通用技術(shù)《系統(tǒng)與設(shè)計》PPT課件(PPT 37頁)

1、第三章 系統(tǒng)與設(shè)計技術(shù)改變生活 生活因技術(shù)而變1.第1頁，共37頁。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)22.第2頁，共37頁。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(zhì)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(xiàn)問題，都有可能導(dǎo)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(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體。3.第3頁，共37頁。二、系統(tǒng)的含義1、至少有兩個或者兩個以上的要素(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，按照一定方式形成一個整體

2、；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。1、構(gòu)成一個系統(tǒng)具備的條件是什么呢？4.第4頁，共37頁。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(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體。2、構(gòu)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。5.第5頁，共37頁。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(jié)構(gòu)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)；6.第

3、6頁，共37頁。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(xì)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(jié)構(gòu)）；7.第7頁，共37頁。(三)系統(tǒng)、按照系統(tǒng)組成元素的性質(zhì)、按照系統(tǒng)組成元素存在的形態(tài)、按照系統(tǒng)的運動狀態(tài)、按照系統(tǒng)與外部環(huán)境的關(guān)系系統(tǒng)的分類8.第8頁，共37頁。系統(tǒng)的分類是根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，從不同的角度來劃分。（1）自然系統(tǒng)、人工系統(tǒng)和復(fù)合系統(tǒng)（2）實體系統(tǒng)和抽象系統(tǒng)（3）靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)（4）開放系統(tǒng)和

4、封閉系統(tǒng)9.第9頁，共37頁。四、系統(tǒng)的基本特性10.第10頁，共37頁。(1)系統(tǒng)的基本特性-整體性 整體性是系統(tǒng)最基本特性，也是觀察和分析系統(tǒng)最基本的思想和方法。 系統(tǒng)是一個整體，它不是要素的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。 任何一個要素發(fā)生變化或出現(xiàn)故障，都會影響其他要素或整體的功能發(fā)揮。思考：以下案例體現(xiàn)了系統(tǒng)的什么特性？ 20世紀(jì)60年代末美國的“阿波羅”登月計劃把載人飛船送上月球，飛船和運載火箭共有700多個零件，這些零件很一般，沒有一個是新研制的，但正是這些一般的零件按照一定的結(jié)構(gòu)成了能把人送上月球的性能優(yōu)異的登月飛船。11.第11頁，共37頁?，F(xiàn)象原因一個

5、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(gòu)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(guān)系處理得不好,反而辦不好事情.三個小皮匠構(gòu)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(chǎn)生決定性的影響.根據(jù)系統(tǒng)的整體性特征,解釋表中所列的現(xiàn)象.為了整體的利益,要敢于舍棄局部利益.12.第12頁，共37頁。當(dāng)堂檢測：2、一堆沙子、鋼筋、水泥等等材料散放在一起沒什么意義，但是如果將它們按照一定的結(jié)構(gòu)形式造成一座橋梁，就具有了交通的功能，這個案例說明系統(tǒng)最基本的特性是：

6、（ ）A、目的性 B、動態(tài)性 C、整體性 D、適應(yīng)性c13.第13頁，共37頁。當(dāng)堂檢測：3、趙明同學(xué)家所在街道的人行道路在一年內(nèi)進(jìn)行了鋪設(shè)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(shè)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(shè)計的原則A14.第14頁，共37頁。(2)系統(tǒng)的基本特性-目的性以上三個系統(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(xiàn)一定的功能，這是區(qū)別不同系統(tǒng)的標(biāo)志。15.第15頁，共37頁。(3)系統(tǒng)的基本特性-相關(guān)性小明近期很納悶：因為他經(jīng)常發(fā)現(xiàn)電腦機(jī)箱的聲音不正常，其次電腦運行速度有

7、時會變得很慢，且時常卡機(jī)，有時甚至還會出現(xiàn)死機(jī)情況；小明為了查明真現(xiàn)，他拆開了電腦機(jī)箱才發(fā)現(xiàn)原來電腦CPU的風(fēng)扇壞了。請分析小明發(fā)現(xiàn)的問題故障反映了系統(tǒng)的什么特性？相關(guān)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。16.第16頁，共37頁。相關(guān)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(guān)系(3)系統(tǒng)具有相關(guān)性當(dāng)柱與柱之間的梁的跨度增大時，則梁的厚度要相應(yīng)地加大，否則就不足以承受設(shè)計所需的重力，梁的跨度與梁的厚度之間的關(guān)系就反映了這一系統(tǒng)內(nèi)部要素與要素之間的相關(guān)性 17.第17頁，

8、共37頁。(4)系統(tǒng)的基本特性-環(huán)境適應(yīng)性一種高檔轎車的底盤能根據(jù)道路的情況自動升降，當(dāng)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(dāng)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(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)各部分相互關(guān)系的變化，系統(tǒng)只有具有對環(huán)境的適應(yīng)能力，才能保持和恢復(fù)系統(tǒng)原有的特性。18.第18頁，共37頁。當(dāng)堂檢測：1、飛機(jī)在空中飛行時，時常受到大氣對流的影響而產(chǎn)生顛簸，當(dāng)飛機(jī)的檢測裝置接收到這一信號后，經(jīng)過控制器的調(diào)節(jié)，能在很短的時間內(nèi)調(diào)整好飛行狀態(tài)，克服大氣對流對飛機(jī)飛行的影

9、響，保持平穩(wěn)飛行。這個現(xiàn)象說明了系統(tǒng)的什么基本特性？（ ） A、整體性 B、相關(guān)性 C、環(huán)境適應(yīng)性 D、動態(tài)性c19.第19頁，共37頁。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(yīng)性D當(dāng)堂檢測：20.第20頁，共37頁。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(yīng)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(zhǔn)備。兩者都是為了使人的身體逐漸適應(yīng)外界氣溫的變化而不至于生病環(huán)境適應(yīng)性案例談?wù)劇按何媲飪觥钡牡览?/p>

10、21.第21頁，共37頁。另外，保護(hù)色的作用也是為了保護(hù)動物自身的生存。綠色草叢中的蟈蟈冬天和夏天的雷鳥22.第22頁，共37頁。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(jié)構(gòu)。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23.第23頁，共37頁。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(jīng)。2、某大橋使用后發(fā)生垮塌，經(jīng)調(diào)查事故原因是建筑水泥的標(biāo)號沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。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(guān)性相關(guān)性環(huán)境適應(yīng)性24.第24頁，共37頁。1

11、、系統(tǒng)的思想：作為系統(tǒng)，它們都具有整體性、相關(guān)性、目的性和環(huán)境適應(yīng)性等特征，這些特征歸納了我們分析、解決問題的基本原則，構(gòu)成了系統(tǒng)的基本思想。2、系統(tǒng)分析的基本方法系統(tǒng)分析是系統(tǒng)思想與分析方法的結(jié)合。系統(tǒng)分析隨對象而千變?nèi)f化，但都有基本的步驟和原則。 例：人力飛機(jī)的設(shè)計制造五、系統(tǒng)分析的基本方法25.第25頁，共37頁。閱讀P82P84，想一想在設(shè)計制造人力飛機(jī)時，設(shè)想1和設(shè)想2為什么會失?。慷O(shè)想3又為什么會成功？26.第26頁，共37頁。 設(shè)想1和設(shè)想2都沒有綜合考慮設(shè)計制造人力飛機(jī)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??； 設(shè)想3通過定性與定量結(jié)合，正是運用了系統(tǒng)分析

12、的基本方法，分析研究了影響人力飛機(jī)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(jī)實現(xiàn)了“飛天”的理想目的。27.第27頁，共37頁。 運用系統(tǒng)的思想和定性定量相結(jié)合的方法，對系統(tǒng)進(jìn)行分析，就是系統(tǒng)分析的基本方法。28.第28頁，共37頁。系統(tǒng)分析的一般步驟什么是系統(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)上擬訂一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改正方案的過程。出發(fā)點：為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能。目的：尋求解決問題的最佳決策。特點：不是零星地處理問題，考慮各種主要變化因素及相互影響，全面地思考和解決問題。29.第2

13、9頁，共37頁。系統(tǒng)分析的一般步驟 明確問題，設(shè)立目標(biāo) 明確所要研究問題的性質(zhì)和范圍，提出所要達(dá)到的目標(biāo)，明確約束條件。 收集資料，制定方案 收集相關(guān)資料，制定解決問題的各種備選方案，預(yù)計可能產(chǎn)生的各種結(jié)果 分析計算，評價比較 對資料和數(shù)據(jù)做必要計算，進(jìn)行各子系統(tǒng)的分析，再進(jìn)行系統(tǒng)的整體分析，將各種方案進(jìn)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(fù)進(jìn)行，直到獲得滿意的方案為止目標(biāo)：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。30.第3

14、0頁，共37頁。系統(tǒng)分析的主要原則北宋年間，丁謂負(fù)責(zé)修復(fù)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(dān)繁重的運輸任務(wù)；修復(fù)工程完成后，實施大溝排水，并將原廢墟物回填，修復(fù)成原來的大街。丁謂將取材、生產(chǎn)、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(yuǎn)，再看當(dāng)前。31.第31頁，共37頁。系統(tǒng)分析的主要原則要在某種合金鋼中加入某元素以提高它的強(qiáng)度，假設(shè)試驗范圍是每噸加入量為1000200

15、0g，那么究竟應(yīng)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(xué)性原則 系統(tǒng)分析一方面要有嚴(yán)格的工作步驟，另一方面盡可能地運用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析，使決策的過程和結(jié)果更具說服力。32.第32頁，共37頁。系統(tǒng)分析的主要原則全長243公里、總投資額達(dá)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(shè)里程最長的一條高速公路。按照最初的設(shè)計方案，孝襄高速公路要穿越占地面積達(dá)19平方公里的“洛陽銀杏保護(hù)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。

16、初步設(shè)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(shè)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(dāng)?shù)氐纳锒鄻有?。建高速公路要講經(jīng)濟(jì)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(shè)者，寧肯多花錢，多投資，也要保護(hù)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(shè)計方案，繞避保護(hù)區(qū)14公里。3.綜合性原則 系統(tǒng)分析總是為實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的。當(dāng)存在多個目標(biāo)時，需要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。33.第33頁，共37頁。簡單系統(tǒng)設(shè)計方案將系統(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(jìn)行技術(shù)設(shè)計和評價 對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計和評價 34.第34頁，共37頁。系統(tǒng)優(yōu)化的意義某家具廠要安排一周的計劃，產(chǎn)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(chǎn)品都能銷售，那么請對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使利潤最大化。（）什么是系統(tǒng)的優(yōu)化？（）系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)是什么？（）