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1、技术与设计技术与设计技术与设计技术与设计2 2 2 2第第第第3 3 3 3单元单元单元单元 系统与设计系统与设计系统与设计系统与设计系统与设计章节概要系统与设计章节概要系统的结构系统的结构系统的分析系统的分析系统的设计系统的设计一、一、系统的结构系统的结构（ ）系统：系统：由相互联系、相互作用、相互依赖由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的和相互制约的若干要素或部分组成的具有具有特定功能的有机整体特定功能的有机整体。21+121+1 即即系统系统（用（用“2 2”表示）的功能超表示）的功能超过组成系统的过组成系统的个体个体（用（用“1 1”表示）功能和。表示）功能和。
2、系统可大可小，系统可大可小，系统可大可小，系统可大可小，具体按照不同的要求划分，如具体按照不同的要求划分，如具体按照不同的要求划分，如具体按照不同的要求划分，如自自自自行车系统行车系统行车系统行车系统，自行车刹车系统自行车刹车系统自行车刹车系统自行车刹车系统，自行车传动系统自行车传动系统自行车传动系统自行车传动系统等。等。等。等。贝塔朗菲的系统论介绍贝塔朗菲的系统论介绍 系统系统就是就是你所关注的对象你所关注的对象。我思故我在，系。我思故我在，系统统是是“主观想象主观想象”，不是不是“客观存在客观存在”。对于同样的系统，对于同样的系统，当你关注点不同时，代表当你关注点不同时，代表不同的系统不同
3、的系统。如射击运动：。如射击运动： 枪械设计师：枪械设计师：枪枪 射击运动员：射击运动员：“枪枪+靶靶” 比赛组织者：比赛组织者：运动员运动员+观众观众+场地场地+后勤后勤 所以，不同考试题对于同一类对象所以，不同考试题对于同一类对象描述时略有不同，可能描述时略有不同，可能“系统系统”就不同。就不同。 贝塔朗菲的系统论介绍贝塔朗菲的系统论介绍（重点理解）（重点理解） 系统的定义是主观的系统的定义是主观的系统的定义是主观的系统的定义是主观的，即不同的人取的不同的名，即不同的人取的不同的名，即不同的人取的不同的名，即不同的人取的不同的名字，所以不同的教科书也对系统有不同的定义字，所以不同的教科书也
4、对系统有不同的定义字，所以不同的教科书也对系统有不同的定义字，所以不同的教科书也对系统有不同的定义（因为作者不同），这有别于大家学的数学理论。（因为作者不同），这有别于大家学的数学理论。（因为作者不同），这有别于大家学的数学理论。（因为作者不同），这有别于大家学的数学理论。 客观：客观：客观：客观：不管有用没用，本身已经存在，不管有用没用，本身已经存在，不管有用没用，本身已经存在，不管有用没用，本身已经存在，与人有关与人有关与人有关与人有关。 主观主观主观主观：对人有用。对人有用。对人有用。对人有用。 系统的定义无所谓对错。因为它是主观的。但对定义的证系统的定义无所谓对错。因为它是主观的。但对
5、定义的证系统的定义无所谓对错。因为它是主观的。但对定义的证系统的定义无所谓对错。因为它是主观的。但对定义的证明有明有明有明有“ “对错对错对错对错” ”之分。之分。之分。之分。 如评价某个人如评价某个人如评价某个人如评价某个人“ “年轻年轻年轻年轻” ”或或或或“ “年老年老年老年老” ”，对同一个人不同的人，对同一个人不同的人，对同一个人不同的人，对同一个人不同的人有不同的说法，对同一个人，不同的时间段内，同一个评有不同的说法，对同一个人，不同的时间段内，同一个评有不同的说法，对同一个人，不同的时间段内，同一个评有不同的说法，对同一个人，不同的时间段内，同一个评价者也可以有不同说法。价者也可
6、以有不同说法。价者也可以有不同说法。价者也可以有不同说法。系统三要素系统三要素（ ）1.1.至少要有两个或两个以上的要素；至少要有两个或两个以上的要素；2.2.要素之间相互联系，相互作用，按照一要素之间相互联系，相互作用，按照一定方式形成一个整体；定方式形成一个整体；3.3.这个整体上有的功能是各个要素的功能这个整体上有的功能是各个要素的功能中所没有的。中所没有的。系统的类型系统的类型（ ）1.1.自然系统和人造系统：自然系统和人造系统： 生态系统生态系统是自然系统是自然系统。 城市系统、计算机硬件系统和机械传动系城市系统、计算机硬件系统和机械传动系统统是人造系统是人造系统。2.2.实体系统和
7、抽象系统：实体系统和抽象系统： 生物系统、机械系统生物系统、机械系统是实体系统是实体系统。 哲学系统、计算机的操作系统哲学系统、计算机的操作系统是抽象系统是抽象系统。系统的基本特性系统的基本特性（ ）整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应整体性、相关性、目的性、动态性、环境适应性。性。最基本的特性：最基本的特性：整体性。整体性。是观察和分析系统最是观察和分析系统最基本的思想和方法。基本的思想和方法。案例：案例：木桶理论。木桶理论。考虑系统考虑系统内部要素时内部要素时的关键特性：的关键特性：相关性。相关性。考虑一定时间内是否稳定的特性：考虑一定时间内是否稳定的特性：动态性。动态性。（注：不同系
8、统的时间需求可能不一样）（注：不同系统的时间需求可能不一样）整体性（系统里面也有相关性）：整体性（系统里面也有相关性）：判断是否需要考虑整体判断是否需要考虑整体性方法性方法 ： 如果两个要素组合如果两个要素组合出来有新功能，则体现出来有新功能，则体现整体性。整体性。整体性不一定是所有集整体性不一定是所有集合体单个功能的总和或合体单个功能的总和或增强。增强。相关性（从系统要素之间考虑）：相关性（从系统要素之间考虑）：（钢中碳含量高，则脆）（钢中碳含量高，则脆）考虑整体性或相关性 ： 如果两个要素组合出来有新功如果两个要素组合出来有新功能，则体现整体性。能，则体现整体性。 相关性是因，整体性是果，
9、相相关性是因，整体性是果，相关性不是整体性的具体表现，从外关性不是整体性的具体表现，从外部表现与功能表现上来说，系统是部表现与功能表现上来说，系统是整体的，从系统的内部来说是相关。整体的，从系统的内部来说是相关。 如如“丢卒保车丢卒保车”目的是赢棋，目的是赢棋，整体是它的最终功能。整体是它的最终功能。考虑环境适应性和动态性 ： 具有环境适应性的系统一定有动态性，具有环境适应性的系统一定有动态性，即在适应过程中是动态性，考虑动态性必须即在适应过程中是动态性，考虑动态性必须有有“时间范畴时间范畴”的限制。的限制。 如一座桥在设计寿命内具有原有功能，如一座桥在设计寿命内具有原有功能，则它不具有则它不
10、具有“老化动态性老化动态性”。但本身它会老。但本身它会老化。化。 飞机在云中振动中自动调整而适应云层，飞机在云中振动中自动调整而适应云层，体现环境适应性，无动态性（体现环境适应性，无动态性（动态性主要体动态性主要体现在系统本身有否功能等改变现在系统本身有否功能等改变）关于环境适应性与动态性补充说明关于环境适应性与动态性补充说明如飞机的环境适应性，它的时间限制性无如飞机的环境适应性，它的时间限制性无特别要求，如规定飞机从北京飞到上海原特别要求，如规定飞机从北京飞到上海原定要定要1 1小时，它可能在云层中要适应小时，它可能在云层中要适应1 1个小个小时的波动，是为实现生存本领。时的波动，是为实现生
11、存本领。而动态性如导弹打地面坦克，导弹从起飞而动态性如导弹打地面坦克，导弹从起飞到爆炸一般有时间限制，所以在这个时间到爆炸一般有时间限制，所以在这个时间限制内必须击中目标，不管目标是否移动。限制内必须击中目标，不管目标是否移动。这就是动态性，是为实现某个目标。这就是动态性，是为实现某个目标。动态性：动态性：（任何系统都是一个动态，但我们考虑问题要有时（任何系统都是一个动态，但我们考虑问题要有时（任何系统都是一个动态，但我们考虑问题要有时（任何系统都是一个动态，但我们考虑问题要有时间限制。）间限制。）间限制。）间限制。）案例：导弹跟踪系统案例：导弹跟踪系统案例：导弹跟踪系统案例：导弹跟踪系统环境
12、适应性环境适应性（从整体考虑）：（从整体考虑）：春捂秋冻春捂秋冻案例：案例：冰箱中的？冰箱中的？补偿开关补偿开关二、系统的分析：二、系统的分析：系统分析：系统分析：为了发挥系统的功能，为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法实现系统的目标，运用科学的方法对系统加以周详的考察、分析、比对系统加以周详的考察、分析、比较、实验，并在此基础上拟订一套较、实验，并在此基础上拟订一套有效的处理步骤，或对原有的系统有效的处理步骤，或对原有的系统提出改进方案的过程。提出改进方案的过程。目的：目的：寻求解决问题的最佳决策。寻求解决问题的最佳决策。减少决策错误。减少决策错误。系统分析一般步骤：系统分析一
13、般步骤：1.明确问题，设立目标；明确问题，设立目标；2.收集资料，制定方案；收集资料，制定方案；3.分析计算，评价比较；分析计算，评价比较；4.检验核实，作出决策。检验核实，作出决策。注意：注意：与与技术与设计技术与设计1中方中方案构思。案构思。羽毛球案例田忌赛马案例系统分析的原则（系统分析的原则（ ）：）：1.整体性；整体性；2.科学性；科学性；3.综合性；综合性；浙江大学吴铁军教授观点：浙江大学吴铁军教授观点：整体整体性与综合性只要一个够了。性与综合性只要一个够了。系统优化：系统优化：1.整体性；整体性；2.科学性；科学性；3.综合性；综合性；浙江大学吴铁军教授观点：浙江大学吴铁军教授观点
14、：整体整体性与综合性只要一个够了。性与综合性只要一个够了。系统优化：系统优化：最小的成本：最大的利润最小的成本：最大的利润最短的工期：更多的工程量最短的工期：更多的工程量最少的能耗：更多的产品最少的能耗：更多的产品单位面积土地：更高的农业产量单位面积土地：更高的农业产量（如农业间作套种等）（如农业间作套种等）影响系统优化的因素：影响系统优化的因素：指对系统的目标函数产生显著影指对系统的目标函数产生显著影响，并且可以认为调节的因素。响，并且可以认为调节的因素。优化目标；目标函数；约束条件优化目标；目标函数；约束条件（不能人为调节）；影响因素（不能人为调节）；影响因素（可以人为调节）。（可以人为调
15、节）。系统最优化方法：系统最优化方法：使系统达到最优的目标而提出的使系统达到最优的目标而提出的求解方法。求解方法。数学模型数学模型最优解；最优解；科学估算、试验科学估算、试验满意解。满意解。三、系统的设计：三、系统的设计：相关理论请同学们细看资料！相关理论请同学们细看资料！系统分析要从整体出发，以系统整系统分析要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。体功能的最优为目的。一般步骤：一般步骤：1.将系统分解为若干子系统；将系统分解为若干子系统；2.确定各子系统的目标、功能及其相互关系；确定各子系统的目标、功能及其相互关系；3.对子系统进行技术设计和评价；对子系统进行技术设计和评价；4.对系统进行总体技术设计和评价对系统进行总体技术设计和评价。四、简单系统的设计实现：四、简单系统的设计实现：简易机器人制作、调试、比赛。简易机器人制作、调试、比赛。相关理论请同学们细看资料！相关理论请同学们细看资料！
