《必修二 技術(shù)與設(shè)計二》 復(fù)習(xí)提綱

《必修二技術(shù)與設(shè)計2》-復(fù)習(xí)資料第一章．結(jié)構(gòu)與設(shè)計結(jié)構(gòu)：事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列。（合理的結(jié)構(gòu)是事物存在的基礎(chǔ);卓越的結(jié)構(gòu)是設(shè)計和制造者的重要追求）從力學(xué)角度說，結(jié)構(gòu)：可以承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力內(nèi)力：當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位面積橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當(dāng)應(yīng)力達到某一極限時，結(jié)構(gòu)就會被破壞。應(yīng)力=F/S（F=內(nèi)力，S=受力面積） 殼體結(jié)構(gòu)：層狀的結(jié)構(gòu)。受力特點-外力作用在結(jié)構(gòu)的表面上結(jié)構(gòu)的類型：實體結(jié)構(gòu)-結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身是實心的結(jié)構(gòu)，受力特點-外力分布在整個 體積中 框架結(jié)構(gòu)：由細(xì)長的構(gòu)件組成。特點-支撐空間而不充滿空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：指結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要素：1.重心位置的高低2.結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小3.結(jié)構(gòu)的形狀等(重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi))結(jié)構(gòu)強度：結(jié)構(gòu)具有的抵抗外力破壞的能力影響因素：結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等(三角行是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一;連接方式：剛連接和鉸連接)結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮的主要因素：穩(wěn)定性和強度的要求;安全因素;公眾和使用者的審美需求;使用者的個性化需求，對設(shè)計對象的成本控制要求和一定的使用壽命等經(jīng)典結(jié)構(gòu)欣賞：技術(shù)和文化兩個角度第二章．流程與設(shè)計時序：時間上的先后順序（有些時序可以顛倒，有些時序不可以顛倒）流程：一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進行的程序用流程圖來表達流程，流程圖的表現(xiàn)方式：文字表達、表格表達、圖示表達等方式 生活和工作流程：節(jié)省時間、提高工作效率、提高工作質(zhì)流程設(shè)計 量等目標(biāo)實現(xiàn)的目標(biāo) 生產(chǎn)活動：提高效率、提高質(zhì)量、節(jié)省資源、安全生產(chǎn)、 提高經(jīng)濟效益、提高管理水平等方面生產(chǎn)活動流程設(shè)計基本因素：材料、工藝、設(shè)備、人員、資金和環(huán)境等流程設(shè)計的步驟：1.確定目標(biāo)，明確任務(wù)2.分析基本因素3.明確主要事項4.確定時序，劃分環(huán)節(jié)5.畫出流程圖6判斷是否符合要求：否的話回到2繼續(xù)，是的話結(jié)束流程優(yōu)化：對流程的改進過程涉及的指標(biāo)：工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、技術(shù)優(yōu)化、質(zhì)量優(yōu)化等第三章．系統(tǒng)與設(shè)計系統(tǒng)：由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體 1.至少要有兩個或兩個以上的要素才能組成系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)的條件 2.要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成 一個整體 3.整體具有的功能是各個要素的功能中所沒有的系統(tǒng)類型：自然系統(tǒng)、人造系統(tǒng)、實體系統(tǒng)、抽象系統(tǒng) 整體性（最基本的特征）：1.不是各個要素的簡單相加，系統(tǒng) 的整體功能是各個要素在孤立狀態(tài)下所沒有的2.要素影響整系統(tǒng)基本特征 體3.整體具有的功能大于系統(tǒng)的各個部分的功能之和 相關(guān)性：組成系統(tǒng)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 目的性：任何系統(tǒng)都具有某種目的，都要實現(xiàn)一定的功能，區(qū)別 不同的系統(tǒng)的標(biāo)志 動態(tài)性：任何系統(tǒng)都是動態(tài)變化發(fā)展著 環(huán)境適應(yīng)性：具有適應(yīng)環(huán)境變化的能力系統(tǒng)分析：為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗，并在此基礎(chǔ)上擬定一套有效的處理步驟和程序或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進的過程步驟：1.明確問題，設(shè)定目標(biāo)2.收集資料，制定方案3.分析計算，評價比較4.檢驗核實，作出決策系統(tǒng)分析原則：綜合性原則，科學(xué)性原則，整體性原則系統(tǒng)優(yōu)化：在給定條件（約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的方法和手段，使系統(tǒng)目標(biāo)值達到最大化（或最小化）系統(tǒng)設(shè)計步驟：系統(tǒng)分解成若干子系統(tǒng)，確定各系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系，對子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計和評價，對系統(tǒng)進行總體技術(shù)設(shè)計和評價等第四單元.控制與設(shè)計控制：人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展（明確控制對象`控制目的和控制手段）控制分類：人工控制和自動控制（機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制）控制系統(tǒng)：任何控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個系統(tǒng)（重點）控制系統(tǒng)分類：開環(huán)和閉環(huán)干擾因素：在控制系統(tǒng)中，除輸入量以外，引起被控量變化的各種因素反饋：控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計基本要求：1.必須是穩(wěn)定的2.精確度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定的值之差應(yīng)在控制的允許范圍內(nèi)3.具有較好的抗干擾性能簡答分析題技術(shù)與自然的關(guān)系？答：人類在利用技術(shù)開發(fā)、改造自然時，應(yīng)把握合理的尺寸，注意對自然的保護，不能忽視一些技術(shù)或產(chǎn)品對環(huán)境造成的負(fù)面影響。自然資源是有限的，應(yīng)以可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，實現(xiàn)合理利用。技術(shù)的兩面性？答：任何客觀事物都具有兩面性，技術(shù)也不例外，它既可以帶來福音，也可以給人們帶來危害，在技術(shù)發(fā)明和使用的過程中，應(yīng)該避免急功近利、目的不良、使用不當(dāng)?shù)惹闆r的發(fā)生，始終堅持技術(shù)造福與人。專利的申請步驟？答：提交申請→受理階段→初審階段→發(fā)明專利申請公布階段→發(fā)明專利申請實質(zhì)審查階段→授權(quán)階段設(shè)計與技術(shù)的關(guān)系？答：設(shè)計是技術(shù)成果轉(zhuǎn)換的橋梁和紐帶。技術(shù)促進設(shè)計的革新。技術(shù)是設(shè)計的平臺，沒有技術(shù)作基礎(chǔ)，設(shè)計將難以表現(xiàn)和實現(xiàn)。技術(shù)的進步直接制約著設(shè)計的發(fā)展，先進的技術(shù)可以使人們的設(shè)計得以實現(xiàn)。人機關(guān)系要實現(xiàn)的目標(biāo)？答：高效，舒適，健康，安全6．實現(xiàn)合理的人機關(guān)系，應(yīng)該注意哪些方面？答：普通人群和特殊人群，靜態(tài)的人和動態(tài)的人，人的生理需求和心理需求，信息的交互7．技術(shù)試驗的作用？答：技術(shù)試驗是技術(shù)活動中的一項重要內(nèi)容，在技術(shù)發(fā)明、技術(shù)革新、技術(shù)推廣等活動中，它不僅是對技術(shù)成功與否的驗證，更是發(fā)現(xiàn)問題、探索規(guī)律、優(yōu)化技術(shù)的關(guān)鍵。對技術(shù)應(yīng)用的實現(xiàn)起到了有力的保障作用?？梢允乖O(shè)計得以改進和完善，將設(shè)計的風(fēng)險和失誤降到最低。8．技術(shù)試驗報告內(nèi)容？答：試驗?zāi)康?、試驗?zhǔn)備、試驗步驟、試驗記錄、試驗總結(jié)等9．設(shè)計的一般過程？答：發(fā)現(xiàn)與明確問題，制定設(shè)計方案，制作模型或原型，測試評估及優(yōu)化，產(chǎn)品的使用和維護10.設(shè)計的一般原則？（7個原則）答：創(chuàng)新原則，實用原則，經(jīng)濟原則，美觀原則，道德原則，技術(shù)規(guī)范原則，可持續(xù)發(fā)展原則11.問題的來源？答：1.人類生活活動中必然會遇到的2.由別人給出，設(shè)計者必須針對問題尋求解決方案3.基于一定的目的由設(shè)計者自己主動地發(fā)現(xiàn)問題12.發(fā)現(xiàn)問題的途徑？答：1.觀察日常生活2.收集和分析信息3.技術(shù)研究與技術(shù)試驗13.模型在不同階段的類型？答：草模，概念模型，結(jié)構(gòu)模型，功能模型，展示模型14．制作模型的步驟？答：1選擇合適的材料2.根據(jù)本地的條件，準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)墓ぞ吆图庸ぴO(shè)備3.按設(shè)計圖樣劃線4.對材料進行鋸割、切削等加工5.裝配6.對模型表面進行表面處理7.產(chǎn)品外觀造型和色彩的評價；對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能進行檢測和試驗，檢驗是否符合設(shè)計要求8.對設(shè)計方案進行修改，做成展示模型15.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素？答：重心位置的高低，結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小，結(jié)構(gòu)的形狀等16.影響結(jié)構(gòu)強度？答：結(jié)構(gòu)的形狀，使用的材料，構(gòu)件之間的連接方式等因素17.結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮的主要因素？答：穩(wěn)定性和強度，安全因素，審美需求，個性化需要，成本的控制和一定的使用壽命要求18.生活流程設(shè)計基本因素？答：材料，工藝，設(shè)備，人員，資金，環(huán)境等19.流程優(yōu)化涉及到的指標(biāo)？答：工期優(yōu)化（時間縮短，但是流程由依此進行向交叉或平行變化），工藝優(yōu)化（材料的加工方法），成本優(yōu)化，技術(shù)優(yōu)化，質(zhì)量優(yōu)化等20.構(gòu)成系統(tǒng)的條件？答：1。.至少有兩個或兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)2．要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定的方式形成一個整體3．這個整體具有的功能是各個要素(部分)的功能中所沒有的21.系統(tǒng)的基本特性？答：整體性，相關(guān)性，動態(tài)性，環(huán)境適應(yīng)性，目的性‘一個和尚挑水喝，兩個和尚抬水喝，三個和尚沒水喝’指：三個人構(gòu)成一個系統(tǒng)，每個人都是系統(tǒng)的組成要素，如果三人之間的協(xié)作關(guān)系處理得不好，影響整體功能的發(fā)揮‘三個小皮匠頂個諸葛亮’指：三個皮匠構(gòu)成一個整體，整體的功能大于各個要素的功能之和‘一著不慎，全盤皆輸’指：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(chǎn)生決定性的影響‘羅丹砍去雕塑雙手的目的’指：做事要注重整體效應(yīng)，必要的時候，要舍得拋棄部分而保留整體22.系統(tǒng)分析的一般步驟？答：明確問題，設(shè)定目標(biāo)→收集資料，制定方案→分析計算，評價比較→檢驗核實，作出決策23．開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)？答：開環(huán)：控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響閉環(huán)：系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響24.什么是反饋？答：控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置返回到輸入端并與輸入量進行比較的過程25.閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計基本要求？答：1必須是穩(wěn)定的;2控制精確度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定值之差應(yīng)控制在允許范圍之內(nèi);3具有較好的抗干擾性能第一單元（結(jié)構(gòu)與設(shè)計）知識點一、結(jié)構(gòu)的涵義：1、結(jié)構(gòu)的概念：結(jié)構(gòu)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排列，結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)及功能。自然界形形色色的結(jié)構(gòu)給了人們無限的創(chuàng)造靈感和啟示（例蒼耳子、飛機、導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)等）。2、結(jié)構(gòu)的分類：根據(jù)物體的結(jié)構(gòu)形態(tài)，通常將結(jié)構(gòu)分為實體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)三種基本類型。實體結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。它的受力特點是，外力分布在整個體積中，如實心墻、大壩等；框架結(jié)構(gòu)是指結(jié)構(gòu)體由細(xì)長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)。其特點是，支撐空間而不充滿空間，如鐵架塔、建筑用腳手架，廠房的框架等；殼體結(jié)構(gòu)是指層狀的結(jié)構(gòu)。它的受力特點是，外力分散作用在結(jié)構(gòu)體的表面上，如摩托車手的頭盔、飛機的外殼、貝殼等。生活中很多物體的結(jié)構(gòu)是由兩種或兩種以上的基本結(jié)構(gòu)類型組合而成，稱為組合結(jié)構(gòu)，如埃菲爾鐵塔等。二、結(jié)構(gòu)的分析：1、承受應(yīng)力：從力學(xué)角度來說，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種抵抗的力，稱為內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力，當(dāng)應(yīng)力達到某一極限（容許應(yīng)力）時，結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。用公式表示為?=F/S，其中F是內(nèi)力，S是受力面積，?是應(yīng)力。構(gòu)件的受力形式多種多樣，基本受力形式有拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力，很多情況下，構(gòu)件可能同時受到幾種不同形式的力的作用。（結(jié)構(gòu)的受力分析）2、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素有多種，主要有重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面積的大小和結(jié)構(gòu)的形狀、材料等。對于一個結(jié)構(gòu)而言，如果重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會出現(xiàn)傾倒。3、結(jié)構(gòu)的強度：結(jié)構(gòu)的強度是指結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。結(jié)構(gòu)的強度與結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等因素有密切的關(guān)系。三角形是框架中最基本的形狀之一，它結(jié)實、穩(wěn)定，所用材料最少。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接通常有兩類：鉸連接和剛連接。鉸連接是指被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但可相對轉(zhuǎn)動。如門與門框的連接；剛連接是指被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動，具體有榫接、膠接、焊接等，如固定鐵床架的連接。三、結(jié)構(gòu)的設(shè)計：結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以一種或幾種功能的實現(xiàn)為基本目標(biāo)，應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，滿足使用者的基本需要。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素有：功能、符合使用者對設(shè)計對象的穩(wěn)定性和強度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要，對設(shè)計對象的成本控制要求和一定的使用壽命等。對于任何結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全是至關(guān)重要的因素。步驟：確定結(jié)構(gòu)設(shè)計方案———繪制簡單結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖———做出模型或原型四、結(jié)構(gòu)的欣賞：優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的實用功能上，也表現(xiàn)在形式上，特別是功能與形式的統(tǒng)一上。古今中外許多能工巧匠把結(jié)構(gòu)的功能與形式恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來，形成了一些經(jīng)典的結(jié)構(gòu)。賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計作品，可從技術(shù)與文化兩個角度進行。技術(shù)角度：使用功能、穩(wěn)固耐用、造型設(shè)計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料合理性、工藝精湛程度等。文化角度：文化寓意與傳達，美學(xué)原則，反映時代、民族、習(xí)俗方面特征，個性特征等。第二單元（流程與設(shè)計）知識點一、流程的涵義：1、流程的概念：流程是一項活動或一系列連續(xù)有規(guī)律的事項或行為進行的程序。任何流程都反映了一定的時序，體現(xiàn)出一定的環(huán)節(jié)。⑴環(huán)節(jié)：活動或事件在其發(fā)展的過程中，依據(jù)某種特征或方式，可將該過程分解為若干個小過程，稱這些小過程為環(huán)節(jié)。如：切種、布種、掩種環(huán)節(jié)，沖片和印片環(huán)節(jié)等。（2）時序：過程的經(jīng)歷中，各環(huán)節(jié)按照一定的時間順序先后出現(xiàn)、完成。這種時間順序關(guān)系，稱為時序。如：先切種→再布種→后掩種。2、流程的表達（流程圖）：依據(jù)流程的性質(zhì)及人們的表達習(xí)慣，流程圖有文字表達、表格表達、圖示表達、模型表達、動畫演示、方框圖、示意圖、程序等。二、流程的分析：1、生活與流程：科學(xué)合理的流程，可以指導(dǎo)我們正確地做事，提高工作和學(xué)習(xí)的效率，是我們的生活變得有序、合理，為我們的安全提供保障（例洗衣、煮飯與燒菜的流程安排，碘鹽和味精佐料的加放流程，青霉素注射流程等）。2、生產(chǎn)與流程：運用科學(xué)合理的流程可以有效地組織生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保證安全生產(chǎn)、保護環(huán)境等。流程中工序的作業(yè)方式——串行和并行。上一道工序完成之后才能進入下一道工序——串行。幾項工作同時進行——并行。3、簡單流程圖的識讀：識讀流程圖的要點：⑴找流程的環(huán)節(jié)，明確每個環(huán)節(jié)的功能和作用；⑵弄清流程中時序的體現(xiàn)與特征；⑶流程是技術(shù)的核心概念之一。不同的流程，產(chǎn)生的效益往往不同，“理解流程就是質(zhì)量”、“流程就是效益”等。三、流程的設(shè)計：1、流程設(shè)計的基本要求：⑴提高效率。⑵提高質(zhì)量。⑶保證安全。⑷節(jié)省資源。⑸提高管理水平。⑹提高經(jīng)濟效益。⑺其他，如注意環(huán)保、方便操作等。2、流程設(shè)計中的基本因素：研究內(nèi)在屬性與規(guī)律，就是流程設(shè)計應(yīng)該考慮的基本因素。生產(chǎn)活動中的流程設(shè)計的基本因素主要有材料、工藝、設(shè)備、人員、資金和環(huán)境等。不同行業(yè)的流程設(shè)計中考慮的基本因素各有差異。3、流程設(shè)計的步驟：第一步：首先要明確設(shè)計的目的和任務(wù)，明確流程所應(yīng)遵循的內(nèi)在變化規(guī)律。第二步：要分析現(xiàn)有材料、設(shè)備、資金、人員、工藝和環(huán)境等因素。第三步：列出流程涉及的主要事項，并進行初步的排列。第四步：分析各事項（步驟）之間的先后順序，合理地安排流程的時序和環(huán)節(jié)。第五步：選擇一個合適的表達方式畫出流程圖，對于有嚴(yán)格時間的時序，要標(biāo)注時間。注意：流程設(shè)計的基本要素是環(huán)節(jié)和時序。4、學(xué)畫流程設(shè)計的框圖：畫流程設(shè)計框圖的一般方法：⑴根據(jù)對事物的內(nèi)在屬性和規(guī)律的分析，以及有關(guān)的考慮，將流程的全過程，按每個階段的功能、作用的不同，分解為若干小過程——環(huán)節(jié)，并用方框表示環(huán)節(jié)。⑵按照每個小過程應(yīng)該經(jīng)歷的時間順序，將各環(huán)節(jié)依次排開，并用箭頭線連接起來。四、流程的優(yōu)化：1、流程的優(yōu)化及目的：在設(shè)計和實施流程的過程中，經(jīng)常需要進行不斷的修改和完善，這種對流程修改的過程，叫做流程的優(yōu)化。目的：提高工作效率、降低成本、降低勞動強度、節(jié)約能耗、減少環(huán)境污染、保證安全生產(chǎn)等。2、流程優(yōu)化的內(nèi)容：一般流程優(yōu)化的主要內(nèi)容有：工期優(yōu)化、工藝優(yōu)化、成本優(yōu)化、技術(shù)優(yōu)化、質(zhì)量優(yōu)化等。對一個流程的優(yōu)化，可以是整體的全面優(yōu)化，也可以是對某一個指標(biāo)進行優(yōu)化。經(jīng)常會有這樣的情況發(fā)生：某一個指標(biāo)得到了優(yōu)化，而使另外的指標(biāo)下降了。比如，技術(shù)優(yōu)化，可能使成本提高。成本優(yōu)化了，也可能使質(zhì)量下降。因此，在進行流程優(yōu)化時，要綜合平衡，以取得整體優(yōu)化的成效。3、流程優(yōu)化的條件：⑴內(nèi)部條件：對流程內(nèi)在機理和規(guī)律的深入了解。比如對洗滌原理的了解，就會在流程中安排兩次漂洗；⑵外部條件：設(shè)備和工藝水平的提高或完善，以及人員技術(shù)水平的提高。比如，只有在具備鍛壓設(shè)備時，才可能將法蘭盤的加工改為少量切削加工。第三單元（系統(tǒng)與設(shè)計）知識點一、系統(tǒng)的涵義：1、系統(tǒng)的概念：由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機整體，稱為系統(tǒng)。構(gòu)成系統(tǒng)，必須具備三個條件：第一，至少要有兩個或者兩個以上的要素（部分）才能組成系統(tǒng)；第二，要素（部分）之間相互聯(lián)系、相互作用，按照一定方式形成一個整體；第三，這個整體具有的功能是各個要素（部分）的功能中所沒有的。2、系統(tǒng)的組成、類型：系統(tǒng)是普遍存在的，也是多種多樣的。根據(jù)需要，可以對系統(tǒng)進行不同的分類。如，可把系統(tǒng)分為自然系統(tǒng)和人造系統(tǒng)，自然系統(tǒng)是自然形成的系統(tǒng)（如生態(tài)系統(tǒng)），人造系統(tǒng)是由人工制造加工而成的系統(tǒng)（如計算機系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)）；也可把系統(tǒng)分為實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)，實體系統(tǒng)是實物形態(tài)的（如生物系統(tǒng)、機械系統(tǒng)），抽象系統(tǒng)是非實物形態(tài)的（如哲學(xué)系統(tǒng)）。3、系統(tǒng)的基本特性：系統(tǒng)的基本特性主要有整體性（全局、集合）、相關(guān)性（匹配、關(guān)聯(lián)）、目的性（功能）、動態(tài)性（更新）和環(huán)境適應(yīng)性（自適應(yīng)）等，這些特性都體現(xiàn)了一定的思想與方法。（結(jié)合課本相關(guān)案例，學(xué)會運用系統(tǒng)的基本特性，分析身邊的系統(tǒng)）。二、系統(tǒng)的分析：1、系統(tǒng)分析及其目的：系統(tǒng)分析是指為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運用科學(xué)的方法對系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗，并在此基礎(chǔ)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進方案的過程。目的：尋求解決問題的最佳決策。2、系統(tǒng)分析的一般步驟：明確問題，設(shè)立目標(biāo)——收集資料，制定方案——分析計算，評價比較——檢驗核實，作出決策。（結(jié)合田忌賽馬案例）3、系統(tǒng)分析的主要原則：系統(tǒng)分析應(yīng)遵循整體性原則（丁謂修復(fù)皇宮）、科學(xué)性原則（三三進九不如二五一十）和綜合性原則（孝襄高速公路）。三、系統(tǒng)的優(yōu)化：1、系統(tǒng)優(yōu)化的目的：系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達到最大化（或最小化）。最小的成本——最大的利潤；最短的工期——更多的工程量；最少的能耗——更多的產(chǎn)品；單位面積土地——更高的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。（案例：農(nóng)業(yè)間作套種，家具利潤問題等）優(yōu)化目標(biāo)；目標(biāo)函數(shù)；約束條件（不能人為調(diào)節(jié)）；影響因素（可以人為調(diào)節(jié)）。2、系統(tǒng)優(yōu)化的方法：數(shù)學(xué)模型——最優(yōu)解；科學(xué)估算、試驗——滿意解。結(jié)合案例，分析系統(tǒng)優(yōu)化的實現(xiàn)。四、系統(tǒng)的設(shè)計：1、系統(tǒng)設(shè)計的目的、方法與過程：系統(tǒng)設(shè)計是對各種各樣的系統(tǒng)進行調(diào)查分析、籌劃研究、評價實施、運行改善等，直到完成一個能協(xié)調(diào)工作的實際系統(tǒng)的過程。系統(tǒng)設(shè)計要考慮其目的與要求（以系統(tǒng)的整體功能的最優(yōu)為目的）、系統(tǒng)各部分之間的相互聯(lián)系與相互作用、對系統(tǒng)設(shè)計方案進行優(yōu)化（整體優(yōu)化，統(tǒng)籌兼顧）等問題。2、系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟：系統(tǒng)設(shè)計的步驟包括：將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)；確定各子系統(tǒng)的目標(biāo)、功能及其相互關(guān)系；對子系統(tǒng)進行技術(shù)設(shè)計和評價，對系統(tǒng)進行總體技術(shù)設(shè)計和評價等。3、簡單系統(tǒng)的設(shè)計：了解系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)解決的主要問題和基本的設(shè)計過程，寫出系統(tǒng)設(shè)計或系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的書面方案，包括必要的設(shè)計草圖以及量化數(shù)據(jù)。（案例：手電筒照明供電部分的設(shè)計）?？刂婆c設(shè)計一、控制的手段與應(yīng)用1.控制的手段⑴控制的含義：案例分析：大禹治水P96人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展，這就是控制。理解任何控制現(xiàn)象，都要明確控制的對象是什么，控制要達到什么目的和采取什么控制手段。例如：人力三輪車轉(zhuǎn)彎過程中的方向控制問題，其控制的對象就是人力三輪車，控制的目的是為了改變?nèi)嗆囆旭偟姆较颍刂频氖侄问球T車人通過雙手轉(zhuǎn)動車把，改變前輪的方向并帶動后輪。⑵控制的手段：控制的實現(xiàn)需要通過一定的手段。從控制過程中人工干預(yù)的情形來分，控制有人工控制和自動控制。人工控制是在人的直接干預(yù)和全程干預(yù)下進行的。人工控制又稱手動控制。自動控制是指在無人直接參與的情況下，使事物的變化準(zhǔn)確地按照期望的方向進行。按執(zhí)行部件的不同，控制可分為機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。有時，控制手段又可以綜合的。案例分析：從手搖扇到空調(diào)器P982.控制的應(yīng)用控制應(yīng)用到生活中，提高了人們的生活質(zhì)量，人類能夠在一定程度上按照自己的意愿改變周圍的環(huán)境，使之滿足人們的需要。生產(chǎn)中往往需要對溫度、濕度、壓力、速度及加工動作等進行控制，控制在生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。控制在軍事、國防等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。閱讀：控制論P101二、控制系統(tǒng)的工作過程與方式1.控制系統(tǒng)案例分析：自行車行駛的速度控制的實現(xiàn)P102案例分析：電風(fēng)扇的風(fēng)速控制的實現(xiàn)P102任何一種控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)構(gòu)成一個系統(tǒng)，我們稱之為控制系統(tǒng)。一般的控制過程都有一個輸入和一個輸出，控制系統(tǒng)的輸入輸出之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。控制系統(tǒng)一般分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。2.開環(huán)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)在日常生活中用途很廣。如十字路口的紅綠燈定時控制系統(tǒng)、樓宇的防盜報警控制系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、公園的音樂噴泉自動控制系統(tǒng)等。案例分析：自動門的控制系統(tǒng)P103在控制系統(tǒng)中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號線來表示系統(tǒng)信號傳遞的方向，這種圖稱為控制系統(tǒng)的方框圖，它表示了系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。對于開環(huán)控制系統(tǒng)，通?？梢杂孟旅娴姆娇驁D來描述：輸入量即控制系統(tǒng)的給定量，如游泳池進水的設(shè)定時間；輸出量（被控量）即控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號，如游泳池的水位；被控對象即控制系統(tǒng)中所要求的裝置或生產(chǎn)過程，如游泳池；執(zhí)行器即直接對被控對象進行控制的裝置或元件，如進水閥門；控制器即對輸入信號進行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路；控制量即執(zhí)行器的輸出信號，如流過閥門的水量。案例分析：水泵抽水控制系統(tǒng)P1043.閉環(huán)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡單閉環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖如下：檢測裝置測量出被控量并返回到系統(tǒng)的輸入端；是比較器，它將給定量與所檢測的被控量進行比較，求出偏差值；控制器將這一偏差值進行運算處理，并向執(zhí)行器下達控制指令；執(zhí)行器根據(jù)指令對被控對象進行控制，從而使被控量穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制系統(tǒng)多了一個由檢測裝置組成的環(huán)節(jié)。三、閉環(huán)控制系統(tǒng)的干擾與反饋1.干擾因素在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。有的干擾因素是環(huán)境造成的，如影響自行車行駛速度的變化的自然風(fēng)等；有的干擾因素是人為原因所致，如影響飛機導(dǎo)航信號的手機信號等。在控制系統(tǒng)中，干擾因素可能有一個，也可能有若干個。如戰(zhàn)士在大風(fēng)大雨中進行射擊練習(xí)，風(fēng)和雨都是子彈命中準(zhǔn)確度的干擾因素。控制系統(tǒng)在工作中必須克服干擾，使被控量穩(wěn)定。案例分析：電視機P109有些情況可以利用干擾因素實現(xiàn)某種目的。如在軍事演習(xí)中，紅方利用一定頻率的電磁波對藍方的信息指揮系統(tǒng)進行干擾，使之不能正常工作。2.反饋（1）什么是反饋控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置返回到輸入并與輸入量進行比較的過程，就是反饋。案例分析：投籃P110利用反饋來分析和處理被控制對象，通過系統(tǒng)的書出來調(diào)整系統(tǒng)的行為，使系統(tǒng)沿著預(yù)期的目標(biāo)運用的方法，稱為反饋方法。如普通電水壺將水加熱至沸騰時，需要人工關(guān)閉電源，而自動電水壺具有擋水沸騰時自動切斷電源的功能，終究是運用反饋方法實現(xiàn)自動控制的結(jié)果。(2)閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作過程從反饋來看，閉環(huán)控制系統(tǒng)就是指在系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋問題，輸出量對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的核心是通過反饋來減少被控制量（輸出量）的偏差。一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠克服外界干擾，使被控量控制在給定值附近。案例分析：供水水箱的水位自動控制系統(tǒng)P112案例分析：加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)P113（3）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)的比較開環(huán)控制系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)簡單，適用于控制精度要求不高而系統(tǒng)本身的元件又比較穩(wěn)定的場合。閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計比較麻煩，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高。閉環(huán)控制系統(tǒng)是自動控制中廣泛采用的一種方式，用于要求高精度和高可靠性的場合。3.功能模擬方法：以功能和行為的相似性為基礎(chǔ)，用“模型”模擬“原型”的功能和行為的方法，就是功能模擬法。閱讀：功能模擬方法的提出P115思考：功能模擬方法對技術(shù)有何意義？4.黑箱方法：把將要研究的系統(tǒng)作為黑箱，通過對系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的研究，進而推斷出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其功能的方法，就是黑箱方法。黑箱方法提供了一種不必打開黑箱就可以研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能的方法。例如，通過輸入圖像、電或聲音信號，觀測、分析腦電波的輸出反應(yīng)，研究人腦對視覺或聽覺信息的傳遞、變換和處理功能，得知人腦內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，就是黑箱方法的運用。四、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施1.控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路設(shè)計好一個控制系統(tǒng)，應(yīng)該明確這個系統(tǒng)要達到的目的是什么，所要控制的對象是什么，被控制對象有哪些重要的特性，被控量和控制量分別是什么，外界的主要干擾因素有哪些，選擇怎樣的設(shè)計方案既能達到目的，又能經(jīng)濟、易于實現(xiàn)，如何選擇設(shè)備和元件，等等。設(shè)計一個控制系統(tǒng)，是選擇開環(huán)控制還是閉環(huán)控制，應(yīng)根據(jù)對控制精度的要求以及條件的可行性而定。能達到控制目的，采用易于實現(xiàn)的控制方式，降低控制成本、減少對環(huán)境的負(fù)面影響等，是我們進行控制系統(tǒng)設(shè)計必須考慮的基本問題?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計方案，還包括畫出必要的設(shè)計圖紙（控制電路設(shè)計或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計）和實施圖紙、撰寫說明書等。（1）開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計相對比較簡單，在明確設(shè)計要求，明確被控對象、被控量和控制量后，即可考慮具體控制系統(tǒng)的方案。例如：普通電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計，被控對象是電風(fēng)扇，被控量是電風(fēng)扇輸出的風(fēng)速，控制量是電機的轉(zhuǎn)速；若是具有定時功能的電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計，則需在開關(guān)環(huán)節(jié)加一個定時器。案例分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計P119設(shè)計要求：電吹風(fēng)能根據(jù)不同的擋位（如冷風(fēng)擋檔、熱風(fēng)擋）輸出不同種類的風(fēng)。設(shè)計分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的被控對象是電吹風(fēng)裝置，被控量是風(fēng)的速度和溫度，控制量是電機的電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波