通用技術《系統(tǒng)與設計》課件

第三章系統(tǒng)與設計技術改變生活生活因技術而變一、系統(tǒng)是普遍存在的：自來水系統(tǒng)公交系統(tǒng)醫(yī)療系統(tǒng)教育系統(tǒng)……2什么是系統(tǒng)？通過對以上系統(tǒng)的分析可見：大到太陽系，小到質子和中子都是由若干部分組成的，這些部分相互聯(lián)系、相互作用，形成了各個系統(tǒng)能正常發(fā)揮它的功能。其中任何一個主要部分出現問題，都有可能導致系統(tǒng)無法正常工作。

系統(tǒng)是指兩個或兩個以上相互聯(lián)系、相互作用的元素所組成的，具有一定結構和功能的有機整體。系統(tǒng)是指由兩個或者兩個以上相互聯(lián)系、相互作用的元素所組成的，具有一定結構和功能的有機整體。2、構成系統(tǒng)的三個條件：至少要有兩個或兩個以上的元素才能組成系統(tǒng)；元素之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；這個整體具有的功能是各個元素的功能中所沒有的。3、系統(tǒng)與子系統(tǒng)子系統(tǒng)具有可分性、系統(tǒng)性，需要而且能夠討論其結構問題。返回子系統(tǒng)各具功能，它們之間相互依賴、相互作用，共同完成系統(tǒng)功能；系統(tǒng)與子系統(tǒng)是相對的，任何系統(tǒng)都是更大范圍更高一級的子系統(tǒng)；4、子系統(tǒng)與元素元素與子系統(tǒng)一樣也是相對的（例如：“人”相對于“社會系統(tǒng)”，就是不可再劃分的最小單元，而對于“人體系統(tǒng)”來說，就可以層層分解為“器官”甚至“細胞”）元素即系統(tǒng)的基本單元或最小組成部分，對于給定的系統(tǒng)具有不可再分性（不能也無需再分，不具備系統(tǒng)性、不討論其結構）；(三)系統(tǒng)１、按照系統(tǒng)組成元素的性質２、按照系統(tǒng)組成元素存在的形態(tài)３、按照系統(tǒng)的運動狀態(tài)４、按照系統(tǒng)與外部環(huán)境的關系系統(tǒng)的分類四、系統(tǒng)的基本特性現象原因一個和尚挑水吃,兩個和尚抬水吃,三個和尚沒水吃.三個小皮匠頂個諸葛亮一著不慎,全盤皆輸丟卒保車三個人共同構成一個系統(tǒng),每個人都是其組成要素之一,如果三人之間的協(xié)作關系處理得不好,反而辦不好事情.三個小皮匠構成一個整體,整體的功能大于部分功能之和.在一個系統(tǒng)中,局部對整體的制約,部分的變化會影響整體的變化,甚至還會對全局產生決定性的影響.根據系統(tǒng)的整體性特征,解釋表中所列的現象.為了整體的利益,要敢于舍棄局部利益.當堂檢測：3、趙明同學家所在街道的人行道路在一年內進行了鋪設通訊線路、煤氣管道、下水管道修理三次施工，給市民帶來了生活的不便，這說明對于道路的改造不符合系統(tǒng)設計的（）原則A整體性原則B動態(tài)性原則C綜合處理的原則D人性化設計的原則A(2)系統(tǒng)的基本特性-目的性Ⅱ以上三個系統(tǒng)之間的區(qū)別是什么？任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實現一定的功能，這是區(qū)別不同系統(tǒng)的標志。(3)系統(tǒng)的基本特性-相關性Ⅱ小明近期很納悶：因為他經常發(fā)現電腦機箱的聲音不正常，其次電腦運行速度有時會變得很慢，且時常卡機，有時甚至還會出現死機情況；小明為了查明真現，他拆開了電腦機箱才發(fā)現原來電腦CPU的風扇壞了。請分析小明發(fā)現的問題故障反映了系統(tǒng)的什么特性？相關性：是指組成系統(tǒng)的要素之間或系統(tǒng)整體與部分之間的相互作用、相互聯(lián)系。整體性：不能離開整體去分析系統(tǒng)中的任何一個組成部分。相關性是指組成系統(tǒng)的各要素之間或系統(tǒng)整體與部分之間的相互作用、相互聯(lián)系。如：建筑物的梁柱關系(3)系統(tǒng)具有相關性當柱與柱之間的梁的跨度增大時，則梁的厚度要相應地加大，否則就不足以承受設計所需的重力，梁的跨度與梁的厚度之間的關系就反映了這一系統(tǒng)內部要素與要素之間的相關性

(4)系統(tǒng)的基本特性-環(huán)境適應性Ⅱ一種高檔轎車的底盤能根據道路的情況自動升降，當行駛在平坦的公路上時，能夠降到最低，以降低重心，提高高速行駛的穩(wěn)定性，當行駛到路況較差的路面時，底盤能自動升高，以保證底盤不與路面碰撞，這種特性反映了系統(tǒng)的什么特性？外界環(huán)境的變化引起系統(tǒng)特性的改變，并相應地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內各部分相互關系的變化，系統(tǒng)只有具有對環(huán)境的適應能力，才能保持和恢復系統(tǒng)原有的特性。4.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。這是生態(tài)系統(tǒng)基本特性中的（）

A.整體性B.目的性

C.動態(tài)性D.環(huán)境適應性D當堂檢測：人自身就是一個系統(tǒng)，春天穿多一些是對冬天的一種適應和銜接秋天穿少一點是對夏天的銜接和向冬天過渡到一種準備。兩者都是為了使人的身體逐漸適應外界氣溫的變化而不至于生病環(huán)境適應性案例談談“春捂秋凍”的道理系統(tǒng)無論大小，都可以分解為一系列的子系統(tǒng)，并存在一定的層次結構。系統(tǒng)各層次具有獨自的功能，他們通過相互聯(lián)系、相互作用共同完成系統(tǒng)的整體功能。(5)系統(tǒng)具有層次性分析以下例子反映系統(tǒng)的哪方面基本特性。1、《西游記》中師徒四人需要齊心協(xié)力才能取得真經。2、某大橋使用后發(fā)生垮塌，經調查事故原因是建筑水泥的標號沒有達到國家標準。3、火車鐵軌每段之間需要有一定的縫隙，以免熱脹冷縮后鐵軌變形發(fā)生脫軌。整體性相關性相關性環(huán)境適應性閱讀P82－P84，想一想在設計制造人力飛機時，設想1和設想2為什么會失敗？而設想3又為什么會成功？

設想1和設想2都沒有綜合考慮設計制造人力飛機這個系統(tǒng)里的各個因素，只是著重考慮其中的一兩個因素，所以失?。辉O想3通過定性與定量結合，正是運用了系統(tǒng)分析的基本方法，分析研究了影響人力飛機飛行的各個因素，找出規(guī)律性，提出可行性方案，使人力飛機實現了“飛天”的理想目的。

運用系統(tǒng)的思想和定性定量相結合的方法，對系統(tǒng)進行分析，就是系統(tǒng)分析的基本方法。系統(tǒng)分析的一般步驟Ⅰ

明確問題，設立目標

明確所要研究問題的性質和范圍，提出所要達到的目標，明確約束條件。

收集資料，制定方案

收集相關資料，制定解決問題的各種備選方案，預計可能產生的各種結果

分析計算，評價比較

對資料和數據做必要計算，進行各子系統(tǒng)的分析，再進行系統(tǒng)的整體分析，將各種方案進行評價對比，選擇最佳方案

檢驗核實，作出決策

如果對方案不夠滿意，還可按上述程序反復進行，直到獲得滿意的方案為止目標：使田忌能在賽馬中贏得比賽。收集信息：三等級的馬，賽三場；但對賽馬的出場順序不作限制。方案比較：有6種方案,其中勝率為1/6。作出決策：用下對上，上對中，中對下的方案。系統(tǒng)分析的主要原則Ⅰ北宋年間，丁謂負責修復火毀的開封皇宮。他的施工方案是：先將工程皇宮前的一條大街挖成一條大溝，將大溝與汴水相通。使用挖出的土就地制，令與汴水相連形成的河道承擔繁重的運輸任務；修復工程完成后，實施大溝排水，并將原廢墟物回填，修復成原來的大街。丁謂將取材、生產、運輸及廢墟物的處理用“一溝三用”巧妙地解決了。1.整體性原則

系統(tǒng)分析時要著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過程，再看某一個階段；先看長遠，再看當前。系統(tǒng)分析的主要原則Ⅰ要在某種合金鋼中加入某元素以提高它的強度，假設試驗范圍是每噸加入量為1000~2000g，那么究竟應加入多少？若用一般試驗方法，每隔5g試驗一次需要做200次，每隔10g試驗一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。2.科學性原則系統(tǒng)分析一方面要有嚴格的工作步驟，另一方面盡可能地運用科學方法和數學工具進行定量分析，使決策的過程和結果更具說服力。系統(tǒng)分析的主要原則Ⅰ全長243公里、總投資額達72億多元的孝襄高速公路，是湖北省“十五”期間投資規(guī)模最大、建設里程最長的一條高速公路。按照最初的設計方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達19平方公里的“洛陽銀杏保護區(qū)”，21900多棵樹齡在百年以上的古銀杏樹面臨著毀滅性的破壞。初步設計方案出臺后，這21900多棵古銀杏樹的命運引起了孝襄高速公路建設指揮部的高度重視。總工程師張業(yè)紅說，銀杏樹的成長周期特別長、移栽成活率極低，一旦毀損，勢必破壞當地的生物多樣性。建高速公路要講經濟效益，更要講生態(tài)效益、社會效益。在生態(tài)效益和投資效益發(fā)生矛盾的時候，作為建設者，寧肯多花錢，多投資，也要保護生態(tài)環(huán)境。為此，指揮部果斷決定：增加投資4200萬元，更改設計方案，繞避保護區(qū)1．4公里。3.綜合性原則

系統(tǒng)分析總是為實現系統(tǒng)目標服務的。當存在多個目標時，需要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。簡單系統(tǒng)設計方案Ⅱ將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)

確定各子系統(tǒng)的目標、功能及其相互關系對子系統(tǒng)進行技術設計和評價

對系統(tǒng)進行總體設計和評價系統(tǒng)優(yōu)化的意義Ⅰ某家具廠要安排一周的計劃，產品是桌子和椅子。制作一張桌子需4m2木板及20小時工時，制作一張椅子需6m2木板及18小時工時；每周擁有木材板料600m2，可用工時400小時；每張桌子利潤50元，每只椅子利潤60元。按合同每周至少要交付8張桌子和5張椅子。假定所有產品都能銷售，那么請對生產系統(tǒng)進行優(yōu)化，使利潤最大化。（１）什么是系統(tǒng)的優(yōu)化？（２）系統(tǒng)的優(yōu)化目標是什么？（３）受到哪幾個條件的約束？（４）還可能受到哪些因素的影響？

系統(tǒng)優(yōu)化的意義Ⅰ什么是系統(tǒng)的優(yōu)化？