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（河南版）《技术与设计2》课文内容

第三章 系统及其设计

2019年版本

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第二节　系统分析

学习目标

1．初步掌握系统分析的基本方法。

2．能够应用系统分析方法对简单系统进行分析。

面对复杂事物，首先把它看作是一个系统，应用系统分析的原则和方法进行科学地分析，统筹兼顾各要素之间、要素与系统之间的关系，找到解决问题的最佳方案。

一、什么是系统分析

系统分析就是采用系统的观点和方法，对所研究问题的系统结构和系统状态进行定性和定量的分析，提出各种可行的备选方案，并进行比较、评价和协调，找出符合目标的最佳方案。例如，新小区建设中的管线铺设，会涉及通信线路、燃气管道、生活用水管道、污水管道等众多管线，但是，这些管线归属不同的管理部门。为了避免重复施工造成资源浪费，就需要把管线铺设看作是一个大的系统工程，需要各部门通力协作、权衡利弊、综合考虑，用科学的方法进行分析研究，方能找到最佳的解决方案。系统分析是工程思维的一个重要方面。

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系统分析的诞生

系统分析最早是由美国兰德公司在第二次世界大战结束后提出并加以使用的。兰德公司制订了一套符合确定目标的与众不同的方案，从费用和效果两方面进行经济评价，这种方法即为系统分析方法。近年来，系统分析方法的应用范围已从早期的武器研制领域扩展到管理、交通、通信、计算机、公共卫生设施领域，在消防、医疗、电网、导航、社会政治、国际关系等领域也得到了广泛的应用。

系统分析是一种研究方法，它能在不确定的情况下，确定问题的本质和起因，明确咨询目标，找出各种可行的方案，并通过一定标准对这些方案进行比较，帮助决策者在复杂的问题和环境中做出科学决策。

二、系统分析的原则

对任何系统进行分析，都必须妥善处理各种关系，特别是对复杂的大系统进行分析时，必须遵守下列各项原则。

（一）外部条件与内部条件相结合原则

系统变化运动的根本原因在于系统内部，但也受到外部环境的影响。因此，在进行系统分析时，只有将系统内部和外部各有关因素进行综合分析，才能实现方案的最优化。例如，某药厂生产的一种夏季用药，其保质期非常短。药厂就需要根据该药物生产周期调整内部生产计划，保证医院在特殊季节的正常用药。

（二）当前利益与长远利益相结合原则

选择系统的最优方案时，不仅要从当前利益出发，而且还要考虑长远利益。若所采用的方案对目前和将来均有利，当然是理想的。但在现实中，当前利益和长远利益常常会出现矛盾，在两者不能兼得的情况下，要从实际出发，根据各种因素认真权衡利弊，慎重决策。在服从长远利益的前提下，尽量使当前利益的损失减少到最低。例如，环境保护部门对污染环境严重的企业采取了关、停、并、转等措施。从短期看来，企业的生产和效益可能受到一定的影响。但从人民的长期利益和根本利益考虑，这样做无疑是正确的。当然，同时还要考虑尽量减少企业的损失，帮助其进行产业升级改造，以减少污染。

（三）局部效益与整体效益相结合原则

一个系统是由许多子系统所构成的。人们总是希望一个方案中，局部效益好，整体效益也好。但实际情况常常不理想，有时某些子系统的效益虽好，但整体效益并不好；有时子系统的效益虽不好，但系统整体的效益却很好。因为系统方法所寻求的是整体效益的最优化，所以要选择后者。在保证系统整体效益最优的前提下，努力提高局部效益。例如，产品的流水线生产系统，因每一个环节的生产种类不同导致生产效率不同，如果各环节都为了追求生产效率最大化，则生产效率高的环节会产生积压，为了整体的生产效益就应该全局考虑，统筹安排。

（四）定性分析与定量分析相结合原则

定性分析是指那些不容易用数量表示的指标，如环境污染对人体健康的影响等，这些因素只能根据经验，用主观判断或统计分析的方法来表示。定量分析是指可以用结构、公式、模型等方式来表示，能够用数量指标分析。

人们要认识事物，就要对事物质的规定性和量的规定性进行深入研究。因此，在系统分析中，必须遵循“定性—定量—定性”这一循环往复的过程，把定性分析和定量分析结合起来，只有这样，才能使分析的结果及建立的模型正确反映事物的性质和状态，达到最优的目的。例如，航空公司为了利润最大化，通常会采取超额售票的方式确保飞机坐满乘客，但如何对剩余顾客进行补偿而避免对声誉产生影响也是一个问题。因此，预订票系统需通过建立数学模型，做出合理的决策以使航空公司在不降低声誉的情况下，得到更多客源，获取最大利润。

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丁谓修复皇宫

宋真宗年间，东京（今河南开封市）发生火灾，皇宫被烧为灰烬，丁谓受命主持修复。接旨后他对废墟进行勘察，发现此工程存在三个难题：第一是取土困难；第二是运输困难；第三是清墟排放困难。他找到了主要矛盾后，就征集解决方案，最后他从众多方案中综合出了一个最佳方案，这个方案最终获得成功。

方案是这样的（图3.8）：沿皇宫前门大道至汴河岸挖道取土，将大道挖成小河道，挖出的土用来烧瓦，解决取土困难。挖成河道接通汴河，建筑材料可由小河道直运工地，解决运输困难。皇宫修复后，将建筑垃圾填到小河道中，恢复原来的大道，解决了清墟排放的困难。

丁谓修复皇宫的措施很巧妙，在解决一个问题的同时又为下一个问题的解决做好了铺垫，这使他用了很少的时间和经费就修好了皇宫。他充分把握了各个要素之间的相生关系，运用“大道变河道”“挖土来烧瓦”“废墟填河道”这三个事件之间的相互关系，使整个工程系统向有序并且理想的方向发展，最终达到按期修复皇宫的目标。在这个过程中，系统的每一个环节都彼此相连，忽略其中任何一个事件，整个工程系统都会受到影响。

图3.8 丁谓修复皇宫示意图

丁谓组织的挖河、填河、制作建筑材料，包括运输、排水，都是综合考虑，想得很周全，具有前瞻眼光，说到底这就是系统分析在我们中国古代建筑工程上的一个具体体现。