第八讲《系统与设计》知识点归纳.doc

第八讲系统与设计知识点归纳学习目标：1.从应用的角度理解系统的含义，通过简单的系统的案例分析，理解系统的基本特性。2.初步掌握系统分析的基本方法；理解系统优化的意义，结合实例分析影响系统优化的因素。3.通过简单系统的设计案例的分析，初步学会简单系统设计的基本方法。学习重点、难点：系统的含义和系统的基本特性；系统分析的步骤和主要原则；系统的设计与优化。学习过程：一、系统的结构1.什么是系统由相互联系、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，称为系统。案例分析：自行车P64自行车由车架、车把、鞍座、前叉、脚蹬、链轮、链条、车轮（轮胎、辐条、车圈、气门）、车闸、等主要部件组成。自行车是由若干主要部件组成的，这些部件相互联系、相互作用，形成了自行车可以代步的功能。要素是指构成系统的最主要的元素。一般地，部分相对于系统的整体而言，要素相对于系统的元素结构而言。很多情况下，要素和部分又可以通用。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、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，他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）之间相互关系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；第三，这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。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。同样，任何系统都是更大系统的子系统。2.系统的类型系统是普遍存在的，也是多种多样的。系统可按不同的标准和需要来分类：（1）自然系统和人造系统如：人体系统、生态系统是自然系统；城市系统、计算机系统和机械传动系统是人造系统（2）实体系统和抽象系统如：生物系统、机械系统是实体系统；哲学系统、计算机的操作系统是抽象系统（3）静态系统和动态系统 如：静态和动态是相对的。（4）开放系统和封闭系统 如：氨气的合成系统是封闭的，生态系统是开发的系统。（5）简单系统和复杂系统（拓展） （6）黑色系统和白色系统（拓展）3.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：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。系统的整体功能大于组成系统的各部分的功能之和。如：人的双眼视觉功能大大超过两只单眼视觉功能简单相加的总和。不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。一个系统组织的好不好，就看它的整体功能即系统功能实现得怎样。案例分析：巴尔扎克的塑像 P69 相关性：是指组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。案例分析：厨具安装 P70 目的性：任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这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体现。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。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出发寻求平衡，以获得整体上的最佳效果。 动态性：任何系统都是一个动态系统，处在运动变化和发展之中。 环境适应性：系统只有对环境变化的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。二、系统的分析1.系统分析及其一般步骤 什么是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、实验，并在此基础上拟订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的过程，就是系统分析。系统分析的显著特点是完整地处理问题，考虑各种主要变化因素及其相互的影响，全面地思考和解决问题。案例分析：汉字激光照排系统P77 系统分析的一般步骤明确问题，设立目标：明确所要研究问题的性质和范围，提出要表达的目标，明确约束条件收集资料，制定方案：收集相关资料，制定解决问题的备选方案，预计可能产生的各种结果分析计算，评价比较：对资料和数据做必要计算，进行各子系统的分析，再进行系统的整体分析，将各种方案进行评价对比，选择最佳方案检验核实，作出决策：若对方案不够满意，可按上述程序反复进行，直到获得满意的方案止案例分析：田忌赛马P78 系统分析的主要原则运用系统分析的方法处理问题时要遵循整体性原则、科学性原则、综合性原则三个主要原则。 整体性原则：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。 科学性原则： 综合性原则：案例分析：孝襄高速公路P802.系统的优化：我们做任何事情都希望达到最优的效果。如希望以最小的成本获取最大的利润，以最短的工期完成更多的工程量，以最少的能耗生产更多的产品，在单位面积上尽可能提高农业产量等。案例分析：农作物种植系统的优化农业间作套种P81目标：实现增产、增收、提高土地利用率。条件：农作物的生长的季节差、时间差，把相同或不同类的农作物套种在一起，有“麦、棉、瓜”，“麦、棉、菜”，“麦、瓜、棉、玉米”等多种套种模式供选择。某地区因地制宜地选择了“麦、棉、瓜、红薯”的套种模式，在正常天气条件下，按照套种的技术要求操作，夏季可收小麦（350400）千克/亩，红薯2500千克/亩，无籽西瓜5000千克/亩，秋季产籽棉225/千克/亩，平均每亩收入超过3000元，比原先提高了近五成。你认为在你所在地区，可采取哪些提高农作物产量的措施？系统优化是指在给定的条件（或约束条件）下，根据系统的优化目标，采取一定的手段和方法，使系统的目标值达到最大化（或最小化）。影响系统优化的因素是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。案例分析：利润问题P81 阅读：数学模型P82为使系统达到最优的目标而提出的求解方法称为最优化方法。系统优化的方法多样的，有的运用数学模型求解，有的用科学的估算、试验等方法实现。案例分析：装修施工的组织优化P83 阅读：系统工程P84三、系统的设计1.系统的设计 系统设计应考虑的主要问题： 系统设计的目的与要求：系统设计要从整体出发，以系统整体功能的最优为目的。不同行业的系统设计有着不同的技术要求。 系统各部分之间的相互联系与相互作用：运用系统的思想综合考虑各部分之间的关联、冲突问题。注重各部分的纵向、横向联系；依据系统的动态性、环境适应性，考虑当前和长远。 系统设计方案的优化：先从系统整体考虑优化，统筹兼顾，再在此基础上完善各部分的设计。系统设计的一般步骤：系统设计的步骤主要包括：将系统分解为若干子系统，确定各子系统的目标、功能及其相互关系，对子系统进行技术设计和评价，对系统进行总体技术设计和评价等。2.简单系统的设计的实现案例分析：手电筒照明供电部分的设计P87设计要求：可照明的手电筒，携带方便，使用安全。设计分析：可把手电筒照明供电部分分为照明和供电两个子系统。照明子系统的要素是灯泡、导线，供电子系统的要素是电源和开关。手电筒的功能取决于它的各个组成要素，电源通过导线的连接驱动灯泡发光，这些要素缺少任何一个，手电筒都不能正常工作。选择合适的元器件，使它们相互匹配，并能达到设计要求。设计方案：方案A（1）设计一个简单的电路，画出电路图。（2）根据电路图，选择元器件，如灯泡、干电池、导线等，并搭接电路。（3）通过控制开关，使灯泡发光。方案B选择元器件为发光二极管及干电池、金属筒等，其他步骤参照方案A。方案C设计一个自发手电筒。采用发电机代替干电池进行供电。手电系统有以下几个部分组成：手柄齿轮组发电机小电珠用手摇动手柄，使齿轮的转速加快，带动一个由电磁铁和线圈组成的发电机旋转，线圈在磁场中转动时将机械能转化为电能，输出电流，使小电珠发光。方案C不需要使用干电池，所以对环境不产生污染。案例分析：室内住宅电气系统的设计P89本单元小结：系统是由相互联系、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。系统有大有小，有复杂有简单，根据一定的标准可划分为若干子系统。系统的基本特性主要有整体性、相关性、目的性、动态性和环境适应性等。这些特性都体现了一定的思想与方法。系统分析是指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，并在此基础上拟订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的过程。系统分析应遵循整体性原则、科学性原则和综合性原则。系统的优化是指在给