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技术与设计2案例球队比赛：•一场篮球比赛赢了，赢球是依赖优秀的队员还是差劲的队员？•“木桶理论”，认为整体的功能取决于最弱的部分，也就是说，赢球靠的是表现差劲的队员。•木桶理论——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；对一个组织而言，组织的能力又如木桶的容量，取决于组织中最弱的要素。劣势决定优势，劣势决定生死。以上的这些究竟是怎么回事？什么是系统？我们身边存在哪些系统？系统对于我们来说并不陌生，在日常生活和工作中，我们经常都会接触和应用到系统。我们都身属各种各样的系统，如果我们还对系统的知识一无所知，就太不应该了。系统是普遍存在的系统的概念指由两个或两个以上相互联系、相互作用的元素组成的，具有一定结构和功能的有机整体。构成系统必须具备的三个条件：1、至少要有两个或者两个以上的元素（子系统）才能组成系统。2、元素（子系统）之间相互联系、相互作用，按照一定方式形成一个整体。3、整体具有的功能是各个元素（子系统）的功能中所没有的。神经系统呼吸系统消化系统分泌系统传送空气气体交换人体系统的涵义系统－子系统－元素系统的分类如果把我们班的同学分为两类，一类是男同学，另一类是女同学，那么分类的标准是什么？分类的标准不同，结果也不尽相同。如果分为高个子和矮个子两类，那分类的标准又是什么？•按照系统组成元素的性质：自然系统人工系统复合系统•组成元素存在的形态：实体系统概念系统•按照系统的运动状态：动态系统静态系统•系统与外部环境的关系：开放系统封闭系统系统的涵义课堂小结系统的分类系统的普遍性新课导入挂在墙壁上的钟算一个系统吗？手机是一个系统吗？怎样才算是一个系统？——系统有什么特性？中国女排夺取五连冠后，世界排联抽取各国女排中的最强队员，组成国际明星队与中国女排较量，可是被中国女排打败。本来，从单个运动员情况看，明星队的球员实际水平都在中国女排之上，但为什么会落败？其奥秘何在？整体性非各个要素的简单相加，例：一支球队。整体性“一个和尚挑水吃，两个和尚抬水吃，三个和尚没水吃”。整体性汽车车速过快或过慢都会格外耗油，两者之间有个最适当的速度，即经济速度。你能解释其中的道理吗？目的性过度发展畜牧业，导致绿洲变成荒漠。这种变化说明什么？相关性雷鸟是一种寒带鸟类，它栖息的地方没有天然的隐蔽场所。冬季和夏季之前，它会完全更换新羽，与大地的装束一致。这又是为什么？环境适应性银河系——太阳系——地球——月亮这说明系统具备什么特性？层次性动态性讨论：台式计算机的CPU上安装的小风扇为什么有时候转得快，有时候转得慢？因为在CPU下方有一个温度传感装置，调整小风扇的转速可以起到动态控制CPU温度的目的。系统的基本特性目的性整体性层次性相关性环境适应性动态性德国大数学家高斯在小学读书的时候，老师在课堂上出了一道数学题：1+2+3+4+……100=？高斯很快就说出答案“5050”，为什么他能够这么快？鸟儿在天空自由自在地飞翔，引起了人们美好的幻想，人们希望也能像鸟儿一样展翅高飞……人力飞机的设计创作过程人类飞天梦的实现——第一步：人们模仿鸟类的外形和飞行动作，进行了“飞天”的尝试。《圣经》中人类的美好愿望达芬奇设计的扑翼飞机人们综合研究了鸟儿飞翔的条件，发现鸟儿除了有一对翅膀外，还有非常适合飞行的体形。于是，人们就把研究集中到飞机的重量、结构上。人类飞天梦的实现——第二步：海斯勒和维林吉尔两位德国人，在前人的基础上，进一步采用了定量分析和定性分析相结合的方法。他们抓住了人力飞机是依靠人做动力的关键，进行了分析计算。人类飞天梦的实现——第三步：海斯勒、维林吉尔制造的“自行车”人力飞机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方法的基本特点：整体性综合性最优化系统分析基本方法的主要步骤：阐明问题确定目标明确分析对象的性质和范围，分析系统运行的约束条件。确定系统要达到的总体目标分析研究制定方案分析系统的结构组成及相互关系、系统内部与外部环境的关系，提出可行性方案。对方案确定的系统进行定量分析。评价比较确定最佳方案对系统性能指标、运行效果等进行分析评价。比较各方案，选择最佳方案。案例：阿拉斯加原油输送方案任务：由阿拉斯加东北部的普拉德霍湾油田向美国本土运输油田。阐明问题：分析研究：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-50C。当前采用的一般方案：1、由海路用油船运输2、用带加温系统的油管输送处理策略：考虑到安全和供油的稳定性，暂时把方案2作为参考方案作进一步的细致研究。同时继续考虑新的方案。提出方案3：把含10％－20％氯化钠的海水加到原油中去，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输油管道运送了。提出方案4：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节省近60亿美金。评价比较：综合各方案优、缺点，以及成本、安全性等，确定第4种方案为最终方案。反思：如果仅仅在前面3个方案上优化，无论如何都得不到方案4的巨大效益。分析人员运用其专业知识，将石油中的原油和天然气的运输作为一个整体进行系统分析，获得了成功，体现了系统分析的实际价值。实践运用1：丁渭修复皇宫宋朝年间，京城发生一场大火，皇宫被烧成一片废墟。灾后，真宗皇帝命令丁渭主持修复工作。排水运输材料引入河水挖沟取土烧砖瓦砾灰土赵明同学家所在的街道一年内进行了三次施工，分别式电信部门铺设通讯线路、煤气公司埋煤气管道、市政部门维修下水道，重复施工，给市民带来极大的不便的同时，造成了人力、财力、资源的浪费。实践运用2：道路施工问题丁谓在修皇宫为什么能一举三得？公路施工为什么会带来不便？公路施工的问题怎样解决更为合理？•案例一：鸟巢•我们再来看2008奥运会的主会场“鸟巢”，“鸟巢”采用是什么结构？•鸟巢使用的主要材料是？•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优化调整，其中有一项调整是取消了可开启屋盖、扩大了屋顶开孔，优化后的方案，减少用钢量1.2万吨，造价减少了约4亿元。•鸟巢去盖后，在哪方面得到改善？国家体育馆鸟巢原设计方案鸟巢图片欣赏系统优化的意义：系统的优化就是在给定条件下，通过一定的手段和方法，使系统获得更佳功能或更佳效益的过程。实现系统的最优化，就可以一定资源条件下，取得最佳的效果，而投入的人力、物力、财力达到最小。系统优化的实现（一）系统优化的实现（一）系统优化的实现（二）案例二：在江边一侧有A、B两个厂，它们到江边的距离分别是2km和3km，设两厂沿江方向的距离是3.5km，现在要在江边修建一个码头，使得两厂的产品能够顺利过江，问码头应建在什么位置，才能使运输路线最短？系统优化的基本原则：1、系统的优化不仅要实现系统中每个元素和子系统的优化，还要达到系统整体的优化，强调提高系统的整体效益或功能。2、系统优化的过程中，受一定的条件影响和约束，会造成系统与环境、系统组分之间的矛盾冲突，只有合理解决这些矛盾冲突，才能实现系统的优化。3、必须注意系统各组分之间、组分与整体之间的连接状况，加强协调，才能提高系统的有序性和整体的运行效果。4、系统的优化是一个不断验证、完善的过程。系统设计的基本方法：1、提出设计问题，明确设计总体目的要求2、调查研究，收集相关资料，进行基本的设计分析3、初步设计系统（重点考虑：系统由哪些组成？各组成部分有什么功能？如何配合和协调工作？）4、对系统的改进、优化和完善。系统设计强调：1、以实现系统整体效果最优为目的。2、设计好系统的每个元素和子系统。3、综合考虑系统各个元素和子系统之间的联系，合理解决它们之间的矛盾冲突。设计总目标及性能指标：设计一个利用废弃饮料瓶制作的气压式喷水推进“火箭”。要求：用600mL的饮料瓶做动力舱，竖直升高高度5m，射程20m。水火箭原理：1、水火箭飞行的基本原理分析：M1v1+M2v2=恒量2、水火箭飞行的外部环境分析：受力状况、天气状况、地理环境水火箭系统结构：箭体子系统：壳体、箭头、箭翼动力子系统：动力仓、水、加压空气、喷嘴回收子系统：降落伞连接子系统：（用于多级水火箭）发射子系统：发射架、发射轨道、辅助设施1、动力舱内气压、水量与水火箭射程及升高高度关系：V=-uln(M/Mo)2、发射仰角对射程的影响：在理想情况下，发射仰角为45度时，射程最远影响飞行的主要因素分析：设计评价：发射水火箭，并做出评价：安全性功能性外观性创新性利用用600mL饮料瓶做动力舱，制作一个水火箭要求：1、编写设计说明书2、竖直升高高度5m，射程20m。设计作业：