第三单元 系统与设计.ppt
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1、第三单元第三单元 系统与设计系统与设计 一、系统的结构一、系统的结构 二、系统的分析二、系统的分析 三、系统的设计三、系统的设计 我国古代申鉴时事中记载了这样一个故事:某人在林中看到别人布了一张捕雀的大网,捕到的雀都是钻进一个个网眼的。于是,他回家用一截截短绳结成许多互不相连的小绳圈,也去网雀,有人问:“这绳圈是做什么用的?”他说:“网雀用的。既然一只雀只钻一个网眼,我这种绳圈岂不比一张大网省事?”自然,此人是一只雀也不会捕到的。他的可笑之处在于没有意识到网中的每个网眼是互相联系而不是孤立存在的,因此,单个网眼就没有整个网所具有的捕雀功能。在我们的生活中,如果不用整体的、相互联系的系统的观点解
2、决问题,就会犯与此人同样的错误。一、系统的结构一、系统的结构 案例分析自行车 控制自行车的方向将人脚踩的力传递到链轮链条上将动力传递到后轮,驱动自行车前进车轮的滚动带动自行车整体前进控制自行车的速度刹车失灵方向控制失灵自行车无法前进车圈会发生变形一、系统的结构一、系统的结构 1、什么是系统、什么是系统 这种由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约这种由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体,的若干要素或部分组成的具有特定功能的有机整体,称为称为系统系统。如一个企业就是一个系统,它是由人、财、物、事等要素组成的,同时也是由管理部门、生产部门、营销部门、
3、供应部门等部分组成的。在这个系统中,各要素(部分)都是不可缺少的,它们之间存在着一定的联系。构成系统,必须具备三个条件:第一,至少要有两个或者两个以上的要素(部分)才能组成系统;第二,要素(部分)之间相互联系、相互作用,按照一定方式形成一个整体;第三,整体的功能是局部所没有的。底座、灯泡、支撑架、电线和开关等电脑、投影设备、音响设备、课桌椅、照明设备等表壳、表芯、表带等,表芯有发条、游丝、钻石、齿轮等机头、台板、机架等系统有大有小,有复杂有简单。对于较大型的系统和比较复杂的系统,根据一定的标准可划分为若干子系统,如地球生态系统由海洋生态系统、森林生态系统、陆地生态系统等子系统构成;交通系统可分
4、为航空运输系统、铁路运输系统、公路运输系统等子系统;管理系统可分为生产管理系统、营销管理系统、财务管理系统等子系统。系统与子系统的界定和划分根据研究的需要而确定。自行车的子系统自行车的子系统 制动子系统:刹车柄、车闸、连接线等制动子系统:刹车柄、车闸、连接线等承重子系统:车架、鞍座、车轮等承重子系统:车架、鞍座、车轮等行驶子系统:前后轮行驶子系统:前后轮转向子系统:车把、前叉、前叉上下轴承转向子系统:车把、前叉、前叉上下轴承附设子系统:前后挡泥板、车后架、车筐、附设子系统:前后挡泥板、车后架、车筐、车铃等车铃等2、系统的类型、系统的类型 大千世界,系统无处不在,无时不有。在自然界自然界,一片森
5、林、一只小动物、一个细胞等都是系统,如细胞是由细胞膜、细胞质和细胞核等要素,按一定的结构形式组成的、表现出生命现象的系统。在技术领域技术领域,从宇宙飞船、万吨远洋货轮,到一台车床、一台电风扇等,都可以看做系统,如电风扇是由电机、叶片、定时器、开关等组成的,能使人消暑的机电系统。在社会生活社会生活方面,一座城市、一个家庭、一所学校、一个班级等,同样都可视为系统,如学校是由教学人员、行政人员和学生等要素组成的,具有一定教育功能的系统。根据需要,可以对系统进行不同的分类。可把系统分为自然系统和人造系统自然系统和人造系统,自然系统是自然形成的系统(如生态系统),人造系统是由人工制造加工而成的系统(如计
6、算机系统和机械传动系统);可把系统分为实体系统和抽象系统实体系统和抽象系统,实体系统是实物形态的(如生物系统、机械系统),抽象系统是非实物形态的(如哲学系统)。可把系统分为静态系统和动态系统静态系统和动态系统。可把系统分为开放系统和封闭系统开放系统和封闭系统。阅读:系统论系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学问,是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲于1948年创立的,它是20世纪40年代与控制论、信息论同时诞生的一门新兴科学。系统论是一门跨学科的横断科学,系统论方法不仅应用于生物学领域,而且应用于各门科学。它是研究各种系统的共同特点和本质的综合性科学。系统论采用逻辑和数学的方法考察整体和它的各个部
7、分的属性、功能,并在变动中调节整体和部分的关系,选取各个部分的最佳结合方式,以达到整体上的最佳目标,如最佳的经济效果、最佳的工作效率等。3、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性整体性 整体性是系统最基本的特性,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,它不是各个要素(部分)的简单相加,系统的整体功能是各要素(部分)在孤立状态下所没有的。系统的任何一个要素(部分)发生变化或出现故障时,都会影响其他要素(部分)或整体的功能的发挥。一堆沙子、钢材、水泥和绳索散放在一起没有什么意义,但是如果将它们按照一定的结构形成一个整体,如造成一座悬索桥,就具有了交通的功
8、能,而若某根绳索出现故障,就可能影响整座桥的正常使用,甚至导致事故的发生。把车轮看成一个子系统,辐条、车圈都是该系统的组成要素,每根辐把车轮看成一个子系统,辐条、车圈都是该系统的组成要素,每根辐条共同受力,并将力均匀分布在车圈上,以保证自行车的正常行进。条共同受力,并将力均匀分布在车圈上,以保证自行车的正常行进。马上行动马上行动文章内容、思想字、词、句、段落魔方很多组合小方块收录机录放音、内录收音机、录音机三人共同构成一系统,每人都是组成要素之一,三人间协作关系处理不好,办不好事情。三皮匠构成一整体,整体功能大于单独的个体功能之和。系统中局部对整体的制约,局部变化对整体产生影响。系统是一整体,
9、局部服从整体,有整体观点。目的在于使人们注意塑像的整体,而不是去注意双手。启示:做事要重视整体效应,必要的时候,要舍得抛弃部分而保存整体。相关性 相相关关性性是是指指组组成成系系统统的的各各要要素素之之间间或或系系统统整整体体与部分之间的相互作用、相互联系与部分之间的相互作用、相互联系。例如,建筑物通过结构来承受重力,古代建筑多采用“梁柱结构”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。又如合金钢材料中,碳含量的高低影响着钢的强度、硬度和韧性,从而影响钢的耐磨性。碳含量高,则硬度高
10、、韧性差;碳含量低,则硬度低、耐磨性差。碳含量与合金钢材料的整体性能密切相关。家庭装修是一项系统性很强的工程,各项工作之间、各种设施之间存在着必然的联系,它们相互影响又相互制约。只有从它们的相关性出发,处理好各方面的关系,才能事半功倍,高质高效。例如,在预埋厨房的水管和电线时,就要考虑好哪里是烹饪区,哪里是储物区等,再决定水和电的管道和线路设计;在购买厨具时,要依照厨房的个性化要求来选购,量体裁衣,协调安排好风、水、火、电的接口,还要考虑造型、色彩以及人机关系和工程材料等方面的因素。目的性 任何系统都具有某种目的,都要实现一定的功能,这也正是区别不同系统的标志。系统的目的一般通过更具体的目标来
11、体现。例如,为了达到提高加工的精确度,适用于加工改型频繁、型面复杂的工件,人们发明了数字控制机床(简称数控机床),它是用程序指令控制刀具,按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床。当加工对象改变时,只需要改变输入的程序指令即可,且其加工性能比一般自动机床高,精确度也比较高。对于复杂的系统,目标有多个,往往用一个指标体系来描述系统的目标。例如,衡量一个企业的经营业绩,不仅要考虑产量,更需要考虑其利润、成本和质量指标的完成情况等,这些指标构成了评价一个企业的指标体系。设计和分析一个系统时,必须事先弄清其目的,否则就无法构成一个良好、有序的现实系统。当系统存在多个目标时,要从整体协调的角度
12、出发寻求平衡,以获得整体上的最佳效果。满足人们对计时功能的需要实现企业利润的最大化,成本和能源使用的最小化等提高农业适应市场能力和综合经济效益,实现农业增长方式转变。种植业:大宗农作物调整力度大,迅速发展优质农 产品畜牧业:适应居民消费结构转变,由偏重数量增长 向数量和质量并重渔 业:增加名特优新水产品的养殖面积和产量动态性“太阳每天都是新的”,这说明任何事物都是不断变化的。任何系统都是一个动态的系统,处在运动变化和发展之中。例如,任何一个机械传动系统的零件之间都会有磨损,为了保持系统的性能,必须定期给零件添加润滑剂或更换零件。又如,防空作战中,敌机起飞时刻、飞行航线均不可知,为应对这种情况,
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