二 系统的分析教学设计实例

系统的分析

一、教学目标：

1、初步掌握系统分析的基本方法。

2、掌握系统分析的一般步骤。

3、理解系统优化的意义，能结合实例分析影响系统优化的因素。

二、教学重难点

1.什么是系统分析

2.系统分析的步骤

3.系统分析的主要原则

三、教学过程

什么是系统分析

每个人都会面临选择、面临决策。决策方法有经验决策和科学决策，经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误；科学决策则可以最大限度地减少失误。系统分析就是一种科学决策的方法。

案例分析1

公交线路的设立

在人口规模很小的县城，道路状况简单，公共交通线路的决策也简单，设计者凭借经验，可以完成公交线路的设计。

在上百万人口规模的大城市，道路状况复杂，市民对交通的需求趋于多样化，这时若凭经验规划公交线路，容易顾此失彼，出现失误。

综合考察全市的道路状况、人口密度的分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，运用科学的方法进行综合分析和研究，就能找出城市公交线路规划设计的最佳方案。

这种为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。

路口控制系统

车辆和行人都少的情况：司机自己控制行或停。

车辆多的情况：红绿灯控制车辆的行或停。

车辆和人都多的情况：红绿灯不仅控制车辆的行或停，还控制人的行或停。

红绿灯控制行或停的时间是事先经过抽样统计的结果确定的。

问题：有时会出现在一条道路上行驶时，总是遇到红灯。司机常常会说

“一步赶不上，步步赶不上”。

路口控制系统的改进：

在一些主干道路上，实现一路绿灯。

方法：主干道路上的绿灯按一定的时间顺序依此亮。

为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案，这个过程就是分析。

设置红绿灯控制车辆的行或停。

设置红绿灯控制人的行或停。

设置智能路口控制。

系统分析的出发点是：为了发挥系统的整体功能。

系统分析的目的是：寻求解决问题的最佳决策。

系统分析的步骤

明确问题，设立目标：明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。

收集资料，制定方案：收集相关资料，制定解决问题的各种备选方案，预计可能产生的各种结果。

分析计算，评价比较：对资料和数据做必要的计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种方案进行评价对比，选择最佳方案。

检验核实，做出决策：如果对制定的方案不满意，还可按上述程序反复进行，直到获的满意为止。

案例：田忌赛马

齐国的大将田忌，很喜欢赛马，有一回，他和齐威王约定，要进行一场比赛。

他们商量好，把各自的马分成上，中，下三等。比赛的时候，要上马对上马，中马对中马，下马对下马。由于齐威王每个等级的马都比田忌的马强得多，所以比赛了几次，田忌都失败了。

田忌觉得很扫兴，比赛还没有结束，就垂头丧气地离开赛马场。这时，田忌抬头一看，人群中有个人，原来是自己的好朋友孙膑。孙膑招呼田忌过来，拍着他的肩膀说：

“我刚才看了赛马，威王的马比你的马快不了多少呀。”

孙膑还没有说完，田忌瞪了他一眼：

“想不到你也来挖苦我！”

孙膑说：“我不是挖苦你，我是说你再同他赛一次，我有办法准能让你赢了他。”

田忌疑惑地看着孙膑：

“你是说另换一匹马来？”

孙膑摇摇头说：

“连一匹马也不需要更换。

齐威王屡战屡胜，正在得意洋洋地夸耀自己马匹的时候，看见田忌陪着孙膑迎面走来，便站起来讥讽地说：

“怎么，莫非你还不服气？”

田忌说：“当然不服气，咱们再赛一次！”说着，“哗啦”一声，把一大堆银钱倒在桌子上，作为他下的赌钱。

齐威王一看，心里暗暗好笑，于是吩咐手下，把前几次赢得的银钱全部抬来，另外又加了一千两黄金，也放在桌子上。齐威王轻蔑地说：

“那就开始吧！”

一声锣响，比赛开始了。

比赛的结果是三局两胜，当然是田忌赢了齐威王。

还是同样的马匹，由于调换一下比赛的出场顺序，就得到转败为胜的结果。

田忌赛马能转败为胜的主要原因：

田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、齐威王这四个因素有关，他们是缺一不可的。

但主要是由于孙膑的原因。

1：明确问题，设立目标

问题：跑马比赛，

目标：取得比赛胜利，

约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。

2：收集资料，制定方案

各种方案：

3：分析计算，评价比较

各种方案的比赛结果：

4：检验核实，作出决策

选择合适的马的出场顺序。

系统分析的主要原则

运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则：

整体性原则、科学性原则、综合性原则。

1、整体性原则

分析系统首先要着眼于系统整体：

先分析整体，再分析部分

先看全局，后看局部

先看全过程，再看某一个阶段

先看长远，再看当前

案例分析3

丁谓修复皇宫

宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。

当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大问题：

第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；

第二，要运来大批木材和石料；

第三，要运来大量新土。

丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：

首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。

第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。

最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。

简单归纳起来，就是这样一个过程：

挖沟（取土）→引水入沟（水道运输）→填沟（处理垃圾）。

按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工方案。

丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。

2、科学性原则

系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。

例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出“三三进九不如二五一十”，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。

3、综合性原则

系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排除优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。

例如，工业生产既要求产量大，又要求质量好、成本低，如果片面强调一方面就会产生偏差；城市公交系统既要强化公共交通的安全，又要缩短车辆行驶的时间，实现社会效益和经济效益双丰收。

系统的优化

系统优化：

是在给定的条件下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大（或最小）。

目标函数：是系统目标与系统中的某些元素之间的关系。

约束条件：是对系统的功能起着限制作用、并且是不能人为调节的因素。

影响系统优化的因素：对系统的目标函数产生显著影响，并且可以人为调节的因素。

农业间作套种

目标函数：提高土地利用率和土地单位面积农作物收益总和之间的关系。

约束条件：农作物的生长周期、气候等因素。

影响系统优化的因素：套种的模式、套种的技术水平、套种的田间管理、病虫害防治等等。

小结：

系统分析的步骤

系统分析的原则

系统的优化