝襄高速公路的設計應該綜合考慮哪些目標？考慮哪些目標？孝襄高速公路孝襄高速公路1 1：保護珍稀的銀杏名貴樹木。：保護珍稀的銀杏名貴樹木。2 2：控制工程投資額度、堅持原設計不變。：控制工程投資額度、堅持原設計不變。 孝襄高速公路抱著洛陽銀杏園繞了個圈，好處有：孝襄高速公路抱著洛陽銀杏園繞了個圈，好處有： 一是有利于保護我國珍稀物種銀杏樹，實現(xiàn)生物多樣性。一是有利于保護我國珍稀物種銀杏樹，實現(xiàn)生物多樣性。 二是在當前國內外心血管疾病呈增加趨勢，治療心血管二是在當前國內外心血管疾病呈增加趨勢，治療心血管疾病的中藥銀杏供不應求的情況下，有利于保護和開發(fā)銀杏疾病的中藥銀杏供不應

16、求的情況下，有利于保護和開發(fā)銀杏的藥物資源。的藥物資源。 三是保住了當地百姓的致富資源。三是保住了當地百姓的致富資源。湖北省隨州市洛陽鎮(zhèn)四、系統(tǒng)的優(yōu)化四、系統(tǒng)的優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化：系統(tǒng)優(yōu)化： 是在給定的條件下，根據系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取一是在給定的條件下，根據系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標值達到最大（或最?。６ǖ氖侄魏头椒?，使系統(tǒng)的目標值達到最大（或最?。?。影響系統(tǒng)優(yōu)化的意義：影響系統(tǒng)優(yōu)化的意義： 實現(xiàn)系統(tǒng)的最大化，就可以在一定資源條件下，取實現(xiàn)系統(tǒng)的最大化，就可以在一定資源條件下，取得最佳效果，而投入的人力、財力、物力達到最小。得最佳效果，而投入的人力、財力、物力達到最小。優(yōu)化

17、方法優(yōu)化方法是為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標而提出的求解方法。優(yōu)化方法是為使系統(tǒng)達到最優(yōu)的目標而提出的求解方法。 系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多種多樣的，但不論運用怎樣的優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的方法是多種多樣的，但不論運用怎樣的優(yōu)化方法，都需要經過若干次的完善和驗證，才能得到最優(yōu)解或方法，都需要經過若干次的完善和驗證，才能得到最優(yōu)解或滿意解。滿意解。求解過程：求解過程：數學模型估算、試驗最優(yōu)解滿意解完善、驗證生產利潤問題（生產利潤問題（1）產品需木料需工時利潤計劃產量桌子42050椅子61860受約束因素約束內容木料最多600工時最多400個桌子至少8張椅子至少5把生產利潤問題（生產利潤問題（2）優(yōu)化的目標是：獲得最大的利

18、潤優(yōu)化的目標是：獲得最大的利潤目標函數：目標函數：（設（設 x1 為為 每周生產桌子數，每周生產桌子數， x2 為為 每周生產桌子數）每周生產桌子數）Smax=50X1+60X2約束條件約束條件（1）4X1+6X2 600（2）20X1+18X2 400（3）X1 8（4）X2 5我們列出了一個目標函數和四個約束條件，實際上我們已經我們列出了一個目標函數和四個約束條件，實際上我們已經建立了一個建立了一個數學模型。數學模型。生產利潤問題（生產利潤問題（3）我們通過數學模型，計算出的目標值是每周獲取的最大我們通過數學模型，計算出的目標值是每周獲取的最大利潤，所得到的就是最優(yōu)解：每周生產桌子數量是利

19、潤，所得到的就是最優(yōu)解：每周生產桌子數量是X1、生產椅子的數量是生產椅子的數量是X2）。）。裝修施工的組織優(yōu)化（裝修施工的組織優(yōu)化（1）一、明確問題，設立目標一、明確問題，設立目標施工項目：教學樓裝修施工項目：教學樓裝修施工內容：教學樓施工內容：教學樓A、B、C棟，需要水電、木工、油漆棟，需要水電、木工、油漆三個施工過程，每個施工過程需要三個施工過程，每個施工過程需要3周時間周時間目標：組織裝修，使裝修工期和資源利用最為合理。目標：組織裝修，使裝修工期和資源利用最為合理。二、收集資料，制定方案二、收集資料，制定方案方案一：按照施工要求，從方案一：按照施工要求，從A到到B到到C，依此進行施工，依

20、此進行施工方案二：按照施工要求，方案二：按照施工要求，A、B、C棟同時進行施工棟同時進行施工方案三：按照施工要求，方案三：按照施工要求，A、B、C棟進行流水施工棟進行流水施工三、檢驗核實，確定方案三、檢驗核實，確定方案根據分析，確定按照方案三進行施工。根據分析，確定按照方案三進行施工。四、分析計算，評價比較四、分析計算，評價比較各種方案比較。各種方案比較。選擇出最佳方案：方案三選擇出最佳方案：方案三方案一方案一樓樓裝修裝修過程過程工工期期裝修施工進度（周）裝修施工進度（周）369121518212427A水電水電3木工木工3油漆油漆3B水電水電3木工木工3油漆油漆3C水電水電3木工木工3油漆油

21、漆3 方案二方案二樓樓裝修裝修過程過程工工期期裝修施工進度（周）裝修施工進度（周）369121518212427A水電水電3木工木工3油漆油漆3B水電水電3木工木工3油漆油漆3C水電水電3木工木工3油漆油漆3 方案三方案三樓樓裝修裝修過程過程工工期期裝修施工進度（周）裝修施工進度（周）369121518212427A水電水電3木工木工3油漆油漆3B水電水電3木工木工3油漆油漆3C水電水電3木工木工3油漆油漆3 方案比較施工特點施工特點工期工期施工隊施工隊設備、材料設備、材料 現(xiàn)場管理現(xiàn)場管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27周周1投入少投入少簡單簡單平行施工平行施工 9周

22、周3投入多投入多復雜復雜流水施工流水施工15周周1較多較多較簡單較簡單1.1.增加食堂的窗口和工作人員；增加食堂的窗口和工作人員；2.2.不同年級學生的下課時間錯開；不同年級學生的下課時間錯開；3.3.新建一個食堂。新建一個食堂。P85 P85 練習練習1 1P85 P85 練習練習2 22.A2.A地區(qū)的失誤在于，沒有考慮到毀林開荒和圍湖地區(qū)的失誤在于，沒有考慮到毀林開荒和圍湖造田對生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的影響，沒有考慮子造田對生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境的影響，沒有考慮子系統(tǒng)各要素組合成新系統(tǒng)整體后所產生的不良功系統(tǒng)各要素組合成新系統(tǒng)整體后所產生的不良功能。能。B B地區(qū)農業(yè)經濟走上了良性發(fā)展的道路，從系統(tǒng)地區(qū)農業(yè)經濟走上了良性發(fā)展的道路，從系統(tǒng)觀點看，就是因為他們從系統(tǒng)整體出發(fā)，從全局觀點看，就是因為他們從系統(tǒng)整體出發(fā)，從全局和長遠利益出發(fā)，注意了建設經濟林與發(fā)展農業(yè)和長遠利益出發(fā)，注意了建設經濟林與發(fā)展農業(yè)生產、保護生態(tài)環(huán)境和繁榮城鄉(xiāng)，注意了各要素生產、保護生態(tài)環(huán)境和繁榮城鄉(xiāng)，注意了各要素組合成新的系統(tǒng)以后所產生的新的整體功能。組合成新的系統(tǒng)以后所產生的新的整體功能。一、系統(tǒng)分析的含義一、系統(tǒng)分析的含義二、系統(tǒng)分析的一般步驟二、系統(tǒng)分析的一般步驟三、系統(tǒng)分析的主要原則三、系統(tǒng)分析的主要原則四、系統(tǒng)的優(yōu)化四、系統(tǒng)的優(yōu)化小小 結結