系统与设计教学文稿.ppt

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1、系统与设计汽车的传动系统汽车的传动系统可以分为各个小的部分。可以分为各个小的部分。水旱灾系统有多个层次，各层次相互联系并有序运行，保证了系统的正常运行。水利灌溉系统是一个有机整体，由水库蓄水、分水闸分配水量、引渠输水等环节配合起来，起到灌溉农田的作用。太阳系呼吸系统 1.1.什么是系统什么是系统 系统系统（systemsystem）是由相互联系、相互作是由相互联系、相互作用、相互依赖和相互制约的若干用、相互依赖和相互制约的若干要素要素（elementelement）或部分组成的或部分组成的具有特定功能的具有特定功能的有机整体。有机整体。系统根据一定的标准可划分为若干系统根据一定的标准可划分为若

2、干个个子系统子系统（subsystemsubsystem）一、系统的含义 2.2.构成系统的条件构成系统的条件 A.至少要有两个及两个以上部分才能组至少要有两个及两个以上部分才能组成系统成系统；B.各部分之间相互联系各部分之间相互联系、相互作用，按相互作用，按照一定方式形成一个整体；照一定方式形成一个整体；C.这个整体具有的功能是各个要素这个整体具有的功能是各个要素（部分）的功能中所没有的。（部分）的功能中所没有的。一、系统的含义2、系统的类型系统的分类是根据研究对象的不同和研究的需系统的分类是根据研究对象的不同和研究的需要来划分。要来划分。自然系统（如生态系统）自然系统（如生态系统）人造系统

3、（如计算机系统）人造系统（如计算机系统）开放系统（如生态系统开放系统（如生态系统）封闭系统（如合成氨系统）封闭系统（如合成氨系统）实体系统（如生物系统）实体系统（如生物系统）抽象系统（如哲学系统）抽象系统（如哲学系统）二、系统的类型二、系统的类型3、系统的基本特性系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统是一个整体，它不是各个要素的简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的。的。系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之系统的整体功能大于组成系统的各部分功能之和。和。(21+121+1 )(1)整体性：整体性：现象原因一个和尚挑水吃,两个和尚

4、抬水吃,三个和尚没水吃.三个小皮匠顶个诸葛亮一着不慎,全盘皆输丢卒保车三个人共同构成一个系统三个人共同构成一个系统,每个人都是其每个人都是其组成要素之一组成要素之一,如果三人之间的协作关系如果三人之间的协作关系处理得不好处理得不好,反而办不好事情反而办不好事情.三个小皮匠构成一个整体三个小皮匠构成一个整体,整体的功整体的功能大于单独个体功能之和能大于单独个体功能之和.在一个系统中在一个系统中,局部对整体的制约局部对整体的制约,部分部分的变化会影响整体的变化的变化会影响整体的变化,甚至还会对甚至还会对全局产生决定性的影响全局产生决定性的影响.根据系统的整体性特征根据系统的整体性特征,解释表中所列

5、的现象解释表中所列的现象.为了整体的利益为了整体的利益,要敢于舍弃局部利益要敢于舍弃局部利益.任何系统都具有某种目的任何系统都具有某种目的,都要实现一定的功能都要实现一定的功能.设计和分析一个系统时，必须事先弄清其目的，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。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。发寻求平衡，以获得整体上的最佳效果。(2 2)目的性目的性组成系统的各要素之间或系统整体与部分之组成系统的各要素之间或系统整体与部分之间的

6、相互间的相互制约制约、相互、相互依赖的特定关系，某一依赖的特定关系，某一个元素的变化，会影响其他元素实现其功能个元素的变化，会影响其他元素实现其功能。如：建筑物的梁柱关系 钢材中的碳含量的高低与强度、硬度、韧性的关系。(3 3)相关性相关性一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能一个系统与其所处的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统功量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具能和系统内各部分相互关系的变化。系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性，发挥自身作用，实

7、现可持续发展。的特性，发挥自身作用，实现可持续发展。(4 4)环境适应性环境适应性无论系统大小，都可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构。系统的各个层次具有独立的功能，他们通过相互联系、相互作用共同完成系统的整体功能。（5 5）层次）层次性性练1.在下列关于系统相关性的理解中，你认为正确的是（）A一个系统往往存在多个目标，这些目标还常常不一致，需要进行协调B系统通常都是由若干部分组成的C系统各组成元素之间、部分和整体之间不仅相互关联，相互作用，而且任何一个组成部分发生变化，都会影响其它部分和整体任务的完成D系统包含子系统，它又是更大系统的子系统C练2.环境适应性是系统的基本特性之一，下

8、列实例中不能体现环境适应性的是（）A全自动洗衣机通过程序实现洗涤过程的自动化B笔记本电脑可以根据环境光的强度来自动调节显示器的亮度C自行车设置了可以根据路况和气候的变速器改变自行车的轮齿比D人造卫星的太阳能电池板可以根据太阳的位置调整自己的角度A练3.自行车的零件只有组装在一起，才能实现自行车作为交通工具的功能，这说明自行车系统具有（）A目的性B相关性C整体性D环境适应性C练4.时钟结构中任何一个齿轮的损坏都会影响时钟的正常功能，这说明时钟系统的A整体性B相关性C目的性D环境适应性B练5.2008年初我国南方遭遇百年一遇的雪灾，由于高压输电线和铁塔上积了大量冰挂，部分强度不好的铁塔被压垮，从而

9、导致大批铁塔相继倒塌，造成大面积停电。从系统的角度理解，下列说法中不恰当的是A部分铁塔的倒塌影响了输电系统的整体功能B该输电系统的相关性是造成这种损失的原因之一C该输电系统的目的性不明确D该输电系统的环境适应性不好C练6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（）A、相关性B、环境适应性C、动态性D、整体性A系统的特性归纳了我们分析问题，解决问题应遵循的基本原则，构成了系统的基本思想。1、什么是系统分析？为了发挥系统的功能，实现系统的目标，运用科学的方法为了发挥系统的功能，实

10、现系统的目标，运用科学的方法对系统加以对系统加以周详的考察、分析、比较、试验周详的考察、分析、比较、试验，并在此基础，并在此基础上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改上拟定一套有效处理步骤和程序，或对原来的系统提出改进方案的过程，就是系统分析。进方案的过程，就是系统分析。系统分析是系统思想和分析方法的结合系统分析是系统思想和分析方法的结合.2、系统分析的基本方法是什么？运用系统的思想和定性定量的分析方法，对运用系统的思想和定性定量的分析方法，对系统进行分析，就是系统分析的基本方法。系统进行分析，就是系统分析的基本方法。系统分析的步骤 明确问题，设立目标明确问题，设立目标 收集资料，

11、制定方案收集资料，制定方案 检验核实，作出决策检验核实，作出决策 分析计算，评价比较分析计算，评价比较 ：明确要研究问题的性质和范围，提出所要达到的目标，明确约束条件。：收集相关资料，制定解决问题的各种备选方案，预计可能产生的各种结果。：如果对制定的方案不满意，还可按上述程序反复进行，直到获的满意为止。：对资料和数据做必要的计算，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。田忌赛马战术的系统分析1 1：明确问题，设立目标：明确问题，设立目标问题：跑马比赛，问题：跑马比赛，目标：取得比赛胜利，目标：取得比赛胜利，约束条件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。约束条

12、件：三匹马参加比赛，每匹马比赛一次。2 2：收集资料，：收集资料，制定方案制定方案4 4：检验核实，作出决策：检验核实，作出决策选择合适的马的出场顺序。选择合适的马的出场顺序。3 3：分析计算，评价比较：分析计算，评价比较孙膑所出的主意，孙膑所出的主意，为什么能使田忌为什么能使田忌赢得赢得胜利？胜利？田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、齐田忌赛马能转败为胜与马、孙膑、田忌、齐威王这四个因素有关，他们是缺一不可的。威王这四个因素有关，他们是缺一不可的。但主要是由于孙膑的原因。但主要是由于孙膑的原因。田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？田忌与齐王的三局赛马可以有哪几种方案？田忌田忌齐王齐王比分比

13、分方案一 上马上马 中马中马 下马下马方案二 上马上马 下马中马 中马下马方案三 中马上马 上马中马 下马下马方案四 中马上马 下马中马 上马下马方案五 下马上马 上马中马 中马下马方案六 下马上马 中马中马 上马下马0 _ 31 _ 21 _ 21 _ 21 _ 22 _ 12 _ 1运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵运用系统分析的方法处理具体问题时，主要要遵循三大原则：循三大原则：整体性原则、科学性原则、综合性原则整体性原则、科学性原则、综合性原则。整体性原则分析系统首先要着眼于系统整体：分析系统首先要着眼于系统整体：先分析整体，再分析部分先分析整体，再分析部分先看全局，后看局部先

14、看全局，后看局部先看全过程，再看某一个阶段先看全过程，再看某一个阶段先看长远，再看当前先看长远，再看当前第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；第一，需要把大量的废墟垃圾清理掉；第二，要运来大批木材和石料；第二，要运来大批木材和石料；第三，要运来大量新土。第三，要运来大量新土。宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宋真宗在位时，皇宫曾起火。一夜之间，大片的宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宫室楼台殿阁亭榭变成了废墟。为了修复这些宫殿，宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。宋真宗派当时的晋国公丁谓主持修缮工程。当时，要完成这项重大的建筑工程，面临着三个大当时，要完成这项重大的建筑工程，

15、面临着三个大问题：问题：丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：丁谓研究了工程之后，制订了这样的施工方案：首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出首先，从施工现场向外挖了若干条大深沟，把挖出来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新来的土作为施工需要的新土备用，于是就解决了新土问题。土问题。第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就第二步，从城外把汴水引入所挖的大沟中，于是就可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石可以利用木排及船只运送木材石料，解决了木材石料的运输问题。料的运输问题。最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水最后，等到材料运输任务完成之后，再把沟中的水排掉，把

16、工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平排掉，把工地上的垃圾填入沟内，使沟重新变为平地。地。简单归纳起来，就是这样一个过程：简单归纳起来，就是这样一个过程：挖沟（取土）挖沟（取土）引水入沟（水道运输）引水入沟（水道运输）填沟（处填沟（处理垃圾）。理垃圾）。按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经按照这个施工方案，不仅节约了许多时间和经费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩费，而且使工地秩序井然，使城内的交通和生活秩序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工序不受施工太大的影响，因而确实是很科学的施工方案。方案。丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方丁谓在修复皇宫工程中，运用了整体的解决方

17、案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务案，使取土、运输材料、处理垃圾三项繁重的任务协调起来，在总体上得到了最佳解决。协调起来，在总体上得到了最佳解决。赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次赵明同学家所在街道的人行道在一年内进行了三次施工，分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预施工，分别是电信部门铺设通讯线路、煤气公司预埋煤气管道、市政部门维修下水管道，结果重复施埋煤气管道、市政部门维修下水管道，结果重复施工，造成了人力和财力资源的浪费，同时也给市民工，造成了人力和财力资源的浪费，同时也给市民带来了不便。带来了不便。请分析这一事件的问题所在，你请分析这一事件的问题所在，你认为怎样处理

18、更为合理？认为怎样处理更为合理？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定量分析析，使决策的过程和结构更具说服力。例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季例如，在比较种稻是一年三季合算还是一年两季合算时，有人就提出合算时，有人就提出“三三进九不如二五一十三三进九不如二五一十”，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当，这就是最简单而且也是最实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往然，在处理复杂系统的分析和优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。需要使用比较复杂的数学工具。综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。

19、当系统存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，应将目标排除优先次序，首先在若干个目标时，应将目标排除优先次序，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。析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。例如，工业生产既要求产量大，又要求质量好、成例如，工业生产既要求产量大，又要求质量好、成本低，如果片面强调一方面就会产生偏差；城市公本低，如果片面强调一方面就会产生偏差；城市公交系统既要强化公共交通的安全，又要缩短车辆行交

20、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。驶的时间，实现社会效益和经济效益双丰收。优化方法优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。优化方法是为使系统达到最优的目标而提出的求解方法。系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎系统优化的方法是多种多样的，但不论运用怎样的优化方法，都需要经过若干次的完善和验证，样的优化方法，都需要经过若干次的完善和验证，才能得到最优解或满意解。才能得到最优解或满意解。求解过程：求解过程：数学模型数学模型估算、试验估算、试验最优解最优解满意解满意解完善、验证完善、验证此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢