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第三章系统与设计系统的结构系统的分析系统的设计技术改变生活生活因技术而变系统的含义Ⅰ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整体，称为系统(system)。什么是系统？系统的含义Ⅰ系统的含义Ⅰ1、至少有两个或者两个以上的要素(部分)才能组成系统；2、要素(部分)之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体；3、这个整体具有的功能是各个要素(部分)的功能中所没有的。功能结构要素构成一个系统具备的条件是什么呢?系统的基本特性-整体性Ⅱ整体性是系统最基本特性，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的。任何一个要素发生变化或出现故障，都会影响其他要素或整体的功能发挥。思考：以下案例体现了系统的什么特性？20世纪60年代末美国的“阿波罗”登月计划把载人飞船送上月球，飞船和运载火箭共有700多个零件，这些零件很一般，没有一个是新研制的，但正是这些一般的零件按照一定的结构成了能把人送上月球的性能优异的登月飞船。系统的基本特性-相关性Ⅱ小明近期很纳闷：因为他经常发现电脑机箱的声音不正常，其次电脑运行速度有时会变得很慢，且时常卡机，有时甚至还会出现死机情况；小明为了查明真现，他拆开了电脑机箱才发现原来电脑CPU的风扇坏了。请分析小明发现的问题故障反映了系统的什么特性？相关性：是指组成系统的要素之间或系统整体与部分之间的相互作用、相互联系。整体性：不能离开整体去分析系统中的任何一个组成部分。系统的基本特性-目的性Ⅱ以上三个系统之间的区别是什么？任何系统都具有某种目的，都要实现一定的功能，这是区别不同系统的标志。系统的基本特性-动态性Ⅱ任何一个机械传动系统的零件之间都会有磨损，为了保持系统的性能，必须定期给零件添加润滑剂或更换零件；在防空作战中，雷达天线二十四小时转动搜索目标，使火炮系统在工作过程，能随时机动灵活地监测敌机路线的变化；任何系统都是一个动态的系统，处在运动变化和发展之中，以上案例反映了系统的动态性，动态性是系统的内在特性。系统的基本特性-环境适应性Ⅱ一种高档轿车的底盘能根据道路的情况自动升降，当行驶在平坦的公路上时，能够降到最低，以降低重心，提高高速行驶的稳定性，当行驶到路况较差的路面时，底盘能自动升高，以保证底盘不与路面碰撞，这种特性反映了系统的什么特性？外界环境的变化引起系统特性的改变，并相应地引起系统功能和系统内各部分相互关系的变化，系统只有具有对环境的适应能力，才能保持和恢复系统原有的特性。系统分析的一般步骤Ⅰ2008年08月15日电，2010年上海世博会主题馆钢结构工程工艺方案专家评审会于中冶宝冶建设成功举行。本次会议汇集了来自国内知名高校、设计院、企业的资深学者、教授级高工及世博会主题馆业主方、监理方的专家代表。大家在会上进行了深入的方案研讨和精湛的技术交流，堪称一次高水平的论证会。系统分析的一般步骤Ⅰ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、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正方案的过程。出发点：为了发挥系统的整体功能。目的：寻求解决问题的最佳决策。特点：不是零星地处理问题，考虑各种主要变化因素及相互影响，全面地思考和解决问题。系统分析的一般步骤Ⅰ明确问题，设立目标明确所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。收集资料，制定方案收集相关资料，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，作出决策如果对方案不够满意，还可按上述程序反复进行，直到获得满意的方案为止目标：使田忌能在赛马中赢得比赛。收集信息：三等级的马，赛三场；但对赛马的出场顺序不作限制。方案比较：有6种方案,其中胜率为1/6。作出决策：用下对上，上对中，中对下的方案。系统分析的主要原则Ⅰ北宋年间，丁谓负责修复火毁的开封皇宫。他的施工方案是：先将工程皇宫前的一条大街挖成一条大沟，将大沟与汴水相通。使用挖出的土就地制，令与汴水相连形成的河道承担繁重的运输任务；修复工程完成后，实施大沟排水，并将原废墟物回填，修复成原来的大街。丁谓将取材、生产、运输及废墟物的处理用“一沟三用”巧妙地解决了。1.整体性原则系统分析时要着眼于系统整体，要先分析整体，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。系统分析的主要原则Ⅰ要在某种合金钢中加入某元素以提高它的强度，假设试验范围是每吨加入量为1000~2000g，那么究竟应加入多少？若用一般试验方法，每隔5g试验一次需要做200次，每隔10g试验一次需要做100次。若用0.618法，只需做11次，就可以找到最佳加入量了。2.科学性原则系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结果更具说服力。系统分析的主要原则Ⅰ全长243公里、总投资额达72亿多元的孝襄高速公路，是湖北省“十五”期间投资规模最大、建设里程最长的一条高速公路。按照最初的设计方案，孝襄高速公路要穿越占地面积达19平方公里的“洛阳银杏保护区”，21900多棵树龄在百年以上的古银杏树面临着毁灭性的破坏。初步设计方案出台后，这21900多棵古银杏树的命运引起了孝襄高速公路建设指挥部的高度重视。总工程师张业红说，银杏树的成长周期特别长、移栽成活率极低，一旦毁损，势必破坏当地的生物多样性。建高速公路要讲经济效益，更要讲生态效益、社会效益。在生态效益和投资效益发生矛盾的时候，作为建设者，宁肯多花钱，多投资，也要保护生态环境。为此，指挥部果断决定：增加投资4200万元，更改设计方案，绕避保护区1．4公里。3.综合性原则系统分析总是为实现系统目标服务的。当存在多个目标时，需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。简单系统设计方案Ⅱ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设计和评价系统优化的意义Ⅰ某家具厂要安排一周的计划，产品是桌子和椅子。制作一张桌子需4m2木板及20小时工时，制作一张椅子需6m2木板及18小时工时；每周拥有木材板料600m2，可用工时400小时；每张桌子利润50元，每只椅子利润60元。按合同每周至少要交付8张桌子和5张椅子。假定所有产品都能销售，那么请对生产系统进行优化，使利润最大化。（１）什么是系统的优化？（２）系统的优化目标是什么？（３）受到哪几个条件的约束？（４）还可能受到哪些因素的影响？系统优化的意义Ⅰ什么是系统的优化？系统优化是指在给定条件（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）。什么是影响系统优化的约束条件？是指对系统的目标函数起着限制作用，并且不可以人为调节的因素。什么是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，并且可以人为调节的因素。