通用技术第二册第三章系统与设计

人
班 级
学生、老师
物
……
事
班规、课程表、作息时间表….
（三）、系统分类 (1)按组成元素性质分 自然系统 人工系统 复合系统
自然系统：天然形成的。 如：太阳系、一片庄稼、原始森林 人工系统：为达到某种目的人工建立。 如：神舟五号飞船 复合系统：自然系统和人工系统相结合的系统。 如：原子核结构
(2)按组成元素存在形态分
处理策略： 考虑到安全和供油的稳定性， 暂时把方案2作为参考方案作进一 步的细致研究。 同时继续考虑新的方案。
提出方案3： 把含10％－20％氯化钠的海水加 到原油中去，使在低温下的原油 成乳状液，仍能畅流，这样就可 以用普通的输油管道运送了。
提出方案4： 将地下石油蕴涵的天然气转化为 甲醇加到原油中，降低原油的熔点， 增加流动性，从而用普通的管道就 可以同时输送原油和天然气，仅管 道铺设费就可以节省近60亿美金。
3、系统具有相关性 系统的相关性是指系统内部各组分（元素） 之间存在着相互依赖和相互制约的特定关系， 某一组分元素的变化，会影响其他组分元素 实现其功能。
木桶的短板会成为这个木桶 盛水量的“限制因素”（或称 “短板效应”）。若要使此木桶
木桶理论
盛水量增加，只有换掉短板或将
短板加长才成。人们把这一规律 总结为“木桶原理”，获“木桶 定律”，又称“短板理论”。
要点2：系统不是各个组分（元素）的简 单相加，系统内部的协调和配合状况，直接影 响到系统的整体功能的实现。 比如：一辆新买的自行车，往往需要经过一段 时间的使用（磨合和调整），骑起来才感到舒 服，为什么？
例如3、水（H2O）是由氢和氧两种元素构成， 但当你口渴需要喝水时，分别吸入氢气和氧气 并不能为你解渴，这说明系统整体所具有的功 能是各个要素（部分）的功能中没有的。
第三章 系统与设计
本章知识要点
（1）从应用的角度理解系统的含义。 （2）了解系统的基本特性，了解系统分析的 基本方法。 （3）了解系统优化的意义。 （4）了解简单系统设计的基本方法。
一、系统普遍存在的
原子结构示意图
二、系统的含义
1、基本含义
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。
1、阅读Page:83－84，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(如 “拍动”）（“组成结构”），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（如“动力”“速度”“机翼大 小”），提出可行性方案，使人力飞机 实现了“飞天”的理想目的。
2、系统具有目的性 系统的目的性是指以实现某种功能为目的， 这正是区分不同系统的标志。 系统的目的一般通过更具体的目标来体现 的，系统的多个目标有时不完全一致的，甚至 互相矛盾，这就需要协调，寻求平衡折中的办 法，从而收到最佳的效果。
巡航速度
汽车车速过快或过慢都会格外耗油， 两者之间有个最适当的速度，就是 巡航速度。 在巡航速度下，汽车最省油。
评价比较： 综合各 方案优、 缺点，以 及成本、 安全性等， 确定第4种 方案为最 终方案。
反思： 如果仅仅在前面3个方案上优化，无论如何 都得不到方案4的巨大效益。分析人员运用其 专业知识，将石油中的原油和天然气的运输 作为一个整体进行系统分析，获得了成功， 体现了系统分析的实际价值。
第三节 系统的优化
• 自然，此人是一只麻雀也不会捕到 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的而不是孤 立存在的，因此，单个网眼就没有 整个网所有的捕雀功能。
一、系统的基本特性（系统具有六大特性）
1、整体性
整体性是系统最基本的属性。 要点1、系统的组分（元素）是构成系统整 体的前提和基础，没有部分就没有整体，但 系统的整体功能是各组分（元素）在孤立状 态下所没有的。 例如1、2008年奥运会开幕式上，29个 “大脚印”是通过计算机技术，膛炮技术来实 现的，但若有一个脚印出错，就会影响29个大 脚印的观赏性。
例如2、机器零件胡乱堆积不能构成机器系统， 只有当它们按照一定的装备关系组合起来，发挥 其作用，才能构成机器系统
这两个案例反映系统的整体性。即系统的 整体性各个组成部分在孤立下所没有的。
例如：科学已证明人的两只眼睛的整体 视力，不是单只眼睛视力的两倍，而是六倍。 这说明了系统的整体功能大于系统个组成功 能之和。
环境适应性
台式计算机的CPU上安装的小风扇有时转的 快，有时转的慢，这个现象说明了系统的什 么基本特性?
环境适应性
再如：2008年初我国南方遭遇百年一遇的雪灾， 由于高压电线和铁塔上积累大量冰冻，部分强 度不大的铁塔被压跨，从而导致大批铁塔相继 倒塌，造成大面积的停电，从系统角度理解， 是该输电系统的相关性不明确是造成这种损失 的原因之一 ，也是该输电系统的环境适应性不 明确。但是、不能说是该输电系统的目的性不 明确。 如：自行车的发展成：变速自行车、山地自行 车等的出现
5、系统具有层次性 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。系统各个层次 具有独立的功能，它们通过相互联系、相互作 用共同完成系统的整体功能 汽车是一个复杂的系统，它包含了动力系统、 传动系统、制动系统、刹车系统等。这体现 了系统的什么特性？
6、系统具有动态性：
即随着时间的变化而变化的。
变速自行车快慢与什么有关
变速自行车的传动比：
传动比I=
链轮齿数N 1
飞轮齿数N 2
再如：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、韧性差；碳 的含量低、则硬度低、耐磨性差。这反应了 系统的什么基本特性?
相关性
如：俗话说：“一步错步步错”
如：据欧洲太空总署报道：在地球赤道同步 轨道附近宽度不到1米的条带内约有1000多 颗卫星，仅有约300颗在正常工作，多数已 成为空间垃圾。这些太空垃圾严重威胁到各 国卫星及其他航天器的发射与太空飞行，它 们的回收将成为全球的问题。这就反映出系 统的相关性特征。 系统的相关性是指系统内部各组分（元素） 之间存在着相互依赖和相互制约的特定关系， 某一组分元素的变化，会影响其他组分元素实 现其功能。 牙好胃口就好，身体倍棒，吃饭倍香、从系 统的角度看，它体现系统的整体性和相关性
2、阅读Page:85小资料，想一想丁谓修复
皇宫的方案为什么会成为我国古代运 用系统思想和方法的著名范例？
汴水
丁谓运用了系统分析的基本方法。 把取土烧砖、运输建筑材料和处理废 墟三项繁重的工程任务看成一个整体 中的相关部分，加以协调处理，从而 找到获得最佳效果的方案，节省了大 量劳力、费用和时间,一举三得。丁
（二）、子系统与元素
• 人体系统中，心、肝、脾、肾、眼、 耳、口、鼻等看成人体分解的最后层次 或基本单元。那么，这些器官就构成人 体的元素。 • 元素与系统的概念是相对而言。
• 人体就是一个复杂的系统，可以层层分解为系统、 器官、组织、细胞等子系统。 • 所谓元素的不可再分性，也是相对于它所属的系 统来说。
4、系统具有适应性 系统的适应性是指任何系统都存在于一 定环境之中，必然要与环境进行物质、能量 和信息交换，外界环境变化会相应的引起系 统功能和内部（元素）的变化。系统具有适 应环境的变化，保持原有功能的特性。 如1：核电站需要建在有水源的附近，最好靠 近海边，用水来冷却燃料棒融化造成的核辐射。 如2：这个眼镜只有放在你的脸上才漂亮。 如3：变色龙的身体会随着背景、温度的变化 和心情的而改变
讨论与分析
问题1、如果自行车缺少了以下零部件，将 会发生怎样的情况？ A、车架 B、中轴 C、车闸 D、前叉
问题2、从自行车功能的角度，讨论一下自行车 子系统的功能。车闸：功能是使车站住立即停止。
车胎：功能是减少震荡。 大飞轮和小飞轮：功能是使前后能同时驱动。
没有部分就没有 整体，系统整体功 能是各元素在孤立 状态下所没有的。 系统不是各元素的简单相加，系统内部的 协调和配合状况，直接影响系统功能实现。 总之、对于系统的整体性可以用下述语言 进行描述：三个臭皮匠顶过诸葛亮、丢卒保车、 一招不慎、全盘皆输，舍不得孩子套不来狼、 只见树木、不见森林，头疼医脚、脚痛医头， （盲人摸象）。
如：病人从住院到出院这段时间内，医生 常常会开不同的药方。 如：机械手表上发条。
一、系统的含义 1、基本含义 2、系统的组成 3、系统的分类 4、系统的基本特性 (1)系统具有整体性 最基本的特性 (2)系统具有目的性 区别不同系统的标志 (3)系统具有相关性 元素相互制约，相互影响 (4)系统具有环境适应性 (5)系统具有层次性 (6)系统具有动态性
“泰坦尼克”号游轮，在当时该游轮各项技 术性能是世界最先进的，但是触冰后也沉没 了。它主要反映了系统的什么特性？
环境适应性
冬天的雷鸟
夏天的雷鸟
如：“春捂秋冻”是北方天气变化，人们穿衣 变化的一种写照，它能体现系统的环境适应气对流的影 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？
谓修复皇宫的方案，是我国古代运用 系统思想和方法的著名范例
（二）系统分析方法的步骤
阐明问题 确定目标 分析研究 制定方案 评价比较 确定最佳方案
案例1：阿拉斯加原油输送方案 阐明问题： 任务：由阿拉斯加东北部的 普拉德霍湾油田向美国本土运 输油田。
分析研究：
环境：油田处于北极圈内，海 湾常年处于冰封状态，陆地最低 气温达-50 C。 当前采用的一般方案： 1、由海路用油船运输 2、用带加温系统的油管输送