系統(tǒng)的優(yōu)化PPT學習教案

1、會計學1 渦陽一中渦陽一中 高二通用技術(shù)組高二通用技術(shù)組第1頁/共72頁一、系統(tǒng)的基本特性一、系統(tǒng)的基本特性(5)(5)動態(tài)性動態(tài)性(4)(4)環(huán)境適應(yīng)環(huán)境適應(yīng)(3)(3)目的性目的性(2)(2)相關(guān)性相關(guān)性(1)(1)整體性整體性整體的角度整體的角度聯(lián)系的觀點聯(lián)系的觀點發(fā)展的眼光發(fā)展的眼光哲學哲學觀點觀點第2頁/共72頁第3頁/共72頁三、系統(tǒng)分析方法的步驟三、系統(tǒng)分析方法的步驟 1、闡明問題 2、分析研究 3、評價比較注意：要學會寫系統(tǒng)分析報告注意：要學會寫系統(tǒng)分析報告!第4頁/共72頁明確明確問題問題, ,設(shè)立設(shè)立目標目標收集收集資料資料, ,制定制定方案方案分析分析計算計算, ,評價評

2、價比較比較檢驗檢驗核實核實, ,作出作出決策決策第5頁/共72頁現(xiàn)象現(xiàn)象原因原因一個和尚挑水吃一個和尚挑水吃,兩個和尚抬水吃兩個和尚抬水吃,三個和尚沒水吃三個和尚沒水吃.三個小皮匠頂個三個小皮匠頂個諸葛亮諸葛亮一著不慎一著不慎,全盤皆全盤皆輸輸丟卒保車丟卒保車三個人共同構(gòu)成一個系統(tǒng)三個人共同構(gòu)成一個系統(tǒng), ,每個人都是其每個人都是其組成要素之一組成要素之一, ,如果三人之間的如果三人之間的協(xié)作關(guān)系協(xié)作關(guān)系處理得不好處理得不好, ,反而辦不好事情反而辦不好事情. .三個小皮匠構(gòu)成一個整體三個小皮匠構(gòu)成一個整體, ,整體的功能整體的功能大大于部分功能之和于部分功能之和. .在一個系統(tǒng)中在一個系統(tǒng)中

3、, ,局部對整體的制約局部對整體的制約, ,部分部分的變化會影響整體的變化的變化會影響整體的變化, ,甚至還會對全甚至還會對全局產(chǎn)生決定性的影響局產(chǎn)生決定性的影響. .根據(jù)系統(tǒng)的整體性特征根據(jù)系統(tǒng)的整體性特征, ,解釋表中所列的現(xiàn)象解釋表中所列的現(xiàn)象. .為了為了整體整體的利益的利益, ,要敢于舍棄要敢于舍棄局部局部利益利益. .第6頁/共72頁分析以下例子反映系統(tǒng)的哪方面基本特性。分析以下例子反映系統(tǒng)的哪方面基本特性。1、西游記西游記中師徒四人需要中師徒四人需要齊心協(xié)力才能取得真經(jīng)。齊心協(xié)力才能取得真經(jīng)。2、某大橋使用后發(fā)生垮塌，、某大橋使用后發(fā)生垮塌，經(jīng)調(diào)查事故原因是建筑水泥的經(jīng)調(diào)查事故原

4、因是建筑水泥的標號沒有達到國家標準。標號沒有達到國家標準。3、火車鐵軌每段之間需要有、火車鐵軌每段之間需要有一定的縫隙，以免熱脹冷縮后一定的縫隙，以免熱脹冷縮后鐵軌變形發(fā)生脫軌。鐵軌變形發(fā)生脫軌。整體性整體性相關(guān)性相關(guān)性相關(guān)性相關(guān)性環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性第7頁/共72頁當堂檢測：當堂檢測：1 1、飛機在空中飛行時，時常受到大氣對、飛機在空中飛行時，時常受到大氣對流的影響而產(chǎn)生顛簸，當飛機的檢測裝置流的影響而產(chǎn)生顛簸，當飛機的檢測裝置接收到這一信號后，經(jīng)過控制器的調(diào)節(jié)，接收到這一信號后，經(jīng)過控制器的調(diào)節(jié)，能在很短的時間內(nèi)調(diào)整好飛行狀態(tài)，克服能在很短的時間內(nèi)調(diào)整好飛行狀態(tài)，克服大氣對流對飛機飛行的影

5、響，保持平穩(wěn)飛大氣對流對飛機飛行的影響，保持平穩(wěn)飛行。這個現(xiàn)象說明了系統(tǒng)的什么基本特性行。這個現(xiàn)象說明了系統(tǒng)的什么基本特性？（？（ ） A A、整體性、整體性 B B、相關(guān)性、相關(guān)性 C C、環(huán)境適應(yīng)性、環(huán)境適應(yīng)性 D D、動態(tài)性、動態(tài)性 c第8頁/共72頁2 2、一堆沙子、鋼筋、水泥等等材料散、一堆沙子、鋼筋、水泥等等材料散放在一起沒什么意義，但是如果將它放在一起沒什么意義，但是如果將它們按照一定的結(jié)構(gòu)形式造成一座橋梁們按照一定的結(jié)構(gòu)形式造成一座橋梁，就具有了交通的功能，這個案例說，就具有了交通的功能，這個案例說明系統(tǒng)最基本的特性是：（明系統(tǒng)最基本的特性是：（ ）A A、目的性、目的性 B

6、B、動態(tài)性、動態(tài)性 C C、整體性、整體性 D D、適應(yīng)性、適應(yīng)性c第9頁/共72頁3.3.在大自然中，鹿、兔奔跑速度快，能逃在大自然中，鹿、兔奔跑速度快，能逃避猛獸追捕；刺猬身上長尖刺，使猛獸無避猛獸追捕；刺猬身上長尖刺，使猛獸無從下口；黃鼬遇敵時突放臭氣，擾亂猛獸從下口；黃鼬遇敵時突放臭氣，擾亂猛獸神智，影響其情緒，在其遲疑間跑掉。這神智，影響其情緒，在其遲疑間跑掉。這是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的（是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的（ ） A.A.整體性整體性 B.B.目的性目的性 C.C.動態(tài)性動態(tài)性 D.D.環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性D第10頁/共72頁C第11頁/共72頁C第12頁/共72頁第13頁/共72

7、頁n鳥巢去蓋后，在哪方面得到改善？鳥巢去蓋后，在哪方面得到改善？第14頁/共72頁第15頁/共72頁國家體育館鳥巢原設(shè)計方案國家體育館鳥巢原設(shè)計方案第16頁/共72頁鳥巢圖片欣賞第17頁/共72頁 問題的提出問題的提出：（系統(tǒng)優(yōu)化的必要性：（系統(tǒng)優(yōu)化的必要性？）？） 我們做任何事情都希望達到最優(yōu)的效果。作我們做任何事情都希望達到最優(yōu)的效果。作為一個為一個系統(tǒng)系統(tǒng)，通常會有這樣或那樣的問題。，通常會有這樣或那樣的問題。如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財如：效果不佳；或是投入的人力、物力、財力不是最?。换蚴悄撤N性能不理想等等。因力不是最小；或是某種性能不理想等等。因此系統(tǒng)需要此系統(tǒng)需要改善改善

8、，需要，需要優(yōu)化優(yōu)化。 第18頁/共72頁思考：系統(tǒng)的優(yōu)化有什么意義呢？思考：系統(tǒng)的優(yōu)化有什么意義呢？系統(tǒng)優(yōu)化的意義就是系統(tǒng)優(yōu)化的意義就是以最小的投以最小的投入，獲取系統(tǒng)的最佳效益或最佳功入，獲取系統(tǒng)的最佳效益或最佳功能能。 第19頁/共72頁1 1、什么是系統(tǒng)的優(yōu)化、什么是系統(tǒng)的優(yōu)化 系統(tǒng)的優(yōu)化是指在系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件給定的條件（或（或約束）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標，約束）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標，采取采取一定的手段和方法一定的手段和方法，使系統(tǒng)的，使系統(tǒng)的目標值達目標值達到最大化到最大化（或最小化）。（或最小化）。第20頁/共72頁車流滾滾，噪音車流滾滾，噪音污染嚴重！污染嚴重！第21

9、頁/共72頁【案例分析案例分析】：浙江天臺縣高速噪音超標：浙江天臺縣高速噪音超標80%，66戶村民告上法庭戶村民告上法庭 “6年來，他們最大的愿望就是睡個安穩(wěn)覺年來，他們最大的愿望就是睡個安穩(wěn)覺”；高速公路越來越忙，就是聲音大得受不了；天臺高速公路越來越忙，就是聲音大得受不了；天臺66戶戶村民狀告上三高速；新的問題需要我們智慧的回應(yīng)和村民狀告上三高速；新的問題需要我們智慧的回應(yīng)和解答。解答。 核心事件：上三高速建成通車已有核心事件：上三高速建成通車已有6年，年，6年來車年來車流日增，在接近高速天臺出口處，距離高速公路流日增，在接近高速天臺出口處，距離高速公路10米米左右就有一排民房，這就是天臺

10、縣橋下村。村民說，左右就有一排民房，這就是天臺縣橋下村。村民說，高速上車來車往的聲音太大了，這幾年來他們最大的高速上車來車往的聲音太大了，這幾年來他們最大的愿望是能睡個安穩(wěn)覺。于是，他們將高速公路公司告愿望是能睡個安穩(wěn)覺。于是，他們將高速公路公司告上法庭。天臺縣橋下村位于上三高速天臺出口處，一上法庭。天臺縣橋下村位于上三高速天臺出口處，一共有共有250戶人家，房子多是戶人家，房子多是80年代造的。年代造的。 2000年底，年底，上三高速公路通車，剛好在橋下村旁邊經(jīng)過。上三高速公路通車，剛好在橋下村旁邊經(jīng)過。第22頁/共72頁 五六十戶村民的家，與高速公路五六十戶村民的家，與高速公路的距離在的距

11、離在50米以內(nèi)，最近的距離才米以內(nèi)，最近的距離才10米。車輛增多產(chǎn)生的噪音讓大家米。車輛增多產(chǎn)生的噪音讓大家越來越無法忍受。陳立廣家是一棟越來越無法忍受。陳立廣家是一棟2層小樓，最外面的窗戶距高速公層小樓，最外面的窗戶距高速公路路10米左右。米左右。 第23頁/共72頁第24頁/共72頁第25頁/共72頁1、問題、問題車道附近車流污染嚴重車道附近車流污染嚴重影響附近人群健康，消除或減輕噪音污染成為影響附近人群健康，消除或減輕噪音污染成為優(yōu)化學優(yōu)化學校等大環(huán)境系統(tǒng)校等大環(huán)境系統(tǒng)的重要課題。的重要課題。第26頁/共72頁第27頁/共72頁第28頁/共72頁第29頁/共72頁第30頁/共72頁第31

12、頁/共72頁第32頁/共72頁第33頁/共72頁第34頁/共72頁第35頁/共72頁第36頁/共72頁第37頁/共72頁3、建隔音墻的技術(shù)要點具體測量噪音程度。建立隔音墻防噪音的數(shù)學模型及墻體參數(shù)關(guān)系條件，求其數(shù)學解。要做到投入最小、效果最好。驗證試驗。如計算機仿真4、實施優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)與材料，與上面的定量計算相關(guān)。美觀。效果。第38頁/共72頁高速公路隔音墻第39頁/共72頁高架路上的隔音墻第40頁/共72頁日本的隔音墻第41頁/共72頁第42頁/共72頁思考：渦陽一中學校周邊環(huán)境現(xiàn)思考：渦陽一中學校周邊環(huán)境現(xiàn)狀是什么？有沒有需要改進的地狀是什么？有沒有需要改進的地方？方？身邊的例子：身邊的例

13、子：第43頁/共72頁便。便。周邊環(huán)境的情景特征周邊環(huán)境的情景特征分組討論：分組討論：根據(jù)我校實際，根據(jù)我校實際，提出改善的方案提出改善的方案第44頁/共72頁第45頁/共72頁第46頁/共72頁第47頁/共72頁二、假如你是村長：怎樣為本村筑好一條致富路二、假如你是村長：怎樣為本村筑好一條致富路影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素第48頁/共72頁1、系統(tǒng)優(yōu)化的一般性步驟、系統(tǒng)優(yōu)化的一般性步驟需要進行優(yōu)化的問題需要進行優(yōu)化的問題 交通閉塞交通閉塞選擇合適的優(yōu)化方法選擇合適的優(yōu)化方法優(yōu)化方略與籌謀優(yōu)化方略與籌謀 修路修路 勘測勘測 預(yù)算預(yù)算 選擇合適的筑路方法和計劃（根據(jù)本村的人力、物力、財力

14、）選擇合適的筑路方法和計劃（根據(jù)本村的人力、物力、財力）驗證與實施驗證與實施條件校驗條件校驗實施與調(diào)整實施與調(diào)整確定路線確定路線確定土石方量、器材種類與數(shù)量、人力、經(jīng)確定土石方量、器材種類與數(shù)量、人力、經(jīng)費費校驗人力、物力、財力是否具備。合理分配，校驗人力、物力、財力是否具備。合理分配，節(jié)約資源，促使優(yōu)化指標和約束條件得以滿足節(jié)約資源，促使優(yōu)化指標和約束條件得以滿足。及時調(diào)整，計劃與施工，再進入優(yōu)化進程。及時調(diào)整，計劃與施工，再進入優(yōu)化進程。第49頁/共72頁第50頁/共72頁第51頁/共72頁優(yōu)化追求的優(yōu)化追求的目標目標要適度。要適度。 希望希望投入投入最小，而取得的效益最大。最小，而取得的

15、效益最大。 系統(tǒng)優(yōu)化離不開系統(tǒng)優(yōu)化離不開條件條件，條件是否具備直接影響優(yōu)化，條件是否具備直接影響優(yōu)化。 某些不確定的或不可預(yù)見的某些不確定的或不可預(yù)見的因素因素也會影響系統(tǒng)的優(yōu)也會影響系統(tǒng)的優(yōu)化?；?。是指對系統(tǒng)的目標產(chǎn)生顯著影響，是指對系統(tǒng)的目標產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。第52頁/共72頁第53頁/共72頁運用數(shù)學模型最優(yōu)化具體步驟：運用數(shù)學模型最優(yōu)化具體步驟：提出需要最優(yōu)化的問題，收集有關(guān)資提出需要最優(yōu)化的問題，收集有關(guān)資料和數(shù)據(jù)；料和數(shù)據(jù)；確定變量，建立定量計算方程（有關(guān)確定變量，建立定量計算方程（有關(guān)數(shù)字模型如數(shù)字模型如用線性規(guī)劃解決問題）和有關(guān)約束條件

16、用線性規(guī)劃解決問題）和有關(guān)約束條件；選擇合適的最優(yōu)化方法；選擇合適的最優(yōu)化方法；解方程，校驗解的最優(yōu)性；解方程，校驗解的最優(yōu)性；實施。實施。第54頁/共72頁第55頁/共72頁第56頁/共72頁Smax=50 x+60y4x+6y60020 x+18y400 x8, y5設(shè)每周生產(chǎn)桌子設(shè)每周生產(chǎn)桌子X張張，生產(chǎn)椅子，生產(chǎn)椅子Y把把，則，則有：有：第57頁/共72頁抽象抽象現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界的原型的原型對原型的分對原型的分析析數(shù)學結(jié)論數(shù)學結(jié)論數(shù)學模型數(shù)學模型分析分析解釋解釋分析分析第58頁/共72頁第59頁/共72頁【案例分析二案例分析二】在江邊一側(cè)有在江邊一側(cè)有A、B兩個工廠，它們到江邊的距離分

17、別兩個工廠，它們到江邊的距離分別是是2km和和3km，設(shè)兩工廠沿江方向的距離是，設(shè)兩工廠沿江方向的距離是3.5km，現(xiàn)，現(xiàn)在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過在要在江邊修建一個碼頭，使得兩廠的產(chǎn)品能夠順利過江，問碼頭應(yīng)建在什么位置，才能使運輸路線最短？江，問碼頭應(yīng)建在什么位置，才能使運輸路線最短？ 碼頭？碼頭？第60頁/共72頁 根據(jù)要求可畫出下圖，在江邊根據(jù)要求可畫出下圖，在江邊DEDE上求上求一點一點C C，使，使C C到到A A、B B兩廠的距離之和為最兩廠的距離之和為最短。短。數(shù)學模型為：數(shù)學模型為： Smin=AC+BC第61頁/共72頁過過A A點作關(guān)于直線點作關(guān)于直線

18、DEDE的對稱點的對稱點A1A1，連接，連接A1BA1B與與DEDE相交于相交于C C，這一點既為所求的碼頭的地點，這一點既為所求的碼頭的地點。根據(jù)相似三角形原理，求得根據(jù)相似三角形原理，求得 DC=1.4kmDC=1.4km，碼，碼頭建在與頭建在與A A廠到江邊垂直距離位置相距廠到江邊垂直距離位置相距1.4km1.4km處處，運輸路線最短。，運輸路線最短。 第62頁/共72頁第63頁/共72頁【案例分析三案例分析三】裝修施工的組織優(yōu)化裝修施工的組織優(yōu)化分析：根據(jù)裝修的施工流程、資源利用、空間等分析：根據(jù)裝修的施工流程、資源利用、空間等要求進行分析，可以得到要求進行分析，可以得到依次施工和平行

19、施工依次施工和平行施工兩兩種方案，思考各自的特點。種方案，思考各自的特點。 第64頁/共72頁一、明確問題，設(shè)立目標一、明確問題，設(shè)立目標施工項目：教學樓裝修施工項目：教學樓裝修 施工內(nèi)容：教學樓施工內(nèi)容：教學樓A、B、C三棟，需要水電、木工、油漆三棟，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，依次進行施工。，依次進行施工。方案二：按照施工要求，方案二：按照施工