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、相互作用的要素（部分）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、一辆自行车、一间学校）

    ２、 系统的组成、类型：
     系统是普遍存在的，也是多种多样的。根据不同的标准，从不同的角度，可以对系统进行不同的分类。 
    （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

     ３、系统与子系统
　　系统有大有小，有复杂有简单。对于大型的复杂系统，根据需要可分解为若干子系统。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组成。

　　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

　　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。系统具有以下特性：
      （1）整体性

 
     罗丹雕刻巴尔扎克雕像的故事说明了什么道理？     

    故事道理：对做任何事情都要重视整体效应，必要的时候要舍得抛弃部分而保留整体。(整体性)

     自行车系统中，它的结构、性能的改进体现了什么目的？

     系统的多个目标有时不完全一致，甚至互相矛盾，怎么办？这就要权衡取舍，达到整体最佳效果。

　　  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(内网有效）
     都江堰水利系统工程
     1、请完成我校校门交通系统的设计

     我校处于富怡路与石基镇城区大道交界处东南角，城区大道从学校正门前经过，学校门口左边和对面各有一个公交车站。由于路上车辆较多，同学们进出校门时存在较大交通安全隐患，交通管理部门对学校门前的道路交通进行了两次改造，但并不理想。

    1、未改造前状况：未改造前，门前的马路没有任何分隔栏，只有一条斑马线横过马路。同学们上学和放学进出校门时随意过马路，容易导致交通事故。
    2、第一次改造状况：整条马路中间安装铁护栏，校门正对位置开了一个人行横道让同学们穿过马路。并在南北面各80米远各开了一个缺口让车辆掉头。因为马路中间有了护栏，车辆经过校门时司机没有认真履行安全注意义务，行车速度比以前更快，极易导致行人或从校内驶出的车辆刚越过铁栏缺口时被过往车撞到。
    3、第二次改造状况：南北两个车辆掉头缺口封上，只留学校门口正对那个人行横道，且在人行横道（马路中站）装上一根大铁管，只让行人跨过而车辆过不了。要求出校门左轩弯的同学沿学校围墙边向南走100米后再过马路。这样的做法会导致有部分不自觉的同学会骑车进入马路逆行，安全隐患更大，况且，沿这个方向走的同学最终也是要过马路的，只是在南边100米处过而不是在学校门口过而已，也就是说只是把交通事故发生点往南转移，并不能从根本上避免交通事故发生。
    4、第三次改造：马路中间完全用铁栏隔开，对面车站往南移100米，并在此处设人行横道和临时红绿灯。实行三天后又把车站迁回学校正对面。这次造后，同学们上学坐公交车在学校正对面下车后，要往南或往北走100米过马路再绕回到学校。此次改造，最大的遗憾就是坐公交车上学的同学要走更远的路。
    5、第四次改造：学校南门正常开通，专供教师车辆出入，机动车严禁从正门进出，这样避免了上、放学期间人车混杂情况。
    鉴于以上四种情况的不足，请同学们重新设计学校周边交通系统。

    （提示：可能采取到的措施：我校有三个校门：正门、北门、南门。设计时可能要涉及到的因素：路上车流情况及同学们进出校门高峰时间及时长，若开多个校门，开门时间如何，公交车站是否要迁移等等。）

    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？
   

    这个方案达到交通畅通了吗？

      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。