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苏教版（2019版）必修二
设计与技术2
3-2 系统分析与设计
复习回顾
分析一下，一台计算机是不是系统？
分析下列案例分别体现了系统的什么特性？
雕塑家罗丹毫不犹豫砍下巴尔扎克雕像的双手；
“三个小皮匠，顶个诸葛亮”；
“近朱者赤，近墨者黑”；
厨房装修考虑好水盆的位置与下水道在同一侧；
CPU风扇有时转得快，有时转得慢；
整体性
整体性
相关性
动态性
环境适应性
是，它满足了系统的三个条件。
走进情境
小老鼠们最终决策是什么？
可行吗？
　　众老鼠们根据他们平常生活中的经验，在众方案中选择了“给猫挂铃铛”这样一个决策。
　　但是由谁去给猫挂铃铛？怎样才能挂得上呢？这些细节问题却无从解决。
概 述
生活中我们每个人都会面临各种各样的选择和决策。如选什么科目高考，上什么大学，做什么工种等等！
选择 决策
经验决策
科学决策
经验决策
经验决策是人们惯用的方法，有时可能会导致失误。
科学决策
科学决策则可以最大限度的减少失误。系统分析就是一种科学决策的方法。
任务一 探析系统分析的一般过程和基本方法
案例： 公交线路的设立
在人口规模很小的县城，道路状况简单，公共交通线路的决策也简单，设计者凭借经验，可以完成公交线路的设计。
在人口规模巨大的城市，道路状况复杂，市民对交通的需求趋于多样化。这时若仅凭经验规划公交线路，容易顾此失彼，出现失误。如果把大城市的公共交通看作一个系统，综合考察全市的道路状况、人口密度的分布、不同区域的居民对公共交通的要求等，运用科学的方法进行综合分析和研究，就能设计出城市公交线路规划的最佳方案。
案例： 公交线路的设立
公共交通
人口规模及密度
道路状况
公众对交通的需求
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进方案的过程，就是系统分析。
一、系统分析
系统分析的显著特点是整体地而不是零星地、片面地处理问题；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。
借助系统分析，提出整体目标，恰当选择方案，科学确定行动方略。
农夫带着羊过河，农夫回来；
农夫带狼过河，农夫与羊回来；
农夫带白菜过河，农夫回来；
农夫带羊一起过河。
二、系统分析的一般过程
系统分析的一般过程：
明确问题
设立目标
收集资料
制定方案
分析计算
评价比较
检验核实
作出决策
系统分析的出发点:为了发挥系统的整体功能。
案例：田忌赛马
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（如田忌赛
马中分析、计算、比较各个方案）
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（如田忌赛马中的资
料涉及两方马的情况、比赛规则
和每次输马的情况等，依次制定
了多种方案）
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
方案为止（如田忌赛马中选择方
案并实施方案）
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（如田忌赛马中的问题是输
马目标就是赢马）
田忌赛马分析的一般过程：
系统分析方法
是指把要解决的问题作为一个系统，对系统各要素及其之间的相互关系进行综合分析，找出解决问题的可行方案。
模 型
模型是对真实系统的抽象与合理简化。
系统分析常用的模型：数学模型和框图模型
模型三个特征
1.它是现实系统的抽象或模仿；
2.它是由那些与所分析问题有关的要素构成的；
3.它表明了有关要素间的相互关系。
三、系统分析方法---建模
通常技术领域系统分析中较为常用的是选题数学模型和框图模型等
系统分析中较常用模型——数学模型
数学模型
用数学公式、图表等描述客观事物的特征模型。
将现实世界中的原型抽象概括成数学语言，运用已有数学方法分析求解，得出结论。
数学模型课本案例
系统分析中较常用模型——框图模型
框图模型：
用一个个封闭的小框图代表系统的各个要素或子系统，在框图内或框图边注明要素或子系统的名称，按照系统的结构模式把它们排列安置于适当位置，用无向线段或有向线段把这些小框图连接起来，以表示系统的基本结构框架，再用无向线段或有向线段表示系统与环境的联系，这样形成的图形就叫系统的框图模型。
最简单的系统框图模型，是:
输入—输出模型
（2)该火力发电站系统中节能的环节是“加热器”给回水加热部分。从汽轮机的某些中间级引出部分做过功的蒸汽，用来加热锅炉的给水，减少了排汽在冷凝机中的热损失，使蒸汽的热量得到了充分的利用，提高了整个循环的热效率。
（1)该火力发电站系统按功能可以划分为：燃烧系统、汽水系统、电力系统。燃烧系统将煤炭中蕴含的化学能通过燃烧释放出来，转化成热能；汽水系统利用煤炭燃烧所产生的热能将水加热，产生蒸汽，然后将蒸汽的热能转化成机械能；汽轮机带动发电机发电，将机械能转化成电能。
91马上行动
自动补水子系统 雨水净化与储存子系统 溢水子系统
01
整体性原则
02
科学性原则
03
综合性原则
四、系统分析的主要原则
1、整体性原则
注意：整体性原则强调考虑整体，全面地思考和解决问题，不是零星地、片面地处理问题。
系统分析首先要着眼于系统整体，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。
案例分析：丁谓修复皇宫
他采用了这样一套施工方案：
1. 先在需要重建的大道上就近取土烧砖.
2. 取土后的深沟中引入汴水，形成人工河。
3. 水路运输建筑材料，从面加快了工程进度。
4. 皇宫修复后，又将碎砖废土填入沟中，重修大道。
系统分析的主要原则——整体性
丁谓在皇宫修复工程的建设施工中，运用了整体的解决方案，使烧砖、运输建筑材料和处理废物三项繁重的工程任务协调起来，在总体上得到了最佳解决，一举三得，节省了大量劳力、费用和时间。这说明系统分析要注意整体性原则。
丁谓所采用的方案为什么能一举三得？
系统分析的主要原则——整体性
2.科学性原则
系统分析一方面要有严格的工作步骤，另一方面应尽可能地运用科学方法和数学工具进行定量分析，使决策的过程和结构更具说服力。
强调：科学方法、数学工具（建模、运算）、定量分析
例如：在比较种植水稻是一年三季还是一年
两季合算时，有人提出：三三进九不如二五一十，这就是一种朴素的简单实用的定量分析。当然，在处理复杂系统的分析与优化问题时，往往需要使用比较复杂的数学工具。
优选法简介及其应用实例
寻找最佳加入量
试验范围：每吨加入量为1000~2000g
每隔5g试验一次：需要做200次
每隔10g试验一次：需要做100次
0.618法：只需做11次
关键词：优选法、黄金分割、0.618
1
0
1
0
0.618
0.618
应用举例
系统分析的主要原则——科学性
3、综合性原则
系统分析总是为实现系统目标服务的。当系统存在若干个目标时，应将目标排除优先次序，首先选取最优先的目标，然后尽可能在不损害第一个目标的前提下完成下一个目标。这就需要综合分析，统筹兼顾，不可顾此失彼，因小失大。
城市公交系统既要强化公共交通的安全，又要缩短车辆行驶的时间，实现社会效益和经济效益双丰收。
工业生产既要求产量大，又要求质量好，成本低，如果片面强调一方面就会产生偏差。
某些情况下，综合若干方案的优点，会取得意外效果。现代医学采用中西医结合的方法攻克了许多疑难杂症。
成功建设大桥
维护生态环境
避免产生污染
……
系统分析的主要原则——综合性
任务二 体验简单系统设计的过程
生活中常常需要设计不同的系统
连锁店货物配送设计
室内装修设计
无论是简单还是复杂的系统设计，都要进行调查分析、筹划研究、评价实施、运行改善等，直到完成一个能协调工作的实际系统，这一过程就是系统的设计。
系统设计应考虑的主要问题
1.系统设计的目的与要求
2.系统各部分之间的相互联系与相互作用
可将这几方面看作系统设计要实现的目标，首要是学校建设要与自然环境相协调，建设用材料和结构设计要适应当地气候与地质条件，其次是设计投入与提供资金相匹配，还有就是电力负荷要求达标。
④
①
②
③
（1）将系统分解为若干子系统；
（2）确定各子系统的目标、功能及其相互关系；
（3）对子系统进行技术设计和评价；
（4）对系统进行总体设计和评价。
系统设计的一般步骤
课堂练习
校园内车辆频繁进出，给学生带来很大的安全隐患，于是学校决定新建停车场，既要考虑学生安全，又要照顾职工停车方便，还不能影响家长车辆通行，这体现了系统分析的（ ）
A. 科学性原则 B. 整体性原则
C. 综合性原则 D. 可持续发展原则
C
多个目标综合分析，并列考虑，体现系统分析的综合性原则
北方流行“地暖”，设计时需要统筹兼顾电热效应高、电磁效应低、安全可靠、成本低、底层隔热性能好等诸多目标。这体现了系统分析的(　　)
A．科学性原则　
B．综合性原则
C．动态性原则
D．整体性原则
多个目标综合分析，并列考虑，体现系统分析的综合性原则
B
课堂练习
某住宅电气线路系统，主要由照明线路、空调线路、插座线路等系统构成。下列说法中不正确的是（ ）
A．照明线路、插座线路、空调线路等子系统构成了住宅电气线路系统，体现了系统的整体性
B．住宅电气系统设计中应将电线埋入电线管中，便于后期维护体现了系统的动态性
C．电气线路设计中先预测计算住户的用电负荷，再确定电线的规格，体现了系统分析的科学性原则
D．照明线路布置应先考虑住宅照明效果，再考虑每个房间个人喜好，体现系统分析综合性原则
D
课堂练习
每隔一段时间，有关部门都会使用专业仪器设备，运用定量分析方法对教室、体育馆等学校用房进行结构安全检查。这体现了系统分析的（　　）
A．整体性原则 B．综合性原则
C．科学性原则 D．相关性原则
C
课堂练习
如图所示，这是一款简易雷达角度控制系统的机械原理图。1杆左下角连接电动机，3杆、4杆与5雷达整体连在一起，通过电动机转动，带动连杆运动使雷达角度可调。下列说法中不正确的是（ ）
A．杆1断了，整个雷达的角度就不能正常调节了，体现了系统的整体性
B．为了保持系统的性能，必须定期给零件添加润滑剂，体现了系统的动态性
C．设计杆1长度时，要运用数学工具进行定量分析，体现了系统分析的综合性原则
D．系统采用了防锈材料，体现了系统的环境适应性
C
课堂练习
如图所示是农田智能灌溉系统示意图。系统根据监测的气象、土壤、农作物等相关信息，控制灌溉设备工作，使土壤保持合适的湿度和肥力，达到降低人力成本、提高生产效率、节水节肥的目的。下列关于该系统的说法不正确的是（ ）
A. 实现了农田的智能化管理，体现了系统的目的性
B. 数据库能存储监测到的各种数据信息，体现了系统的环境适应性
C. 灌溉设备需要定期维护，体现了系统的动态性
D. 数据库、信息采集等出现异常，会影响农田灌溉，体现了系统的整体性
B
课堂练习
下面的事列体现了系统的特性依次是（ ）。
①人们往往希望汽车跑得又快又省油，但车速过快会格外耗油，有个折衷的最适当的速度叫经济速度，最省油。
②每位同学都要服从班级体的纪律，上课不要随便说话。
③人类的进化。
④病人从住院到出院这段时间内，医生常常会开不同的药方。
⑤俗话说.“一动百动”。
A. 目的性.整体性.相关性.环境适应性.动态性
B. 目的性.整体性.环境适应性.动态性.相关性
C. 整体性.整体性.环境适应性.目的性.相关性
D. 目的性.整体性.相关性.动态性.环境适应性
B
课堂练习
一、系统分析的一般过程
二、系统分析方法---建模***
三、系统分析的主要原则***
四、系统设计应考虑的主要问题
五、系统设计的一般步骤
本课小结

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