系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本方法

第四節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法第三章系統(tǒng)與設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)案例的分析，初步學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法理解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法：1、確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目的要求2、基本的設(shè)計(jì)分析：（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的約束條件（系統(tǒng)設(shè)計(jì)的條件、外部環(huán)境等）（2）系統(tǒng)內(nèi)部組分之間、系統(tǒng)與外部環(huán)境之間相互聯(lián)系及制約關(guān)系3、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能確定（2）系統(tǒng)總體技術(shù)設(shè)計(jì)4、系統(tǒng)的優(yōu)化（1）分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的主要因素，提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果（2）設(shè)計(jì)方案不斷驗(yàn)證、完善5、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)及改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的與要求系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟

①將系統(tǒng)分解為若干個(gè)小系統(tǒng)②確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及相互關(guān)系③對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)④對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體技術(shù)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)一、田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)決賽日程表的編制1、明確系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的要求（1）完成田徑?jīng)Q賽，賽程只能為兩天（2）考慮安全因素、程序安排的合理性（3）盡可能地營(yíng)造比賽氛圍，以利于運(yùn)動(dòng)員水平的發(fā)揮，增強(qiáng)各班級(jí)的凝聚力一、田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)決賽日程表的編制2、調(diào)配研究，現(xiàn)狀分析（1）參考前幾年的賽程安排，請(qǐng)教專家（2）條件分析：場(chǎng)地條件、時(shí)間條件、工作人員數(shù)量和水平（3）兼顧要注意的問(wèn)題（安全、銜接、氛圍）3、主要設(shè)計(jì)過(guò)程（1）根據(jù)決賽項(xiàng)目和運(yùn)動(dòng)員人數(shù)進(jìn)行分組

徑賽田賽60m(116人分6大組22小組）鉛球（共144人，10大組）100m（以下分組略）三級(jí)跳遠(yuǎn)（以下分組略）200m跳遠(yuǎn)400m跳高800m

1500m

100m跨欄

4×100m接力3、主要設(shè)計(jì)過(guò)程（2）根據(jù)競(jìng)賽項(xiàng)目安排，估算時(shí)間，制作分組牌子，反復(fù)檢查，確保不漏項(xiàng)，不漏人。

初一女生60m16人分3組約8min高一男生鉛球15人分1組約60min3、主要設(shè)計(jì)過(guò)程（3）分5場(chǎng)依次編排紙牌。綜合考慮總體目的和要求，考慮各項(xiàng)目的聯(lián)系，解決運(yùn)動(dòng)員兼賽和場(chǎng)地沖突。

先安排徑賽，后安排田賽，做到基本同時(shí)結(jié)束。把相同項(xiàng)目不同組別的決賽銜接起來(lái)，使銜接緊湊?？紤]兼項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員的時(shí)間安排和休息問(wèn)題合理考慮場(chǎng)地的有效利用率

4、優(yōu)化和公示征集意見(jiàn)，反復(fù)修改，盡可能地考慮到各種因素圖中為一所農(nóng)村小學(xué)的教室，他們想增建一間教室。主要功能提供教與學(xué)的場(chǎng)所。如果你是一位系統(tǒng)設(shè)計(jì)師，你需要考慮哪些方面的問(wèn)題？二、修建希望小學(xué)教室設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介二、修建希望小學(xué)教室設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)易教室系統(tǒng)組成和層次結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易教室系統(tǒng)教室平面保溫通風(fēng)采光防火子系統(tǒng)疏散教室平面設(shè)計(jì)教室平面的形狀、朝向問(wèn)題、教室面積如何確定、教室門窗如何設(shè)計(jì)、桌椅、講臺(tái)的擺放等。教室平面設(shè)計(jì)面積的預(yù)估各部分位置的確定學(xué)生最大人數(shù)、桌、凳所占面積排、行、桌、凳之間空隙估算教室前面的面積班級(jí)必備物品教室平面設(shè)計(jì)關(guān)于教室平面設(shè)計(jì)方案的檢驗(yàn)問(wèn)題通過(guò)設(shè)計(jì)紙模型來(lái)展示通過(guò)實(shí)地測(cè)量現(xiàn)有教室比較通過(guò)訪問(wèn)教師、工程師來(lái)了解征求意見(jiàn)。教室保溫設(shè)計(jì)當(dāng)?shù)乇?、防凍的要求平房耗散熱量的?guī)律保溫隔熱的方法從保溫角度對(duì)室體的設(shè)計(jì)要求從保溫角度對(duì)門窗的設(shè)計(jì)要求根據(jù)經(jīng)費(fèi)情況決定采用暖氣子系統(tǒng)還是火墻子系統(tǒng)絕熱：巖棉又稱巖石棉、是礦物棉的一種。以天然巖石及礦物等為原料。1、絕熱性能：絕熱性能好是巖棉、礦渣棉制品的基本特性。2、燃燒性能：巖棉、礦渣棉制品的燃燒性能取決于其中可燃性粘接劑的多少。3、隔音性能：巖棉、礦渣棉制品具有優(yōu)良的隔音和吸聲性能，其吸聲機(jī)理是這種制品具有多孔性結(jié)構(gòu)，當(dāng)聲波通過(guò)時(shí)，由于流阻的作用產(chǎn)生摩擦，使聲能的一部分為纖維所吸收，陰礙了聲波的傳遞。采暖：火墻火墻是利用爐灶的煙氣通過(guò)立磚砌成的空心短墻采暖的設(shè)備，和火炕類似，是北方傳統(tǒng)民居被動(dòng)式節(jié)能的一種方式，在冬季利用使用灶爐產(chǎn)生的熱量來(lái)升高室內(nèi)溫度。教室通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)開(kāi)窗戶吊扇教室采光系統(tǒng)對(duì)開(kāi)窗戶日光燈教室防火系統(tǒng)墻體采用不易燃燒的材料制成安裝自來(lái)水系統(tǒng)教室疏散系統(tǒng)前后門設(shè)計(jì)安全通道教室未來(lái)發(fā)展規(guī)劃、周邊綠化、經(jīng)費(fèi)來(lái)源、方案優(yōu)化、公示并征集意見(jiàn)等其他問(wèn)題……三、水火箭的設(shè)計(jì)三、水火箭的設(shè)計(jì)1、確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目的要求設(shè)計(jì)一個(gè)利用廢棄飲料瓶制作的氣壓式噴水式推進(jìn)“火箭”用600ml的飲料瓶做動(dòng)力艙，豎直升高高度大于5米，射程大于20米三、水火箭的設(shè)計(jì)2、基本設(shè)計(jì)分析通過(guò)調(diào)查研究，收集相關(guān)資料(1)外部環(huán)境分析：受力狀況：重力、空氣動(dòng)力、空氣阻力天氣狀況：風(fēng)向、風(fēng)速、雨、雪等因素地理環(huán)境：發(fā)射點(diǎn)位置高度、目標(biāo)點(diǎn)高度（2）飛行原理分析動(dòng)量守恒定律、彈道理論三、水火箭的設(shè)計(jì)3、初步設(shè)計(jì)方案水火箭總系統(tǒng)箭體子系統(tǒng)殼體箭頭箭翼動(dòng)力子系統(tǒng)動(dòng)力艙水加壓空氣噴嘴（膠塞、氣門）回收子系統(tǒng)降落傘連接子系統(tǒng)用于多級(jí)火箭發(fā)射子系統(tǒng)發(fā)射器發(fā)射軌道輔助設(shè)施（打氣筒）三、水火箭的設(shè)計(jì)4、系統(tǒng)的優(yōu)化通過(guò)對(duì)影響火箭飛行的主要因素分析，進(jìn)行優(yōu)化(1)原理：影響最大的是剛噴完水時(shí)的速度（2）發(fā)射角度對(duì)飛行距離和高度的影響三、水火箭的設(shè)計(jì)5、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和改進(jìn)通過(guò)發(fā)射火箭檢驗(yàn)，對(duì)其安全性、功能性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。并嘗試更好的改進(jìn)效果。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法：1、確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目的要求2、基本的設(shè)計(jì)分析：（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的約束條件（系統(tǒng)設(shè)計(jì)的條件、外部環(huán)境等）（2）系統(tǒng)內(nèi)部組分之間、系統(tǒng)與外部環(huán)境之間相互聯(lián)系及制約關(guān)系3、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1）子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能確定（2）系統(tǒng)總體技術(shù)設(shè)計(jì)4、系統(tǒng)的優(yōu)化（1）分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的主要因素，提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果（2）設(shè)計(jì)方案不斷驗(yàn)證、完善5、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)及改進(jìn)可見(jiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是把設(shè)計(jì)對(duì)象看作一個(gè)完整的系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)各元素進(jìn)行分析與綜合，使系統(tǒng)內(nèi)部協(xié)調(diào)一致，并使系統(tǒng)與環(huán)境相互協(xié)調(diào)，以獲得整體目標(biāo)最優(yōu)的設(shè)計(jì)。小結(jié)四、都江堰工程都江堰工程是中國(guó)古代人民治水的智慧結(jié)晶。始于戰(zhàn)國(guó)初期，在公元前250年，由秦蜀郡太守李冰父子在前人治水的基礎(chǔ)上，率民眾基本完成。都江堰工程巧妙利用地形、地勢(shì)和表面地質(zhì)條件，就地取用卵石、竹、木材，順勢(shì)引導(dǎo)水流。工程由三大主體工程和120個(gè)附屬渠堰工程組成。四、都江堰工程1、“魚(yú)嘴”分水工程“魚(yú)嘴”是都江堰的分水工程，因其形如魚(yú)嘴而得名，它昂頭于岷江江心，把岷江分成內(nèi)外二江。西邊叫外江，俗稱“金馬河”，是岷江正流，主要用于排洪；東邊沿山腳的叫內(nèi)江，是人工引水渠道，主要用于灌溉；魚(yú)嘴的設(shè)置極為巧妙，它利用地形、地勢(shì)，巧妙地完成分流引水的任務(wù)，而且在洪、枯水季節(jié)不同水位條件下，起著自動(dòng)調(diào)節(jié)水量的作用。魚(yú)嘴所分的水量有一定的比例。春天，岷江水流量?。还鄥^(qū)正值春耕，需要灌溉，這時(shí)岷江主流直入內(nèi)江，水量約占六成，外江約占四成，以保證灌溉用水；洪水季節(jié)，二者比例又自動(dòng)顛倒過(guò)來(lái)，內(nèi)江四成，外江六成，使灌區(qū)不受水潦災(zāi)害。在二王廟壁上刻的治水《三字經(jīng)》中說(shuō)的“分四六，平潦旱”，就是指魚(yú)嘴這一天然調(diào)節(jié)分流比例的功能。四、都江堰工程2、“飛沙堰”溢洪工程在魚(yú)嘴以下的長(zhǎng)堤，即分內(nèi)、外二江的堤叫金剛堤。堤下段與內(nèi)江左岸虎頭岸相對(duì)的地方，有一低平的地段，這里春、秋、冬、三季是人們往返于離堆公園與索橋之間的行道的坦途，洪水季節(jié)這里浪花飛濺，是內(nèi)江的泄洪道。泄洪道，唐朝名“侍郎堰”、“金堤”，后又名“減水河”，它固具有泄洪徘砂的顯著功能，故又叫它“飛沙堰”。飛沙堰是都江堰確保成都平原不受水災(zāi)的關(guān)鍵要害。它的主要作用是當(dāng)內(nèi)江的水量超過(guò)寶瓶口流量上限時(shí)，多余的水便從飛沙堰自行溢出；如遇特大洪水的非常情況，它還會(huì)自行潰堤，讓大量江水回歸岷江正流。另一作用是“飛沙”，岷江從萬(wàn)山叢中急馳而來(lái)，挾著大量泥沙，石塊，如果讓它們順內(nèi)江而下，就會(huì)淤塞寶瓶口和灌區(qū)。飛沙堰真是善解人意、排人所難，將上游帶來(lái)的泥沙和卵石，甚至重達(dá)千斤的巨石，從這里拋入外江（主要是巧妙地利用離心力作用），確保內(nèi)江通暢，確有鬼斧神工之妙。四、都江堰工程3、“寶瓶口”引水工程是湔山(今名灌口山、玉壘山)伸向岷江的長(zhǎng)脊上鑿開(kāi)的一個(gè)口子，它是人工鑿成控制內(nèi)江進(jìn)水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名寶瓶口。留在寶瓶口右邊的山丘，因與其山體相離，故名離堆。寶瓶口寬度和底高都有極嚴(yán)格的控制，古人在巖壁上刻了幾十條分劃，取名“水則”，那是我國(guó)最早的水位標(biāo)尺。內(nèi)江水流進(jìn)寶瓶口后，通過(guò)干渠經(jīng)仰天窩節(jié)制閘，把江水一分為二。再經(jīng)蒲柏、走江閘二分為四，順應(yīng)西北高、東南低的地勢(shì)傾斜，一分再分，形成自流灌溉渠系，灌溉成都平原。及綿陽(yáng)、射洪、簡(jiǎn)陽(yáng)、資陽(yáng)、仁壽、青神等市縣近一萬(wàn)平方公里，一千余萬(wàn)畝農(nóng)田。都江堰水利工程是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無(wú)壩引水為特征的宏大水利工程。這項(xiàng)工程主要有魚(yú)嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進(jìn)水口三大部分和百丈堤、人字堤等120個(gè)附屬工程構(gòu)成，科學(xué)地解決了江水自動(dòng)分流（魚(yú)嘴分水堤四六分水）、自動(dòng)排沙（魚(yú)嘴分水堤二八分沙）、控制進(jìn)水流量（寶瓶口與飛沙堰）等問(wèn)題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國(guó)”。1998年灌溉面積達(dá)到到66.87萬(wàn)公頃，灌溉面積已達(dá)40余縣。人們?yōu)榱思o(jì)念李冰父子，建了一座李冰父子廟，稱為二王廟。

都江堰是由渠首樞紐、灌區(qū)各級(jí)引水渠道，各類工程建筑物和大中小型水庫(kù)和塘堰等所構(gòu)成的一個(gè)龐大的工程系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著四川盆地中西部地區(qū)