系统与设计(教育精品).ppt

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1、 系统与设计系统与设计普通高中通用技术课程技术与设计2第三章 申鉴申鉴时事故事一则时事故事一则认识系统认识系统思考：此人捕鸟不成功的原因是什么？思考：此人捕鸟不成功的原因是什么？如果把单个的网眼看成元素，那么如果把单个的网眼看成元素，那么由一个个相互联系、相互制约的网眼为由一个个相互联系、相互制约的网眼为了实现捕鸟目的而组成的大网就形成了了实现捕鸟目的而组成的大网就形成了一个简单的系统。一个简单的系统。认识系统认识系统认识系统认识系统认识系统认识系统 具有一定结具有一定结构和功能的构和功能的有机整体有机整体相互依赖相互依赖相互联系相互联系相互制约相互制约相互作用相互作用两个或两个以上元素两个或

2、两个以上元素由由相互联系相互联系、相互作用相互作用、相互依赖相互依赖和和相互相互制约制约的若干的若干要素要素或或部分部分组成的具有特定功组成的具有特定功能的能的有机整体有机整体系统的含义系统的含义系统的含义系统的含义 认识系统认识系统认识系统认识系统你所知道的系统有哪些呢？你所知道的系统有哪些呢？计算机系统、网络系统、控制系统、动力系统、神经系统、计算机系统、网络系统、控制系统、动力系统、神经系统、公安系统、铁路系统、航运系统、监控系统、防盗系统、管公安系统、铁路系统、航运系统、监控系统、防盗系统、管理系统、查询系统、导航系统、网上支付系统理系统、查询系统、导航系统、网上支付系统 系统无处不在

3、，无时不有，任何事物都系统无处不在，无时不有，任何事物都处在一定的系统中。处在一定的系统中。一切事物都是以一切事物都是以系统的方式系统的方式存在和运行的，存在和运行的，都可以以都可以以系统的观点系统的观点来认识，一切问题都需要用来认识，一切问题都需要用系统方法系统方法来处理。来处理。认识系统认识系统认识系统认识系统思考：任意的两个或两个以上元素就能组成系统吗？思考：任意的两个或两个以上元素就能组成系统吗？认识系统认识系统认识系统认识系统手手表表表壳、表带、表芯等构成系统必备的条件构成系统必备的条件构成系统必备的条件构成系统必备的条件（三要素）（三要素）（三要素）（三要素）至少要有至少要有两个或

4、两两个或两个以上的个以上的元素（或元素（或部分）部分）元素之间相元素之间相互联系、相互联系、相互作用、按互作用、按一定方式形一定方式形成整体成整体整体功能整体功能是局部所是局部所没有的没有的认识系统认识系统认识系统认识系统运动系统运动系统神经系统神经系统内分泌系统内分泌系统免疫系统免疫系统呼吸系统呼吸系统消化系统消化系统泌尿系统泌尿系统生殖系统生殖系统循环系统循环系统 任何系统都是它从属的更大范围的更高一级的子系统，任何系统都是它从属的更大范围的更高一级的子系统，元素是构成系统的基本单元，元素具有元素是构成系统的基本单元，元素具有 不可在分性。不可在分性。认识系统认识系统认识系统认识系统系统的

5、分类系统的分类3.运动状态运动状态静态、动态静态、动态2.元素存在元素存在实体、概念实体、概念1.组成元素组成元素自然、人工、复合自然、人工、复合4.与外部关系与外部关系开放、封闭开放、封闭认识系统认识系统认识系统认识系统认识系统认识系统认识系统认识系统整体性系统的最基本属性1.组分（元素）是构成系统整体的基础。组分（元素）是构成系统整体的基础。2.系统不是各个组分（元素）的简单相加，系统的整体功能是各个系统不是各个组分（元素）的简单相加，系统的整体功能是各个组分（元素）在孤立状态下没有的。组分（元素）在孤立状态下没有的。3.系统的整体性强调系统各组分之间、组分与整体之间的联系和系统的整体性强

6、调系统各组分之间、组分与整体之间的联系和协调。协调。系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性一一支支球球队队 目的性 任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。它是任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能。它是一个系统区别于一个系统区别于其它系统的标志。其它系统的标志。人们将发条、人们将发条、人们将发条、人们将发条、游丝、齿轮、游丝、齿轮、游丝、齿轮、游丝、齿轮、表壳等零部件表壳等零部件表壳等零部件表壳等零部件组装成钟表组装成钟表组装成钟表组装成钟表,其其其其目的是目的是目的是目的是?设计这个钟表设计这个钟表的目的是为了的目的是为了满足人们对计满足人们对计时功能的需要时功能

7、的需要 系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性相关性相关性思考：为什么不能在思考：为什么不能在雪山下大声说话？雪山下大声说话？系统各要素之间相互作用相互联系。相关性是构系统各要素之间相互作用相互联系。相关性是构成系统的充分条件，它在系统形成过程中具有决定性成系统的充分条件，它在系统形成过程中具有决定性作用。作用。系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性木桶理论木桶理论木桶理论木桶理论 一个由若干木板构成的木桶，一个由若干木板构成的木桶，其容量取决于最短的那块木板；其容量取决于最短的那块木板；对一个系统而言，构成系统的各对一个系统而言，构成系统的各个要素类似于一

8、个木桶的若干木个要素类似于一个木桶的若干木板，而系统的能力又如木桶的容板，而系统的能力又如木桶的容量，取决于系统中最弱的要素。量，取决于系统中最弱的要素。系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性环境适应性 一个系统与它周围的环一个系统与它周围的环境之间有着物质、能量和境之间有着物质、能量和信息的交换，外界环境的信息的交换，外界环境的变化必然会相应地引起系变化必然会相应地引起系统内部和功能的变化。系统内部和功能的变化。系统必须适应这种变化，才统必须适应这种变化，才能保持或恢复原有的特性。能保持或恢复原有的特性。系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性层次性层次性

9、系统无论大小，系统无论大小，都可以分解为一系列都可以分解为一系列的子系统，并存在一的子系统，并存在一定的层次结构，系统定的层次结构，系统各个层次具有独立的各个层次具有独立的功能，他们通过相互功能，他们通过相互联系、相互作用共同联系、相互作用共同完成系统的整体功能。完成系统的整体功能。系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系系统统的的基基本本特特征征整体性整体性 目的性目的性 相关性相关性 环境适应性环境适应性 层次性层次性 系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性系统的基本特性50501+2+3+4+100=？系统方法的基本特点是：整体性、综合性、最优化 系统的思想系统的思

10、想 掌掌握握系系统统特特性性，从从全全局局出出发发，对对系系统统内内外外的的各各种种联联系系加加以以综综合合分分析析，掌掌握握其其规规律律，找找到到最最好好的的实施方案。实施方案。系统分析的基本方法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。系统分析的基本方法系统分析的基本方法丁谓修复皇宫丁谓修复皇宫系统分析的一般步骤系统分析的一般步骤系统分析的基本方法系统分析的基本方法阿拉斯加原油输送方案阿拉斯加原油输送方案系统实例分析系统实例分析系统实例分析系统实例分析系统分析的基本方法系统分析的基本方法 1需要明确的任务是什么？任务与现实有什么矛盾？

11、2拟定方案的时候你需要考虑哪些因素？讨论与分析讨论与分析系统分析的基本方法系统分析的基本方法任务：由阿拉任务：由阿拉斯加东北部的斯加东北部的普拉德霍湾油普拉德霍湾油田向美国本土田向美国本土运输原油。运输原油。阐明问题：阐明问题：系统分析的基本方法系统分析的基本方法分析研究分析研究：环境：油田处于北极圈内，海湾常年环境：油田处于北极圈内，海湾常年处于冰封状态，陆地最低气温达处于冰封状态，陆地最低气温达-50 C-50 C。制定方案：制定方案：1 1、由海路用油船运输；、由海路用油船运输；2 2、用带加温系统的油管输送；、用带加温系统的油管输送；3 3、？4 4、？系统分析的基本方法系统分析的基本

12、方法 考虑到安全和供油的稳定性，暂考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案时把方案2 2作为参考方案作进一步的作为参考方案作进一步的细致研究。细致研究。同时继续考虑新的方案。同时继续考虑新的方案。评价比较：评价比较：系统分析的基本方法系统分析的基本方法系统分析的基本方法系统分析的基本方法提出方案提出方案3 3：把含把含10102020氯化钠的海水加到氯化钠的海水加到原油中去，使在低温下的原油成乳状原油中去，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液，仍能畅流，这样就可以用普通的输油管道运送了。输油管道运送了。系统分析的基本方法系统分析的基本方法提出方案提出方案4 4：将地下石油蕴涵的

13、天然气转化为甲醇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送原油和天然气，仅管道铺设费就可以节省近节省近6060亿美金。亿美金。系统分析的基本方法系统分析的基本方法 综合各方案优、缺点，以及成综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等，确定第本、安全性等，确定第4 4种方案为种方案为最终方案。最终方案。确定最佳方案：确定最佳方案：系统分析的基本方法系统分析的基本方法种水稻的梯田为什么会种上油菜花？宿新市徐公店 宋 杨万里 篱落疏疏小径深，树

14、头花落未成阴。儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻。系统的优化系统的优化早稻早稻晚稻晚稻小麦小麦早稻早稻晚稻晚稻小麦小麦蚕豆蚕豆油菜油菜春季春季夏季夏季冬季冬季春季春季夏季夏季冬季冬季粮食生产季节变换系统图什么是系统优化 在给定的条件下，通过一定的手段和方法，在给定的条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得最佳的功能或更佳效益的过程。使系统获得最佳的功能或更佳效益的过程。系统优化的意义 以以最小的投入最小的投入，获取系统的，获取系统的最佳效益最佳效益或或最佳最佳功能功能。系统的优化系统的优化议一议议一议 系统优化广泛存在于生活中 请你结合系统优化的意义说一说生活中有关系统优化的事例。购物，电脑系统优

15、化，快捷交通，行政体制改革，改革开放，系统的优化系统的优化影响系统优化的因素影响系统优化的因素 灰霾危机问题：1、引起雾霾的原因是什么？这是一个社会问题吗？2、经济的发展目标越快越好吗?你觉得当前的环境条件能否适应经济的超速发展？3、你觉得当今社会发展的主要目标是什么？系统的优化系统的优化鸟巢图片欣赏国家体育馆鸟巢原设计方案 鸟巢采用是大跨度重型钢结构体系，鸟巢采用是大跨度重型钢结构体系，它在设计过程中也在不断的它在设计过程中也在不断的优化调整优化调整，取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔的优化方案后，减少用钢量的优化方案后，减少用钢量1.2万吨万吨 造造价减少了约

16、价减少了约4亿元。亿元。系统的优化系统的优化田忌赛马试分析田忌赛马是如何对系统进行优化的？试分析田忌赛马是如何对系统进行优化的？系统的优化系统的优化1 1）田忌与齐王赛马的目标是什么？）田忌与齐王赛马的目标是什么？2 2）现有条件双方的实力如何？）现有条件双方的实力如何？赢得比赛赢得比赛 齐王的的马每一等都比田忌同等的马好，于是田忌屡赛屡齐王的的马每一等都比田忌同等的马好，于是田忌屡赛屡败败.讨论与分析系统的优化系统的优化3 3）齐王和田忌赛马，三局中共有几种方）齐王和田忌赛马，三局中共有几种方案可供选择？结果如何？案可供选择？结果如何？田忌田忌齐王齐王田忌田忌齐王齐王方案一方案一上马上马上马

17、上马 中马中马中马中马 下马下马下马下马0 0：3 3方案二方案二上马上马上马上马 下马下马中马中马 中马中马下马下马1 1：2 2方案三方案三中马中马上马上马 上马上马中马中马 下马下马下马下马1 1：2 2方案四方案四中马中马上马上马 下马下马中马中马 上马上马下马下马1 1：2 2方案五方案五下马下马上马上马 上马上马中马中马 中马中马下马下马2 2：1 1方案六方案六下马下马上马上马 中马中马中马中马 上马上马下马下马1 1：2 2系统的优化的一般步骤系统的优化的一般步骤（1）需要进行优化的问题。（2）选择合适的优化方法优化的方略和筹谋。（3）验证与实施。系统优化与系统分析紧密相连，系

18、统优化在系统分析基础之上进行的。系统的优化系统的优化系统优化的实践活动系统优化的实践活动你有更好的设计方案吗？你有更好的设计方案吗？系统的优化系统的优化动手实践动手实践小组为单位结合影响系统优化的因素和其一般步 骤，对该校园布局图进行优化改进设计。完毕后选出代表做好展示准备系统的优化系统的优化知识小结知识小结一系统优化的意义二影响系统优化的因素三系统优化的一般步骤系统的优化系统的优化系统的设计：是在系统分析的基础上，设计出满足系统的设计：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。预定目标的系统的过程。综综合合考考虑虑系系统统各各个个元元素素和和子子系系统统之之间间的的联联系系，合合

19、理理解解决决它它们们之之间间的的矛矛盾冲突。盾冲突。以以实实现现系系统统整整体体效效果果最最优优为为目目的的（目目的的和和要要求）求）设设计计好好系系统统的的每每个个元元素素和和子子系系统统（各各部部分分之之间间的的相相互互联联系与相互作用）系与相互作用）系统设计要点：系统设计要点：系统的设计系统的设计将系统分解为若干个小系统将系统分解为若干个小系统确定各子系统的目标、功能及相互关系确定各子系统的目标、功能及相互关系对子系统进行技术设计和评价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对系统进行总体技术设计和评价系统设计的一般步骤系统设计的一般步骤系统的设计系统的设计设计实践：模拟家

20、庭电路系统设计设计实践：模拟家庭电路系统设计设计条件：设计条件：1 1、房间有卧室、客厅、厨房各一间、房间有卧室、客厅、厨房各一间2 2、用电器要包含空调、用电器要包含空调设计要求：最优化的家庭电路系统设计要求：最优化的家庭电路系统设计步骤：设计步骤：1 1、画电路图、画电路图 2 2、插接电路展示、插接电路展示系统的设计系统的设计评分标准：评分标准：合格：能设计出基本家庭电路，并工作正常合格：能设计出基本家庭电路，并工作正常良好：良好：能设计出较复杂家庭电路，并工作正常能设计出较复杂家庭电路，并工作正常优秀：家庭优秀：家庭电路设计有创意，并工作正常电路设计有创意，并工作正常系统的设计系统的设计评价与交流评价与交流小结小结小结小结1.认识系统认识系统2.系统分析系统分析3.系统优化系统优化4.系统设计系统设计系统的含义系统的含义系统的三要素系统的三要素系统、子系统、元素系统、子系统、元素系统分类系统分类系统的基本特性系统的基本特性基本思想基本思想基本方法基本方法一般步骤一般步骤优化的意义优化的意义影响优化的因素影响优化的因素