第三章 系统与设计

班级： 姓名： 第三章 系统与设计【复习目标】1、从应用的角度理解系统的含义、分类和基本特征；2、掌握系统分析的基本方法和主要原则；3、理解系统的优化的意义；4、初步学会简单系统的设计。

【知识要点】一、系统的含义与分类1、系统的含义（1）系统：系统是由相互依存的若干个部分组成的、具有特定功能的有机整体。

（2）子系统：子系统是相对于大系统而言的，它是大系统中相对独立且具有一定功能的组成部分。

2、构成系统必须具备三个条件（1）至少要有两个或两个以上的元素（部分）才能组成系统；（2）元素（部分）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；（3）这个整体具有的功能是各个元素（部分）的功能中所没有的。

思考：解释为什么一个班级就是一个系统？3、系统的分类根据不同的标准，从不同的角度，系统可分为不同的类型：(1) 自然系统：由自然物自然形成的系统人造系统：由人工建造、加工而构成的系统(2) 实体系统：由看得见、摸得着的具体实体为元素构成的系统抽象系统：由一些概念、原理、方法、制度、程序为元素所构成的系统(3) 静态系统：结构和状态，不随着时间的推移延续而变化的系统动态系统：结构和状态具有产生、变化与发展、消亡的过程的系统(4) 开放系统：要与环境相互发生联系、交换的系统封闭系统：不与环境发生联系的系统(5)系统的其他分类简单系统：组成系统的子系统或元素的数量很少，之间的关系也比较简单复杂系统：组成系统的子系统或元素的数量很多，反馈结构复杂等白色系统：信息完全明确的系统，如：学校内的学生数黑色系统：信息完全不明确的系统，如：遥远的星球灰色系统：信息部分明确，部分未知的系统二、系统的基本特征(1) （全局、集合）：——侧重于“部分影响整体”是系统的最基本的特性，也是观察和分析系统最基本的思想和方法。

①系统的任何一个部分发生变化或出现故障时，都会影响其他部分或整体的功能的发挥。

②系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。

模块：技术与设计 ②③不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。

例：一招不慎全盘皆输(2) （匹配、关联）：——侧重于“部分与部分之间的关联”构成系统的各元素之间是相互联系、相互作用、相互依赖、相互影响的关系，是彼此相关的。

例：合金钢材料各种性能的相互影响(3) （功能）：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主要标志。

例：钟表、自行车(4) （适应）：系统都存在于一定的环境之中，并不断的与外界环境进行物质、能量和信息的交换，系统必须适应外部环境的变化。

例：家用、电冰箱不能紧贴墙壁放置；春捂秋冻(5) （更新）：物质都是不断变化，因此系统是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中。

例：定期更换机械设备的零件⑤汽车在雪地行走轮胎要加链条⑥要经常给机械手表上发条三、系统的分析1、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，并在此基础上拟定一套有效的处理步骤和程序，或对原有的系统提出改进方案，这个过程就是系统分析。

系统分析是一种科学决策的方法。

系统分析的显著特点是全面地思考和解决问题。

借助于系统分析可以正确地提出整体目标，恰当地选择方案，科学地确定行动的方略。

2、系统的思想作为系统，它们都具有整体性、相关性、目的性、环境适应性和动态性。

系统的这些基本特性，就构成了系统的基本思想。

3、系统分析的基本方法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。

4、系统分析的主要原则（1）整体性原则系统分析首先要着眼于系统整体，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。

如：田忌赛马（2）科学性原则系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应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。

如：南方种稻“三三得九不如二五一十”（3）综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。

当系统存在若干个目标时，应将目标排出优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。

这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。

如：孝襄高速公路的设计例：在工业生产中既要高质量、高产出，又要符合节能减排的要求，不能顾此失彼，损害公众利益，这主要体现的系统分析的什么原则？（）A、整体性原则B、科学性原则C、综合性原则D、动态性原则5、系统分析的一般步骤：⑴阐明问题⑵分析研究⑶评价比较四、系统的设计1、系统设计：是在系统分析的基础上，设计出满足预定目标的系统的过程。

2、系统设计的目标与要求⑴系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。

⑵系统设计要综合考虑各部分间的关联、冲突问题，注重各部分的横向、纵向联系。

3、系统设计的一般过程⑴将系统分解为若干个子系统；⑵确定各子系统的目标、功能及其相互关系；⑶对子系统进行技术设计和评价；⑷对系统进行总体技术设计和评价。

五、系统的优化1、系统优化：在给定的条件（或约束条件）下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳效益或更佳功能的过程。

系统优化的意义：获取系统的最佳效益或最佳功能。

2、最优化方法为了使系统达到最优化的目标所提出的各种解决方法，称为最优化方法。

它通常是指在一定人力、物力和财力资源的条件下，使取得的效果（如生产产值、利润、效益等）达到最大，而投入（如能源、资金、人力、时间等）达到最小的一种方法。

【巩固练习】1、阿基米德式螺旋抽水机是古希腊科学家阿基米德在公元前3世纪为了将水从大船的船舱中排出而发明的。

这个系统属于( )A．自然系统和人造系统 B．实体系统和抽象系统C．自然系统和社会系统 D．人造系统和实体系统2、水分子也可以看成一个系统，而水分子的性质与H、O的性质不同。

这说明( )A．系统要素之间相互影响 B．要素的性质影响系统整体C．整体的性质不是要素所具备的 D．要素的性质可以分析出整体的性质3、计算机鼠标是一个完整的系统。

下列叙述中，不作为鼠标构成系统的条件的是( )A．内部由电路及光电感应传感器等要素构成 B．有具体鼠标的功能C．鼠标内部的要素都是相互关联的 D．鼠标的外形设计符合人机关系4、龙舟比赛时，每只龙船上都有一名固定的“拿手”、“扳道手”、“鼓手”和十名“划手“。

大家群策群力，双桨舞动，轻舟如飞，充分体现了系统的（）特性。

A、整体性B、相关性C、目的性D、动态性5、台式计算机的CPU上安装的小风扇有时转的快，有时转的慢，这个现象说明系统的（）A、整体性B、相关性C、环境适应性D、动态性6、丁谓在皇宫修复工程的建设施工中，把烧砖、运输建筑材料和处理废墟三项繁重的工程任务协调起来，一举三得，节省了大量劳力、费用和时间。

此案例说明系统分析时，要遵循（）A、整体性原则B、科学性原则C、综合性原则D、以上都有7、城市公交系统既要强化公共交通的安全，又要缩短车辆行驶的时间，实现社会效益和经济效益双丰收。

上述例子利用了系统分析中的（）Ａ、综合性原则Ｂ、科学性原则Ｃ、整体性原则Ｄ、定量分析方法8、从系统的优化来看，下列说法错误的是：（）A、系统的优化就是在一定条件下，使系统达到更理想、更佳效果的过程；B、系统的优化必须从系统分析的角度出发；C、在对影响空调系统优化因素分析的基础上，人们研制出了各种各样的空调；D、从家里到车站，可以坐公共汽车或出租车。

为了省钱，即使时间非常紧迫，也要坐公共汽车，这是一种系统的优化。

9、某花农拟建一间养花温室，该温室的环境调节系统应能根据不同的花种和生长期对环境的要求，灵活地调节室内环境以满足其生长发育的需求。

这个事例说明了（）。

A、组成温室的各个部件必须都是高科技产品，否则就实现不了整体功能B、温室是一个封闭系统，不需要和外界进行信息、物质和能量的交换C、温室系统的设计，首先要明确其目的，否则就无法形成一个良好、有序的系统D、温室系统的设计要更多地考虑局部，对全局可以考虑得少一些10、2008年冬青岛奥林匹克帆船中心首次采用海水源热泵空调系统取暖，该系统充分利用当地的海水作为热泵系统的冷热源，较普通空调系统节能减排近30%。

这个事例说明了（）。

A、该系统各要素之间相互独立，互不干扰B、该系统的设计综合考虑当地资源的有效利用和环境保护C、该系统的设计应主要考虑海水源这个局部要素，对全局可以不考虑D、只要有充足的海水源，该系统就可以正常运行* 选做题1、时钟由于运行时间久，内部齿轮磨损，动力不足，就会产生报时的偏差。

这说明了系统的（ )A、整体性B、相关性C、环境适应性D、动态性2、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3、小张发现自己骑车特别费力。

于是，他对自行车系统的各组成部分进行分析与研究，从车圈到轮胎，从链轮到脚蹬，最后排除了故障。

下列选项与上面的案例无关的是( )A．小张考虑到系统的整体性 B．小张对系统进行了整体性分析Ｃ．小张对自行车系统进行了优化 D．小张进行了系统设计4、某包装公司为某一个产品设计纸箱，在决定纸箱的大小、厚度、材质时．需研究各个方面的因素：产品的自重与外形特征，产品的湿度及抗压性要求，产品的存放、搬运要求．集装箱空间的适配，产品的制造特点，成本及国家的一些技术规范，等等。

如果我们把设计纸箱作为一个系统工程，那么这个研究过程称为( )A．系统的认识 B．系统的优化 C．系统的分析 D．系统的设计5、新研制的汽车下线后，必须用检测系统进行完整的检测。

该检测系统是指( )A．管理部 B．技术部门Ｃ．检测设备 D．检测流程6、从系统设计分析的角度看，不属于在建立核电站时同时建立配套工程抽水蓄能电站的原因是：A、遵守系统设计的两条原则之一，即设计好系统中的每一个元素或子系统以及它们之间的协调关系；B、抽水蓄能电站是为了核电站安全、经济运行而配套建设的；C、抽水蓄能电站担负着电网的调峰填谷和事故备用的任务，保障电网正常运行；D、建立雄伟壮观的工程，吸引游客，增加旅游业收入。

【反思总结】1、本节课学到的知识：2、本节课没解决的问题：。