第三章 《系统及其设计》
第一节 《认识系统》
一、什么是系统: 1、系统的概念: 系统是指由两个或两个以上相互联系、相互作用的部分(元素)所组成的,具有一定结构和功能的有机整体。(如:城市交通系统、计算机系统、自行车)
2、 系统的组成、类型: 系统是普遍存在的,也是多种多样的。根据同的标准,从不同的角度,可以对系统进行不同的分类。例如: (1)按系统组成元素的性质分:自然系统、人工系统和复合系统 按系统组成元素的性质,可把系统分为自然系统和人工系统。自然系统是自然形成的系统(如生态系统),人造系统是由人工制造加工而成的系统(如计算机系统和机械传动系统);人工系统和自然系统结合的系统叫复合系统。 (2)按系统组成元素存在的形态分: 实体系统和概念系统 按系统组成元素的存在形态,可把系统分为实体系统和概念系统。实体系统是实物形态的(如生物系统、机械系统),概念系统是由概念、原理、原则、理论、方法等非实物形态组成的; (3)按照系统的运动状态分: 动态系统和静态系统 按系统的运动状态,可把系统分为动态系统和静态系统。系统的状态随着时间的变化而变化就是动态系统(如企业管理系统),否则就是静态系统(如学校建筑系统); (4)按系统与外部环境的关系分: 开放系统和封闭系统 按系统与外部环境的关系来看,可把系统分为开放系统与封闭系统。不断与外界进行物质、能量、信息交换的系统是开放系统,否则为封闭系统。
习题:请判断下列的系统属于哪种类型,将相应的选项序号填入括号中。 1、气象系统( );原始森林( );一所学校( );神舟十一号飞船( );农业生态系统( ) A.自然系统 B.人工系统 C.复合系统 【答案】CABBC;【解析】风云雨等是自然界本来就有的,而气象站的设备是人工制造的,故气象系统是复合系统;原始森林是自然界本来就有的,是自然系统;学校和神舟飞船是人工制造的,故是人工系统;农业生态系统中的农作物是自然生长的,而灌溉工程等是人工造的,故是复合系统。 2、“一带一路”的倡议( );银河系( );收割机( );洗衣机工作流程( );学校课程表( );电视机遥控器( ) A.实体系统 B.概念系统 【答案】BAABBA【解析】“一带一路”涉及的是一些协议合同等,是概念系统;银河系中的太阳等星体是实物,是实体系统;收割机、遥控器是实物,是实体系统;洗衣机工作流程(比如洗衣10分钟,脱水3分钟等程序设计是原理),学校课程表表示几点钟到几点钟上什么课,是规则理论,是概念系统。
二、系统的主要特性: 认识系统的主要特性,是我们运用系统的思想和方法去解决问题的关键。 (1)整体性
习题: 1.如图所示是汽车液压制动系统的结构示意图,其工作原理是:制动时,踩下制动踏板,制动主缸向各制动轮缸(图中画岀1个)供油,活塞在油压的作用下使摩擦块与制动盘间摩擦力增大,控制制动盘的速度,实现制动。从系统的角度分析,下列说法不恰当的是( ) A.对摩擦块、刹车油等要及时进行维护保养,体现系统的动态性 B.摩擦块使用后,出现磨损,会影响制动效果,体现系统的整体性 C.制动盘大小改变时,摩擦块形状也要随之改变,体现系统的相关性 D.设计时先考虑制动主缸,再考虑制动轮缸,体现了系统分析的整体性原则
第二节 《系统分析》
掌握系统的特性是形成系统的思想和方法的基础,我们应学会运用系统的思想和方法来分析和解决问题。 1、学会用系统的思想去分析和处理问题: 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,我们要学会用系统的思想去认识、掌握事物发展的规律,提高分析问题、处理问题的能力和工作效率,找到解决问题的最佳决策。 系统分析一般遵循内部组成和外部条件相集合、局部与整体相集合、当前目标与长远目标相集合、定性分析和定量分析相集合的原创。 2、用系统思想分析处理问题案例: (1)整体性原则。 案例:丁谓修复皇宫
第三节 《系统的优化》
1、系统的优化: 系统的优化是指在给定的条件或约束条件下(通常是一定的人力、物力和财力资源的条件下),采取一定的手段和方法,使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。 案例1:农业间作套种
案例3:空调系统优化
第四节 《系统的设计》 系统设计以实现系统整体效果最优为目的,系统设计要充分考虑每个元素和子系统,当各个元素和子系统发生矛盾冲突时,要协调好它们之间的关系。 案例(视频):都江堰水利系统工程 1、请完成我校校门交通系统的设计
2、系统的优化——案例讨论 下面是我校初中部陈淑存同学设计的“通行能力倍增的路口设计方案”,请运用系统的知识分析它是否可行?
3、系统设计的基本步骤与方法: (1)确定系统设计的总目标及性能指标 (2)系统基本要素分析 (3)确定系统结构的组成(子系统或组成部分(元素)) (4)子系统或各部分(元素)的设计 (5)系统总体技术设计,包括处理好部分与整体、部分与部分之间的联系和协调等 (6)系统测试与优化 (7)方案实施与说明书
4、实践:系统设计——空气动力有轨滑翔飞行器的设计 要求:设计一个火箭模型,能在规定的两导轨间滑翔飞行。见本校实验室装备。