通用技术系统与设计课件.ppt

1、第三章 系统与设计技术改变生活技术改变生活生活因技术而变生活因技术而变一、系统是普遍存在的：一、系统是普遍存在的：自来水系统自来水系统公交系统公交系统医疗系统教育系统2什么是系统？通过对以上系统的分析可见：大到太阳系，小到质子和中子都是由若干部分组成的，这些部分相互联系、相互作用，形成了各个系统能正常发挥它的功能。其中任何一个主要部分出现问题，都有可能导致系统无法正常工作。系统是指两个或两个以上相互联系、相互作用的元素所组成的，具有一定结构和功能的有机整的元素所组成的，具有一定结构和功能的有机整体。二、系统的含义系统的含义1、至少有两个或者两个以上的要素(部分)才能组成系统；2、要素(部分)之

2、间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；3、这个整体具有的功能是各个要素(部分)的功能中所没有的。1、构成一个系统具备的条件是什么呢？、构成一个系统具备的条件是什么呢？系统是指由两个或者两个以上相互联系、相互作用的元素所组成的，具有一定结构和功能的有机整体。2、构成系统的三个条件：A.至少要有两个或两个以上的元素才能组成系统；B.元素之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；C.这个整体具有的功能是各个元素的功能中所没有的。3、系统与子系统、系统与子系统?子系统具有可分性、系统性，需要而且能够讨论其结构问题。返 回子系统各具功能，它们之间相互依赖、相互作用，共同完成系统功能；系

3、统与子系统是相对的，任何系统都是更大范围更高一级的子系统；4、子系统与元素、子系统与元素?元素与子系统一样也是相对的（例如：“人”相对于“社会系统”，就是不可再划分的最小单元，而对于“人体系统”来说，就可以层层分解为“器官”甚至“细胞”）?元素即系统的基本单元或最小组成部分，对于给定的系统具有不可再分性（不能也无需再分，不具备系统性、不讨论其结构）；(三)系统系统、按照系统组成元素的性质、按照系统组成元素的性质、按照系统组成元素存在的形态、按照系统的运动状态、按照系统与外部环境的关系系统的分类是根据不同的标准，从不同的角度来划分。（1）自然系统、人工系统和复合系统（2）实体系统和抽象系统（3）

4、静态系统和动态系统（4）开放系统和封闭系统(1)系统的基本特性-整体性?整体性是系统最基本特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。?系统是一个整体，它不是要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。?任何一个要素发生变化或出现故障，都会任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体的功能发挥。?思考：以下案例体现了系统的什么特性？20世纪60年代末美国的“阿波罗”登月计划把载人飞船送上月球，飞船和运载火箭共有700多个零件，这些零件很一般，没有一个是新研制的，但正是这些一般的零件按照一定的结构成了能把人送上月球的性能优异的登月飞船。现象原因一个和尚挑水吃,两个和尚抬

5、水吃,三个和尚没水吃.三个小皮匠顶个诸葛亮一着不慎,全盘皆输丢卒保车三个人共同构成一个系统,每个人都是其组成要素之一,如果三人之间的协作关系处理得不好,反而办不好事情.三个小皮匠构成一个整体,整体的功能大于部分功能之和.在一个系统中,局部对整体的制约,部分的变化会影响整体的变化,甚至还会对全局产生决定性的影响.根据系统的整体性特征根据系统的整体性特征,解释表中所列的现象解释表中所列的现象.为了整体的利益,要敢于舍弃局部利益.当堂检测：2、一堆沙子、钢筋、水泥等等材料散放在一起没什么意义，但是如果将它们按照一定的结构形式造成一座桥梁，就具有了交通的功能，这个案例说明系统最基本的特性是：（）A、目

6、的性 B、动态性 C、整体性 D、适应性c当堂检测：3、赵明同学家所在街道的人行道路在一年内进行了铺设通讯线路、煤气管道、下水管道修理三次施工，给市民带来了生活的不便，这说明对于道路的改造不符合系统设计的（）原则A 整体性原则 B 动态性原则C 综合处理的原则 D人性化设计的原则A(2)系统的基本特性-目的性?以上三个系统之间的区别是什么？?任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的标志。(3)系统的基本特性-相关性?小明近期很纳闷：因为他经常发现电脑机箱的声音不正常，其次电脑运行速度有时会变得很慢，且时常卡机，有时甚至还会出现死机情况；小明为了查明真现，他拆开了电脑机箱才

7、发现原来电脑 CPU的风扇坏了。?请分析小明发现的问题故障反映了系统的什么特性？?相关性：是指组成系统的要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。?整体性：不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。?相关性是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。如：建筑物的梁柱关系(3)系统具有相关性当柱与柱之间的梁的跨度增大时，则梁的厚度要相应地加大，否则就不足以承受设计所需的重力，梁的跨度与梁的厚度之间的关系就反映了这一系统内部要素与要素之间的相关性(4)系统的基本特性-环境适应性?一种高档轿车的底盘能根据道路的情况自动升降，当行驶在平坦的公路上时，能够降到最低，以降低

8、重心，提高高速行驶的稳定性，当行驶到路况较差的路面时，底盘能自动升高，以保证底盘不与路面碰撞，这种特性反映了系统的什么特性？?外界环境的变化引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化，系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。当堂检测：1、飞机在空中飞行时，时常受到大气对流的影响而产生颠簸，当飞机的检测装置接收到这一信号后，经过控制器的调节，能在很短的时间内调整好飞行状态，克服大气对流对飞机飞行的影响，保持平稳飞行。这个现象说明了系统的什么基本特性？（）A、整体性B、相关性C、环境适应性D、动态性c4.在大自然中，鹿、兔奔跑速度快，能逃避在大自然中，

9、鹿、兔奔跑速度快，能逃避猛兽追捕；刺猬身上长尖刺，使猛兽无从下口；黄鼬遇敌时突放臭气，扰乱猛兽神智，影响其情绪，在其迟疑间跑掉。这是生态系统基本特性中的（）A.整体性B.目的性C.动态性D.环境适应性D当堂检测：当堂检测：?人自身就是一个系统，春天穿多一些是对冬天的一种适应和衔接?秋天穿少一点是对夏天的衔接和向冬天过渡到一种准备。?两者都是为了使人的身体逐渐适应外界气温的变化而不至于生病环境适应性案例环境适应性案例?谈谈谈谈“春捂秋冻春捂秋冻”的道理的道理另外，保护色的作用也是为了保护动物自身的生存。另外，保护色的作用也是为了保护动物自身的生存。绿色草丛中的蝈蝈冬天和夏天的雷鸟系统无论大小，都

10、可以分解为一系统无论大小，都可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构。系统各层次具有独自的功能，他们通过相互联系、相互作用共同完成系统的整体功能。(5)系统具有层次性分析以下例子反映系统的哪方面基本特性。1、西游记中师徒四人需要齐心协力才能取得真经。2、某大桥使用后发生垮塌，经调查事故原因是建筑水泥的标号没有达到国家标准。3、火车铁轨每段之间需要有一定的缝隙，以免热胀冷缩后铁轨变形发生脱轨。整体性相关性相关性环境适应性?1、系统的思想：、系统的思想：作为系统，它们都具有整体性、相关性、目的性和环境适应性等特征，这些特征归纳了我们分析、解决问题的基本原则，构成了系统的基本思想。?2、系统分

11、析的基本方法?系统分析是系统思想与分析方法的结合。系统分析随对象而千变万化，但都有基本的步骤和原则。?例：人力飞机的设计制造五、系统分析的基本方法阅读P82P84，想一想在设计制造人力飞机时，设想1和设想2为什么会失败？而设想3又为什么会成功？设想1和设想2都没有综合考虑设计制造人力飞机这个系统里的各个因素，只是着重考虑其中的一两个因素，所以失败；设想3通过定性与定量结合，正是运用了系统分析的基本方法，分析研究了影响人力飞机飞行的各个因素，找出规律性，提出可行性方案，使人力飞机实现了“飞天”的理想目的。运用系统的思想和定性定量相结合的方法，对系统进行分析，就是系统分析的基本方法。基本方法。系统

12、分析的一般步骤?什么是系统分析：什么是系统分析：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，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改正方案的过程。?出发点：出发点：为了发挥系统的整体功能。?目的：目的：寻求解决问题的最佳决策。?特点：特点：不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及相互影响，全面地思考和解决问题。系统分析的一般步骤明确问题，设立目标明确问题，设立目标明确所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

13、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，选择最方案进行评价对比，选择最佳方案检验核实，作出决策如果对方案不够满意，还可按上述程序反复进行，直到获得满意的方案为止目标：使田忌能在赛马中赢得比赛。收集信息：三等级的马，赛三场；但对赛马的出场顺序不作限制。方案比较：有6种方案,其中胜率为1/6。作出决策：用下对上，上对中，中对下的方案。系统分析的主要原则?北宋年间，丁谓负责修复火毁的开封皇宫。他的施工方案是：先将工程皇宫前的一条大街挖成一条大沟，将大沟与汴水相通。使用挖出的土就地制，令与汴水相连形成的河道承担繁重的运

14、输任务；修复工程完成后，实施大沟排水，并将原废墟物回填，修复成原来的大街。丁谓将取材、生产、运输及废墟物的处理用“一沟三用”巧妙地解决了。1.1.整体性原则整体性原则系统分析时要着眼于系统整体，要先分析整体，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。系统分析的主要原则?要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试验范围是每吨加入量为 10002000g，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔 5g试验一次需要做200 次，每隔10g 试验一次需要做100 次。若用0.618法，只需做11 次，就可以找到最佳加入量了。2.2.科学性原则科学性原则系统

15、分析一方面要有严格的工作步骤，另系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。系统分析的主要原则?全长243公里、总投资额达72亿多元的孝襄高速公路，是湖北省“十五”期间投资规模最大、建设里程最长的一条高速公路。按照最初的设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达19平方公里的“洛阳银杏保护区”，21900多棵树龄在百年以上的古银杏树面临着毁灭性的破坏。初步设计方案出台后，这21900多棵古银杏树的命运引起了孝襄高速公路建设指挥部的高度重视。总工程师张业红说，银杏树的成长周期特别长、移栽成活率极低，一旦毁损，势必破坏当地的生物多

16、样性。建高速公路要讲经济效益，更要讲生态效益、社会效益。在生态效益和投资效益发生矛盾的时候，作为建设者，宁肯多花钱，多投资，也要保护生态环境。为此，指挥部果断决定：增加投资4200万元，更改设计方案，绕避保护区14公里。3.3.综合性原则综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。简单系统设计方案将系统分解为若干子系统确定各子系统的目标、功能及其相互关系对子系统进行技术设计和评价对系统进行总体设计和评价系统优化的意义?某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4m2木板及20小时工时，制作一张椅子需6m2木板及1

17、8小时工时；每周拥有木材板料600m2，可用工时400小时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。按合同每周至少要交付元。按合同每周至少要交付8张桌子和5张张椅子。假定所有产品都能销售，那么请对生产系统进行优化，使利润最大化。润最大化。（）什么是系统的优化？（）系统的优化目标是什么？（）受到哪几个条件的约束？（）还可能受到哪些因素的影响？系统优化的意义?什么是系统的优化？系统优化是指在给定条件（或约束条件）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化（或最小化）。?什么是影响系统优化的约束条件？是指对系统的目标函数起着限制作用，并且不可以人为调节的因素。?什么是影响系统优化的因素？是指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。课堂小结?系统的含义及其构成的三个条件?系统的基本特性?系统分析的基本方法