1、專題七 系統(tǒng)與設(shè)計知識框架系統(tǒng)與設(shè)計系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的含義系統(tǒng)的基本特性系統(tǒng)的分析系統(tǒng)分析的基本方法系統(tǒng)分析的一般步驟系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)分析的主要原則簡單系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)的優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的意義影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素重點提示1系統(tǒng)的觀點一般包含下列幾個方面：(1)系統(tǒng)是一個整體，不是各個要素的簡單相加。(2)系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。(3)任何一個要素發(fā)生變化或出現(xiàn)故障，都會影響整體功能的發(fā)揮。 (4)系統(tǒng)的整體功能大于組成系統(tǒng)的各部分功能之和，即通常所說的：1+1>2。 (5)不能離開整體去分析系統(tǒng)的任何一個組成部分。 (6)系統(tǒng)的各要素之間或系統(tǒng)與部分之間的相互作用、相互聯(lián)系。

2、(7)任何系統(tǒng)都具有特定的功能。 (8)任何系統(tǒng)都是一個動態(tài)的系統(tǒng)，處在運動變化和發(fā)展之中。 (9)一個系統(tǒng)與其所處的環(huán)境之間通常都有物質(zhì)、能量和信息的交換，外界環(huán)境的變化會引起系統(tǒng)特性的改變，并相應(yīng)地引起系統(tǒng)功能和系統(tǒng)內(nèi)各部分相互關(guān)系的變化。系統(tǒng)的性質(zhì)：整體性，目的性，相關(guān)性，動態(tài)性，環(huán)境適應(yīng)性 2動態(tài)性與環(huán)境適應(yīng)性的比較動態(tài)性是系統(tǒng)本身的運動特性，強調(diào)自身運動變化，系統(tǒng)本身是引起系統(tǒng)變化的主要原因，動態(tài)性是系統(tǒng)中體現(xiàn)運動變化的永恒的規(guī)律；環(huán)境適應(yīng)性強調(diào)的是外部環(huán)境對系統(tǒng)的影響，是外在因素促使內(nèi)部變化，或者說由于外部的物質(zhì)能量發(fā)生變化，系統(tǒng)被動地適應(yīng)著周圍環(huán)境的變化。從這兩個方面可以看出，系

3、統(tǒng)本身是運動的，同時也可以隨環(huán)境的變化而運動。動態(tài)性與環(huán)境適應(yīng)性實際上是系統(tǒng)運動變化的兩種不同的方式。系統(tǒng)分析三大原則：整體性原則，綜合性原則，科學(xué)性原則 3系統(tǒng)分析的整體性與系統(tǒng)特性中的整體性 系統(tǒng)的整體性是指系統(tǒng)總是以一個整體的形式存在，而且總是發(fā)揮著整體的功能。盡管它是由各要素部分組成，但最后所表現(xiàn)的總是整體的特征。因此說整體性是系統(tǒng)本身的一個屬性，是系統(tǒng)各要素構(gòu)成的整體的意義指向，更多的側(cè)重于系統(tǒng)產(chǎn)生的效果。 系統(tǒng)分析是對系統(tǒng)進行科學(xué)決策時的一種方法，整體性原則就是要求我們用整體而不是孤立的觀點看問題。 4系統(tǒng)優(yōu)化的方法與方案 在系統(tǒng)優(yōu)化中，目標函數(shù)：給定一個“函數(shù)”F(x)，以及自變

4、量x應(yīng)滿足的一定條件，求x取怎樣的值時，F(xiàn)(x)取得最大值或最小值。通常，稱F(x)為目標函數(shù)，x應(yīng)滿足的條件為約束條件。從系統(tǒng)優(yōu)化層面上來說，即是實現(xiàn)目標與限制條件之間的函數(shù)關(guān)系式。在多數(shù)技術(shù)設(shè)計中，需要對這個目標函數(shù)進行周密的運算，找出最合理的方法和方案。 約束條件：對目標函數(shù)產(chǎn)生影響而非人為調(diào)節(jié)的限制條件。例題解析 【例1】下列關(guān)于系統(tǒng)要素與系統(tǒng)功能的敘述，正確的是( ) A要素的功能決定系統(tǒng)的功能 B系統(tǒng)的功能決定要素的功能 要素的變化引起系統(tǒng)的功能變化 D系統(tǒng)功能發(fā)生變化，要素必然變化 （分析）本題考查要素與系統(tǒng)的關(guān)系。系統(tǒng)是由要素構(gòu)成的，要素是構(gòu)成系統(tǒng)的最主要的元素。系統(tǒng)是一個整體

5、，它不是各個要素的簡單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。系統(tǒng)的任何一個要素發(fā)生變化時，都會影響其他要素的發(fā)揮，同時影響系統(tǒng)的整體功能。 答案：C 【例2】機器零件的胡亂堆積構(gòu)不成機器系統(tǒng)，只有當它們按照一定的裝配關(guān)系組合起來時，才能構(gòu)成機器系統(tǒng)。這表明了系統(tǒng)的( ) A整體性 B動態(tài)性 結(jié)構(gòu)性 D相關(guān)性 （分析）本題考查“系統(tǒng)的基本特性”。系統(tǒng)是一個整體，它不是各個要素的簡單相加，而是按照一定的關(guān)系組合成的一個整體系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒有的。而相關(guān)性是強調(diào)各要素之間及系統(tǒng)和要素之間的相互作用、相互聯(lián)系。 答案：A 【例3】小張發(fā)現(xiàn)自己騎車特別費力。于是，他對自行

6、車系統(tǒng)的各組成部分進行分析與研究，從車圈到輪胎，從鏈輪到腳蹬，最后排除了故障。下列選項與上面的案例無關(guān)的是( ) A小張考慮到系統(tǒng)的整體性 B小張對系統(tǒng)進行了整體性分析 小張對自行車系統(tǒng)進行了優(yōu)化 D小張進行了系統(tǒng)設(shè)計 （分析）本題考查系統(tǒng)的特性、系統(tǒng)分析的主要原則及系統(tǒng)的優(yōu)化等內(nèi)容。系統(tǒng)的整體性表示系統(tǒng)的最基本特性，它不是各個要素之和，系統(tǒng)的整體性是各要素所沒有的。由于系統(tǒng)存在著整體性，于是就出現(xiàn)了系統(tǒng)的整體分析方法。對系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化的目標，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標值達到最大化。本案例應(yīng)該說與系統(tǒng)設(shè)計無關(guān)。 答案：D 自主練習 一、基本題1臺燈是一個系

7、統(tǒng)它由燈泡、支撐架、燈罩、開關(guān)、底座等五個部分組成。其中燈泡不能被稱為系統(tǒng)的( ) A環(huán)節(jié) B子系統(tǒng) 部分 D要素2盡管杭州的道路建設(shè)年年有大的投入，但是，隨著私家車的不斷增加，杭州的道路反而變得越來越擁擠了。市政府對整個交通系統(tǒng)進行分析后，決定建設(shè)地鐵下列說法正確的是 ( ) A有了地鐵就能對交通系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化 B因為地鐵速度快。才實現(xiàn)對交通系統(tǒng)的優(yōu)化 C因為地鐵在地下運行，才實現(xiàn)對交通系統(tǒng)的優(yōu)化 D必須與其他交通工具及基礎(chǔ)設(shè)施配套，才能實現(xiàn)優(yōu)化3每個系統(tǒng)都由兩個或兩個以上的要素構(gòu)成，而每個要素之問都有相關(guān)性。下列對系統(tǒng)相關(guān)性的理解正確的是( ) A各要素在系統(tǒng)的地位平等 B各要素在系統(tǒng)的作系

8、統(tǒng)的作用相同 C各要素對系統(tǒng)整體功能的影響相似 D各要素對系統(tǒng)的作用不同，但相互影響6下列成語其含義與整體性無關(guān)的是( ) A盲人摸象 B只見樹木，不見森林 C頭痛醫(yī)腳，腳痛醫(yī)頭 D見風使舵7認為“系統(tǒng)要素好，整體性能一定好，以局部說明整體”的機械論觀點違反了系統(tǒng)的( ) A整體性原則 B目的性原則 C相關(guān)性原則 D功能性原則8水分子也可以看成一個系統(tǒng)，而水分子的性質(zhì)與H、O的性質(zhì)不同。這說明( ) A系統(tǒng)要素之間相互影響 B要素的性質(zhì)影響系統(tǒng)整體 整體的性質(zhì)不是要素所具備的 D要素的性質(zhì)可以分析出整體的性質(zhì)9系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素組成的具有特定功能的有機整體

9、，它與系統(tǒng)外環(huán)境的關(guān)系是( ) A環(huán)境適應(yīng)系統(tǒng)的變化 B環(huán)境決定系統(tǒng)的變化 系統(tǒng)決定環(huán)境的變化 D系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境的變化10計算機鼠標是一個完整的系統(tǒng)。下列敘述中，不作為鼠標構(gòu)成系統(tǒng)的條件的是( ) A內(nèi)部由電路及光電感應(yīng)傳感器等要素構(gòu)成 B有具體鼠標的功能 鼠標內(nèi)部的要素都是相互關(guān)聯(lián)的 D鼠標的外形設(shè)計符合人機關(guān)系11進行系統(tǒng)分析的出發(fā)點是為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，目的是( ) A了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu) B明白系統(tǒng)的原理 熟悉系統(tǒng)的運行過程 D尋求最佳決策12一般來說，進行系統(tǒng)分析的初始環(huán)節(jié)是( ) A收集資料，制訂方案 B分析計算評價比較 明確問題，設(shè)立目標 D檢驗核實作出決策13某包裝公司為某一個產(chǎn)品設(shè)

10、計紙箱，在決定紙箱的大小、厚度、材質(zhì)時需研究各個方面的因素：產(chǎn)品的自重與外形特征，產(chǎn)品的濕度及抗壓性要求，產(chǎn)品的存放、搬運要求集裝箱空間的適配，產(chǎn)品的制造特點，成本及國家的一些技術(shù)規(guī)范，等等。如果我們把設(shè)計紙箱作為一個系統(tǒng)工程，那么這個研究過程稱為( ) A系統(tǒng)的認識 B系統(tǒng)的優(yōu)化 C系統(tǒng)的分析 D系統(tǒng)的設(shè)計14下列針對汽車發(fā)動機起動系統(tǒng)的說法，錯誤的是( ) A起動系統(tǒng)具有系統(tǒng)的所有特性 B整體性是起動系統(tǒng)的重要特性 C組成起動系統(tǒng)的各部分是相關(guān)的 D起動系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性就是動態(tài)性 二、拓展題16時鐘由于運行時間久，內(nèi)部齒輪磨損，動力不足，就會產(chǎn)生報時的偏差。這說明系統(tǒng)是（ ) A動態(tài)的 B

11、綜合的 適應(yīng)環(huán)境 D穩(wěn)定的17時鐘結(jié)構(gòu)中的任何一個齒輪的損壞都會影響時鐘的正常功能，這說明( ) A要素決定系統(tǒng) B要素發(fā)生變化影響整體功能 C系統(tǒng)是各要素之和 D整體功能大于各要素功能之和18某公司為了節(jié)約能源，計劃設(shè)計一個在冬天能夠供熱而在夏天能降溫的地熱泵技術(shù)系統(tǒng)，如圖。該系統(tǒng)主要由地熱泵、地下管道、冷熱輸出器及控制器組成。該公司在設(shè)計中不需要首先考慮的是( ) A查閱國外地熱泵技術(shù)系統(tǒng)的相關(guān)資料B實現(xiàn)熱泵技術(shù)的可行性C系統(tǒng)的科學(xué)性D系統(tǒng)裝置進行技術(shù)試驗19新研制的汽車下線后，必須用檢測系統(tǒng)進行完整的檢測。該檢測系統(tǒng)是指( ) A管理部 B技術(shù)部門 檢測設(shè)備 D檢測流程20“二戰(zhàn)”期間，

12、美軍的運輸船要通過日軍控制的海域，有被日本空軍擊沉的危險。如果在運輸船上時裝高射炮，可以使日軍的飛機不敢低空飛行，從而有效降低被擊沉的可能性，但由于加裝高炮后會使每艘船的運輸量減少，客觀上運輸船通過該海域的頻次不得不增多，這義將增加被擊沉的可能性。這個事例可以說明，系統(tǒng)優(yōu)化的實現(xiàn)需要( ) A減少約束條件 B降低目標函數(shù) C降低影響因素 D綜合各種因素專題七 系統(tǒng)與設(shè)計1 A 2 D 3 D 4 D 5 C 6 D 7 A 8 C 9 D l0 D l1D 12 C 13 C 14 Dl5.笛卡爾的方法論主要觀點是把復(fù)雜的問題分割成若干簡單的問題進行分析處理，他這種理論主要違背系統(tǒng)論中的：(1)整體性原則：系統(tǒng)分析首先著眼于系統(tǒng)整體要先分析整體，再分析部分。把組成系統(tǒng)的各要素分析，也就無視系統(tǒng)的最大性質(zhì)：整體性的存在、 (2)相關(guān)性原則：系統(tǒng)的各要素是相互聯(lián)系，相互影響相互制約的，如果拋開系統(tǒng)的相關(guān)性，那么也就無法得到系統(tǒng)的統(tǒng)一性笛卡兒把復(fù)雜問題分割成若干簡單問題，就無視這種相關(guān)性的存在。 (3)科學(xué)性原則：把-一個整體分成若干個簡單部分，這種貌似簡單實質(zhì)是機械的方法完全沒有科學(xué)性。系統(tǒng)論認為，要素之和大于整體；系統(tǒng)的功能是各要素所沒有的。 16