第七章 水资源系统分析方法简介.ppt

模拟技术与数学规划的关系 数学规划和模拟技术都要求将客观系统抽象为数学模型，而对数学模型的要求不同。 数学规划要求一定形式的模型，否则无法求解。易受计算机容量的限制，简化引起的误差易超过允许的范围。 模拟技术通常不受数学模型的限制，非常复杂的数学模型也能进行模型的模拟运行。 模拟技术与数学规划的关系 数学规划最大的优点可以得到数学上最优解；模拟技术只能得到较好的近似解。 数学规划利用标准的数学模型采用现成的解算技术，大大简化系统的模型化和寻优工作；模拟技术很难使用现有的模拟模型，程序设计的工作量大，模拟运行时间较长。 不同的系统方法各有长处和局限性，很难找出一种适用于所有灌排问题的最好的方法。数学规划多用于初步筛选方案，而经筛选后的若干方案，再进行模拟分析作进一步的评价和改进。 模拟选优 模拟技术只能提供模拟对象的活动过程，而不能直接产生模拟对象的最优成果，这是它逊色于数学规划的一个缺点。 模拟技术中要取得最优成果，目前采用的大多是抽样法。 抽样法：①系统抽样法：均匀网络法、单因子法、双因子法、边际分析法及最陡梯度法。 　　　　②随机抽样法 泡茶问题 华罗庚先生的泡茶 “想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有，开水壶要洗，茶壶茶杯要洗，火已升了，茶叶也有了，怎么办?” （一）问题的描述 1.目标：喝到一碗清新的热茶。 2.条件：已有一个茶壶、一包好茶叶、一个燃着的火炉和可用的凉水水源。 3.其它要求：以最节约资源的方式实现目标。 4.系统工程研究任务：为解决喝茶问题设计一个行动计划系统（设计一个解决泡茶问题的行动计划）。 （二）问题分析 1 资源需求 根据我们的日常经验，现代人类的活动通常需要人、财、物等资源。在这个泡茶问题上，不涉及资金，所需的资源包括：凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉。这些资源目前都已齐备，且假设除人外没有限制。 （二）问题分析 2 目标要求 以最节约资源的方式泡一壶好茶。 这个问题中，前面提到的各项资源除了人力资源外，都是没有限制的。但实际上，茶壶的大小是确定的，因而所用水是确定的。 再假定炉火的发热量及热效率是确定的，那么，一旦装满水的茶壶放到火上，其消耗的能源也是确定的。 茶叶使用量是有定额的。 所以，在泡茶问题上，前述各项资源除随机干扰外，不存在节约问题。这个问题，唯一涉及的节约问题是关于一种既无限又有限的资源—时间的节约。 （二）问题分析 3 系统工程研究任务界定 设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道工序，最大限度节约时间。 （三）定性策划几个备选方案 根据日常经验，对以上泡茶问题可以有以下三种解法： 甲：⑴洗净水壶；⑵灌上凉水；⑶壶放在火上；⑷等水开；⑸水开后，以最快的速度洗茶杯，找茶叶；⑹泡茶，待茶泡好；⑺喝茶。 乙：⑴洗净水壶；⑵洗茶杯；⑶找好茶叶；⑷灌凉水；⑸壶放火上；⑹等水开；⑺水开后，用准备好的茶杯、茶叶泡茶；⑻等待茶泡好；⑼喝茶。 丙：⑴洗净水壶；⑵灌凉水；⑶壶放火上；⑷洗茶杯；⑸拿茶叶；⑹水开之前，可干一些其它事；⑺水开，泡茶；⑻喝茶。 （四）方案分析与比较(系统分析） 1.列出泡茶所需的全部工序 2.确定每道工序所需的时间 3.确定各道工序之间的时间连接关系 4.分析计算每种方案所需的总时间 5.做出比较结论 序号 名称 紧前工序 工序时间(分) 1 洗壶 无 1 2 灌水 1 0.5 3 放壶 2 0.3 4 等水开 3 15 5 洗杯 无 1 6 找茶叶 无 1 7 泡茶 3，5，6 2.2 8 喝茶 7 工序列表 洗壶 灌水 放壶 洗杯 泡茶 拿茶叶 等水开 1 15 1 1 0.3 0.5 喝茶 2.2 0.3 丙： 洗壶 洗杯 找茶叶 灌水 等水开 放壶 泡茶 1 15 0.3 0.5 1 1 喝茶 2.2 乙： 洗壶 灌水 放壶 等水开 泡茶 洗杯，找茶叶 喝茶 1 2.2 2 15 0.3 0.5 甲： （四）方案分析与比较(系统分析） 方案分析 甲方案总时间=1+0.5+0.3+15+2+2.2=21 乙方案总时间=1+1+1+0.5+0.3+15+2.2=21 丙方案总时间=1+0.5+(0.3+15)+2.2=19 分析结果：丙方案最节约时间。 方案建议：丙 （五）泡茶工程经验总结 几大步骤： 确定问题 目标分析 需求分析 方案策划 系统分析（统计、计算、比较） 决策建议 方案实施 系统原理：最优化、并行统筹、工序图法 二、系统分析方法 系统分析方法的步骤 1、确立系统的目标。明确建立该人工系统的目的及欲达到的目标。 2、收集、分析和研究各种信息和资料，拟定各种可行方案。 3、建立数学模型。 4、以数学模型的手段，对各可行方案分析，确定有关的数量和质量指标。 5、分析比较，选出最优方案。 二、系统分析方法 系统分析中心