单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,系统优化,小玩耍：,农夫、狼、白菜、羊过河,情景设置：有一个农夫带一条狼、一只羊和一筐白菜过河。假设没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只够农夫带一样东西过河。请你帮农夫解决难题？,说说你们对该系统分析的过程？,1、农夫带着羊首先过河，农夫回来；,2、农夫与狼过河，农夫与羊回来；,3、农夫搬白菜过河，农夫回来；,4、农夫与羊一起过河。,中国人和德国人煮鸡蛋,一个中国人和一个德国人每天早餐都是一杯牛奶一个鸡蛋，中国人把鸡蛋往锅里一放，然后出去洗漱洗漱或干点别的，等再回来鸡蛋就煮好了。但德国人会用一个差不多刚好装得下一个鸡蛋的特地容器，下面焊一托盘，然后加满水，1分钟水就开了，3分钟就关火。关火之后他们利用余热再煮3分钟，把鸡蛋煮到刚刚到达养分价值最高的状态。接下来用凉水泡3分钟，使这个蛋很好翻开，德国人认为这样做很标准。跟中国人相比，他们节省了4/5的水、2/3的热，同时还让鸡蛋到达了最正确的养分状态。,现实生活中，有很多产品在不断更新，系统在不断的升级。做任何事情我们都追求更好，希望投入尽可能少，回报越多越好。为了使系统到达最优的目标所提出的各种解决方法，称为最优方法。但是有很多简洁系统，实施方案五花八门、干扰因素四周八方，我们不行能的逐个比较权衡，或者漫无目的瞎蒙。因此我们有必要进展定性定量的科学分析，查找系统最优值。,农作物种植系统的优化农作物间作套种,槟榔林套种香草兰收益高,香草兰香料之王，是藤本植物，需要有支柱攀缘，并要求适度的荫蔽。测定结果说明50%的荫蔽度有利于香草兰的生长发育。荫蔽有两种，一种是死荫蔽，通过修建人工荫棚的方法(用遮光网)到达把握荫蔽度的目的。这种方式需要水泥柱或石柱作为香草兰棚架或攀缘的支柱。另一种是活荫蔽：可选择自然树木或人工种植的椰子、槟榔等作物为活支柱，以把握活支柱树冠来调整种植园的荫蔽度。园地的选择要选择近水源且排水良好、有机质含量高、比较肥沃疏松的微酸性土壤；台风主风方向有良好屏障比较静风的向阳缓坡地或平地。,2023年，符良承受了中国热带农业科学院香料饮料争论所专家的建议，在槟榔林下套种了20亩香草兰种苗，通过对香草兰的水肥治理，使槟榔的产量较纯槟榔林提高15-20%。经过细心培育，现在棵棵香草兰上挂满了沉甸甸的豆荚。估量20亩香草兰到11月份总收入可达285000元。现场一位治理人员给记者算了一笔帐，40亩槟榔园年收入72万元左右，间种可使槟榔增收8万，再加上香草兰的收入，每亩土地较单纯种槟榔增收约9000元！经发酵生香的商品香草兰豆荚含有250多种发挥性芳香族成分及有机酸、糖、树脂、矿物质等丰富成分，香气独特，留香时间长达23年，被广泛用于高档食品和饮料的配香原料，在发酵业、扮装及医药等领域均有应用，具有用途广、经济价值高的特点。目前国内售价为10001200元人民币/千克。,系统优化的效果是抱负的，但是不同状况的系统优化会遇到不同的约束条件，应当实行不同的手段和方法应对，使系统的目标在确定的条件中到达最大值。系统的优化都是为了开掘有限资源的无限潜能，使资源获得充分的利用，表达更高的价值，实现投入最小，效果最正确的目的。,案例中，目标与土地的单位面积农作物收益和之间的关系在技术中我们称为目标函数；农作物的生长特性、条件、气候等因素对作物套种起着限制作用，并且是不能人为解决的，称为约束条件；套种的技术水平、田间治理、病虫防治等对产量产值有直接影响，即影响因素，可见影响因素是可以人为调整的。最优方法通常是在确定人力、物力、财力资源条件下，使经济效果如产值、利润等到达最大，并使投入的人力、物力到达最小的方法。,1、系统优化的概念,在给定的条件或约束条件下，依据系统的优化目标，实行确定的手段和方法，使系统的目标值到达最大化或最小化。这就叫系统的优化。,留意：不同的目标对应着不同的优化结果。,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，不能人为调整,产生影响，可人为调整。,进展系统优化应考虑的三个要素,在生活中，我们常常会遇到一些简洁的数字问题，纯定量分析是不够的，我们常常是借助数学手段定量与定性结合的分析比较，寻求最优方案。这种用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型的思想就是建模思想，建立的模型就叫数学模型。它是真实系统的一种抽象。,在江边一侧有A、B两个厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两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当过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？,探究2,码头选址问题,利润问题,某家具厂要安排一周的准备，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4平方木板及20小时工时，制作一张椅子需6平方木板及18小时工时；每周拥有木材板料600平方，可用工时400小时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。按合同每周至少要交付8张桌子和5张椅子。假定全部产品都能销售，那么该每周生产桌子和椅子分别为多少时，利润最大？,系统需要进展最优化的目标是什么？,利润受到哪些人为可调整的因素影响？,在这个利润问题的系统中，又存在哪些不能人为解决的约束条件呢？,假设把利润最大值用表示，变量每周生产桌子数用X1表示,每周生产椅子数用X2表示，请你依据条件，列出求解最优化问题的有关数学式子。,案例分析：利润问题,目标：家具销售猎取最大利润,约束条件：材料、劳动力、合同,影响因素：椅子数量x1、桌子数量x2。决策变量,目标函数：Smax=50 x1+60 x2,约束条件：4x1+6 x2600材料,20 x1+18 x2400工时,x18 ，x25合同,最优方案：,三个要素,建立关系：,其中，1式是目标函数，234式是约束条件，X1、X2是决策变量，也就是影响优化的因素。要求出一组X1、X2，使得1式的Smax最打，并且满足234式。求解过程略。,3、最优化方法：,1运用数学模型求解。能够通过优化建立数学模型的，得到的解就是最优解，例如码头选址问题。,2通过科学的估算、试验实现不能够准确描述目标函数的，通过推算或推断得到满足解，例如槟榔套种香兰草。,数学模型,最优解,估算、试验,满意解,完善、验证,留意：无论什么方法都需要经过假设干次完善和验证,探究1,我们学校有2个学生食堂，正常状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，每到就餐顶峰期，学生就排着长队等待就餐。,如何削减学生就餐排队时间？提出解决这一问题的几种途径，并选择最经济、最有效可行、最简洁实现的方案。运用系统分析方法，分步骤说明你的思考过程。,1、明确问题，设立目标,系统存在的问题是食堂小、学生多，消逝了中文就餐时间学生们排长队等待就餐的现象。因此，系统改进的目标是削减学生就餐排队的时间。,2、查找各解决方案,方案1、在就餐时间增加食堂的窗口和工作人员；,方案2、不同年级学生的下课时间错开20min；,方案3、加强工作人员的培训，提高工作效率；,方案4、新建一个学生食堂。,3、比较、权衡方案,经过分析标胶觉察，方案1由于场地面积有限，食堂的窗口和工作人员不能过多增加；方案2将不同年级学生的下课时间错开20min,在年级比较少的学校较易实行，但假设在年级比较多的学校，比方完全中学，有6个年级，则整个时间差约有1个小时，会对食堂治理和学校治理带来很大的影响；方案3中工作人员的工作效率不能无限地提高，对现状帮助不大；而方案4虽然需要经费和场地，但假设从整体目标和长远考虑，这个方案是最可行的。,4、检验核实，做出决策,经过多方案权衡，方案4是最可行的。,探究3,装修施工的组织优化,海南中学要对三幢新建的教学楼A、B、C进展装修，假设每一幢教学楼装修均依次分为水电安装、木工和油漆三个施工过程，分别由相应的专业装修队依 次完成，,每个装修队在每,幢楼的施工时间,均为 3周，如何,组织装修，才能,使装修工期和资,源利用最为合理？,两个方案：,对于这两个方案，有什么施工特点?,是否有其他施工方案？,施工组织的优化,1、流水施工方式，特点：工期较短。需要水电、木工和油漆各一个装修队工作。人力、施工设备、材料的投入比平行施工少。,2、流水施工组织方式，装修工期和资源利用最为合理。,3、影响优化的因素主要有，施工时间、装修队和设备的数量等。,拓展练习,有一辆油罐车通过一条隧道，隧道的高度为2.3米，而油罐车的高度的高度是2.4米，在20公里之外有一条大的隧道可以通过。请问该油罐车如何才能安全、经济、省时的通过隧道？,某班长带着全班60人去进展植树活动，主要的工作有3项：挖坑、运树苗、挑水浇树。依据状况得知：用20人或20人以上的人挖坑，需要20分钟；用20人或20人以上的人运树，需要15分钟；用20人或20人以上的人挑水浇树，需要30分钟。请问利用系统优化方面的学问设计一个合理的植树方案。,系统的设计,系统设计是在系统分析的根底上，设计出满足预定目标的系统的设计过程。它既包含了某个系统进展技术设计本身的内容，同时又需运用系统的思想和方法对其设计过程进展分析、设计。,系统设计应当考虑的问题：,系统设计的目的与要求,从整体动身，以系统整体功能的最优为目的。,不同的行业和领域的系统设计有不同的技术要求。,系统各局部之间的相互联系与相互作用,充分考虑系统的特性要求，考虑长远。,系统设计方案的优化,整体优化，统筹兼顾。,系统设计的一般步骤：,系统分解,确定子系统目标、功能和关系,子系统技术设计和评价,系统整体技术设计和评价,雨水收集系统,自制雨水收集器,雨水收集系统及绿化浇灌把握系统,该系统主要建立雨水收集和后备水源补充系统，以供给屋面/地面绿化及立体绿化用水。同时该水池又是地源热泵冷却系统。该系统可和小区中水系统合并使用。该系统在雨水管顶部/低部设置贴附式水箱及泵送系统，当雨水到达确定高度，水泵自动开启向屋顶/地下水箱泵水。雨水参与养分液后可实行无土栽培、滴灌、喷灌等技术应用于屋顶花园，立体绿化，小区环境绿化美化，该系统设置水位、阳光、土壤枯燥、养分液成份等多种探感器就把握器，自动进展雨水收集、养分液添加、绿化浇灌及水量补充。,系统优势：提高空中绿化面积，增加使用空间，节水、减轻屋面自重，削减屋顶/绿化治理工作量。在国外有多项使用案例。,天津市水利科技大厦在建立之初便安装了完备的雨水利用设备：12根雨水管、集水环管、集水干管下雨时，大厦屋顶、其他不透水地面、来不及渗入地下的地面径流雨水全部经三根大口径集水管集合，进入大厦的中水处理系统，可以用于大厦的植被浇灌、洗车、构建水景观、冲厕、消防。2023年4至10月，收集屋顶雨水及地表径流水222.4立方米。城市雨水利用技术被专家们推广到了梅江小学，在校园足球场外侧一角修建了两个蓄水池，收集小学楼房西南角屋顶水、透水地砖和球场的雨水，现在收集起来的雨水全部被用作养护球场草坪使用，效果很好。天津市水利科学争论所万日明总工程师给记者算了一笔账：以城市内一般6层楼房为例，整栋楼按3000平方米算，装一套雨水收集系统也就10万元左右，分摊到每1平方米，才多了30元的本钱费。天津市城区每年可收集的雨水量能到达0.94亿立方米，以每平方米30元的价格，收集这将近1亿立方米的雨水，这钱花得值！,东京一座具有收集雨水功能的建筑物,东京市民家庭收集雨水的设施示意图,屋顶的雨水也可以回灌入地去补充地下水,收集屋顶雨水浇灌花园已成为德国简洁而有效的节水方法,感谢各位！,